Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://www.planetarium-cc.ru/bulletin1/16_copy.doc Дата изменения: Wed Nov 18 03:47:51 2009 Дата индексирования: Mon Oct 1 20:50:43 2012 Кодировка: koi8-r Поисковые слова: релятивистское движение

"Фундаментальная" - "лежащая в основании"

А.С. Кингсеп

Что там, за ветхой занавеской тьмы?
В гаданиях запутались умы,
Когда ж с треском рухнет занавеска,
Увидим все, как ошибались мы.

Казалось бы, бесспорно, что в цитированном рубаи Омара Хайяма говорится
о конце человеческого бытия. Только ли? Ведь теми ж словами можно передать
ощущение научного открытия - в общем, примерно так оно обычно и
воспринимается его авторами. И нет оснований сомневаться в том, что Хайям
хорошо это понимал. Ведь он был не только великим поэтом, но и великим
математиком своего времени; в частности, календарь, им составленный, был
более точным, нежели тот, которым мы пользуемся сегодня. Было это,
напомним, 900 лет тому назад.
XIX в. -золотой век русской культуры -дал и на нашей земле примеры
столь ж гармонического сочетания служения науке и искусству: последние
могли не только сосуществовать, но даже строиться и совершенствоваться
одними и теми ж руками. Имена общеизвестны: Н.П. Бородин был замечательным
композитором и одновременно выдающимся химиком-органиком, а профессор
зоологии Военно-медицинской академии Н.А. Холодковский был и по сей день
считается одним из лучших переводчиков "Фауста" на русский язык (к "Фаусту"
мы еще вернемся).
Конечно, приведенные примеры представляют не правило, а исключение, но
правилом является то, что естественные науки и гуманитарная цивилизация в
своем развитии идут рука об руку. Знание -единственный продукт естественных
наук -используется как основа технологий и одновременно является базой, на
которой строятся мировоззренческие дисциплины. (Не лишне отметить, что
основой мировоззрения может быть не только знание, но и незнание или наша
убежденность в невозможности познания.)
Мы живем в эпоху очередной научно-технической революции, главным
содержанием которой является развитие информатики и компьютеризация как
технологических процессов, так и нашей повседневной жизни. И за этим как-то
забывается, - а многими из нас просто остается незамеченным, - что основой
материальной культуры является все же именно естественно-научное знание, а
не способы его обработки. (Чего стоит хотя бы популярный термин
"компьютерная томография" - как будто сам компьютер, а не рентгеновская или
ЯМР аппаратура производит физические измерения, которые и поставляют нам
всю необходимую информацию.)
Говоря о естественных науках как источнике знания и основе материальной
культуры, мы не всегда можем отделить эти науки друг от друга, по крайней
мере, пока и поскольку речь идет о фундаментальных законах природы. Она
ведь - природа - не знает, что мы разделили ее на главы и параграфы.
Поэтому довольно-таки схоластическими представляются попытки авторов
некоторых учебников определить различие между химической физикой и
физической химией; а, например, в молекулярной биологии физика, химия и
собственно биология пересекаются и друг в друга переходят. И все же... Если
говорить о самых общих; самых фундаментальных (и самых простых) законах
природы, то можно уверенно назвать науку, которая за них ответственна, -
это физика. Все остальные естественные науки, так или иначе, явно или
неявно, основываются на физических законах и опираются на сумму знаний,
наработанную в рамках физической науки.
Есть и другая, не менее важная причина, почему физика может считаться
основой всех естественных наук. Дело в том, что история ее становления как
науки в современном понимании, это есть одновременно и история развития и
становления того, что принято называть "современным научным подходом".
Сейчас трудно представить себе, что первые (не слишком успешные) попытки
четко сформулировать правила движения тел при различных условиях
предпринимались уже около двух с половиной тысяч лет назад в Греции, в
знаменитой школе "перипатетиков" ("прогуливающихся"), руководимой
выдающимся мыслителем древности Аристотелем. Но как отличить ошибочное
правило от истинного, и что вообще понимать под истинными законами движения
или каких-либо других явлений природы? Чтобы найти ответы на эти
естественные вопросы, потребовалось более двух тысячелетий напряженной
работы бесчисленной армии исследователей в различных областях знания, пока
не были выработаны общие принципы установления, формулировки и проверки
законов, описывающих наблюдаемые явления природы, и именно эти принципы
лежат в основе того, что называется современным научным мировоззрением.
Именно при изучении законов физики можно одновременно осваивать и
основные элементы современного метода познания любых явлений природы,
понимать принципиально приближенный характер наших знаний о природе,
представить себе место и взаимосвязь теории и эксперимента и, наконец, даже
грамотно вести спорна профессиональную тему. Все это не менее важно, чем
знание законов, представленных в учебникам и умение решать задачи из
задачника, так как понимание логики научного мышления оказывается
неоценимым подспорьем и при изучении других наук, и при овладении любой
новой профессией, да и при решении многих проблем повседневной жизни.
Полезно особо акцентировать то обстоятельство, что физика - наука
естественная, а следовательно - экспериментальная. Среди естественных наук
физика - в силу фундаментальности объектов исследования и их свойств -
наиболее формализована. Все ее конечные результаты естественным образом
представляются в математической форме. Как следствие, первичное изучение
физики нередко поражает у школьников и даже у студентов иллюзию
"выводимости" или аксиоматичности физических законов. На самом деле, вся
базовая информация в естественных науках поставляется экспериментом, им же
проверяются, в конечном счете, любые теоретические модели.
Великий немецкий поэт и достаточно известный в свое время натуралист
Иоганн Вольфганг Гёте к теории относился скептически. И как великий поэт
мог это выразить в форме яркой и убедительной ("Фауст"):
Grau, teurer Freund, ist alle Theorie, Und gruen des Lebens goldner
Baum.
Дословно: сера, дорогой друг, любая теория, но зелено золотое дерево
жизни. В поэтических переводах всегда присутствует некоторая неточность,
поэтому мы и приводим подлинный текст Гёте. (К сожалению, недостаток
образования не позволяет автору проверить адекватность перевода Г. Гулиа
цитируемого выше стихотворения Омара Хайяма.)
Гёте можно понять, если иметь в виду, что предметом его ученых занятий
были в основном ботаника и минералогия. В этих науках если можно вообще
говорить о теории, ей отводится исключительно описательная и сугубо
подчиненная роль. Но роль и место теории в физической науке отнюдь не
сводятся к описанию и представлению результатов. Именно в силу высокого
уровня формализации физики теория приобретает и определенную
предсказательную силу, во-первых, в решении задач на базе законов, которые
мы считаем с достоверностью установленными, а во-вторых, именно тогда,
когда опыт дает основания усомниться в их достоверности, либо требует
установления границ применимости и степени точности физических законов.
Тогда теория оказывается инструментом и средством построения гипотез,
которые расширяют круг наших представлений и дают очередной толчок к
развитию физической науки, но, в конечном счете, должны обязательно
проходить экспериментальную проверку.
Высочайшим классом физической теории можно считать работы Ньютона
(механика), Максвелла (электродинамика) и Эйнштейна (теория
относительности). Во всех приведенных случаях теория строилась на базе
немногочисленных и несовершенных экспериментов. Затем эксперименты
становились все более и более точными и надежными, и оказывалось, что
результаты их все лучше и лучше соответствовали теоретическим предсказаниям
- пока не возникала необходимость в совершенствовании самой модели. Но,
например, между механикой Ньютона и релятивистской механикой Эйнштейна -
дистанция продолжительностью в 200 лет и огромный массив информации, с
достаточной точностью адекватной именно механике Ньютона.
Хотелось бы, однако, подчеркнуть еще раз: при всей привлекательности
физической теории как рода занятий - не только для самих физиков-
теоретиков, но и для "состоящих при сем" писателей и журналистов, - все-
таки главное содержание и сущность физической науки представляются
экспериментом, и главная (во многих отношениях) часть сообщества физиков -
физики-экспериментаторы. Последние, как правило, тесно сотрудничают с
инженерами, и не так уж редко, работая рука об руку, они различаются лишь
дипломами об образовании или, быть может, ментальностью - взглядом на
проблемы, которыми им приходится заниматься.
По мере такого сотрудничества рождаются и новые технологии как
следствие переноса знаний сначала в прикладные дисциплины, затем - в опытно-
конструкторские работы и, наконец, - в промышленные разработки. Роль
инженера (в иных случаях агронома, врача, зоотехника) при этом никак не
менее важна, чем роль ученого. Представления же о том, что фундаментальная
наука может быть "реальной производительной силой", еще недавно активно
внедрявшиеся в сознание общества, или требования самоокупаемости науки,
популярные сегодня, в лучшем случае наивны, на самом же деле весьма и
весьма вредны.
Если базой уже упомянутой современной научно-технической революции были
достижения математики и физики твердого тела, то ее реализация обусловлена
развитием программирования и компьютерных технологий соответственно.
Нобелевская премия за разработку квантовых генераторов вручена Басову,
Прозорову и Таунсу по результатам их работ первой половины 50-х годов,
тогда как первый лазер был создан Мейманом лишь в 1961 г. (Правда, как раз
в данном направлении автор1 первоначальных работ впоследствии внесли
большой вклад и в прикладные разработки.)
Говоря о мировоззренческой роли фундаментальных наук - физики прежде
всего -также следует избегать упрощений. В частности, абсолютно
несостоятельна идея о том, что все ученые-естественники суть либо
сознательные, либо стихийные материалисты. Многие - безусловно, да. Но
Эрнст Мах - знаменитый механик - был субъективным идеалистом, известный
бельгийский астроном Леметр - католическим аббатом, а наш замечательный
математик и физик-теоретик Н.Н. Боголюбов - православным христианином. Нет
прямой причинной связи межу знаниями и убеждениями, как нет и не может быть
в рамках естественных наук доказательства либо опровержения существования
Бога. Естественные науки формируют контекст наших понятий и убеждений, и
в этом контексте существуют вера, атеизм или агностицизм. Но
ответственность за сами убеждения, за само наше мировоззрение - то, что
является делом нашей совести, - на науку переложить невозможно.
Обратимся еще раз к "Фаусту", но не к "Фаусту" Гёте, а к средневековой
рукописной повести, послужившей ему литературной первоосновой. Там, в
частности, Мефистофель, в ответ на вопрос главного героя, произносит такие
слова: "Мир Фауст, никогда не начинался и никогда не кончится".
Богобоязненный переписчик в этом месте начертал на полях рукописи: "Ты
лжешь, бес!". И вот что интересно: по нашим сегодняшним понятиям, прав,
скорее, именно он, а не Мефистофель. Наука, однако, не стоит на месте, и
завтра-послезавтра ее базовые понятия могут измениться, но пока что Большой
взрыв и пульсирующая Вселенная принимаются как истина подавляющим
большинством физического сообщества.
Случайно ли теория научных революций Куна и теория зарождения и гибели
этносов Л.Н. Гумилева появились примерно в то ж время, что и теория
Большого взрыва? На наш взгляд - неслучайно. По-видимому, это еще одно
свидетельство того, что естественное и гуманитарное мышление пребывают в
определенной гармонии, хотя бы и не слишком заметной, быть может, даже и
для самих участников процесса развития и совершенствования цивилизации.
Гораздо заметнее то влияние, которое наука, особенно в период ее
интенсивного развития, оказывает на художественное и даже на обыденное
мышление. Великий американский физик Ричард Фейнман как-то сказал (точнее,
написал): "Позитрон - это электрон, путешествующий вспять по времени". Это
было всего лишь образное представление некоторых математических
зависимостей в рамках квантовой электродинамики. Но данное утверждение
оказалось настолько ярким, что было замечено за пределами научного
сообщества. Оно, в частности, вдохновило А.А. Вознесенского на написание
целой главы в поэме "Оза"; произошло это в первой половине 1960-х годов. А
уже в конце тех же 60-х автору этих строк довелось услышать, как
"специалист по «паранауке» объяснял на базе этого утверждения явление
телекинеза.
К сожалению, шутки физиков не всегда были безобидны для них самих. Сюда
автор отнес бы, например, данное еще в XIX в. определение науки, авторство
которого установить затруднительно (нашей общественности оно известно,
поскольку было процитировано академиком Л.А. Арцимовичем): "удовлетворение
собственного любопытства за государственный счет". В разных обстоятельствах
цитируют это утверждение немного по-разному, но суть его при этом не
меняется. И время от времени оно используется как формула обвинения,
предъявляемого академической и вообще фундаментальной науке.
Но даже если и воспринимать данную шутку хотя бы отчасти всерьез, она
представляет собой лишь часть истины, притом достаточно малую. Наука,
прежде всего, серьезный и тяжелый труд, жесткий и для многих болезненный
профессиональный отбор неизбежные продолжительные серии неудач и провалов,
предваряющих "краткий миг торжества", увы, далеко не обязательный. Но это и
радость, и не только радость успеха; прежде всего, по мнению автора, - это
радость общения, чувство принадлежности к научному сообществу. А еще, коль
скоро речь идет о физике, - сознание причастности к самой глубокой и самой
прекрасной из наук, открывающих тайны мироздания и закладывающих основы
прогресса человеческого общества. Хотелось бы надеяться, что трудности,
которые сейчас испытывает наука в России, преходящи, и что отечественная
физика, которой мы имели все основания гордиться в XX в., еще займет
подобающее ей место в стране и в мире.