Трудности взаимопонимания

От догадки до истины

А. Б. Мигдал. Академик

Как догадка превращается в прочно установленную научную истину? В чём разница между научной и житейской оценкой действительности? В чём особенность научного подхода к явлениям природы? Чтобы попытаться ответить на эти вопросы, нужно прежде всего понять, что затрудняет общение людей, далёких от науки, с представителями точных наук.

Трудности взаимопонимания

Попробуйте понять фразу: "Инстантон – это подбарьерный переход между вакуумами с различными топологическими зарядами". Эта фраза не выдумана – была произнесена на физическом семинаре и отражает суть дела. Очень часто научный язык усложняется без достаточных оснований, но в данном случае это неизбежно: здесь трудности не только и не столько в незнакомых терминах, сколько в новых понятиях, которые трудно объяснить неподготовленному слушателю.
Не означает ли это, что есть такие области науки, о которых невозможно рассказать "простому смертному"? Мне кажется, что разъяснить можно даже очень сложные понятия, если приложить к этому усилия такого же рода, как и те, что нужны для занятий самой наукой. Понимание, возникающее при этом у любознательного человека, не будет тем полным пониманием, которое необходимо для научной работы, но оно будет достаточным, чтобы понять суть проблемы и воссоздать картину явления.
Выделение сути полезно и для самой науки и всегда приводит к более глубокому пониманию предмета. Глубокая мысль выигрывает от упрощения. К сожалению, в науке, как и в искусстве, истинная простота даётся только мастеру. Простота требует усилий.
Однако наибольшие трудности взаимопонимания между учёным и человеком, далёким от науки, как это ни странно, возникают не при обсуждении сути явлений, а при попытке объяснить, что представляет собой научный метод подхода к явлениям природы.
Научный подход начинается с того, что устанавливаются границы области, которая включает достижения науки, не вызывающие сомнения, и границы области невозможного, то есть того, что противоречит многократному и многолетнему научному опыту. Между этими границами находится область неизученных, но возможных явлений.
Например, можно уверенно сказать, что никакое дальнейшее развитие науки не заставит нас усомниться в том, что Земля круглая, или поверить в существование вечного двигателя, то есть в возможность грубого нарушения закона сохранения энергии.
Отличие между научным и житейским подходом особенно отчётливо проявляется при проведении границ достоверного и невозможного.
Стало реальностью многое из того, что ещё недавно казалось чудом.
Разве не удивительно, сидя дома, видеть и слышать происходящее за тысячи километров? Разве не чудо, что человеку удалось посмотреть на нашу планету со стороны? Разве можно было тридцать или сорок лет тому назад предвидеть, что будут созданы машины, умещающиеся на столе или даже в кармане, которые играют в шахматы, переводят, пишут стихи, а главное – за несколько минут выполняют вычисления, для которых без ЭВМ понадобились бы усилия целого поколения?
Надо ли удивляться, что в представлении людей, далёких от науки, границы стираются и всё кажется возможным?
Естественно возникает вопрос: " А знает ли сама наука, где лежат эти границы? Не может ли произойти такая революция, которая перевернёт все наши представления?"
Из истории и логики развития науки следует, что такой переворот невозможен.
Даже ошеломляющие идеи теории относительности не были категорическим переворотом, а возникли как следствие развития науки и опирались на прочный фундамент научных завоеваний прошлого. Эти идеи коснулись сравнительно узкого круга вопросов и практически не изменили установленных прежде законов механики и электродинамики тел, движущихся с обычными скоростями. Только наши знания распространились на не изученную до того область скоростей, сравнимых со скоростью света.
До теории относительности было естественно предполагать, что законы механики и электродинамики справедливы и при скоростях больших, чем те, при которых они были экспериментально установлены. Сомнения начались лишь после того, как появились теоретические и экспериментальные доводы, противоречащие этому предположению. Таков обычный путь развития науки. Без подобных обобщений мы не могли бы наткнуться на противоречие и не могли бы установить, что скорость света играет какую-то роль в классической механике.
Мы не знаем заранее, при каком изменении экспериментальных условий перестанет подтверждаться найденный нами закон природы. Для того, чтобы обнаружить это нарушение, следует сначала предположить самое простое: закон можно распространить и за пределы тех условий, при которых он был установлен. И проверять, приводит ли это к противоречию с новыми экспериментами. Мы твёрдо знаем, что дальнейшее развитие науки не отменит установленных соотношений, а только выяснит область их применимости. Именно эта стабильность достижений науки и позволяет разграничить области достоверного и невозможного.

"Наука – это истина, помноженная на сомнение"

Однако не всегда это разграничение делалось достаточно основательно. История знает случаи, когда в оценке возможного ошибались не только люди, далёкие от науки, но и сами учёные.
В начале прошлого века Французская Академия вынесла постановление не рассматривать работы, содержащие описание камней, падающих с неба. Казалось, что все описания метеоритов – "небесных камней" – плод фантазии, поскольку камням неоткуда падать. Это очень опасный путь – отрицать и отметать всё, что не находит объяснения.
Я мог бы привести ещё много примеров того, как предвзятые мнения тормозили развитие науки. Вот некоторые из них. В 30-х годах готовился эксперимент по проверке закона сохранения зеркальной симметрии при ß-распаде. Физики-теоретики были настолько уверены, что этот закон незыблем, что высмеяли экспериментаторов, и эксперимент не был поставлен. Только в 50-х годах теоретики пришли к заключению, что этот закон может нарушаться именно при ß-распаде, и опыт подтвердил их заключение.
Один из самых выдающихся физиков XX века, Вольфганг Паули, считал непреодолимым недостатком теории электронов П. Дирака тот факт, что она предсказывала существование позитронов, которые тогда ещё не были обнаружены.
Даже великий создатель теории относительности пришёл к неправильному заключению под влиянием неправильного мнения. После того как была создана общая теория относительности и показано, что вблизи массивных тел евклидова геометрия нарушается, Эйнштейн, как хорошо известно, сделал следующий шаг, неслыханный по смелости. Он применил свою теорию тяготения к миру в целом, заменив, как это делается при изучении газа, истинное распределение масс во Вселенной на равномерное с некоторой средней плотностью материи.
Обнаружилось, что уравнения тяготения для такого мира не допускают стационарного решения. Между тем Эйнштейну хотелось получить решение, описывающее мир, замкнутый сам на себя, с независящим от времени радиусом кривизны. Для этого ему пришлось искусственно ввести дополнительное слагаемое, нарушившее красоту уравнений тяготения.
Примерно в это же время замечательный петроградский математик А.А. Фридман (1888 – 1925) исследовал возможные решения неискажённых уравнений Эйнштейна и пришёл к заключению, что Вселенная расширяется и что наряду с замкнутой моделью Вселенной может (в зависимости от средней плотности материи) существовать и открытая модель, в которой масштабы мира неограниченно возрастают. Эйнштейн сначала раскритиковал работу А.А. Фридмана, а затем полностью с ней согласился и отказался от дополнительного члена в уравнениях тяготения. Вот что написал Эйнштейн в своей второй заметке о работе Фридмана: "Моя критика, как я убедился из письма Фридмана, сообщённого мне г-ном Крутковым (профессор Ленинградского университета, член-корреспондент АН СССР Юрий Александрович Крутков. – авт.), основывалась на ошибке в вычислениях. Я считаю работы Фридмана правильными и проливающими новый свет".
Эти слова стали известны Фридману незадолго до его кончины. Решение Фридмана получило экспериментальное подтверждение в 1929 г., когда американский астроном Э. Хаббл установил, что Вселенная расширяется.
В наше время все случаи подобных ошибок тщательно анализируются, и из них делают методологические выводы. Благодаря хорошо развитым средствам связи в обсуждении спорных вопросов могут участвовать учёные всех стран. Поэтому сейчас научные заблуждения если и возникают, то живут очень недолго.

"Хочется верить, но нет оснований"

Наука не только устанавливает границы возможного, но и безжалостно отделяет догадки, пусть даже правдоподобные, от доказанных утверждений. Если бы не это оградительное правило, наука потонула бы в море суеверий и шатких предположений. Отделяя правдоподобное от доказанного, наука выясняет, какие утверждения требуют дальнейших исследований.
Предположение, что жизнь существует и в других мирах, не противоречит науке, и пришельцы из этих миров могли бы посетить Землю. Но нет никаких оснований утверждать, что они действительно здесь побывали. Так же как нет, по мнению специалистов, никаких оснований считать, что летающие тарелки представляют собой что-нибудь иное, чем явления атмосферной оптики.
Разумеется, это очень скучная должность – отрицать всё необычное. Но зато в результате такого отбора яснее выступает не мнимое, а настоящее чудо. Например, ставший сейчас широко известным "парадокс близнецов". Из теории относительности следует, что если один из близнецов отправится путешествовать на корабле, движущемся со скоростью, сравнимой со скоростью света, то, вернувшись, он окажется моложе своего брата, который не совершал путешествия. И это удивительное утверждение доказано не только теоретически, но и экспериментально. Сверхточные атомные часы, отправленные на самолёте, после возвращения показали меньшее время, чем точно такие же часы, остававшиеся на Земле. Конечно, скорость самолёта (V) много меньше скорости света, и потому запаздывание было небольшим. Оно составляет долю порядка V²/c² от времени полёта. Тем не менее это запаздывание (в пределах 10^{– 8} сек) не только было установлено, но и совпало в пределах ошибок эксперимента с предсказанием теории.
А вот ещё один пример. Всегда считалось, что морская фауна и флора существуют только на небольших глубинах, куда проникают солнечные лучи и возможен фотосинтез. Но недавно на дне океана, на глубине нескольких километров, где нет и следа солнечных лучей, были обнаружены области повышенной температуры вулканической природы, в которых, по-видимому, в результате процессов химического синтеза появились свои фауна и флора. Докладывал об этом известный океанолог. О чудовище озера Лох-Несс и снежном человеке он сказал: "Очень хочется верить, но нет оснований". Слова "нет оснований" означают, что вопрос изучался, и в результате изучения обнаружилось, что нет оснований доверять первоначальным утверждениям. Это: и есть формула научного подхода: "хочется верить", но раз "нет оснований", то надо от этой веры отказаться.

Дата добавления: 2015-11-30