Открытая в начале текущего столетия Эйнштейном теория относительности перевернула успевшие уже стать привычными ньютоновские представления о пространстве и геометрических свойствах Вселенной. При этом одной из главных заслуг Эйнштейна явилось установление глубокой органической связи между свойствами материи и геометрией пространства.
Новая очередная трансформация здравого смысла науки была довольно метко отражена в стихотворной форме:
Любопытно, что первое и второе двустишия принадлежат разным авторам и написаны с интервалом около 200 лет.
Разумеется, здесь верно лишь то, что от классических представлений о пространстве пришлось отказаться. Но это вовсе не означает, что теория относительности вернула науку к доньютоновским, аристотелевским временам. Новая физика явилась необычайно важным шагом к еще более глубокому пониманию строения окружающего нас мира…
И этот процесс изменения здравого смысла продолжается и сегодня и будет продолжаться и впредь… Потому что и наши современные знания о Вселенной отнюдь не являются истиной в последней инстанции.
Итак, здравый смысл в науке — явление относительное, временное, соответствующее уровню знаний данной эпохи. Поэтому ученым в их борьбе за все более глубокое познание мира приходится вести неизбежное сражение и с привычными представлениями, привычным здравым смыслом.
Что же касается наглядности, то чем дальше развивается наука, в особенности физика и астрономия, тем в большей степени мы отказываемся от всего того, что можно зримо себе представить. Это может не нравиться, даже раздражать, но от этого никуда не уйти.
Странный мир современной физики! Это новый мир, в котором очень многое трудно и даже невозможно наглядно себе представить, — мир не только современной физики, но и современной астрономии. Наука уже вступила на его извилистые и крутые дороги.
И следя за новыми поразительными открытиями, против которых нередко восстает наш здравый смысл, поскольку они не укладываются в привычные представления, мы никогда не должны забывать о том, что всякий здравый смысл неизбежно включает в себя и заблуждения.
От теории к теории
Как мы уже говорили, появление принципиально новых фактов, необъяснимых в рамках существующей теории, ведет к разработке теории более общей, которая «вбирает в себя» и прежние представления.
Как отмечает советский космолог А. Л. Зельманов, если в процессе познания оказывается, что какая-то группа закономерностей может быть выведена из закономерностей более общих, то это отнюдь не означает, что первые целиком сводятся ко вторым. У них имеется своя специфика. Другими словами, «выводимость» еще не есть простая «сводимость». Соотношение между частными и общими теориями значительно сложнее.
Рис. 3. Развитие познания от частной теории к общей.
Представим себе, что у нас есть две физические теории, из которых одна частная, другая более общая. Тогда область применимости частной теории лежит внутри области применимости общей. У этих теорий разные уравнения. И дело не только в том, что уравнения общей теории точнее. Если взять совокупности всех физических величин, входящих в те и другие уравнения, то окажется, что они неодинаковы. Есть некоторые величины, общие для обеих теорий. Но есть и разные — в уравнениях общей теории одни, в уравнениях частной другие.
Появление новых величин в более общей теории связано с применением новых понятий. При переходе от частной теории к общей выясняется, что сами понятия частной теории (именно понятия, а не уравнения) являются приближенными, отражают реальный мир лишь с определенной степенью точности. Новые понятия, применяемые в более общей теории, являются более точными.
Таким образом, при переходе от частной теории к общей происходит то, что называется ломкой понятий. Именно поэтому частная и общая теории качественно отличаются друг от друга.
Каким же образом в таком случае одна из них может быть частным случаем другой, вытекать из нее? Уравнения более общей физической теории содержат на одну мировую константу больше. Таких констант в настоящее время известно три: постоянная тяготения, так называемый квант действия, или постоянная Планка, и скорость света (обычно используется величина, обратная скорости света).