А. Мигдал
ПОИСКИ ИСТИНЫ
…
истина поэтичнее всего, что есть в свете, особенно в самом чистом своем состоянии: мало того, даже фантастичнее всего, что мог бы налгать и напредставить себе повадливый ум человеческий.
Если решиться пойти до конца мучительным путем сомнений, бесчисленных проверок, ошибок и неожиданных озарений, в конце, на вершине, как награда возникнет истина, стократ прекраснее самой красивой догадки.
Этот путь называется научным методом познания. Чтобы не сбиться с него, нужно не только выбрать направление, овладеть секретами мастерства, инструментами познания, созданными и отточенными усилиями многих поколений, но и воспитать в себе терпение, добросовестность, способность удивляться, умение доверять интуиции и не доверяться ей, верить в результат и упорно искать его опровержение, способность пришпорить и обуздать фантазию, признать и исправить ошибку… Главное же - научиться ощущать красоту природы и красоту логических построений.
Я хочу, чтобы вы увидели путь к истине не со стороны, а изнутри, двигаясь рядом с проводником. Возможно, не всегда я поведу вас самой простой дорогой, но это не означает, что в путь могут отправиться только избранные. Я приглашаю следовать за мной каждого, кто решится сделать усилие. «Очарование, сопровождающее науку, может победить свойственное людям отвращение к напряжению ума» - так сказал французский математик Гаспар Монж.
Не смущайтесь, если не все будет понятно, - ведь слово «понимать» имеет все оттенки от полной ясности, которая не всегда бывает и у автора, до смутного ощущения. Но даже и оно постепенно неведомыми путями
приводит к более глубокому пониманию. Не бойтесь пропустить при первом чтении сложное рассуждение, читайте дальше. Если вы не в ладах с математикой, пропускайте даже те простые формулы, которые я решился написать. Утратится многое, но не главное.
Однако, как ни упрощай, сложное простым не станет. Красоту науки нельзя увидеть на простых примерах. Говорят, что Аристотель сказал своему воспитаннику Александру Македонскому: «В математику нет царской дороги!» Я постарался отбросить несущественные трудности, а те, что остались, отражают существо дела - ведь нам придется проследить, как возникли и развивались самые сложные построения современной физики - теория относительности, квантовая теория, физика элементарных частиц…
Степень сложности вы почувствуете, взглянув на картинку в начале раздела.
Вот эти картинки.
Теперь обращаюсь к читателям искушенным.
Многие места этой книги стали бы естественнее и точнее, если бы я мог пользоваться комплексными числами. Мне было не по себе каждый раз, когда я писал «квадрат волновой функции» вместо «квадрата модуля»… Я говорил о свойствах уравнений Максвелла, Шре-дингера, Янга - Миллса, ни разу не написав их. Я старался оставлять только самые простые вычисления, чтобы не испугать читателей, несведущих в физике и математике.
Мне по необходимости приходилось вторгаться в далекие от моей профессии области. Если что-то вызовет возражение, я скажу вслед за Нильсом Бором: «Мое суждение нужно понимать не как утверждение, а как вопрос». Поскольку я физик-теоретик, эту книгу можно было бы назвать «поиски истины в физике». Но я постарался по возможности расширить рамки моей профессии.
За долгое время, что было в моем распоряжении, я написал несколько научных монографий, - в тех случаях я знал, о чем писать, и мало заботился о том, как писать. На этот раз было трудно и то и другое. Я не отважился бы оторваться от науки и взяться за научно-популярную книгу, если бы не сочувствие и постоянная помощь моих друзей: Л. Б. Окуня, А. А. Мигдала, Е. В. Нетёсовой. Приношу им глубокую благодарность.
Я не знаю, что получилось из этой затеи. Пастернак сказал: «…но пораженье от победы ты сам не должен отличать…»
НАУЧНЫЙ МЕТОД ПОЗНАНИЯ
Как ни странно, главный камень преткновения на пути общения ученых с людьми ненаучных профессий не в терминологии и даже не в сложности понятий, а в разной оценке достоверности фактов и в разном понимании задач и методов науки. Поэтому разговор о науке следует начинать не с конкретных научных результатов, а с обсуждения научного метода, который зародился в XVII веке и продолжает развиваться вместе с наукой.
Мы проследим на многих примерах, какие огромные усилия нужны, чтобы смутная догадка превратилась в научную истину, какие научные критерии позволяют отличать истинное от ложного, какими методами и правилами пользуется наука на пути к познанию и, наконец, как возникают заблуждения и почему они иногда принимают устойчивую форму, именуемую лженаукой.
ОТ ДОГАДКИ ДО ИСТИНЫ
Пора нам выяснить, что истинно, что
ложно.
Коль убежденьем вас не сдвинуть ни
на пядь,
Вам все воочию придется показать.
Ж.-Б. Мольер
Как догадка превращается в прочно установленную научную истину? В чем разница между научной и житейской оценкой достоверности? В чем особенность научного подхода к явлениям природы? Чтобы ответить на эти вопросы, нужно прежде всего понять, что же затрудняет общение людей, далеких от науки, с представителями точных наук.
«Другому как понять тебя?..» (Ф. Тютчев)
«Известно, что рецессивная аллель влияет на фенотип, только если генотип гомозиготен».
«Всякая точка прикосновения фильтра Коши есть предел этого фильтра».
«Инстантон - это подбарьерный переход между ва-куумами с различными топологическими зарядами».
Непонятно? Первая фраза относится к генетике и определяет различие между условно и безусловно наследуемыми признаками. Второе утверждение взято из топологии (раздел математики). Третье относится к квантовой теории поля.
Я хотел на этих примерах показать, как трудно говорить о науке с неспециалистом; еще большие трудности вносит не терминология, а непривычные понятия.
Не означает ли это, что есть такие области науки, о которых невозможно рассказать «простому смертному»? Мне кажется, что можно объяснить даже самую сложную теорию, если приложить такие же усилия, какие нужны для занятия самой наукой. Можно, устранив несущественное, разъяснить суть проблемы и воссоздать картину явления. Выделение сути полезно и для самой науки, оно всегда приводит к более ясному пониманию. Глубокая мысль выигрывает от упрощения. Однако в науке, как и в искусстве, простота требует усилий. Истинная простота дается только мастеру.
Можно избрать, как это часто делается, более легкий путь популяризации - говорить не о самой науке, а об ее приложениях, показать, что летающая машина - не меньшее чудо, чем летающая сорока.
Мой друг, грузинский физик, объяснял мне, как строятся тосты, когда за столом пятьдесят человек и тамада почти ничего о них не знает. Нужно говорить не о человеке, а по поводу, связанному с ним.
Итак, можно говорить по поводу науки.
Но гораздо более трудная и более благодарная цель - рассказать о красоте науки и скрытой за нею красоте и гармонии внешнего мира, создать «физическую картину» явления, упростить научные результаты, сохранив смысл. Для этого нужна серьезная научная работа, и выполнить ее могут только сами ученые.
Популяризация науки - хоть и трудная, но разрешимая задача, и не в этом главная сложность взаимопонимания. Наибольшие трудности, как 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 определения границ области, которая включает достижения науки, не вызывающие сомнений, и границ области невозможного, того, что противоречит многолетнему научному опыту. Между этими границами лежит область явлений неизученных, но возможных. 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.
Различие научного и житейского подходов особенно отчетливо проявляется при проведении границ достоверного и невозможного.