Текст книги "ПОИСКИ ИСТИНЫ"

Автор книги: Александр Мигдал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 4 (всего у книги 18 страниц)

ЗАБЛУЖДЕНИЯ

Я предпочитаю вредную истину полезной ошибке, истина сама исцеляет зло, которое причинила.

И.-В. Гёте

Когда система заблуждений преподносится под видом научной теории, ее называют лженаукой. К сожалению, это слово часто употребляли лжеученые, порочившие подлинные научные достижения, пытавшиеся привесить ярлык лженауки кибернетике, молекулярной биологии, генетике, теории относительности, но другого слова не придумано, и – хочешь не хочешь – придется пользоваться этим.

Как установить, где наука и где лженаука, особенно если речь идет об истинах, еще не установленных окончательно? Ведь истина одна, а заблуждений неисчислимое множество. Классифицировать все разновидности лженауки трудно и неинтересно, достаточно провести границу, отделяющую ее от науки, и перечислить главные признаки.

«Незнание не довод, невежество не аргумент»

(Спиноза)

Что такое лженаука? Может быть, это то, что противоречит представлениям науки сегодняшнего дня? Ни в коем случае! Именно работы, убедительно доказывающие противоречивость принятых моделей, могут привести к научной революции. Даже незаконченные работы такого рода вызывают дискуссии и побуждают к дальнейшим исследованиям.

Так, закон зеркальной симметрии явлений природы подтверждался многими опытами и прочно вошел в представления физиков. Но опыты по проверке этого, казалось бы, точного закона, разумеется, никто не отнес к области лженауки, и результатом явилось важнейшее открытие – оказалось, что закон зеркальной симметрии нарушается при радиоактивном распаде.

Нужно ли считать лженаучными работы, основанные на предположениях, которые, как выясняется потом, в результате исследований оказываются неверными? Раз-

умеется, не нужно. Подтверждение предположений не единственный критерий научной ценности работы. И отрицательный результат дает важную информацию – исключается одна из возможностей.

Лженаука – это попытка доказать утверждение, пользуясь ненаучными методами, прежде всего выводя заключение из неповторяемого неоднозначного эксперимента или делая предположения, противоречащие хорошо установленным фактам.

А куда отнести незаконченные научные работы, не устанавливающие истину, а только намекающие на ее существование? Они требуют дальнейшей проверки научными методами. Если такую проверку не сделают и объявят без основания работу законченной, она может перейти в разряд лженауки.

Непонимание того, какой мучительный творческий процесс отделяет научный результат от первоначальной идеи, преувеличение ценности неоконченных работ, стремление заменить недоделанное догадками – все это в конечном счете приводит к лженауке.

Аристотель утверждал, что тяжелые тела падают быстрее, чем легкие. Он считал это очевидным и не требующим проверки. Авторитет же его был так велик, что прошло более пятнадцати столетий, прежде чем это утверждение было опровергнуто. Галилей проанализировал свои опыты по движению тел по наклонной плоскости и пришел к заключению, что все тела на поверхности Земли должны падать с одинаковым ускорением.

Опыты, опровергнувшие Аристотеля, были актом не только научного, но и гражданского мужества – авторитет Аристотеля строго охранялся церковью. Окончательным судьей истины стал эксперимент.

Навязывание природе умозрительных идей – один из источников заблуждений.

Это те редкие случаи, когда наука соприкасается с лженаукой. Обычно дело обстоит грубее и проще – смутная идея объявляется достоверной истиной; то, что противоречит ей, замалчивается, а то, что подтверждает, громко рекламируется.

Вот описание эксперимента в работе, доказывающей самозарождение жизни и возведенной лжеучеными на уровень мирового открытия: «…методика заключалась в том, что 20 гидр растирались в ступке, затем к этой кашице прибавлялось 8 капель водопроводной воды, насыщенной путем встряхивания воздухом… Через час появляются мельчайшие блестящие точки величиной с укол булавки… из них развиваются шарообразные тельца – коацерваты… Поведение шариков, их развитие свидетельствуют об их жизнедеятельности. Они живые». Примечаний не требуется.

Вот еще один пример, взятый со страниц – увы! – научно-популярного журнала: «…триста лет тому назад любили физику выводить из биологии (считали, например, что кристалл растет из семени). Сейчас этот настрой мысли возрождается: кое-кто среди физиков говорит о прапсихике атома».

Насколько мне известно, ни о прапсихике атома, ни о сексуальности двухатомных молекул, ни о шизофрении распадающихся ядер физики с нормальной психикой, занимающиеся наукой, не говорят.

Разговоры о превращении лженауки в науку и обратно возникают из смешения понятий – словом «лженаука» часто обозначают либо заблуждения, либо поиски неожиданного. Заблуждения неизбежны в науке, но заблуждения не есть лженаука, так же как и неудавшиеся поиски неожиданного, если они возникают и устраняются научными методами в процессе познания.

По нашему определению даже поиски «философского камня», превращающего все металлы в золото, нельзя безоговорочно отнести к лженауке – эта идея не противоречила научным фактам средневековья. Те алхимики, что ставили воспроизводимые эксперименты, внесли свой вклад в познание природы.

«– Трудно представить себе, чтобы на коне жили мыши, – сказала Алиса. – Трудно, – ответил Белый Рыцарь, – но можно»

(Л. Кэрролл)

К сожалению, случается, что ученые догматического склада объявляют лженаукой добросовестные научные поиски неожиданных явлений, то есть таких, которые противоречат принятым представлениям (но не установленным фактам!).

Было бы очень хорошо, если бы серьезные экспериментаторы непредвзято изучали явления такого рода, как телепатия. Исследуйте, ставьте эксперименты, только эксперименты научные, по правилам, принятым в науке со времен Фрэнсиса Бэкона. Толчок для рождения идеи могут дать и рассказы очевидцев, и поверья, и слухи, и неожиданные ассоциации, но от идеи до истины так далеко, что из сотен идей едва ли выживает одна.

Разумеется, одного только желания доказать невероятное недостаточно. Необходимо сначала сформулировать исследовательскую задачу, найти и разработать достаточно убедительный метод исследования, который позволил бы установить явление.

Вокруг живых организмов существуют физические поля – электрическое, световое, звуковое, и они довольно хорошо изучены. Так, измеряя электрическое поле, меняющееся в ритме сердца, можно снимать кардиограмму, не касаясь тела. Поля эти быстро убывают с расстоянием и уже в нескольких метрах неотличимы от случайных «шумовых» полей. Физические поля, излучаемые человеком, не могут объяснить таких явлений, как передача мыслей или изображений на большие расстояния. Нельзя ли предположить, что, кроме известных, есть еще необнаруженные физические поля?

В интересующей нас области энергий и частот все сколько-нибудь заметные поля, действующие на физические приборы, исчерпывающе изучены. Если бы, скажем, на электрон, движущийся в ускорителе, действовало бы еще какое-то поле, то движение отличалось бы от расчетного, чего не происходит на опыте. Вероятность обнаружить физическое поле новой, еще неизвестной природы в макроскопической области настолько мала, что с ней вряд ли следует считаться.

А нет ли каких-нибудь нефизических полей, которые испускаются и принимаются живыми существами и дают право на существование такому чудесному явлению, как телепатия? Нет ли вокруг организмов особого «биополя»? Конечно, это биополе не могло бы объяснить перемещения неодушевленных предметов силой духа или уменьшения силы тяжести – такие явления прямо противоречат хорошо установленным физическим законам. Ведь ни в одном добросовестном физическом эксперименте желание экспериментатора не влияло на результат измерений, хотя физикам приходится иметь дело с необычайно легкими и легко перемещающимися предметами. Даже самые слабые способности к изменению веса сделали бы невозможным такое простое измерение, как взвешивание на аналитических весах – при равном весе одна из чашек по желанию экспериментатора делалась бы тяжелее. Как могло бы случиться, что физики, измерявшие силу тяжести с точностью до миллиардной доли грамма, не обнаружили бы грубого нарушения законов тяготения? Тщательный анализ выигрышей в рулетку не показывает отклонений от теории вероятности. А ведь стоило бы экстрасенсу заняться перемещением шарика, как все расчеты вероятности выигрыша были бы нарушены.

Мы оставляем в стороне возможные чисто физические причины перемещения легких предметов, которые всегда учитываются в физических экспериментах, например, давлением ультразвука, испускаемого живым объектом. Такие явления относятся к биофизике и не имеют ничего общего с тем миром сверхъестественного, который так волнует людей, далеких от естественных наук.

Существование биополя, то есть поля, которое не сводится к известным физическим полям и, следовательно, не регистрируется обычными физическими приборами, противоречит ожиданиям современной биофизики. До сих пор не существует никаких проявлений биополя, подтвержденных научным экспериментом. Однако работы по поискам биополя научными методами были бы важным исследованием, даже если бы они дали отрицательный результат. Теперь нам остается обсудить приемы, которыми пользуется лженаука.

«На удочку насаживайте ложь и подцепляйте правду на приманку…»

(В. Шекспир)

У лженауки есть устойчивые, почти непременные черты. Одна из них – нетерпимость к опровергающим доводам.

К этому надо добавить претенциозность и малограмотный пафос. Лжеученый не любит мелочиться, он решает только глобальные проблемы и по возможности такие, которые не оставляют камня на камне от всей существующей науки. Как правило, работ меньшего значения у него никогда не было. У него самого нет сомнений, задача только в том, чтобы убедить тупых специалистов в своей очевидной правоте. Почти всегда он обещает громадный, немедленный практический выход там, где его не может быть. Далее почти без исключения – невежество и антипрофессионализм, очевидные любому серьезному специалисту.

И наконец, агрессивность.

Лженаука пытается доказать свою правоту, не гнушаясь никакими приемами. Можно и нужно протестовать против несправедливой оценки работы, но стремиться изменить общественное мнение следует принятыми в науке способами. Нельзя воспринимать всерьез жалобы на будто бы существующие ущемления лженауки. Во все времена именно лженаука преследовала науку, и утверждать обратное – неуважение к памяти жертв лженауки, начиная с Галилея.

Естественно, статьи, опровергающие научный метод познания, также недобросовестны, агрессивны и претенциозны.

«Ну да хочешь, я тебе сейчас выведу… что у тебя белые ресницы единственно оттого только, что в Иване Великом тридцать пять сажен высоты, и выведу точно, ясно, прогрессивно и даже с либеральным оттенком?..» Так в полемическом задоре кричит Разумихин Порфи-рию в «Преступлении и наказании». Так как же доказать, что белое равно черному? Попросим воображаемого Критика научного метода продемонстрировать свои приемы.

Вот простой и эффективный прием: фраза вырывается из текста опровергаемой статьи, лишается смысла или приобретает смысл прямо противоположный, становясь удобным объектом для критики. Редкий читатель окажется таким дотошным, чтобы сверить цитаты: он понадеется, что это сделал редактор.

Другой прием назовем «удар по соседним клавишам» – вместо сомнительного утверждения подставляется близкое ему, но несомненное, и создается впечатление, будто спор идет о бесспорном.

Можно услышать от Критика, защищающего научную ценность лженауки: «Либо нужно отказаться от термина «лженаука» и ему подобных, либо придется признать, что лженаука – такой же феномен культуры, как и привычная нам школьная наука». Никто не спорит с тем, что лженаука и школьная наука, варварство и гуманизм, мракобесие и просвещение – феномены породившей их культуры. Но неравноценные!

Вот излюбленный прием Критика: в белом квадрате можно найти черные точки, а в черном – белые. Поэтому нужно отказаться от противопоставления белого черному и признать, что это одно и то же. Так пытаются доказать равноправие науки и лженауки. Доказательство начинается словами: «Среди исторических корней любой науки всегда найдется корешок лженауки…» – и так далее.

Иногда Критик берется за непосильную задачу – доказать, что повторяемость эксперимента необязательна. Для этого требование повторяемости результатов подменяется требованием повторяемости объектов исследования. Вращение орбиты Меркурия исследовалось только на Меркурии, следовательно, опыт неповторяем, заявляет Критик. Не хочется и говорить о том, что нужен не десяток Меркуриев, а десятки научных наблюдений одного-единственного неповторимого Меркурия!

«Организмы, как говорят вдумчивые биологи, непе-речислимо разнообразны, – продолжает Критик, – поэтому в биологии нельзя требовать повторяемого эксперимента». Но именно сходство «неперечислимо разнообразных» биологических объектов позволяет ставить воспроизводимые эксперименты и делает биологию наукой, а не совокупностью фактов.

Черпая свои знания из научно-популярных книг, такой Критик берет на себя роль толкователя науки, и это не может не покоробить специалистов. Он не ограничивается общими замечаниями, а пытается давать конкретные методические указания, искажая историю науки и путая термины.

Слова «академическая наука» и «специалист» наш Критик употребляет с оттенком пренебрежения, рисуя образ специалиста – тупого приверженца научных представлений сегодняшнего дня, неспособного понять очевидную истину, что эти представления могут измениться после серьезного открытия, и нельзя с достоверностью продолжать закон за пределы изученной области.

Обычно словом «специалисты» называют людей, занимающихся определенной областью науки на высоком урсвне и понимающих ее перспективы. Спору нет – есть плохие специалисты. Но оттого, что есть плохие врачи, не следует обращаться к повивальным бабкам. Вероятность получить правильный ответ от специалиста наибольшая. Перефразируем Ильфа и Петрова: специалистов надо любить. Это они распространили культуру по всему свету, изобрели книгопечатание и научно-популярные журналы. Более того, именно они написали те популярные книги, по которым обучились толкователи незнакомых наук.

Надо ли бороться с лженаукой?

В некоторых случаях лженаука приносит ощутимый вред обществу, например, когда лжеученому удается повлиять на экономику, культуру, подействовать на воображение молодых людей, начинающих свой путь в науке. Но если научная ценность работы определяется не приказом администратора, а общественным мнением научных коллективов, вероятность ошибочной оценки минимальна.

Поэтому, мне кажется, не следует бороться с лженаукой, запрещая ее или используя ее же приемы.

Что касается невежественных лекций, которые так распространились в последнее время, – например, о летающих тарелках, управляемых гуманоидами, – то им следует противопоставить положительную программу распространения знаний. Молодые люди, посещавшие эти лекции, с охотой придут послушать серьезных специалистов. Им интересно будет узнать, что ни один материальный объект не может перемещаться с такой скоростью и с таким ускорением, с каким иногда передвигаются летающие тарелки, – на это способен только световой зайчик.

Итак, когда вы увидите или услышите о странном явлении, которое противоречит законам, известным вам со школьных времен, не верьте ему безоговорочно. Так же как юристы должны предполагать невиновность, здравый смысл предполагает отсутствие чуда. Одно из основных положений римского права: «Бремя доказательств лежит на том, кто утверждает, а не на том, кто отрицает». Не нужно доказывать, что нет странных, необычных явлений, нужно доказать, что они есть.

Задача науки – отбирать наиболее правдоподобные объяснения и придерживаться их до тех пор, пока опыт или теория не заставят от этого отказаться. Это единственный путь найти те явления, которые опровергают принятые представления.

Вот что говорил известный английский скульптор Генри Мур: «Скульптор или художник делает ошибку, когда он слишком часто говорит или пишет о своей работе. Это ослабляет необходимое ему напряжение». Может быть, поэтому серьезные специалисты так редко пишут о методах своей науки и так часто огорчаются, читая недобросовестные статьи. Как много чудесного узнали бы читатели, если бы ученые считали своим долгом рассказать о красоте своей науки!

О ПСИХОЛОГИИ НАУЧНОГО ТВОРЧЕСТВА

Интерес к психологической стороне научного творчества возник тогда же, когда и сама наука. В нашу задачу не входит обзор литературы – пропустим мысленно абзац, который мог бы начинаться словами: «Уже у Аристотеля в «Органоне»…», – и перейдем к более позднему времени.

Нисколько не потеряли своей ценности глубокие замечания и наблюдения в книгах и статьях великого французского математика Анри Пуанкаре (1854-1912). Попытка классифицировать психологические типы ученых была сделана в книге «Великие люди» выдающимся немецким химиком Вильгельмом Оствальдом (1863– 1932). Анализируя характер и стиль работы различных ученых, Оствальд предложил деление на «классиков» и «романтиков». В увлекательнейшей книге «Математика и правдоподобные рассуждения» (М., ИЛ, 1957) известного математика и выдающегося педагога Дьердя Пойа дается анализ приемов и методов, облегчающих процесс математического творчества.

В последнее время интерес к этим вопросам внезапно вырос – появилось множество статей о психологии и методологии науки. Возникла даже новая область знания – «науковедение». Чем это объяснить? Ответ можно найти в самих статьях: «сейчас нация, не способная ценить обученный интеллект, обречена», или «в качестве показателя национального богатства выступают не запасы сырья или цифры производства, а количество способных к научному творчеству людей».

Характерная особенность большинства таких статей – они обычно пишутся не самими учеными, а людьми, изучающими структуру науки, так же как статьи по искусству пишут не художники, а искусствоведы.

То, о чем здесь будет рассказано, – исключение из правила. Это извлечение из размышлений и споров людей, занимающихся не «наукой» о науке, а самой наукой. Это не науковедческое исследование, а попытка поделиться опытом, сформулировать соображения, накопленные в процессе работы.

ПОБУЖДЕНИЯ К НАУЧНОМУ ТВОРЧЕСТВУ

Тебе чужда любви и страсти

позолота, Тебя влечет научная работа. Пройдет любовь, обманет страсть, Но лишена обмана Волшебная структура таракана.

Н. Олейников

Что толкает молодого человека к занятию наукой? Какие черты характера нужны для этого? Как воспитать в себе нужные качества?

Не будем касаться такого стимула, как понимание общественной полезности своей работы, – этот фактор в равной мере присутствует во всех областях человеческой деятельности. Обсудим лишь психологические побуждения, непосредственно связанные с научным творчеством. Они складываются из нескольких элементов.

Любопытство, самовыражение, самоутверждение

Наименее близко духу науки желание самоутверждения, желание доказать себе или другим, что ты можешь довести задачу до конца. Разумеется, мы оставляем в стороне жажду сделать карьеру или извлечь выгоду. Другой мотив – стремление к самовыражению, к наиболее полному проявлению своей индивидуальности. Но самое благородное и отвечающее духу науки побуждение – любопытство, желание узнать, как устроена природа. В этом случае чужой успех радует не меньше, чем свой собственный. Именно такое отношение к науке было у нашего замечательного физика-теоретика Исаака Яковлевича Померанчука – даже перед смертью, приходя в сознание, он расспрашивал о последних работах по теории элементарных частиц и радовался каждой новой идее.

Такой чистый случай встречается крайне редко, и это необязательное условие. Обычно смешиваются все три мотива.

Иногда стремление к самовыражению проявляется настолько сильно, что занятия одной только наукой оказывается недостаточно. Макс Планк был хорошим пианистом. Эйнштейн играл на скрипке. Ричард Фейнман играет на барабане бонго. Один наш известный физик пишет стихи: «…Желаешь объяснения – познай атомо-склад!» (Физикам эта строчка подскажет его имя.) В Москве с успехом проходила художественная выставка «Ученые рисуют»…

Есть люди, для которых жажда самоутверждения – главный стимул творческой активности. Но если эта жажда не обуздана безупречной добросовестностью, она почти неизбежно приводит к погоне за эффектными результатами и к невольной подтасовке фактов. Сколько талантливых людей погибло для науки из-за этого недостатка!

Среди людей, далеких от науки, широко распространено мнение, что ученый руководствуется в своей работе стремлением сделать открытие. Между тем задача научного работника – глубокое и всестороннее исследование интересующей его области науки. Открытие возникает только как побочный продукт исследования. Это не означает, что ученые так идеальны, что не хотят сделать открытие, – желание, разумеется, присутствует, но на втором плане; оно не должно даже и в малой степени влиять на добросовестность исследования.

Под словом «открытие» я здесь подразумеваю существенный скачок в понимании природы. Небольшие, обычно невидимые миру открытия делаются непрерывно, и именно они составляют радость повседневной работы. Любопытство, умение радоваться каждому малому шагу, каждому небольшому открытию – необходимое условие для человека, выбравшего научную профессию.

Способность удивляться и научные парадоксы

Любопытство исследователя самым непосредственным образом связано со способностью удивляться. Это качество необходимо для творческой активности в любой области, без него нет ни поэта, ни художника, ни ученого. Но в отличие от искусства, где главное – живая и непосредственная реакция на увиденное или услышанное, в науке нужно уметь удивляться тому, что возникает в результате размышления, осмысливания накопленных знаний. Когда ученый удивляется – значит обнаружилось противоречие каких-либо фактов с привычными представлениями, то есть возник научный парадокс. Словарь Даля определяет слово «парадокс» так: «мнение странное, на первый взгляд дикое, озадачливое, противное общему». Определение годится и для научного парадокса, нужно только добавить, что это мнение должно быть убедительно обосновано. Много раз парадоксы приводили к научным революциям.

Когда первые мореплаватели, сверяя курс по звездам, обнаружили, что картина неба меняется; когда люди задумались над тем, почему, подъезжая к городу, они сначала видят верхушки башен, возник научный парадокс, а из него открытие, что Земля круглая.

Со времен Галилея известно, что все тела падают с одинаковой скоростью, если отвлечься от сопротивления воздуха. Это означает, что вес тела, то есть сила, с которой тело притягивается к Земле, строго пропорционален его массе. Но массе пропорциональны и силы инерции. И из-за этой одинаковой зависимости сил от массы человек в свободно падающей камере находится в состоянии невесомости: сила тяжести строго компенсируется силами инерции. Мы так свыклись с этим, что не замечаем здесь никакой странности. Почему вес тел независимо от их состава, независимо от их состояния пропорционален массе, мере инерции? Не следует ли из этого парадокса, что между инерцией и гравитацией (силами тяготения) есть глубокая внутренняя связь? С этой мысли началось построение одной из самых удивительных физических теорий – теории тяготения Эйнштейна.

Согласно теории тяготения, вблизи тяжелых масс геометрия пространства изменяется – она отличается от нашей привычной евклидовой. Из-за этого изменения геометрии свет распространяется не по прямой: искривление лучей света было обнаружено при фотографировании света далеких звезд, проходящего мимо Солнца!

Почему звезды дают так мало света? Предположим, что звезды заполняют Вселенную более или менее равномерно. Тогда число звезд, лежащих внутри сферы радиуса R, окружающей Землю, растет пропорционально R3. Интенсивность же света от каждой отдельной звезды, как известно, падает пропорционально 1/R2. Следовательно, полная интенсивность света от звезд, лежащих внутри сферы, пропорциональна R, и если бы Вселенная была бесконечна, яркость неба лимитировалась бы только ничтожным поглощением света в межзвездном пространстве. Небо должно было бы сиять «ярче тысячи солнц». Этот парадокс был известен очень давно, но оставался неразгаданным. Его объяснила космология Эйнштейна – неслыханное по смелости применение теории тяготения к миру в целом.

В первоначальном варианте теории Эйнштейн пытался найти решение своих уравнений, описывающее конечную Вселенную, замкнутую саму на себя, как поверхность шара. Тогда число звезд в такой Вселенной конечно, и парадокс ночного неба сразу же объясняется. Однако, как мы уже говорили, согласно Фридману, уравнения космологии Эйнштейна не допускают решения, не зависящего от времени. Вселенная когда-то состояла из сверхплотной материи и с тех пор расширяется. Астрономы нашли скорость, с которой звездные скопления удаляются друг от друга. Из этой скорости можно подсчитать, что Вселенная была сверхплотной 20 миллиардов лет тому назад. В расширяющейся Вселенной, независимо от того, конечна она или бесконечна, к нам приходит свет только тех звезд, которые находятся на достаточно близком расстоянии, меньшем, чем 20 миллиардов световых лет, – ведь 20 миллиардов лет назад звезд еще не было.

И в конечной, и в бесконечной Вселенной геометрия «кривая», отличающаяся от плоской евклидовой геометрии. Вопрос о том, в какой именно Вселенной мы живем, не может быть решен умозрительно. Это вопрос опыта.

Скачок в понимании Вселенной, связанный с переходом от плоского пространства евклидовой геометрии к пространству, имеющему кривизну, подобен скачку, который сделало человечество, обнаружив, что Земля не плоская, а имеет форму шара.

Очень глубокий парадокс возник в начале XX века, когда законы статистической физики применили к необычному объекту – стоячим электромагнитным волнам, которые могут возникать в ящике с отражающими стенками. Согласно этим законам каждое независимое колебание в тепловом равновесии из-за многократных излучений и поглощений стенками должно приобрести энергию кТ, где Т – абсолютная температура стенок, а к – число, которое называется «постоянной Больц-мана». Но число возможных стоячих электромагнитных волн в ящике бесконечно. Действительно, стоячие волны могут образоваться в ящике, если от стенки до стенки укладывается целое число полуволн. Чем короче длина волны, тем больше возможных направлений, для которых это условие выполняется. А значит, чем короче длина волны, тем больше число возможных колебаний. Следовательно, электромагнитное поле должно забрать на себя всю тепловую энергию стенок, сколько бы тепла мы к ним ни подводили. Если бы на каждое колебание действительно приходилась энергия кТ, то, сделав дырку в ящике, мы получили бы источник ни с чем не сравнимой яркости. Этому парадоксу дали драматическое название «катастрофа Рэлея – Джинса», хотя на деле никакой катастрофы не происходит.

Пытаясь найти выход из противоречия, Макс Планк предположил, что частицы стенок, излучающие и поглощающие электромагнитные колебания, изменяют свою энергию порциями /del Е = h /omega, где h – коэффициент пропорциональности, а /omega – частота колебаний. Если минимальная возможная энергия колебания h omega много больше кТ, колебание будет иметь малую интенсивность. Согласно законам статистической физики интенсивность такого колебания падает с увеличением частоты по экспоненциальному закону, высокочастотные колебания вносят малый вклад в тепловую энергию, и парадокс разрешается. Этот закон с колоссальной точностью выполняется на опыте, что позволяет определить величину h. Так впервые вошла в физику величина h – «постоянная Планка», характеризующая возможные дискретные значения излучателей электромагнитных колебаний, так возникло представление о скачкообразных процессах (точнее, здесь и в дальнейшем h = постоянная Планка / 2pi).

В работе 1905 года по теории фотоэффекта Эйнштейн применил идею скачкообразности не только к излучателям, как Планк, а к самим электромагнитным волнам. Энергия электромагнитной волны частоты со может изменяться только скачкообразно порциями h omega, Минимальная порция энергии электромагнитного колебания была названа «квантом». Если энергия колебания содержит n порцийh omega, то говорят, что в ящике имеется п квантов, или n фотонов, частоты omega.

Почему атомы испускают свет только дискретных, точно определенных частот? Если бы электроны в атоме двигались по законам классической механики, они испускали бы свет всех частот. Может быть, электроны в атоме, как и электромагнитные колебания, могут иметь не любые энергии, а только строго определенные?

Размышления над этим и другими парадоксами привели Нильса Бора к созданию квантовой модели атома.

В 1934 году Павел Алексеевич Черенков, изучая люминесценцию растворов солей урана под действием Х-лучей радия (почти жестких квантов), обнаружил странное свечение, совершенно непохожее на то, что обычно наблюдалось.

В постановке и обсуждении опыта участвовал научный руководитель Черенкова Сергей Иванович Вавилов, ставший впоследствии президентом Академии наук СССР. Он сразу почувствовал значительность нового явления. Анализируя возможные причины свечения, Вавилов показал, что обычные механизмы не могут объяснить особенности обнаруженного излучения. Например, следует отбросить так называемое тормозное излучение – излучение, которое получается при рассеянии атомами быстрых электронов, сопровождающих у-кван-ты (электроны вырываются квантами из атомов вещества).

Тормозное излучение идет под малыми углами к направлению движения энергичных электронов, тогда как обнаруженное Черенковым излучение наблюдается под большими углами. Явление стало казаться еще более странным, когда выяснилось, что излучение наблюдается только под строго фиксированным углом к направлению у-квантов и тем самым к направлению вырываемых ими электронов.

Когда явление так резко противоречит теории, возникает соблазн подвергнуть сомнению надежность эксперимента. Но, несмотря на все возражения, Черенков с упорством подлинного экспериментатора продолжал свои работы, совершенствуя методику измерений. Он показал, что аномальное излучение есть у громадного числа различных жидкостей. Так возник научный парадокс.

Вавилов близко подошел к объяснению явления, предположив, что созданные у-квантами электроны, двигаясь в среде, испытывают периодические возмущения и поэтому дают наблюдаемое свечение.