Текст книги "Возвращение чародея"

Автор книги: Владимир Келлер

сообщить о нарушении

Текущая страница: 1 (всего у книги 16 страниц)

Келер Владимир Романович
Возвращение чародея

Рисунки Ю. Макаренко

Как человек учился изучать природу

Бесстрашие на заре

Когда человек еще не был человеком, а был диким зверем, на него ополчилась вся природа. Не найти в те времена существа несчастнее человека. Лишенный острых клыков и когтей, не имеющий массивных рогов или копыт, он был слабее хищников. Он даже не мог убежать от них, так как не умел быстро бегать. Детство – самый нежный и самый хрупкий период жизни – у него протекало гораздо дольше, чем у других животных, и он в тот период легко становился добычей тигров.

На человека восстали и стихии, от них он тоже был почти ничем не защищен. По злой иронии судьбы, в отличие от других животных, у него шерсть покрывала больше грудь, чем спину; уткнув в колени лицо, кочевник доисторических времен дрожал и вскрикивал во сне от леденящих ветров. Он слишком медленно убегал от стихийных бедствий. Птица улетала при землетрясении, таежный зверь, почуяв запах гари, проворно находил дорогу к спасительному водоему. Движения же человека были замедленны. Они замедлялись и слабостью мышц и силой его любви к детенышам, которых он никогда не бросал в несчастье. Человеческая любовь к семье и роду всегда была сильнее смерти.

Нельзя сказать, чтобы стремительные и точные движения его врагов не вызывали в человеке никаких защитных реакций. Существует так называемый закон Карпентера (по имени английского физиолога прошлого столетия Уильяма Бенджамена Карпентера), по которому всякое восприятие движения или даже только представление о движении вырабатывает в человеке слабый импульс (толчок, позыв) к совершению данного движения. Но этот импульс не мог развить в нашем предке физической силы, достаточной для того, чтобы противостоять врагам.

Все слабое в природе отмирает. Отмер бы и человек, не обладай он замечательными родовыми свойствами – бесстрашием и живостью воображения.

Благодаря бесстрашию он не пришел в отчаяние от невозможно тяжких невзгод своей жизни. Любое высокоорганизованное животное впадает в панику и при меньших натисках стихий, а человек, казалось обреченный бесповоротно, продолжал искать спасения, пока действительно не нашел его. Ценой неслыханного терпения он обнаружил его в труде. Научившись создавать искусственные органы защиты, он быстро убедился, что они надежнее естественных.

Обладатель гибкого ума, человек в конце концов догадался, что в действительности сильна не сила, а умение управлять ею, способность вызывать или сдерживать ее в нужном направлении. Копье – пустяк, пока оно не в руках охотника, а с ним человек сильнее мамонта. Ветер – бесполезная стихия, но, направив его на паруса, люди без плавников и крыльев стали преодолевать просторы океана.

В сущности, человек открыл как бы новую силу природы. Эта сила называется умом и скрывается в сознании человека. Когда люди поняли ее значение, они стали говорить: «Сильный победит одного, умный – тысячу». Необычность новой силы не только в том, что она самая могущественная, но и в том, что, в отличие от всех других сил, ее надо искать не в потоках воды и не в жарком пламени, не в чудесных превращениях химических веществ и не в сокращении мускулов. К уму, к умению управлять силами приходят через познание законов природы, через поиски научной истины.

Многим почему-то кажется, что сам по себе процесс такого рода поисков ничего особенного не представляет: думай, ломай голову и находи! Нет ничего ошибочнее подобной точки зрения. Шахтеры, чтобы выдать уголь на-гора, применяют сложный инструмент – от отбойных молотков до хитроумнейших комбайнов. Человек, пытающийся познать закон природы, добьется результата только в случае, если овладеет своим специальным инструментом – научным методом.

Он отличается от созданных руками человека. Но, как всякий инструмент, и этот развивался с течением веков.

Метод поискав истины, которым пользуются ученые наших дней, весьма и весьма отличен от метода первобытных добытчиков знаний.

Как ищут истину

Человек извечно тяготился границами, в которых жил, и всячески старался их раздвинуть. Стремление к Неведомому, к познанию того, что находилось за пределами родного места – дома, области, планеты, – всегда было одним из самых его сильных чувств.

Сперва он просто смотрел по сторонам и цепко запоминал чувственно доступную ему природу. Мир открывался ему в предметах, ни происхождения, ни причин движения которых он и не пытался объяснить. Вернее, он все сводил к действию туманных сил – воли богов и демонов, – и это его вполне удовлетворяло.

Но потом родилась наука. Люди, занимавшиеся ею, старались объяснить явления природы естественными причинами. Для этого надо было искать истину, пользуясь определенными правилами, а не рассчитывая на внезапное озарение.

Одно из самых первых правил ученых гласило: «Наблюдай!»

Наблюдение– очень важный метод науки, без него нельзя представить себе ее развития. Но ведь одного этого – наблюдать – мало, чтобы найти истину. Надо еще сделать правильные выводы из наблюденного.

Живя в деревне, можно ежедневно наблюдать, что после крика петуха восходит солнце. Но ведь не придет же никому в голову сделать вывод: «Солнце восходит оттого, что пропел петух». Это так же абсурдно, как уверять, будто буря на море поднимается из-за того, что морской царь Нептун гневается или, напротив, пляшет. Человек, создавший «петушиную теорию» восхода солнца, должен немедленно заключить, что, когда петуху свернут шею, солнце больше не поднимется.

Скажем так: метод наблюдения хорош, но лишь тогда, когда им пользуются с умом и толково.

Распространенным методом отыскания истины является обращение к авторитету, то есть к старшим, или к более опытным, или к более образованным людям. Сам по себе этот метод неплох, как и метод наблюдения. Человечество пользовалось им с незапамятных времен, пользуется и поныне. Школьники, студенты, все вообще любознательные люди наполняют кладовые своих знаний главным образом с помощью авторитетов.

В то же время в методе обращения к авторитету кроется и наибольшая опасность. Основной его недостаток в том, что он ставит познающего в полную зависимость от предполагаемых знаний поучающего. А тех знаний в действительности может и не быть.

Не всегда «авторитет» оказывается на высоте. Ведь и поныне кое-кто обращается к знахарям и гадалкам, а разве то, что те говорят о будущих судьбах людей, разве их рецепты излечения с помощью заклинаний и колдовства – правда?

Да что там знахари и гадалки! Сколько известно случаев, когда почтенные и много сделавшие для науки люди вдруг в чем-то оступались, утверждали заведомо неправильное, а ослепленные их авторитетом последователи повторяли это.

Великий греческий философ Аристотель (384–322 гг. до н. э.) сказал, например, что у мухи четыре ноги. И почти две тысячи лет все, кто чтил Аристотеля (а его чтил весь образованный мир), вопреки очевидности упорно утверждали то же самое.

Недостатком метода обращения к авторитету является и то, что он не очень-то располагает к творческому мышлению, не толкает к «шевелению мозгами». Пользоваться им всегда – это все равно что не решать самому задачи, а сразу списывать готовый ответ из учебника.

Многие убеждены, что лучшим способом находить истину является обращение к здравому смыслу. Само по себе это утверждение протеста не вызывает, оно вполне разумное. Беда в том, что многие расходятся во мнениях насчет того, чтó понимать под здравым смыслом.

Спросите, например, домохозяйку: «Сколько будет 20 миллиардов сантиметров в секунду плюс еще 20 миллиардов сантиметров в секунду?» Голову можно отдать на отсечение, что из ста домохозяек девяносто девять ответят: «40 миллиардов сантиметров в секунду». Так им подсказывают их здравый смысл и знания, полученные в школе. А физик высмеет такой ответ. Он скажет: «Не 40, а только 27,3 миллиарда сантиметров в секунду». И без труда докажет, что он прав, потому что его ответ вытекает из здравого смысла современной физики. Он сошлется на главу современной физики, называемую «Теория относительности», а та исходит из законов природы, многократно проверенных учеными. Сомневающимся такой физик скажет: «Ведь „здравый смысл“ является продуктом человеческого разума, и совсем не обязательно Мать-Природа должна быть устроена именно так, как о ней думают люди» (пример со сложением скоростей и цитату я заимствую из книги американского физика Дж. Орира «Популярная физика»).

Так как же все-таки искать истину? Что в наши дни надо признать самым надежным, самым верным методом науки?

Ответ не односложен. В общем-то, он сводится к тому, что всего надежнее пользоваться сочетанием всех методов: это позволит избежать или сократить недостатки каждого из них в отдельности. Начинать надо с создания достойного теоретического предположения (гипотезы), а закончить обязательно многократной и убедительной практической проверкой.

Подытоживая, скажем. Если ты пожелал найти какую-то неизвестную пока тебе научную истину, ищи ее в такой последовательности:

начни с того, что четко сформулируй свою задачу; сам для себя ответь, что именно тебя интересует, что ты решил узнать;

затем приготовь свою гипотезу; не обязательно тебе придумывать ее целиком: ты можешь обратиться и к авторитету;

затем подумай и получи ответ на вопрос (вот тут-то уж потребуется твоя максимальная самостоятельность): что будет, если ты поставишь опыт и действительно окажешься прав? Как это выразится в опыте? Составь, короче говоря, прогноз;

практически проверь гипотезу. Для физической или химической задачи это будет эксперимент; в математике – написание верного уравнения и решение его; в истории – соответствие полученных выводов всем другим перекрещивающимся свидетельствам истории, и т. д.;

получив практический ответ, сравни его со своим прогнозом;

сделай окончательный, четкий и совершенно честный вывод: прав ли был ты в своих теоретических предположениях или не прав? Если нет, начни сначала, ко сперва построй уже другую гипотезу (может быть, и не очень сильно отличающуюся от первой).

Главное, ты должен помнить: чтобы все поверили в твое «открытие» (особенно если оно – открытие и для других), ты должен доказать на множестве примеров, что все практические результаты, когда бы и кто бы их ни получал, не противоречат твоим выводам. Тут невозможны никакие компромиссы. Нельзя сказать: «Сто результатов подтверждают мои выводы, не подтверждает лишь один, но это ведь пустяк!»

Одного-единственного «пустяка», не согласующегося с выводами «теории», вполне достаточно, чтобы пустить ее под откос. Дело в том, что природа не знает пустяков. Все в ней происходящее всегда полно глубокого, большого смысла, всегда отражает более или менее непосредственно какую-то фундаментальнуюзакономерность.

Великая сила «пустяков»

У Леночки Казаковой может оторваться пуговица от платья, но она от этого не перестанет быть Леночкой Казаковой. Законы науки, особенно законы физики, не допускают ни малейшего неряшества. Воспользовавшись аналогией, можно сказать, что законы физики всегда должны быть застегнуты на все пуговицы, всегда быть предельно аккуратны. Отличительная особенность каждого из них заключается в том, что если он имеет хотя бы одно-единственное, на первый взгляд пустячное, нарушение, то это является абсолютным доказательством, что он не может называться, в рамках принятой схемы изучаемых явлений, законом физики.

«Наш взгляд на мир потребует пересмотра даже тогда, когда масса изменится хоть на капельку, – говорит американский физик Ричард П. Фейнман. – Это – характерное свойство общей картины мира, которая стоит за законами. Даже незначительный эффект иногда требует глубокого изменения наших воззрений».

Было время, когда атомы считали неделимыми частицами материи. Великий английский физик Исаак Ньютон говорил, что они так тверды, что никогда не износятся и не сломаются на куски. Соотечественник Ньютона – химик Джон Дальтон уверял в 1807 году, что атомы неделимы, вечны и неуничтожаемы. Но достаточно было супругам Марии и Пьеру Кюри открыть редчайший на Земле элемент – радий, атомы которого, самопроизвольно взрываясь, выбрасывают из себя два сорта частиц (альфа и бета) и лучи гамма, как все прошлые представления о неделимости атомов пошли насмарку. Теперь мы твердо знаем, что все существующие в природе 88 элементов, и все полученные искусственно 16 элементов, и все другие элементы, которые еще будут созданы, состоят из более мелких частиц и могут превращаться один в другой. Одно-единственное свидетельство делимости атома на примере редчайшего элемента доказало сложность строения всех атомов вообще.

Вряд ли будет преувеличением сказать, что за любым явлением природы таится нечто очень важное и большое. Если этого явления никто раньше не наблюдал, если его воспроизвели, обнаружили искусственно, значит, какой-то проницательный ум раскопал в недрах Неведомого новую, обязательно очень ценную книгу о природе – книгу, которую потом будут читать и разбирать поколения ученых. Честь и хвала находчику наиредчайшего явления! Нет подвига более значительного в науке, чем открытие такого рода.

Замечательный английский экспериментатор и великий труженик науки Майкл Фарадей (1791–1867) читал однажды лекцию в Королевском институте в Лондоне. При этом он подносил к катушке проволоки магнит и показывал, что в катушке возбуждается чуть заметный электрический ток.

«Профессор, – спросила его после лекции одна из слушательниц, – но если даже такой слабый ток и возникает, какое это может иметь значение?»

«Мадам, – галантно ответил ей ученый, – можете ли вы предсказать судьбу новорожденного ребенка?»

В 1900 году, выступая на банкете с речью, посвященной началу нового столетия, английский физик Уильям Томсон (он же лорд Кельвин) говорил о ясном физическом небосводе, который омрачают только два ничтожных облачка: так называемые «отрицательные результаты оптических опытов американских исследователей А. Майкельсона и Е. Морли» и другое явление в науке, известное как «ультрафиолетовая катастрофа».

Не будем останавливаться подробно на сути омрачающих событий. Заметим лишь, что опыты Майкельсона и Морли, начатые в 1881 году, имели целью установить, влияет или не влияет на скорость света (относительно Земли), посылаемого фонарем во все стороны, движение самого фонаря, закрепленного на поверхности Земли и потому летящего в мировом пространстве со скоростью планеты (оказалось, что не влияет; отсюда: «отрицательные результаты оптических опытов»).

Что касается «ультрафиолетовой катастрофы», то здесь речь шла об одном долго не разрешавшемся противоречии: физика тех лет считала, что энергия делима на любые части, может быть сколь угодно малой, а результаты опытов по тепловому излучению так называемого абсолютного черного тела могли быть объяснены лишь, если допустить, что энергия «зерниста», состоит из очень маленьких и дальше неделимых «атомов энергии» – квантов.

Для нас сейчас интересно, что эти два «ничтожных облачка» породили целый шквал. Теории, возникшие сперва для устранения «пустячных» противоречий старой физики («теория относительности» и «квантовая механика»), потом, развившись, революционизировали и совершенно преобразили физику. «Карлики» оказались могучими титанами, перевернувшими все научное мышление людей.

Последний пример возьмем из области физических законов, известных под названием «законы сохранения».

Среди этих законов есть малоизвестный широкой публике закон сохранения четности. Его суть можно изложить примерно в следующих выражениях. Представьте, что вас привели в закрытую маленькую комнату, на одной стене которой укреплено превосходно сделанное зеркало, а прямо против него в другой стене прорублено таких же размеров, как зеркало, окно. За окном молчаливый лаборант ставит какой-то – любой! – физический опыт. Так как окно окаймлено такой же рамкой, что и зеркало, то вы не можете догадаться, с какой стороны реальный опыт за окном, с какой – его зеркальное отражение. С утверждением о том, что вы принципиально не сумеете отличить реальности от отражения, и связан закон сохранения четности.

Но вот в 1956 году два американских физика, Ли Чжэнь-дао и Янг Цзун-нин, показали теоретически (а несколькими месяцами позднее их теорию подтвердила и практически американка профессор By), что есть, по крайней мере, один «пустяковый» случай, когда закон сохранения четности не соблюдается. Это происходит при распаде некоторых радиоактивных ядер, сопровождающемся испусканием электронов. Оказалось, что электроны вылетают преимущественно в одну сторону по отношению к так называемому собственному вращению ядра. Значит, посмотрев на это явление и на его отражение в зеркале, можно сказать точно: «Вот это – настоящий, реальный опыт, а это – всего лишь отражение его в зеркале».

Редчайшее нарушение фундаментального закона! А его, этого нарушения, оказалось достаточно, чтобы «убить» целиком закон, во всяком случае показать его ограниченность.

Открытие Ли и Янга потрясло весь ученый мир и было признано столь значительным, что в следующем же году обоим физикам присудили высшую научную награду Западного мира – Нобелевскую премию.

Ненасытность науки

Отсутствие пустяков, существенность любого, хотя бы наиредчайшего и самым слабым образом выраженного явления – таков окружающий нас мир в глазах науки. Уважение к «мелочам» – одна из важных ее особенностей. Другая важная особенность науки наших дней – взгляд на мир как на необъятное поле поисков. Отсюда ее всевозрастающая активность, ее стремление развернуть на этом поле побольше работ, побольше вбить заявочных столбиков.

В огромной степени, надо думать, вторая особенность науки вытекает из первой, является ее неизбежным следствием: когда серьезно относишься ко всему, тогда мир для тебя богаче красками. Выбирай любой оттенок, посвящай себя тому, к чему у тебя лежит сердце; если твое призвание – быть ученым, ты убедишь всех, что избранная тобой дорога – дорога не в никуда, а к благодатной цели.

От обилия дорог в науке – обилие хороших условий для утоления различных творческих симпатий, от утоления симпатий – хорошие научные результаты.

Сегодня часто приходится слышать, что рост научных результатов напоминает рост лавины. Веками наука развивалась еле-еле, как будто одинокий камень катился с пологой горы, то замирая на одних участках, то незначительно ускоряясь на других. И вдруг все переменилось. Словно увеличилась крутизна, определяющая движение. Одно открытие стало порождать два, три, множество других; от скромного числа объектов изучения (химических веществ, биологических видов и т. д.) отдельные науки перешли к большим их совокупностям.

Вот несколько примеров. В эпоху Аристотеля было описано 454 вида животных. Сегодня известно более полутора миллионов животных видов и известно также, что на Земле еще предстоит открыть примерно два миллиона видов.

Древние греки и римляне знали лишь одну кислоту – уксусную – и семь металлов: золото, серебро, медь, железо, олово, ртуть, свинец. Теперь только естественных, встречающихся в природе веществ открыто более трех тысяч. Еще около трех с половиной миллионов химических соединений получено искусственно. И количество тех и других все время растет, особенно искусственных в области химии высоких полимеров: искусственных волокон, пластмасс, каучуков.

Все ускоряясь и усложняясь на первый взгляд, надвигаются на человеческий ум новые понятия, рожденные в кабинетах и лабораториях ученых. Тысячелетиями люди имели дело лишь с явлениями, которые раскрывала перед ними сама природа. Каких-нибудь полтораста лет назад они почти ничего не знали об электричестве; только с начала нашего века стали догадываться о тайнах атома; о звуковом кино и о телевидении стали думать как о реальностях лишь в конце 30-х – начале 40-х годов; а о квантовых генераторах и о космических полетах первые сообщения появились только несколько лет назад.

Даже выдающиеся физики с полвека назад с трудом представляли себе элементарные частицы. Великий датский ученый Нильс Бор во время своей последней поездки в Москву признавался на встрече со студентами университета:

– Когда Эйнштейн ввел понятие «фотон», мы долго не могли понять, что это значит.

А теперь, когда таких частиц открыто больше двухсот, на повестке дня еще одна ступень в глубь материи, в мир частиц более простых и элементарных, чем элементарные.

Академик Яков Борисович Зельдович, например, отстаивает точку зрения, что следующая ступень приведет в мир «кварков» (в приблизительном переводе с английского – «чертенят» или «бесенят»). Эти ультрачастицы названы так из-за своих некоторых поистине «бесовских» качеств. Например, кварки обладают дробным электрическим зарядом (меньшим, чем заряд электрона). Ничего подобного в природе раньше не наблюдалось. Зельдович убежден, что из кварков состоят все другие частицы, за исключением электронов, позитронов и мю-мезонов.

О быстром росте и усложнении науки можно судить и по количеству научных работ, выходивших раньше и выходящих в свет теперь. В начале прошлого столетия во всем мире насчитывалось только 100 научных журналов и других периодических изданий. Теперь их число приближается к 150 тысячам, а если темпы останутся неизменными, то к 2000 году количество периодических научных изданий на Земле составит около миллиона.

Человечество располагает библиотекой, содержащей около 35 миллионов названий книг, а всего – более 100 миллионов работ всякого рода. Ежегодно в мире печатается 3 миллиона статей, а поисками нужной литературы сегодня заняты сотни тысяч переводчиков и специалистов.

Особенно увеличивается число открытий, гипотез, практических применений теории в области физики. Неудивительно, что соответственно растет и объем научной информации, описывающей все это. Один досужий физик подсчитал, что если бы объем известного американского физического журнала «Физикл ревью» и дальше рос, как это было сразу после войны, в первые пятнадцать лет (1945–1960), то в XXI веке вес журнала превысил бы вес земного шара.

Невероятно резко выросла за последние десятилетия армия ученых. По темпам роста это напоминает рост настоящей армии при объявлении войны. Подсчитано, что ныне на Земле живет, здравствует и занимается изучением тайн природы ни много ни мало, как 90 процентов от всех когда-либо живших ученых, считая от того безвестного гения, что научился добывать огонь.

Естествен вопрос: против кого же эта необычная мобилизация? Какой «враг» вдруг замаячил на дальних берегах науки?

Имя ему – Неведомое. Парадокс, и прелесть, и несказанная волнующая романтика наших дней в том, что сегодня гораздо больше открывается новых тайн, чем объясняется тайн старых (хотя и это, второе, происходит с огромным, как никогда, успехом).

Та физика, которую мы называем классической, была почти безоговорочно физикой ответов: она отвечала почти на все, о чем ее только ни спрашивали. Она была убеждена, что, за немногим исключением, знает о природе все и что, пройдет еще немного времени, исчезнет и это исключение.

Физика наших дней по преимуществу физика вопросов: в ней чаще спрашивают, чем отвечают, и за каждым развязанным узелком немедленно завязывается несколько новых. Вопросы преобладают над ответами, и разница все возрастает.

Кажется почти невероятным, но это факт, что чем больше современные физики стараются понять природу, тем больше обнаруживают в ней непонятного. Страшного тут нет ничего: ведь непонятное в конце концов обязательно объясняется. Хорошее же в том, что это признак кипучей юности. Много спрашивают, когда энергия бьет через край; само обилие вопросов – свидетельство обилия могучих духовных сил.

Будет ли так продолжаться дальше? За рубежом многие отвечают: «Нет». По их мнению, в один прекрасный день люди разгадают все секреты природы, узнают, какие пружины приводят в движение все вещи, откроют тайны всех явлений. Ученым тогда, в сущности, нечего будет делать. Наука отомрет, а поисками новинок будут заниматься исключительно техники и инженеры. Эти люди будут брать какие-то раз навсегда открытые принципы науки, сравнивать их между собой и в сочетании старых принципов искать новые практические осуществления. Прогресс в те будущие времена будет напоминать игру «Конструктор», только вместо готовых деталей там будут предлагать готовые научные идеи.

Один довольно известный американский ученый профессор Дерек Прайс на этом основании создал даже теорию, которая называется теорией сатурации (насыщения). По расчетам Прайса, еще лет тридцать наука будет развиваться такими же темпами, как сегодня, то есть очень быстро. Но затем в течение тридцати лет темпы ее станут все больше замедляться, и вот примерно в 2020–2030 году окончится век наук. Пытливым душам нечего будет больше искать; они должны будут срочно переключать свои стремления на что-нибудь иное.

Верно ли это хоть в какой-то степени? Разумеется, неверно, и ни в какой степени. Марксизм-ленинизм учит, что природа неисчерпаема и бесконечна. А так как она еще и познаваема на всех ступенях, то нет предела увеличению человеческого знания.

И через шестьдесят, и через тысячу шестьдесят лет, и в любом, сколь угодно удаленном от нас будущем люди будут открывать и познавать все новые миры. Наука ненасытна и всегда найдет себе достаточную пищу. Другой вопрос – всегда ли ее развитие будет напоминать лавину!

Вероятно, лучше это развитие сравнивать со стадийным ростом дерева. Он продолжается и летом и зимой, но есть различие естественное и неизбежное. Сейчас наука в полосе весны. Могучий ее ствол стремится к небесам, а плодоносная, наполненная соком крона разбрасывается и густеет.