Текст книги "Возвращение чародея"

Автор книги: Владимир Келлер

сообщить о нарушении

Текущая страница: 2 (всего у книги 16 страниц)

Труднее или легче сегодня изучать науку?

Быстрый рост наук многих не радует, а пугает. Им кажется, что человеку с каждым годом будет все труднее изучать науку, узнавать хотя бы о важнейших достижениях ее.

«Когда-то, – говорят эти люди, – чтобы быть в курсе дел какой-нибудь отрасли знания, достаточно было прочитать десяток-другой книг. Сейчас же число статей и книг на любую тему растет куда быстрее, чем человек в состоянии их осилить. Мы обречены все больше отставать от открытий и находок».

Звучит тревожно, а похоже, так оно и есть. Возьмем хотя бы вот такой пример. Учебник физики для средней школы состоит из 160–300 страниц. Даже его один прочитать и хорошо понять – дело не для всех простое. Обычно на это тратится по меньшей мере год. А как быть, если хочешь оказаться на переднем крае физики? На физические темы написано сейчас несколько десятков тысяч книг, и в каждой содержится что-то интересное – такое, чего не найдешь в других книгах. Правда, на помощь специалистам-физикам и серьезным ее любителям приходят рефераты – краткие обзоры вышедшей литературы, лоцманские ориентиры в книжном море. Но, во-первых, пользоваться ими не всегда легко. Во-вторых, и этот метод оказывается недостаточным; число рефератов растет, и поговаривают о рефератах на рефераты, иначе говоря, о рефератах в квадрате…

По мнению пессимистов, положение тем серьезнее, что человек от природы обладает будто бы скверной памятью: чтобы что-нибудь запомнить, он должен медленно читать, много раз повторять, записывать прочитанное, зубрить.

И все же оснований для тревоги нет никаких. Люди, даже без поддержки рефератов, могут быть в курсе наиважнейших и наиновейших представлений науки.

К ошибочным, грустным выводам приходят обычно из-за того, что путают два рода научных результатов – основные принципы науки (которых очень мало и которые легко понять и все запомнить) и то, что следует из этих принципов практически или теоретически: устройство научных приборов и инструментов; применение на практике – на заводах, на полях, на транспорте, в домашней жизни; содержание статей и книг; результаты опытов; новые гипотезы; поставленные, но не решенные пока проблемы, и т. д.

А ведь только первые являются основными носителями духа современной науки. Вторые – это детали, интересующие преимущественно специалистов.

Знать и понимать науку – это прежде всего знать и понимать ее основные принципы. А здесь мы вправе сделать самые оптимистические выводы. Вопреки тому, что думает, пожалуй, большинство, основные принципы науки все упрощаются и уменьшаются в числе.

Правда, упрощаются не в том смысле, в каком упрощает художник мир, когда начинает рисовать его лишь одной краской. А в том – противоположном – смысле, в каком он получается у художника, увеличивающего число оттенков. Такое «упрощение» означает, что видение мира становится все отчетливее: более богатый набор красок (а у науки он особенно велик) позволяет изобразить мир гораздо глубже и яснее.

Проиллюстрируем это на нескольких примерах.

…Сложнейшей из наук называют часто физику. В действительности основных законов физики очень мало и они просты (правда, простотой, предполагающей постепенное, шаг за шагом, изучение многих необычных явлений и углубление в мир идей, кажущихся зачастую несовместимыми со здравым смыслом). Можно понять известного американского исследователя Ричарда Фейнмана, заметившего недавно, что «успехи современной физики объясняются, быть может, ее легкостью».

Возьмем, например, такие разделы физики, как свет и электричество. Во многих учебниках они излагаются как самостоятельные, не связанные между собой разделы. На самом деле между ними есть глубокая, открытая еще сто лет назад связь. Сперва ее выявили через теорию электромагнитного поля, позднее установили и еще одну связь – через так называемую квантовую механику – главу физики, возникшую в значительной степени под влиянием учения о свете.

Особенно наглядно связь между электричеством, светом и квантовой механикой может быть продемонстрирована при помощи «простого» (увы, только воображаемого) опыта, для которого нам понадобится всего три предмета: пластмассовая школьная линейка, тиски и кошачья (или другая подходящая) шкурка.

Зажмем линейку в тиски, потрем ее выступающий конец шкуркой, чтобы вызвать электростатический заряд, и приступим к опыту. Он будет заключаться в том, чтобы придавать чем угодно – пальцем, палочкой и т. д. – линейке колебательные движения. Частоту, то есть число колебаний в единицу времени (лучше всего в секунду, тогда это будут просто герцы, сокращенно гц), станем изменять, наблюдая при этом, какой эффект во внешней среде произведут колебания.

Всякое периодическое движение электрического заряда порождает электромагнитные волны той же частоты, что и движение. Наша линейка станет излучателем электромагнитных волн. Постепенно увеличивая число колебаний, мы обнаружим любопытную смену явлений.

Начнем с 50 или 60 гц. С такой частотой подается переменный ток в наши квартиры. Он излучает волны, которые воспринимаются как помехи для радиоприемников. Автомобилисты замечают их всегда, проезжая мимо линий высокого напряжения. Говорят: «Попал в полепомех!»

Поднимем частоту сразу до миллиона герц (или одного мегагерца, сокращенно Мгц). Теперь линейка стала излучать радиоволны, в «окрестностях» этой частоты происходят широковещательные передачи. При 50–100 Мгцмы попадем в область телевидения, а при 10 000 Мгц– в область радиолокации.

В диапазоне от 430 до 700 миллионов Мгцлинейка заиграет всеми цветами радуги: мы попадаем в область видимыхэлектромагнитных волн, проще говоря – света.

Сейчас мы станем увеличивать колебания излучателя и дальше, но прежде отметим про себя, что, начиная от широковещательного диапазона и вплоть до света (включая невидимую ультрафиолетовую область), излучения внешне особенно походили на волны в буквальном смысле слова. Недаром говорят: «Работает радиостанция на волнестольких-то метров».

Электромагнитный спектр

Увеличивая колебания излучателя, мы попадем в область рентгеновых лучей и гамма-лучей. Частота, соответствующая этим волнам (как и другим, о которых мы только что говорили), указана в таблице электромагнитного спектра. Показатель степени – это число нулей, которое надо поставить после единицы, чтобы получить частоту в герцах. Все волны названного диапазона «вырабатываются» на различных установках (рентгеновские аппараты, молекулярные и квантовые генераторы, ускорители частиц и т. д.).

А уж следующие в таблице самые высокочастотные из известных нам волны люди вырабатывать пока не могут: с ними ученые имеют дело лишь в лучах, приходящих из таинственных глубин Вселенной, так и называемых «космические лучи».

Для последних групп волн характерно то, что по своим внешним проявлениям они похожи больше на частицы, чем на волны. Поэтому на практике ученые говорят о них чаще именно как о частицах, квантах (подробнее о квантах будет сказано дальше).

Итак, к чему же мы пришли, проделав опыт с заряженной линейкой? К тому, что, хотя и наблюдались разные эффекты (поле, волны, частицы), в действительности они одной природы. Только разные частоты отличали их. Электричество, свет, квантовый эффект «превращения» волны в частицу – здесь мы везде имеем дело с одной физической реальностью, именуемой электромагнитным полем.

Много общего можно найти и между другими разделами физики, часто изображающимися в учебниках как совокупность фактов, распиханных по главам, словно по ящикам, стоящим рядом, но отделенным один от другого непроницаемыми стенками. В лучшем случае после долгого объяснения предмета по старым правилам здесь говорят вдруг, что все это неверно, что все надо переучивать по-новому (хорошо еще, если эти новые представления как-то разъясняются). Отсюда «трудность» изучения физики, на самом деле только кажущаяся трудность.

Обратимся к химии. Когда Дмитрий Иванович Менделеев открыл периодический закон элементов, сразу резко упростилось изучение неорганической химии. Стало также ясно, что не только на Земле, но и во всей Вселенной число простейших элементов не может превышать вполне определенного количества (не очень сильно отличающегося от сегодняшнего итога: 104). Ученые получили блестящую возможность предсказывать существование и свойства еще не открытых элементов и соединений.

Другое великое открытие в химии, сделанное Александром Михайловичем Бутлеровым, – так называемая структурная теория Бутлерова – навело порядок в органической химии. Теперь обе химии на наших глазах сливаются в одну, и эта общая химия стучится в дверь физики, с тем чтобы занять в ней место на правах раздела.

Пример из астрономии. По Аристотелю и Птолемею, Земля – «пуп» Вселенной, а звезды и планеты с бешеными скоростями вращаются вокруг нее. Нельзя сказать, что эта точка зрения не давала никакой возможности правильно рассчитывать движения звезд и планет. Расчеты производились, но до чего они были трудны! Греческие философы учили, что орбиты планет возникают в результате сложных круговых движений по системе окружностей. Для описания орбиты Марса, например, требовалась добрая дюжина окружностей различного вида. Но вот после долгих утомительных вычислений Иоганн Кеплер сформулировал свои простые три закона движения небесных тел. И что же, орбиты всех планет (и спутников этих планет) астрономы стали находить быстро и чрезвычайно точно. Восторжествовал подход, казалось бы, более сложный – планеты движутся вокруг Солнца, – но в действительности это не усложнило, а облегчило решение задачи.

Развитие наук внешне очень напоминает развитие больших городов. И те и другие растут и в чем-то усложняются, ко вместе с тем в них растут организация и порядок. В городах все улучшающаяся система дорожных знаков и сигнализации облегчает ориентировку; в науках отыскиваются какие-то единые, общие принципы, и это облегчает их изучение.

Везде, где вмешивается человеческий разум, Сложность движется вперед рука об руку с Простотой.

Поясним это с помощью аналогии.

Представим себе следующее. Человек вырос в глухой таежной деревушке и вдруг впервые в жизни оказался на московских улицах. Понять его переживания легко. Никакая сказка наяву не потрясет так воображения новичка, как вид большого города. Кто не замрет в испуге, сбитый с толку перекрещивающимися потоками машин, кто с непривычки не растеряется в шуме, сутолоке, в быстрой смене картин напряженной столичной жизни!

А поживет здесь человек и постепенно ко всему привыкнет. То, что выглядело беспорядочным нагромождением вещей, движений, звуков, и для него приобретет черты симметрии и порядка. Он убедится, что, зная законы жизни большого города, в нем заблудиться, может быть, труднее, чем в ином районном центре. В один прекрасный день он сделает открытие, что с ростом городов безопасность в них обычно возрастает. Привыкнув к ритму новых улиц, он удивится, узнав, что в старину люди чаще попадали под колеса медлительных повозок (как было, например, с первооткрывателем радия Пьером Кюри), чем в современном крупном городе – под колеса автомобилей.

Не похожи ли люди, несведущие в науках, но наслышанные об их «чудесах», на тех робких гостей столицы, чьи сердца замирают на каждом перекрестке? И не так ли сравнительно прост путь и тех и других к познанию основных законов нового для них мира?

Ненасытность разума

Следить за новостями, вылавливать в океане литературы все относящееся к любимой области науки, запоминать, перерабатывать в сознании детали – все это отнимает больше времени, чем изучение основ. Но специалисту это нужно, специалист как раз и ценен накопленными сведениями о деталях; а раз так, значит, существует и проблема: как, тратя меньше времени, вбирать возможно больше сведений (информации).

Нет оснований опасаться, что мозг не выдержит за некоторым пределом: умственная мощность человека, его способность понимать и запоминать практически беспредельны. Представление об этом дают следующие данные. Головной мозг человека состоит из 14–20 миллиардов мельчайших нервных образований – нейронов. Это они – кладовые человеческого ума. А загружено только четыре процента их… Даже принимая во внимание, что часть нейронов мы унаследовали от далеких предков – рыб, ящериц, обезьян, что они являются пережитками, рудиментами, все равно у нас еще огромные запасы неиспользованной умственной мощности. Мы могли бы без особой тренировки уже сейчас запоминать раз в пятнадцать более того, что знаем.

Все же путь простого механического насыщения человеческого сознания деталями, путь узкой специализации – сегодня пережиток.

Можно заметить, что чем ýже специалист, тем сложнее терминология, которой он пользуется, тем непонятнее его язык для непосвященных. Отталкиваясь от других, такой узкий специалист и других отталкивает от своей области, от желания познать ее. Многие рассуждают: «Если уж даже специалисту так трудно докопаться до истины, что он изобретает новые понятия и сочиняет сложные формулы, то мне, неспециалисту, лучше и не подступаться».

Путь узкой специализации недостоин современного человека, потому что принижает его, не увеличивает, а ограничивает общий кругозор: детали вытесняют главное.

Даже самые талантливые люди уже не могут охватить единым взором все здание науки. Но если они все же не стараются это сделать, они невольно наносят ущерб развитию собственного дела: у соседа может оказаться то, что им необходимо для толчка вперед, но толчок не получается из-за незнания соседских дел.

Увлечение деталями суживает специализацию. Отсюда шаг до положения, о котором говорят: «Этот человек идет к тому, чтобы в будущем знать все ни о чем».

Чтобы стать хорошим специалистом, нужны талант и время. Так рождается парадокс: «Чем способнее человек, тем дольше должен он учиться, чтобы затем наилучшим образом применить свои знания; но пока обучится – состарится и потеряет способность отдавать знания».

Нет, не детали, а большие философские идеи науки должны служить главной пищей ненасытного разума человека нашей эпохи. Только это его достойно, только видение впереди широких горизонтов науки способно дать ему истинное творческое удовлетворение и счастье.

А как же обстоит дело с практической необходимостью знать и детали?

Ответ может быть один: с этим лучше всего справляются машины – электронно-счетные, различные кибернетические устройства и т. п., значит, на них это и надо возложить.

Фактически так и происходит: тенденция современного научно-технического прогресса – перелопачивать второстепенное, отбирать из него при помощи машин все нужное специалисту.

Машина тем быстрее находит требуемую информацию, чем больше счетных операций производит в секунду. Теперь уже построены и работают электронно-счетные машины со скоростями в сотни тысяч операций в секунду (одна такая машина может «прочитать» в течение часа около десяти миллионов книг). На повестке дня – создание машин со скоростями в миллионы операций в секунду.

На помощь таким сравнительно «тупым» (потому что они механические, «нерассуждающие») искателям информации, по-видимому, в скором времени придут более «умные», «соображающие» машины.

Уже в наши дни создается интеллектроника – машины, выполняющие некоторые виды интеллектуального труда: доказательство сложных теорем, вывод формул, построение обобщающих теорий и т. п. Можно ли сомневаться в том, что в ближайшие десятилетия интеллектроника, ничуть не принижая человека, оставляя ему больше времени для глубокого мышления и тонких радостей, разовьется до фантастических, с нашей точки зрения, возможностей.

Другая важная перспектива – «бинокли для ума». Известно, что у человека процессы ввода информации в сознание совершаются в несколько раз медленнее, чем логические процессы переработки информации, протекающие в мозгу. Еще в десять раз медленнее протекают процессы вывода данных и команд. Человек медлителен в своих действиях, но он отнюдь не тугодум, напротив: разум быстро принимает нужные решения, только вот нерасторопны помощники – руки и язык. Впрочем, их нельзя винить: уж слишком медленно по нервам (куда медленнее, чем по проводам) идет приказ «сделать то-то и то-то». Если же вдобавок мозг распоряжается: «Да побыстрее!», помощники начинают спешить и, конечно, часто ошибаются.

Не от этого ли такие характерные опечатки машинисток и всех вообще, кто быстро пишет, как перестановка букв в написанном слове («монжо» вместо «можно», «сиал» вместо «сила» и т. п.)? В логическом процессе переработки информации мозг дал правильный ответ, подобрал нужный набор слов и букв, а руки, торопящиеся выполнить приказание, сбиваются и путают.

Ученые приступили к созданию устройств, убыстряющих вводные и выводные процессы мыслительной и нервно-психической деятельности человека. Устройства эти управляются биотоками и в будущем получат, вероятно, такое же широкое практическое применение и распространение, как сегодня бинокли или очки. Только если оптические приборы позволяют во много раз увеличивать силу зрения, то биотоковые устройства пригодятся как «бинокли для ума», точнее – для его оперативной деятельности.

Страх перед чрезмерной специализацией, с одной стороны, перед необходимостью увеличивать сроки обучения людей – с другой, исчезнет с развитием интеллектроники, «биноклей для ума» и прочих хитроумных изобретений кибернетики. Индивидуальная культура, культура личности, будет несомненно повышаться с каждым годом, потому что такова тенденция общественного развития.

На примере своей страны мы видим, что дает человеку сочетание прогресса общества и прогресса техники и наук: больше свободного времени, больше возможности занять его делами, не относящимися к главной специальности трудящегося: спортом, музыкой, слушанием лекций, встречами с интересными людьми и т. д.

Узкая специализация – это нечто вроде детской болезни умственного прогресса человечества. Нет сомнения, что, когда люди вступят в подлинную пору своей зрелости – в эпоху коммунизма, – болезнь эта исчезнет без следа.

Открытия не умирают

Живя в век космоса и атома, естественно равняться на науку этого века. Но нельзя бросаться в крайность – пренебрежительно отвергать все то, что было найдено предшественниками.

Да, «девяносто процентов всех ученых живы, работают рядом с нами». Но если бы мы говорили не о людях, а об открытиях и изобретениях, то назвали бы еще большее число. В своих делах талантливые люди вообще почти никогда не умирают. Сделанное ими обычно живет вечно. Все ценное, созданное в прошлом, остается в активе современности, превращаясь в неотъемлемую часть настоящего.

Со времен Пифагора, например, люди пользуются его открытием, сделанным в VI веке до н. э., что сумма углов плоского треугольника равна двум прямым. Архимед оставил человечеству среди прочих ценных истин и ту, что на тело, погруженное в жидкость или газ, действует выталкивающая сила, равная весу жидкости или газа в объеме тела. А Гиппарх, живший во II веке до н. э., довольно точно вычислил расстояние от Земли до Луны и установил время обращения планет вокруг Солнца (следует заметить, что только восемнадцать веков спустя Ньютон открыл закон всемирного тяготения, объясняющий это движение).

Вероятно, так было не всегда. Многое открывалось и изобреталось лишь для того, чтобы затем стать основательно забытым на десятилетия и даже на века. В наше время – время высочайшей активности научной мысли – такое становится почти невозможным. Поиски науки не ограничиваются больше горизонтальным разрезом действительности. Ученые стараются проникнуть в будущее (научное предвидение), тщательнее, чем раньше, они осваивают идейное наследие прошлого. Иначе говоря, современная наука занимается активно и вертикальным разрезом действительности.

Эволюция научной мысли раскрывается не только как подъем по ступеням, как движение от причины к следствию. Здесь выступает явственно и другое: все более глубокое, более убедительное подтверждение главных истин, найденных предшественниками. Отсюда два направления прогресса. Искать новое – одна задача ученого. «Отрабатывать старое», иначе говоря, очищать фундаментальные законы, принципы и запреты от всего наносного, четче выявлять границы их применения – другая, ничуть не менее ответственная задача.

В основе нашего непоколебимого уважения к заслугам прошлого – сознание того, что все, что открывалось, подтверждалось позже. Человеку дан чудесный дар – правильно видеть природу. Мы постоянно убеждаемся, что когда кто-то проницательный вдруг обнаруживает некие новые для всех ее черты, то при ближайшем рассмотрении они и впрямь оказываются такими, как их увидели.

Даже не имея еще разумного объяснения, правильной теории, люди часто сооружали то или иное сложное устройство, словно озаренные невидимым солнцем истины. Так, в разные времена разные народы овладевали тайной прочности. Овладевали настолько полно, что им потом завидовали зодчие последующих веков. Вспомните пирамиды, о которых современные египтяне говорят: «Все боится времени, а время боится пирамид». Или другой, менее известный, но, по-моему, еще более впечатляющий пример: речь идет о сооружении, в отличие от пирамид, непрерывно работающем, работающем под нагрузкой, да еще какой! В итальянском городе Римини есть мост, соединяющий берега реки Мареккиа. Этот арочный мост длиной 63 метра начал строиться в 14 году нашей эры и был закончен пять лет спустя. По мосту когда-то с грохотом проносились колесницы римских легионеров; а во время второй мировой войны он выдерживал танковые колонны. И сейчас по нему днем и ночью мчатся легковые и грузовые автомобили.

Или вот еще пример. Когда, вы думаете, был изобретен телефон, точнее, способ передачи человеческого голоса по длинной нити? Гораздо раньше, чем это сделал американец Белл, воспользовавшись электрическим током. Недавно в Перу в развалинах одного дворца был найден «телефон», возраст которого определяется более чем в тысячу лет. Он состоял из двух тыквенных фляг, соединенных туго натянутой бечевкой…

Смотреть на прошлое хотя бы глазами прошлого уже полезно. В действительности мы смотрим на него глазами настоящего. Нам раскрывается все та же истина, но простирающаяся и за ограниченный вчерашний горизонт.

Прекрасно это пояснил недавно академик Николай Николаевич Семенов.

«На самом деле, – писал он, – новое в науке никогда не бывает простым отрицанием старого, но лишь его существенным изменением, углублением и обобщением в связи с новыми сферами исследования. Если бы новая теория начисто ликвидировала старые закономерности и теории, то наука вообще не смогла бы развиваться. Любая фантастическая теория была бы в принципе возможной, и полный разгул воображения и чувств ученого стал бы оправдан. К счастью, это не так. Например, открытие теории относительности, открытие электрона, кванта света, внутреннего строения атома и его ядра отнюдь не отменили механики Ньютона, законов оптики и электродинамики, законов химической валентности, периодического закона Менделеева, но, наоборот, по-настоящему вскрыли их внутреннюю сущность, что послужило мощным толчком для дальнейшего развития физики и химии XX века и их грандиозных практических приложений, например открытия и использования атомной энергии».

Развитие физики – это постепенное освобождение человека от предрассудков, от балласта, окружающего истину. Но сказав, что наши предки жили в мире научных предрассудков, мы должны немедленно добавить: и мы тоже. Разве кто-нибудь осмелится уверять, что современная наука не построена на предрассудках (с точки зрения будущих поколений), что мы знаем истину в высшем ее смысле?

И все-таки мы поступаем правильно, не думая о предрассудках сегодняшней науки. Они станут таковыми только с точки зрения будущей науки, то есть для людей, обозревающих более широкие миры, чем наш. Свой мир мы видим без особых искажений, как видели без особых искажений более ограниченный свой мир наши предки.

Современный опыт подтверждает, что Ньютон был прав в масштабах сантиметра, грамма, метра в секунду. В масштабе стомиллионной доли сантиметра мы обращаемся к Бору и к Гейзенбергу, а в масштабе сотен тысяч километров в секунду – к Альберту Эйнштейну. Законы Ньютона здесь неприменимы, но разве это говорит о том, что он ошибся? Истина, открытая им, остается неизменной. Устанавливаются лишь пределы ее практического применения.

То новое, что мы узнали, увеличило знания, приобретенные с помощью Ньютона, и обогатило их. Никто не требует, чтобы мы от них отказались. Значение открытий Ньютона не уменьшается, а возрастает с развитием научной мысли: великий физик прошлого становится как бы нашим современником; он выступает уже не только как автор классической механики, но и как один из авторов более универсальной современной теории – теории, полнее учитывающей многообразие Вселенной и протекающих в ней явлений.

Так не только в физике. Новые открытия не отвергают старых знаний, а только строже ограничивают область их применения, подчеркивая их фундаментальность.

К сожалению, многие, увлекаясь новостями, упускают из виду фундаментальные цели научного прогресса. Есть лица, вовсе их не понимающие. Не так уж редко даже в популярной литературе можно встретить нагоняющие тоску рассуждения о непрочности наших знаний, о том, будто новые открытия стирают, аннулируют, отметают все, что было открыто раньше. Некоторые «изобретения» или «опыты» (правда, как позднее выясняется, обычно дефектного порядка) истолковываются как «доказательства» ошибочности важнейших постулатов (основных законов) естествознания.

Открытия не умирают, и потому, обращаясь к старой истине, но пронизанные духом новых идей, мы часто с ее помощью делаем шаг к пониманию и новой истины.