Текст книги "Возвращение чародея"

Автор книги: Владимир Келлер

сообщить о нарушении

Текущая страница: 3 (всего у книги 16 страниц)

Наукой должны заниматься только честные, добрые люди

В начале книги мы говорили, как на заре веков человек открыл и сделал своим оружием могущественнейшую силу природы – умение управлять ее силами. Через долгий и мучительный процесс поисков, как нужно изучать природу, что должна представлять собой наука – инструмент такого изучения, – люди постепенно овладевали найденным оружием. Рассказ о покорении могущественнейшей из сил был бы не закончен, если бы мы, хотя вкратце, не упомянули и о том, что делалось, чтобы эта сила не обернулась против самого ее разумного обладателя.

В своей глубокой инстинктивной мудрости человек давно догадывался, что и умственная сила может быть направлена против него, как любая другая. В мифах и поэтических произведениях всех эпох нетрудно отыскать тревожные высказывания по этому поводу.

Между познанием и злом устанавливалась теснейшая связь, и кара небесная преследовала тех, кто выходил за запретные пределы Неведомого. Египтяне говорили: «Когда человек узнáет, что движет звездами, Сфинкс засмеется, и жизнь на Земле иссякнет». Прометей, похитивший у богов огонь и подаривший его людям, был за это прикован к скале, и орел клевал его печень. Правда, герой Геракл в конце концов освободил Прометея, но так как преступление, с точки зрения богов, не могло остаться безнаказанным и кто-то должен был умереть, Зевс взял жизнь благороднейшего из кентавров – Хирона; потом Хирон был вознесен на небо и превращен в сияющего меж созвездий Стрельца.

Во всех этих легендах чувствовался безотчетный страх людей перед последствиями познания. С веками люди стали обосновывать, оправдывать этот страх. Они поняли, что дело совсем не в самом познании, а в том, кто выращивает его плоды.

Уже алхимики догадывались об этом; до сих пор волнует завет их последующим поколениям ученых: «Не допускайте в ваши мастерские силу и ее рыцарей, ибо эти люди употребляют во зло священные тайны, ставя их на службу насилию».

Отчетливее всех увидел два лица научного и технического прогресса Карл Маркс. В своей знаменитой речи на юбилее «Народной газеты» в 1856 году он указал на те руки, которые должны направлять прогресс, чтобы тот служил благу всех людей.

«В наше время, – говорил Маркс, – все как бы чревато своей противоположностью. Мы видим, что машины, обладающие чудесной силой сокращать и делать плодотворнее человеческий труд, приносят людям голод и изнурение. Новые, до сих пор неизвестные источники богатства благодаря каким-то странным, непонятным чарам превращаются в источники нищеты…

Этот антагонизм между современной промышленностью и наукой, с одной стороны, современной нищетой и упадком – с другой, этот антагонизм между производительными силами и общественными отношениями нашей эпохи есть осязаемый, неизбежный и неоспоримый факт… Мы, со своей стороны, не заблуждаемся относительно природы того хитроумного духа, который постоянно проявляется во всех этих противоречиях. Мы знаем, что новые силы общества, для того чтобы действовать надлежащим образом, нуждаются лишь в одном: ими должны овладеть новые люди, и эти новые люди – рабочие» <sup>[1]1
  К. Маркс и Ф. Энгельс. Соч., т. XII, изд. 2-е, 1958, стр. 4.


[Закрыть]</sup> .

За сто с лишним лет после этой речи наука сделала гигантский шаг вперед. Две стороны ее, или два лица, стали видны еще отчетливее. Люди начали особенно интересоваться, что делают ученые не только в своей стране, но и за границей. Никогда раньше научные открытия и технические достижения не становились так быстро достоянием всех людей, всего человечества, как сегодня. Люди радовались добрым плодам науки, а когда она приносила бедствия или грозила ими, это потрясало всех.

В 1945 году американцы сбросили на два японских города первые атомные бомбы. Работами по созданию этих бомб руководил знаменитый американский физик Роберт Оппенгеймер. Бессмысленное убийство сотен тысяч людей так потрясло его, что он заявил во весь голос: «Мы сделали работу за дьявола». Он поклялся никогда больше не создавать бомбу, зная, что распоряжаться ею будут люди, которым безразличны судьбы народов. Он говорил себе, что настоящий ученый не должен помогать таким людям.

Оппенгеймера преследовали и даже судили, но он стоял на своем. Он стал заниматься – и так продолжалось до самой его смерти – только мирными делами атомной энергии.

Необычайно возросла ответственность ученых за свои дела. Высоким моральным обликом должен обладать человек, творящий науку в наше время!

«Трижды академик» Константин Иванович Скрябин (его так называют потому, что он состоит действительным членом трех академий: Академии наук СССР, медицинской и сельскохозяйственной) часто говорит: «Чтобы стать ученым – мало любить науку, надо еще быть и благородным человеком». В числе многих качеств истинного ученого Скрябин называет и такие, как абсолютная честность, скромность, самокритичность…

Замечательно, что все большие, настоящие ученые – действительно самоотверженные, благородные люди. Наука – благодатная область, где человек может развернуть во всю ширь лучшие стороны своей души, проявить свою готовность к подвигу.

Известный советский физиолог Леон Абгарович Орбели задался целью узнать, как наука может, например, помочь подводникам, космонавтам, если вдруг иссякнет запас воздуха в космическом корабле или на подводной лодке.

Что происходит с человеком при удушье? Ученый на себе проделал такие опыты. Он сел в герметическую камеру и велел выкачивать из нее воздух, пока там не осталось его столько, сколько бывает на высоте 12 километров. Орбели стал задыхаться, он потерял сознание. При помощи искусственного дыхания его привели в чувство только через четыре часа. Другой опыт он проделал в отсеке подводной лодки на Черном море. И снова риск. Но цель была достигнута, и наука узнала то, чего не знала раньше.

Многие, подобно Орбели, во имя жизни людей или прогресса науки ставили опыты на себе, рисковали жизнью. Известны случаи, когда врач погибал, чтобы оставить полезные сведения для науки. Таким был, например, немецкий врач Тотнагель, который в июльскую ночь 1905 года по собственным ощущениям описал картину наступления смерти от тяжелейшего приступа грудной жабы. Именно таких, как Тотнагель, имел в виду голландский медик Ван Тюльп, предложивший для врачей эмблему – горящую свечу и девиз: «Светя другим, сгораю!»

Могут сказать: «Хорошо, но спасение жизни, особенно с риском для собственной жизни, – это все же дело исключительное. А как может совершить свой подвиг скромный химик, физик, инженер и вообще человек такой профессии, где нет драматической опасности?» Что ж, прекрасные черты можно проявить и в «мелочах»: в товарищеской поддержке, в бескорыстной помощи в работе, в добром совете. Такие «мелочи» часто оборачиваются серьезными достижениями науки, показывая, что и в этом случае не бывает пустяков.

Вот пример. Окончив школу, пытливый юноша Георгий Флеров работал смазчиком, чернорабочим, подручным электромонтера, электриком. Потом он поступил в политехнический институт и еще студентом стал проситься работать в лаборатории «хотя бы бесплатно». Окончив институт, он поступил на работу в Ленинградский физико-технический институт и занялся созданием прибора-счетчика для наблюдения за распадом атомных ядер. В это время кто-то сказал Флерову, что в Радиевом институте работает над таким же примерно прибором другой молодой ученый – тоже в прошлом рабочий – Константин Петржак. Флеров не стал гнаться за первенством. Он сам явился к Петржаку, рассказал ему все о своих идеях и предложил во имя науки работать вместе. И вот вскоре два ученых сделали очень важное открытие: они первыми наблюдали так называемый самопроизвольный распад урана, то есть распад урана без бомбардировки его другими частицами – нейтронами, как это делали обычно. Их эксперимент явился важным вкладом в современную физику атомного ядра.

Крупнейшим мировым специалистом по физике звезд считается профессор Алла Генриховна Масевич. А ведь ей помог, вывел на правильную дорогу известный ленинградский популяризатор науки Яков Исидорович Перельман. Тбилисская школьница Алла Масевич написала Перельману о своем увлечении звездами и сразу получила от него ответ. Потом переписка стала продолжаться, и Перельман помог безвестной школьнице найти себя и получить нужное образование.

Полезная, творческая помощь – тот же подвиг.

Особенно когда это относится к человеку в начале его пути длиною в жизнь. Честность и бескорыстие, верность и самопожертвование, скромность и рыцарское отношение к другим – не только красота. В совокупности своей они тот ключ к героическому, полному прекрасных подвигов будущему, в которое вступает молодой естествоиспытатель наших дней.

Как приближенные представления о движении становились все точнее

Почерк природы

Жили-были очень умные бородачи. Они смотрели по сторонам и старались угадать, из чего состоят все вещи. Особенно их интересовало то общее, что есть во всех предметах. Бородачи, хотя и жили более двух тысяч лет назад (в стране, которую мы называем теперь Древней Грецией), верно рассуждали, что в руках одного мастера – Природы – все должно иметь как бы единый почерк, чем-то напоминать одно другое.

Но чем именно? Какие свойства одинаково присущи воздуху и камню, дереву и человеку? Вопрос волновал и манил тайной. По почерку людей угадывают их характер; не начинается ли разгадка мироздания с разгадки почерка природы?

Как же отвечали бородачи?

По мнениям они разделились. Одни решили, что общее для всех вещей – их неизменность, стремление к покою. Даже летящая стрела казалась этим людям застывшей в воздухе. «Движение ее лишь кажущееся, – говорили они. – В действительности, полет стрелы – простая смена ее покойных состояний». (Для нас их картина мира похожа на кинопленку с кадрами.)

Другие резко возражали. В отличие от первых, они были убеждены, что в природе ничто и никогда не повторяется. Даже мертвая скала представлялась им воплощением потока. «Панта реи (по-древнегречески „все течет“), – говорили они, – все течет, все изменяется и нельзя в одну и ту же реку вступить дважды» (вода будет другая, стало быть, река уже не та).

Кто же вышел победителем в этом споре? Замечательнее всего то, что проигравших не было. Выяснилось, что правы и первые и вторые.

Прошли века, и люди убедились, что все в природе как бы соткано из противоречий. Движение и покой, постоянство и перемены, одно и разное оказались двумя равноправными сторонами действительности.

Куда бы мы ни обратили взор, мы видим эту двойственность.

Мы дышим и с каждым вдохом втягиваем в себя с воздухом 40 миллиардов миллиардов атомов аргона; через мгновение мы выдыхаем те же самые 40 миллиардов миллиардов атомов: аргон инертен и не вступает ни в какие соединения. Мы дышим теми же аргоновыми атомами, которыми дышали Цезарь и Петр Великий и будут через сотни лет дышать наши дальние потомки. «Одно» сосуществует с «разным».

Метагалактика, иначе вся обозримая астрономически часть Вселенной (сегодня для радиотелескопов это означает протяженность примерно в 10 миллиардов световых лет), состоит из единицы с 82 нулями (записывается: 10 ⁸²) простейших частиц: протонов, нейтронов и электронов. Это «одно»: ни одна частица к этой массе не прибавилась, возникнув из ничего, ни одна бесследно не исчезла. Но во Вселенной происходят катастрофы, рождаются и умирают звезды и другие небесные тела. Это – «разное», прекрасно уживающееся с «одним».

Кстати, нам не впервые встречается число с большим количеством нулей. Будут попадаться и такие числа, где впереди стоит не единица, а также – где нули группируются в знаменателе. Договоримся, как будем иногда записывать такие числа. Удобнее всего делать так, как сделали только что: не писать все нули, а их количество указывать в показателе степени у десятки. Это значит, что 10 ²есть сто, 10 ³– тысяча, 10 ⁶– миллион, 10 ⁹– миллиард, 10 ¹²– триллион и т. д. Когда речь идет об очень маленьком, дробном числе и нули нужны в знаменателе, будем писать ту же десятку, но перед показателем степени ставить минус: 10 ^-2значит одна сотая, 10 ^-6– одна миллионная и т. д.

Наивысший искусственный вакуум имеет плотность 10 ^-19 г/см ³– единица, деленная на единицу с 19 нулями граммов в кубическом сантиметре; плотность межгалактической среды 10 ^-30 г/см ³– единица, деленная на единицу с 30 нулями, и т. д.

Число, отличное от десятки и начинающее все выражение, ставится перед десяткой. Плотность ядерного вещества 2·10 ¹⁴ г/см ³– двести триллионов граммов, или двести миллиардов килограммов, в одном кубическом сантиметре. Приблизительный возраст земной коры 5·10 ⁹– пять миллиардов лет; скорость света – 3·10 ¹⁰ см/сек, и т. д. Это куда короче и изящнее, чем писать: 30 000 000 000 – тридцать миллиардов см/сек.

Еще один пример. В водородной бомбе средней мощности энергии примерно столько же, сколько ее выделил во время самого большого из зарегистрированных на Земле извержений вулкан Кракатау в Тихом океане в 1883 году <sup>[2]2
  Взрыв этот в районе Зондского пролива (Индонезия) был слышен на расстоянии до 3 тысяч километров, а возникшая в результате взрыва морская волна высотой до 36 метров обошла весь земной шар. Только на прилегающих к месту взрыва островах – Яве, Суматре и других – погибло около 50 тысяч человек.


[Закрыть]</sup> . Такого количества энергии достаточно, чтобы перенести самый высокий в мире дом – Эмпайр стейт билдинг – из Нью-Йорка на Марс. «Одно» и «разное» в этом случае – два направления заданной возможности: первая – повторить на гóре людям извержение Кракатау, вторая – произвести полезную работу титанических масштабов (конечно, более осмысленную, чем бросок небоскреба на соседнюю планету).

От двойственности природы – две группы законов физики. Законы сохранения показывают, какие свойства или принадлежности тел не изменяются: не исчезают и не возникают вновь. Таковы, в частности, законы сохранения энергии и массы, электрического заряда, количества так называемых тяжелых частиц (протонов, нейтронов и гиперонов), входящих в состав всех атомов или насыщающих пространство.

Другая группа законов – все прочие законы, показывающие, как именно ведут себя тела, как движутся и изменяются под воздействием других тел и сил. К ним относятся законы движения Ньютона, закон всемирного тяготения, закон деформации Гука, законы электромагнитного поля Максвелла и некоторые другие.

Великолепно это сочетание постоянства и перемен! Извечное как бы смиряет разгул стихий, отмеренность – узда на необузданном. Все полетело бы вверх тормашками, все кончилось бы, исчезни хоть ненадолго существующее в природе равновесие!

Есть в физике понятие: слабые взаимодействия. Так называются силы, с которыми действуют одна на другую мельчайшие частицы материи. Это как страшная болезнь. Не будь слабым взаимодействиям какого-то противовеса, они менее чем за тысячную часть секунды превратили бы все вещество (мира в легчайшие частицы – нейтрино и электроны.

К счастью, противовес им есть: он называется законом сохранения тяжелых частиц. Поэтому, хотя распад одних тяжелых частиц с испусканием электронов и нейтрино и происходит, но только так, что одновременно – в процессе этого же распада – появляются другие, новые тяжелые частицы. И этих новых частиц как раз столько же, сколько исчезло старых.

Второй пример полезной двойственности природы. Мы ездим в поездах, летаем на самолетах… Какому закону физики обязаны мы тем, что можем пользоваться всем этим? Ответ, напрашивающийся сам собой: конечно же, закону сохранения энергии – закону количественного постоянства физического движения при его переходах и превращениях; например, тепловое или химическое движение превращается в механическое, в силу чего вращаются колеса или пропеллер. Но этот ответ неполон. В такой же степени обязаны мы еще одному закону – закону движения: «второму закону термодинамики». Он показывает направлениеперехода движения – от горячих тел к менее горячим; действие его тоже обязательно, чтобы работал двигатель.

И жизнь человека оборвалась бы, и во всей Вселенной наступил бы хаос, если бы воцарились одни какие-нибудь законы: сохранения или движения.

Истинность предметных представлений

Обычно физику начинают изучать с механики – старейшего ее раздела – и тем как бы подготовляют сознание ученика к восприятию более сложных разделов физики.

Считают, что механика – наука о движении тел и о силах, заставляющих их двигаться, – особенно проста благодаря «самоочевидности» своих истин.

Между тем механика не легче и не труднее других разделов физики. Есть в ней, конечно, утверждения, запоминающиеся сразу, но есть и тонкости, требующие раздумья.

Механика просто как-то ближе и роднее человеку. Она связана с телами и явлениями его практики. Ее законы человек увидел и познал на опыте раньше других законов физики.

Не то чтобы каких-либо зачатков науки, возможно, четырех-пяти десятков слов не знал наш далекий предок, когда в его зародышевом сознании возникли вполне четкие представления о движении. Он всматривался в мир и видел: все в вечных переменах, в постоянном стремлении куда-то. Река не спеша несет свои воды, ветер шевелит листву, а лесной пожар гонит перепуганных зверей из нор и дупел.

Восхищенными или наполненными ужасом глазами смотрел древний человек на перемещение тел в окружающем ландшафте, на череду событий. Все его учило. Преследуя оленя или спасаясь от клыков разъяренного кабана, человек мог оценить не только острожизненное значение движения, но и силу своих первых знаний, первых навыков по управлению движением.

В борьбе за существование в сознании его сложились первые, не выраженные словами, младенческие представления о силах и движении:

одни тела движутся помимо моей воли – Солнце, звезды, животные, окружающие люди; другие тела движутся так, как я хочу, – мое оружие, я сам;

вмешавшись, я могу повлиять на движение некоторых, обычно неподвластных мне тел; для этого я должен приложить усилие – толкнуть или остановить их, метнуть копье или ударить палкой;

направлениеусилия важнее самого усилия; правильно его выбрав, я могу породить силу посильнее моей собственной: скатить, например, с горы камень, который напугает моих врагов; могу, если захочу, уничтожить силу, превышающую мою: убить палкой тигра или сделать что-нибудь другое. Зная нужное направление усилия, я сильнее всех стихий.

Когда интенсивно «заработали» слова и мысль, представления о силах и движениях стали несколько конкретнее:

чтобы вывести тело из состояния покоя, к нему надо приложить силу;

тело, если его все время не толкать, рано или поздно остановится;

чем больше приложенная к движущемуся телу сила, тем больше его скорость;

легкие тела всегда и весьма заметно падают медленнее тяжелых…

Тысячелетиями эти представления владели сознанием людей, и никто не сомневался в их истине. Их принимали как нечто очевидное, в проверке и подтверждении не нуждающееся.

А потом? Потом нашли, что они ошибочны. Почему же мы говорим о них сейчас? Стоит ли вспоминать о них, начинать с них современную книгу о физике, когда большинству известно, что законы классической механики формулируются иначе?

Убежден, что не только стоит, но и совершенно необходимо.

Во-первых, вопреки распространенному мнению, высказанных истин никто не отвергал по той простой причине, что по-своему они верны, что любой эксперимент подтверждает их для тех условий, для которых они выводились. Катящийся по футбольному полю мяч остановится, если его не подталкивать; перышко, брошенное вместе с пулей, упадет позже ее, и т. д.

Конечно, не будь трения, мяч не остановился бы, а будь на Земле вакуум, перо и пуля упали бы одновременно. Но люди ведь не живут без трения, и окружает их воздух, а не космическая «пустота». А те, кто первыми рассуждали о движении, думали не об отвлеченном, родившемся потом в сознании, а о реальном мире.

Человеку свойственно правильно видеть природу, и он побеждал стихии потому, что видел именно ту природу, в которой жил. В такой реально окружающей его природе человек боролся, в ней открывал и изобретал.

Сейчас мы живем в колоссальном мире, в котором наряду с непосредственно воспринимаемой нами областью есть области, повседневно нами не ощутимые. Мы их не чувствуем или потому, что в своем естественном состоянии они постоянно чем-то наполнены (например, «пустота», а точнее, окружающий нас вакуум – молекулами воздуха, благодаря чему мы чувствуем атмосферу, а вакуума не чувствуем), или потому, что наши органы чувств слишком грубы для них, их не воспринимают – таковы микромир (мир атомов и их осколков) и мир сверхвысоких скоростей.

Неощутимость таких областей природы не мешает нам проникать в них. Мы все равно собираем с них дань, извлекаем из их недр энергию или пищу для утоления любознательности. Но первобытный человек знал только ощутимый мир; все остальное, вплоть до самой простой примитивной абстракции – мира без воздуха и без трения – было чуждой для него природой. Он ничего там не увидел бы, даже если бы ему сказали, что есть и такие миры.

Мир первобытного человека, как и мир детей, порой называют «миром предметных представлений». Что ж, название совершенно точное: идеи в подобном мире приходят не от отвлеченных образов, а непосредственно от предметов, преимущественно от предметов повседневной практики.

Мир предметных представлений имеет свои достоинства. Первое из них – умение показывать главные черты реальности.

Мы восхищаемся наскальными изображениями животных и охоты, сделанными тысячи, а иногда и десятки тысяч лет назад. Многим они знакомы по репродукциям или фотографиям: изображение дикой лошади на скале близ села Шишкино на реке Лене, фрески из Тассили в Северной Африке, (изображения в гротах Магвимеви в Грузии, недавно обнаруженные крашеные фигуры животных в пещере на Урале… Высеченные на скале, иногда написанные краской (обычно охрой), они поражают выразительностью. Как замечателен в них каждый штрих! Ничего, кроме самого существенного – движение, ярость, торжество победы, – но это трепещущая жизнь.

«Ничего, кроме самого существенного», – так можно охарактеризовать древние представления об окружающем. «Земля плоская» (для неандертальца, ограниченного в передвижении, ее шарообразность несущественна). «Природа боится пустоты» (или «отвратительного Ничто», как писал Аристотель; первобытный человек никогда не поднимал воду по трубе на высоту более 10,33 метра, где этот закон неверен, если под пустотой понимать отсутствие вещества). «Чтобы летать, надо иметь крылья» (в эпоху каменного топора ни реактивного самолета, ни хотя бы поршневого «кукурузника», ни даже самого обыкновенного воздушного шара построить было невозможно).

Человек видел своюприроду и правильно говорил о том, что видел.

…Было время, когда меня смущали римские акведуки. Руины этих древних водоводов казались нарушением принципа правильного человеческого видения природы: каменный водовод шел не почти параллельно уровню моря, слегка понижаясь к Риму, а горбами изгибаясь над холмами. Потом я догадался, в чем причина ошибки. О том, что Земля круглая, римляне еще не знали. Но они знали, что существует горизонт. Почему он существует, им было неизвестно, но объяснение напрашивалось само собой: это возвышенность, за которой идет спуск. Река свободно протекала через эту «возвышенность», изгибаясь вертикально, – значит, и в каменной трубе она должна совершать путь по кривой, подчиняясь профилю местности, – таков, вероятно, был у римлян естественный вывод.

Как видим, и эта редчайшая ошибка древних инженеров была, так сказать, «из лучших побуждений»: правильно увиденное они лишь неправильно объяснили.

Вторая важная причина, по которой нам следует говорить о мире предметных представлений в современной книге о физике, заключается в том, что этот мир не только взлетная, но и посадочная площадка для научного и технического прогресса.

Мы далеко ушли вперед в умственном развитии от наших предков, но физически изменились мало. Весим мы примерно столько же, сколько весили неандертальцы, жившие полмиллиона лет назад; не больше их едим и пьем, бегаем нисколько не быстрее. Не дальше предков мы видим без приборов, а с точки зрения оптики видим внешне то же самое, что увидели бы и они. Технический, научный и философский прогресс не превратил человека в сверхчеловека.

Космонавт Алексей Леонов сделал первую в истории человечества «разминку» в мировом пространстве, но в этот «чистый» космос он не просочился сквозь стенки корабля, как электрон сквозь «потенциальный барьер» (есть такая на первый взгляд непроницаемая перегородка в мире простейших частиц материи, через которую они, однако, иногда просачиваются), а вышел через люк, как это сделал бы и Аристотель.

Наука движется вперед, а плодами ее пользуется все то же существо, для которого «солнце всходит и заходит». На языке предметных представлений человек учился познавать природу, на этом же родном для него языке наука рассказывает ему о своих успехах.

Похоже на возвращение из-за границы. Зная иностранные языки, можно, путешествуя, увидеть многое, многое понять. Но у родного очага надо рассказывать о виденном на языке, понятном окружающим. Иначе не поймут, скажут, что даром съездил.