Столь же малым числом выражается и вероятность так называемого "чуда Джинса". Английский физик Д. Джипе (1877-1946) подсчитал, что теоретически в принципе возможен случай, когда вода, поставленная в горячую печь, вместо того чтобы закипеть, как ей полагается в таких случаях, превратится... в лед!
И тот факт, что никто никогда не наблюдал ничего подобного, лишний раз подтверждает, что теория вероятностей действительно отражает объективные связи между явлениями.
Среди многочисленных закономерностей окружающего нас мира особо следует выделить фундаментальные закономерности, охватывающие особенно большой круг явлений. К их числу относятся, например, закон всемирного тяготения, законы динамики, закон сохранения материи и движения, закон эквивалентности массы и энергии, обнаруженный специальной теорией относительности, и ряд других.
Фундаментальные законы составляют теоретическую основу естествознания,
Глава III
ОТ ТАЙНЫ К ТАЙНЕ
Изменение научных представлений о мире - необходимое следствие процесса познания природы.
Мир сложнее видимой его картины.
Каждый закон природы имеет свои границы применимости.
Мир неисчерпаем, процесс его научного познания безграничен.
Изменение научных представлений - есть необходимое условие прогресса науки, свидетельство ее способности неуклонно приближаться ко все более точному и полному пониманию и описанию реального мира.
ПРЕДСТАВЛЕНИЯ МЕНЯЮТСЯ
Чтобы окончательно убедиться в том, что наука дзет нам достоверные знания о мире, необходимо ответить еще на один вопрос: почему с течением времени многие научные представления меняются, и поредко весьма существенным образом? Приведем несколько примеров.
В прошлом столетии в пауке господствовало представление о том, что все химические элементы состоят из атомов, а сами атомы считались недолимыми частицами материи. Однако ,еще в конце XIX в. этим представлениям был нанесен серьезный удар. Физпкп открыли неизвестную ранее отрицательно заряженную частицу материи - электрон и установили, что эта частица входит в состав атомов. Стало ясно, что атомы имеют сложное внутреннее строение.
В 1898 г. известный английский физик Дж. Дж. Томсон (1856-1940) предложил модель атома, представлявшую собой положительно заряженную жидкость, в которой плавают отрицательные электроны. На протяжении 12 лет эта модель представлялась весьма правдоподобной. Но в 1911 г. выдающийся английский физик Э. Резерфорд (1871-1937) опроверг и ее. Как раз в это время он занимался исследованием загадочных альфа-частиц, испускаемых при радиоактивном распаде. Ученый пропускал поток таких частиц через металлическую фольгу и наблюдал их попадания на специальный флюоресцирующий экран.
При этом у подавляющего большинства частиц отклонения от первоначального направления, как и предсказывала теория, были незначительны. Но при более тщательных наблюдениях выяснилось, что приблизительно две частицы из тысячи испытывают отклонение на угол больше 90°, т. е. фактически отражаются фольгой в обратных направлениях. Резерфорд пришел к выводу, что в подобных случаях альфа-частицы отражаются очень сильным электромагнитным полем. Но такое поле может создавать лишь заряд, сконцентрированный в очень небольшом объеме. Так Резерфорд пришел к открытию атомного ядра - одному из самых величайших открытий, когда-либо совершенных в естествознании. Спустя некоторое время выяснилось, что и атомные ядра также имеют сложное строение, в частности, в их состав входят положительно заряженные ядра атомов водорода, самого простейшего из всех химических элементов, - протоны - и нейтральные частицы - нейтроны. Не менее показателен пример из другой области естествознания, так называемой планетной космогонии, занимающейся проблемой происхождения Земли и планет Солнечной системы.
На протяжении всего XIX столетия в науке господствовала гипотеза Лапласа, согласно которой планеты вместе с Солнцем образовались из раскаленной, быстро вращавшейся газовой туманности. Однако в начале нашего столетия эти взгляды подверглись кардинальному пересмотру. На смену гипотезе Лапласа пришла гипотеза, выдвинутая английским астрофизиком Джемсом Джннсом, о формировании Земли и планет из солнечного вещества, выброшенного нашим дневным светилом в результате возмущения со стороны прошедшей вблизи него другой звезды.
На протяжении некоторого времени гипотеза Джинса рассматривалась чуть ли не как окончательное решение вопроса о происхождении Солнечной системы. Все же потом выяснилось, что и этот механизм образования планет в силу целого ряда причин нереален. В конце 40-х годов появилась и стала развиваться быстрыми темпами новая космогоническая гипотеза, автором которой был советский ученый академик О. Ю. Шмидт (1891-1956). Исходным положением этой теории явилось представление о том, что материалом для формирования планет послужил не раскаленный газ, а холодное газово-пылевое вещество. Эта гипотеза обнаружила хорошее согласие с фактами - и качественное и количественное - и впервые объяснила о единой точки зрения ряд характерных особенностей Солнечной системы. В связи с этим ее стали рассматривать уже не просто как очередную гипотезу, а как космогоническую теорию. Но и у газово-пылевой теории вскоре обнаружились "белые пятна" - открылись новые факты, недостаточно хорошо согласующиеся с ее основными положениями. И возможно, эти положения вновь придется подвергнуть значительному пересмотру.
Благодаря применению космических аппаратов на наших глазах происходят весьма важные изменения в существовавших ранее представлениях о строении Луны и планет Солнечной системы.
В результате дальнейшего развития физики микромира приходится пересматривать сложившееся представление об элементарности.
На первых порах мир элементарных частиц казался разрозненным. В нем трудно было усмотреть общие закономерности, связывающие различные частицы между собой. Однако в результате усилий сначала экспериментаторов, а затем и теоретиков удалось обнаружить некоторые факты, позволяющие систематизировать элементарные частицы и построить их классификацию, подобную периодической системе Менделеева.
И подобно тому как система Менделеева позволила предсказать существование неизвестных химических элементов, система элементарных частиц, построенная физиками, дала возможность предсказывать неизвестные явления. В частности, с ее помощью было предсказано существование новой частицы "минус омега гиперон", затем зарегистрированной в экспериментах.
Если еще сравнительно недавно считалось, что элементарные частицы являются точечными и не имеют внутренней структуры, то теперь выяснилось, что они обладают весьма сложным строением.
В свое время казалось само собой разумеющимся, что Вселенная представляет собой последовательность вложенных друг в друга физических систем от Метагалактики до неделимых элементарных частиц, не имеющих внутренней структуры. Подобная картина хорошо согласовывалась и с нашим повседневным здравым смыслом, согласно которому целое всегда больше любой из составляющих его частей.
Но в последние годы выяснилось, что элементарная частица может содержать в качестве своих составных частей несколько точно таких же частиц, как и она сама. Так, например, протон на очень короткое время разпадается на протон и пи-мезон, а каждый пи-мезон на три пи-мезона. Таким образом, по отношению к микромиру необходимо пересмотреть наши привычные представления о целом и части, о простом и сложном, а следовательно, и существовавшее ранее представление об элементарности.
Благодаря нейтринным наблюдениям Солнца, о которых упоминалось в предыдущей главе, знак вопроса поставлен над гипотезой о термоядерном источнике солнечной и звездной энергии. Не исключено, что и эту гипотезу придется подвергнуть известному пересмотру.
Список подобных примеров можно было бы продолжать. По существу нет такой области, где с течением времени не происходило бы изменение тех или иных представлений, пересмотр определенных взглядов.
Какими же причинами вызвана такая изменчивость научных представлений? Почему научные знания о мире подвергаются периодическому пересмотру?
Разобраться в этих вопросах тем более необходимо, что современные религиозные теоретики пытаются изобразить изменения научных представлений как слабое место науки. Они стремятся на этом основании создать впечатление, что наука будто бы не способна дать надежные знания о мире, и тем самым подорвать ее авторитет в глазах людей.
Бывший преподаватель Ленинградской духовной академии русской православной церкви Осипов, впоследствии порвавший с религией, рассказывал, как однажды группа воспитанников, обступив одного из руководителей академии, стала спрашивать его о том, как следует относиться к достижениям современной науки.
- К науке нельзя относиться всерьез, - был ответ. - В ней всегда все меняется, и потому нет ничего достоверного... И вообще наука скользит по поверхности явлений - она не способна познать их сокровенную сущность.
Поскольку научные знания уточняются и углубляются, научный метод познания ненадежен, утверждает и католический философ И. Бохенский в своей книге "Путь к философским размышлениям", изданной во Фрейбурге в 1960 г. С одной стороны, это прямое обвинение в адрес науки, с другой - намек на то, что религиозный метод познания более надежный.
ОТ ИЗВЕСТНОГО К НЕИЗВЕСТНОМУ
Чтобы ответить на поставленные вопросы, прежде всего необходимо разобраться в некоторых закономерностях развития самой науки, закономерностях появления нового знания.
"В теории познания, - писал В. И. Ленин, - как и во всех других областях науки, следует рассуждать диалектически, т. е. не предполагать готовым и неизменным наше познание, а разбирать, каким образом из незнания является знание, каким образом неполное, неточное знание становится более полным и более точным" [Ленин В.И. Материализм и эмпириокритицизм. Полн.собр. соч., т. 18, с. 102].
Прежде всего попытаемся разобраться в том, почему меняется содержание научных положений, гипотез и теорий, почему одни научные представления, казалось бы принятые всеми и служившие долгое время верой и правдой, вдруг уступают место другим, иногда совершенно новым взглядам, почему ученые никогда не удовлетворяются достигнутыми знаниями.
Было бы ошибочно думать, заметил в одном из своих выступлений известный советский ученый академик В. А. Амбарцумян, что мы уже знаем все об окружающем мире. Он устроен гораздо сложнее, чем нам кажется. И на каждом этапе наши знания представляют собой лишь очередную степень приближения к истинной его картине. Но всякий раз новые наблюдения расширяют эти представления. Так было и так будет всегда...
Никакое знание еще не гарантирует от возникновения новых вопросов, новых загадок и новых проблем, Скорее наоборот. Чем больше мы знаем о некоторой области явлений, тем больше рождается новых задач и новых проблем. В этом смысле процесс научного познания имеет лавинообразный характер.
Современное естествознание достигло многого. Ученые проникли на миллиарды световых лет в таинственные недра Вселенной, сумели заглянуть в сокровенные глубины атома, создать не существующие в природе материалы. И все же никогда нельзя забывать о том, что окружающий нас мир бесконечно разнообразен и все, что мы знаем сегодня, намного меньше того, что еще остается неизвестным.
Но почему познание неизвестного и открытие новых закономерностей должно вызывать изменение уже существующих представлений? В чем тут дело?
Как мы уже говорили, синтез научного знания начинается с обнаружения и осмысления фактов. Анализ фактов непосредственно связан с построением гипотез - теоретических конструкций, смысл которых состоит в том, чтобы связать известные факты в определенную систему, объяснить их с единой точки зрения.
Однако в большинстве случаев гипотезы представляют собой лишь первое приближение к истине, так как чаще всего они строятся на ограниченном количестве фактов. Гипотеза - скорее рабочий инструмент, позволяющий упорядочить изучение проблемы, организовать дальнейший научный поиск, в частности наметить конкретные пути выявления новых дополнительных фактов, способных углубить наше знание в данной области.
В результате таких исследований, а иногда благодаря прогрессу в смежных областях естествознания открываются неизвестные ранее факты. Какая-то их часть может достаточно хорошо укладываться в существующую гипотезу, способствуя ее уточнению и углублению. Но некоторым фактам не удается дать удовлетворительное объяснение в рамках действующей гипотезы. Иные вступают с ней в прямое противоречие.
Тогда приходится пересматривать гипотезу, видоизменять ее, обобщать таким образом, чтобы она охватывала все известные факты - и старые и новые. В отдельных случаях от первоначальной гипотезы приходится даже отказываться целиком.
"Мы стараемся как можно скорее опровергать самих себя, ибо это единственный путь прогресса" - утверждает один из крупнейших современных физиков-теоретиков, лауреат Нобелевской премии Ричард Фейнман.
"Сомнение - необходимая составная часть развивающейся науки, одна из предпосылок научного знания, - говорит Фейнман. - Либо мы оставим открытой дверь нашему сомнению, либо никакого прогресса не будет.
Нет познания без вопроса, нет вопроса без сомнения..."
После ряда последовательных усовершенствований гипотеза превращается в теорию, охватывающую на основе надежно установленных природных закономерностей значительное количество фактов и способную предсказывать новые факты, еще неизвестные.
Вспомним хотя бы о том, что говорилось в начале этой главы о смене гипотез в области планетной космогонии.
Планетная космогония - наглядный пример того, как по мере открытия новых фактов и развития естествознания в целом видоизменяются, уточняются и углубляются наручные представления о той или иной области явлений природы.
Анализируя пути развития науки, Ф. Энгельс писал в "Диалектике природы": "Наблюдение открывает какойнибудь новый факт, делающий невозможным прежний способ объяснения фактов, относящихся к той же самой группе. С этого момента возникает потребность в новых способах объяснения, опирающаяся сперва только на ограниченное количество фактов и наблюдений. Дальнейший опытный материал приводит к очищению этих гипотез, устраняет одни из них, исправляет другие, пока, наконец, не будет установлен в чистом виде закон" [Маркс К., Энгельс Ф. Соч., т. 20, с. 555.]
Таким образов, соответствие научных представлений реальной действительности достигается постепенно, и оно всегда лишь частично и неполно, потому что никакая, даже весьма совершенная научная теория не может во всех отношениях описать явления.
"Истина есть процесс. От субъективной идеи человек идет к объективной истине через "практику" (и технику)" - подчеркивал В. И. Ленин [Ленин В.И. Конспект книги Гегеля "Наука логики", - Полн. собр. соч., т. 29, с. 183].
Таким образом, изменения научных представлений есть необходимое и неизбежное следствие процесса развития науки. Подобные изменения отнюдь не являются свидетельством слабости науки, а, напротив, свидетельством ее силы, ее способности приближаться ко все более точному и полному пониманию и описанию природных процессов и управляющих ими закономерностей, проникать во все более глубокую и сокровенную сущность окружающих явлений.
Пересмотр научных представлений в свете новых фактических данных необходимое условие прогресса науки, выражение ее способности правильно отражать реальный мир.
"Материалистическая диалектика Маркса и Энгельса, - писал В. И. Ленин, - безусловно включает в себя релятивизм, но не сводится к нему, т. е. признает относительность всех наших знаний не в смысле отрицания объективной истины, а в смысле исторической условности пределов приближения наших знаний к этой истине" [Ленин В. И. Материализм и эмпириокритицизм. - Полн. собр. соч., т. 18, с. 139.].
И в другом месте: "...Безусловно существование этой истины, безусловно то, что мы приближаемся к ней".
В процессе научного познания мира заблуждения постепенно заменяются знаниями, в том числе и заблуждения религиозные. Но было бы неправильно думать, что это простая подмена одного другим. Истины не могут механически занимать место заблуждения. Ведь значение тех и других определяется не только их внутренним содержанием, но и местом в системе человеческой деятельности, той общественной ролью, которую они играют.
Так, выяснение физической природы грома и молнии не просто заменило религиозно-мифологические представления об этих атмосферных процессах, но позволило создать действенную систему грозозащиты, дало толчок изучению и использованию электрических явлений.
То же самое относится и к замене знанием тех заблуждений, которые содержит, как мы уже отмечали, всякая система научных знаний.
Так, современные знания о строении атома и атомного ядра, пришедшие на смену представлениям об атоме как неделимом "кирпичике" материи, позволили человеку овладеть атомной энергией.
Все это говорит не только о том, что подлинное значение тех или иных представлений об окружающем мире выявляется лишь через их общественную роль, но и о том, что знание всегда обладает большей общественной ценностью в сравнении с любыми заблуждениями, в особенности заблуждениями религиозными.
При этом очень важно подчеркнуть, что новое знание отнюдь не подрывает и не дискредитирует знания, достигнутого ранее, а лишь его уточняет и углубляет, освобождает его от неизбежных заблуждений.
Хотя современное естествознание ведет нас к открытию все более удивительных и диковинных явлений, многие достижения фундаментальных наук непреходящи.
Открытые наукой фундаментальные закономерности в границах своей применимости являются истинами, верно отражающими явления реального мира: в этих пределах они всегда останутся справедливыми. Так, в рамках слабых полей тяготения закон тяготения Ньютона представляет собой нерушимую истину. Разумеется, за границами применимости современных фундаментальных теорий мы можем встретиться с самыми неожиданными явлениями.
Новое в науке, подчеркивает известный советский ученый, лауреат Нобелевской премии, академик Н. Н. Семенов, никогда не бывает простым отрицанием старого, ио лишь его существенным изменением, углублением и обобщением в связи с новьми средствами исследования.
Так, в XVIII-XIX вв. в эпоху господства классической механики считалось, что ее законы применимы ко всем без исключения явлениямг природы. Это было заблуждение. И именно по нему, а вовсе не по механике Ньютона нанесла удар новая неклассическая физика XX века. Что касается классической физики, то она оказалась частным или, точнее, предельным случаем теории относительности при скоростях, значительно меньших скорости света. Благодаря этому классическая механика не только не утратила своего значения, но стала, если так можно выразиться, достовернее вдвойне.
Во-первых, результаты механических расчетов и прогнозов сделались значительно надежнее, поскольку они используются теперь лишь для описания и анализа таких явлений, которые действительно относятся к области их применимости. Во-вторых, достоверность классической механики подтверждается теперь не только ее собственным авторитетом и собственными практическими приложениями, но и авторитетом и практическими приложениями теории относительности, частным случаем которой она стала.
Все это справедливо не только по отношению к механике Ньютона и теории относительности, но и в любых других аналогичных ситуациях. Этот факт нашел свое отражение в одном из фундаментальных принципов соввременной физики - так называемом принципе соответствия.
"Как бы сильно ни отличалась новая, более общая теория от прежней, утверждает этот принцип, - в той области, в которой прежняя теория подтверждается фактами, новая теория должна переходить в нее или, по крайней мере, с ней согласовываться..."
ЕСТЕСТВЕННОЕ ИЛИ СВЕРХЪЕСТЕСТВЕННОЕ?
В процессе познания окружающего мира человек нередко сталкивается с такими явлениями, которые каэкутся ему необыкновенными, нарушающими естественный ход природных процессов. Возникает мысль связать подобные явления с действием сверхъестественных сил, Имеются ли, однако, для этого какие-либо основания?
Особенно сильно всегда поражали воображение человека такие явления, в основе которых лежали еще неизвестные ему формы движения материи, не оказывающие непосредственного влияния на его органы чувств.
Электрические и магнитные поля, радиоволны, космические частицы, радиоактивные излучения существовали в природе и до того, как человек их открыл и исследовал. Они не только существовали, но и вызывали ряд явлений, которые человек мог наблюдать непосредственно. Вспомним хотя бы огни святого Эльма на мачтах кораблей, поражавшие воображение моряков, а в действительности представляющие безобидный электрический разряд, проявление атмосферного электричества, магнитные бури, когда стрелка компаса начинала беспорядочно метаться по всем направлениям и не желала указывать правильный курс. Разве могли мореплаватели прежних времен знать, что причиной этого странного поведения магнитной стрелки в конечном счете служат явления, происходящие на поверхности Солнца, сложные процессы, порождающие мощные потоки заряженных частиц, вторгающихся в земную атмосферу и возмущающих магнитное поле нашей планеты?
Можно было бы упомянуть о затмениях Луны и Солнца, кометах и метеорах, полярных сияниях, гало и многих других необычных феноменах.
И сейчас еще явления, о которых идет речь, зачастую называют "необыкновенными". Но в научном понимании этот термин не содержит в себе ровным счетом пичего мистического: "необыкновенные" явления имеют вполне естественные причины и подчиняются вполне естественным закономерностям. От всех других явлений природы они отличаются только тем, что условия, необходимые для их осуществления, возникают в достаточной степени редко.
Знаменательно, однако, что передовые умы прошлого много столетий назад видели всю неправомерность и необоснованность попыток объяснений непонятного с помощью сверхъестественных сил.
"Невежественные люди, - говорил, например, выдающийся среднеазиатский ученый Бируни, живший около тысячи лет назад (972-1048), - не знающие законов физики, в затруднительных положениях из-за собственной беспомощности привыкли ссылаться на всесильную волю Аллаха..."
Сам Бируни, сталкиваясь с необычными явлениями, всегда стремился найти им естественное объяснение.
Был, например, на горе Монкур колодец, до краев наполненный водой. Но вода никогда не переливалась через края. И никогда не убавлялась, сколько бы воды из него ни черпали. Эти необычные свойства дали основание суеверным людям считать колодец чудом.
Однако Бируни нашел подлинную причину этого "чуда". Он сумел понять, что колодец действует по принципу сообщающихся сосудов, т. е. его основной источник и само отверстие находятся на одной высоте... В основе всех без исключения явлений окружающего нас мира, как обыкновенных, так и "необыкновенных", лежат природные закономерности, но "необыкновенные" явления требуют особого сочетания условий. Однако бывают и "необыкновенные" явления иного рода. В процессе научного исследования ученый нередко сталкивается с фактами, которые вступают в противоречие с известными, надежно установленными и многократно проверенными законами природы.
Могут ли подобные ситуации служить свидетельством существования сверхъестественных сил, нарушающих эти законы? Очевидно, только в том случае, если бы мы знали все законы природы, все до одного! Однако Вселенная, как мы уже неоднократно подчеркивали, бесконечно разнообразна, и человечество, даже двигаясь по пути познания все ускоряющимися темпами, все равно до "последнего винтика" никогда окружающий мир не позпает.
Ситуации, о которых идет речь, не только не свидетельствуют о наличии непостижимого, сверхъестественного в природе, но, как правило, становятся трамплином, ведущим к новому знанию. Как уже было отмечено, любой из известных нам в настоящее время законов природы имеет свои границы применимости. Лишь один закон, по-видимому, составляет исключение из этого правила - всеобщий закон сохранения материи и движения.
Что касается всех остальных законов, то вне своих границ применимости любой из них не действует вовсе, либо играет второстепенную роль, т. е. не оказывает на течение явлений существенного, решающего влияния, уступая ведущее место другим, законам.
Таким образом, у каждого закона ирироды есть своя область применимости - тот круг явлений и условии, где этот закон действует, и та граница,. за которой он может нарушаться. А следовательно, есть свои границы применимости и у научных теорий, которые отображают действующие в реальном мире объективные закономерности.
И тот факт, что никто никогда не наблюдал ничего подобного, лишний раз подтверждает, что теория вероятностей действительно отражает объективные связи между явлениями.
Среди многочисленных закономерностей окружающего нас мира особо следует выделить фундаментальные закономерности, охватывающие особенно большой круг явлений. К их числу относятся, например, закон всемирного тяготения, законы динамики, закон сохранения материи и движения, закон эквивалентности массы и энергии, обнаруженный специальной теорией относительности, и ряд других.
Фундаментальные законы составляют теоретическую основу естествознания,
Глава III
ОТ ТАЙНЫ К ТАЙНЕ
Изменение научных представлений о мире - необходимое следствие процесса познания природы.
Мир сложнее видимой его картины.
Каждый закон природы имеет свои границы применимости.
Мир неисчерпаем, процесс его научного познания безграничен.
Изменение научных представлений - есть необходимое условие прогресса науки, свидетельство ее способности неуклонно приближаться ко все более точному и полному пониманию и описанию реального мира.
ПРЕДСТАВЛЕНИЯ МЕНЯЮТСЯ
Чтобы окончательно убедиться в том, что наука дзет нам достоверные знания о мире, необходимо ответить еще на один вопрос: почему с течением времени многие научные представления меняются, и поредко весьма существенным образом? Приведем несколько примеров.
В прошлом столетии в пауке господствовало представление о том, что все химические элементы состоят из атомов, а сами атомы считались недолимыми частицами материи. Однако ,еще в конце XIX в. этим представлениям был нанесен серьезный удар. Физпкп открыли неизвестную ранее отрицательно заряженную частицу материи - электрон и установили, что эта частица входит в состав атомов. Стало ясно, что атомы имеют сложное внутреннее строение.
В 1898 г. известный английский физик Дж. Дж. Томсон (1856-1940) предложил модель атома, представлявшую собой положительно заряженную жидкость, в которой плавают отрицательные электроны. На протяжении 12 лет эта модель представлялась весьма правдоподобной. Но в 1911 г. выдающийся английский физик Э. Резерфорд (1871-1937) опроверг и ее. Как раз в это время он занимался исследованием загадочных альфа-частиц, испускаемых при радиоактивном распаде. Ученый пропускал поток таких частиц через металлическую фольгу и наблюдал их попадания на специальный флюоресцирующий экран.
При этом у подавляющего большинства частиц отклонения от первоначального направления, как и предсказывала теория, были незначительны. Но при более тщательных наблюдениях выяснилось, что приблизительно две частицы из тысячи испытывают отклонение на угол больше 90°, т. е. фактически отражаются фольгой в обратных направлениях. Резерфорд пришел к выводу, что в подобных случаях альфа-частицы отражаются очень сильным электромагнитным полем. Но такое поле может создавать лишь заряд, сконцентрированный в очень небольшом объеме. Так Резерфорд пришел к открытию атомного ядра - одному из самых величайших открытий, когда-либо совершенных в естествознании. Спустя некоторое время выяснилось, что и атомные ядра также имеют сложное строение, в частности, в их состав входят положительно заряженные ядра атомов водорода, самого простейшего из всех химических элементов, - протоны - и нейтральные частицы - нейтроны. Не менее показателен пример из другой области естествознания, так называемой планетной космогонии, занимающейся проблемой происхождения Земли и планет Солнечной системы.
На протяжении всего XIX столетия в науке господствовала гипотеза Лапласа, согласно которой планеты вместе с Солнцем образовались из раскаленной, быстро вращавшейся газовой туманности. Однако в начале нашего столетия эти взгляды подверглись кардинальному пересмотру. На смену гипотезе Лапласа пришла гипотеза, выдвинутая английским астрофизиком Джемсом Джннсом, о формировании Земли и планет из солнечного вещества, выброшенного нашим дневным светилом в результате возмущения со стороны прошедшей вблизи него другой звезды.
На протяжении некоторого времени гипотеза Джинса рассматривалась чуть ли не как окончательное решение вопроса о происхождении Солнечной системы. Все же потом выяснилось, что и этот механизм образования планет в силу целого ряда причин нереален. В конце 40-х годов появилась и стала развиваться быстрыми темпами новая космогоническая гипотеза, автором которой был советский ученый академик О. Ю. Шмидт (1891-1956). Исходным положением этой теории явилось представление о том, что материалом для формирования планет послужил не раскаленный газ, а холодное газово-пылевое вещество. Эта гипотеза обнаружила хорошее согласие с фактами - и качественное и количественное - и впервые объяснила о единой точки зрения ряд характерных особенностей Солнечной системы. В связи с этим ее стали рассматривать уже не просто как очередную гипотезу, а как космогоническую теорию. Но и у газово-пылевой теории вскоре обнаружились "белые пятна" - открылись новые факты, недостаточно хорошо согласующиеся с ее основными положениями. И возможно, эти положения вновь придется подвергнуть значительному пересмотру.
Благодаря применению космических аппаратов на наших глазах происходят весьма важные изменения в существовавших ранее представлениях о строении Луны и планет Солнечной системы.
В результате дальнейшего развития физики микромира приходится пересматривать сложившееся представление об элементарности.
На первых порах мир элементарных частиц казался разрозненным. В нем трудно было усмотреть общие закономерности, связывающие различные частицы между собой. Однако в результате усилий сначала экспериментаторов, а затем и теоретиков удалось обнаружить некоторые факты, позволяющие систематизировать элементарные частицы и построить их классификацию, подобную периодической системе Менделеева.
И подобно тому как система Менделеева позволила предсказать существование неизвестных химических элементов, система элементарных частиц, построенная физиками, дала возможность предсказывать неизвестные явления. В частности, с ее помощью было предсказано существование новой частицы "минус омега гиперон", затем зарегистрированной в экспериментах.
Если еще сравнительно недавно считалось, что элементарные частицы являются точечными и не имеют внутренней структуры, то теперь выяснилось, что они обладают весьма сложным строением.
В свое время казалось само собой разумеющимся, что Вселенная представляет собой последовательность вложенных друг в друга физических систем от Метагалактики до неделимых элементарных частиц, не имеющих внутренней структуры. Подобная картина хорошо согласовывалась и с нашим повседневным здравым смыслом, согласно которому целое всегда больше любой из составляющих его частей.
Но в последние годы выяснилось, что элементарная частица может содержать в качестве своих составных частей несколько точно таких же частиц, как и она сама. Так, например, протон на очень короткое время разпадается на протон и пи-мезон, а каждый пи-мезон на три пи-мезона. Таким образом, по отношению к микромиру необходимо пересмотреть наши привычные представления о целом и части, о простом и сложном, а следовательно, и существовавшее ранее представление об элементарности.
Благодаря нейтринным наблюдениям Солнца, о которых упоминалось в предыдущей главе, знак вопроса поставлен над гипотезой о термоядерном источнике солнечной и звездной энергии. Не исключено, что и эту гипотезу придется подвергнуть известному пересмотру.
Список подобных примеров можно было бы продолжать. По существу нет такой области, где с течением времени не происходило бы изменение тех или иных представлений, пересмотр определенных взглядов.
Какими же причинами вызвана такая изменчивость научных представлений? Почему научные знания о мире подвергаются периодическому пересмотру?
Разобраться в этих вопросах тем более необходимо, что современные религиозные теоретики пытаются изобразить изменения научных представлений как слабое место науки. Они стремятся на этом основании создать впечатление, что наука будто бы не способна дать надежные знания о мире, и тем самым подорвать ее авторитет в глазах людей.
Бывший преподаватель Ленинградской духовной академии русской православной церкви Осипов, впоследствии порвавший с религией, рассказывал, как однажды группа воспитанников, обступив одного из руководителей академии, стала спрашивать его о том, как следует относиться к достижениям современной науки.
- К науке нельзя относиться всерьез, - был ответ. - В ней всегда все меняется, и потому нет ничего достоверного... И вообще наука скользит по поверхности явлений - она не способна познать их сокровенную сущность.
Поскольку научные знания уточняются и углубляются, научный метод познания ненадежен, утверждает и католический философ И. Бохенский в своей книге "Путь к философским размышлениям", изданной во Фрейбурге в 1960 г. С одной стороны, это прямое обвинение в адрес науки, с другой - намек на то, что религиозный метод познания более надежный.
ОТ ИЗВЕСТНОГО К НЕИЗВЕСТНОМУ
Чтобы ответить на поставленные вопросы, прежде всего необходимо разобраться в некоторых закономерностях развития самой науки, закономерностях появления нового знания.
"В теории познания, - писал В. И. Ленин, - как и во всех других областях науки, следует рассуждать диалектически, т. е. не предполагать готовым и неизменным наше познание, а разбирать, каким образом из незнания является знание, каким образом неполное, неточное знание становится более полным и более точным" [Ленин В.И. Материализм и эмпириокритицизм. Полн.собр. соч., т. 18, с. 102].
Прежде всего попытаемся разобраться в том, почему меняется содержание научных положений, гипотез и теорий, почему одни научные представления, казалось бы принятые всеми и служившие долгое время верой и правдой, вдруг уступают место другим, иногда совершенно новым взглядам, почему ученые никогда не удовлетворяются достигнутыми знаниями.
Было бы ошибочно думать, заметил в одном из своих выступлений известный советский ученый академик В. А. Амбарцумян, что мы уже знаем все об окружающем мире. Он устроен гораздо сложнее, чем нам кажется. И на каждом этапе наши знания представляют собой лишь очередную степень приближения к истинной его картине. Но всякий раз новые наблюдения расширяют эти представления. Так было и так будет всегда...
Никакое знание еще не гарантирует от возникновения новых вопросов, новых загадок и новых проблем, Скорее наоборот. Чем больше мы знаем о некоторой области явлений, тем больше рождается новых задач и новых проблем. В этом смысле процесс научного познания имеет лавинообразный характер.
Современное естествознание достигло многого. Ученые проникли на миллиарды световых лет в таинственные недра Вселенной, сумели заглянуть в сокровенные глубины атома, создать не существующие в природе материалы. И все же никогда нельзя забывать о том, что окружающий нас мир бесконечно разнообразен и все, что мы знаем сегодня, намного меньше того, что еще остается неизвестным.
Но почему познание неизвестного и открытие новых закономерностей должно вызывать изменение уже существующих представлений? В чем тут дело?
Как мы уже говорили, синтез научного знания начинается с обнаружения и осмысления фактов. Анализ фактов непосредственно связан с построением гипотез - теоретических конструкций, смысл которых состоит в том, чтобы связать известные факты в определенную систему, объяснить их с единой точки зрения.
Однако в большинстве случаев гипотезы представляют собой лишь первое приближение к истине, так как чаще всего они строятся на ограниченном количестве фактов. Гипотеза - скорее рабочий инструмент, позволяющий упорядочить изучение проблемы, организовать дальнейший научный поиск, в частности наметить конкретные пути выявления новых дополнительных фактов, способных углубить наше знание в данной области.
В результате таких исследований, а иногда благодаря прогрессу в смежных областях естествознания открываются неизвестные ранее факты. Какая-то их часть может достаточно хорошо укладываться в существующую гипотезу, способствуя ее уточнению и углублению. Но некоторым фактам не удается дать удовлетворительное объяснение в рамках действующей гипотезы. Иные вступают с ней в прямое противоречие.
Тогда приходится пересматривать гипотезу, видоизменять ее, обобщать таким образом, чтобы она охватывала все известные факты - и старые и новые. В отдельных случаях от первоначальной гипотезы приходится даже отказываться целиком.
"Мы стараемся как можно скорее опровергать самих себя, ибо это единственный путь прогресса" - утверждает один из крупнейших современных физиков-теоретиков, лауреат Нобелевской премии Ричард Фейнман.
"Сомнение - необходимая составная часть развивающейся науки, одна из предпосылок научного знания, - говорит Фейнман. - Либо мы оставим открытой дверь нашему сомнению, либо никакого прогресса не будет.
Нет познания без вопроса, нет вопроса без сомнения..."
После ряда последовательных усовершенствований гипотеза превращается в теорию, охватывающую на основе надежно установленных природных закономерностей значительное количество фактов и способную предсказывать новые факты, еще неизвестные.
Вспомним хотя бы о том, что говорилось в начале этой главы о смене гипотез в области планетной космогонии.
Планетная космогония - наглядный пример того, как по мере открытия новых фактов и развития естествознания в целом видоизменяются, уточняются и углубляются наручные представления о той или иной области явлений природы.
Анализируя пути развития науки, Ф. Энгельс писал в "Диалектике природы": "Наблюдение открывает какойнибудь новый факт, делающий невозможным прежний способ объяснения фактов, относящихся к той же самой группе. С этого момента возникает потребность в новых способах объяснения, опирающаяся сперва только на ограниченное количество фактов и наблюдений. Дальнейший опытный материал приводит к очищению этих гипотез, устраняет одни из них, исправляет другие, пока, наконец, не будет установлен в чистом виде закон" [Маркс К., Энгельс Ф. Соч., т. 20, с. 555.]
Таким образов, соответствие научных представлений реальной действительности достигается постепенно, и оно всегда лишь частично и неполно, потому что никакая, даже весьма совершенная научная теория не может во всех отношениях описать явления.
"Истина есть процесс. От субъективной идеи человек идет к объективной истине через "практику" (и технику)" - подчеркивал В. И. Ленин [Ленин В.И. Конспект книги Гегеля "Наука логики", - Полн. собр. соч., т. 29, с. 183].
Таким образом, изменения научных представлений есть необходимое и неизбежное следствие процесса развития науки. Подобные изменения отнюдь не являются свидетельством слабости науки, а, напротив, свидетельством ее силы, ее способности приближаться ко все более точному и полному пониманию и описанию природных процессов и управляющих ими закономерностей, проникать во все более глубокую и сокровенную сущность окружающих явлений.
Пересмотр научных представлений в свете новых фактических данных необходимое условие прогресса науки, выражение ее способности правильно отражать реальный мир.
"Материалистическая диалектика Маркса и Энгельса, - писал В. И. Ленин, - безусловно включает в себя релятивизм, но не сводится к нему, т. е. признает относительность всех наших знаний не в смысле отрицания объективной истины, а в смысле исторической условности пределов приближения наших знаний к этой истине" [Ленин В. И. Материализм и эмпириокритицизм. - Полн. собр. соч., т. 18, с. 139.].
И в другом месте: "...Безусловно существование этой истины, безусловно то, что мы приближаемся к ней".
В процессе научного познания мира заблуждения постепенно заменяются знаниями, в том числе и заблуждения религиозные. Но было бы неправильно думать, что это простая подмена одного другим. Истины не могут механически занимать место заблуждения. Ведь значение тех и других определяется не только их внутренним содержанием, но и местом в системе человеческой деятельности, той общественной ролью, которую они играют.
Так, выяснение физической природы грома и молнии не просто заменило религиозно-мифологические представления об этих атмосферных процессах, но позволило создать действенную систему грозозащиты, дало толчок изучению и использованию электрических явлений.
То же самое относится и к замене знанием тех заблуждений, которые содержит, как мы уже отмечали, всякая система научных знаний.
Так, современные знания о строении атома и атомного ядра, пришедшие на смену представлениям об атоме как неделимом "кирпичике" материи, позволили человеку овладеть атомной энергией.
Все это говорит не только о том, что подлинное значение тех или иных представлений об окружающем мире выявляется лишь через их общественную роль, но и о том, что знание всегда обладает большей общественной ценностью в сравнении с любыми заблуждениями, в особенности заблуждениями религиозными.
При этом очень важно подчеркнуть, что новое знание отнюдь не подрывает и не дискредитирует знания, достигнутого ранее, а лишь его уточняет и углубляет, освобождает его от неизбежных заблуждений.
Хотя современное естествознание ведет нас к открытию все более удивительных и диковинных явлений, многие достижения фундаментальных наук непреходящи.
Открытые наукой фундаментальные закономерности в границах своей применимости являются истинами, верно отражающими явления реального мира: в этих пределах они всегда останутся справедливыми. Так, в рамках слабых полей тяготения закон тяготения Ньютона представляет собой нерушимую истину. Разумеется, за границами применимости современных фундаментальных теорий мы можем встретиться с самыми неожиданными явлениями.
Новое в науке, подчеркивает известный советский ученый, лауреат Нобелевской премии, академик Н. Н. Семенов, никогда не бывает простым отрицанием старого, ио лишь его существенным изменением, углублением и обобщением в связи с новьми средствами исследования.
Так, в XVIII-XIX вв. в эпоху господства классической механики считалось, что ее законы применимы ко всем без исключения явлениямг природы. Это было заблуждение. И именно по нему, а вовсе не по механике Ньютона нанесла удар новая неклассическая физика XX века. Что касается классической физики, то она оказалась частным или, точнее, предельным случаем теории относительности при скоростях, значительно меньших скорости света. Благодаря этому классическая механика не только не утратила своего значения, но стала, если так можно выразиться, достовернее вдвойне.
Во-первых, результаты механических расчетов и прогнозов сделались значительно надежнее, поскольку они используются теперь лишь для описания и анализа таких явлений, которые действительно относятся к области их применимости. Во-вторых, достоверность классической механики подтверждается теперь не только ее собственным авторитетом и собственными практическими приложениями, но и авторитетом и практическими приложениями теории относительности, частным случаем которой она стала.
Все это справедливо не только по отношению к механике Ньютона и теории относительности, но и в любых других аналогичных ситуациях. Этот факт нашел свое отражение в одном из фундаментальных принципов соввременной физики - так называемом принципе соответствия.
"Как бы сильно ни отличалась новая, более общая теория от прежней, утверждает этот принцип, - в той области, в которой прежняя теория подтверждается фактами, новая теория должна переходить в нее или, по крайней мере, с ней согласовываться..."
ЕСТЕСТВЕННОЕ ИЛИ СВЕРХЪЕСТЕСТВЕННОЕ?
В процессе познания окружающего мира человек нередко сталкивается с такими явлениями, которые каэкутся ему необыкновенными, нарушающими естественный ход природных процессов. Возникает мысль связать подобные явления с действием сверхъестественных сил, Имеются ли, однако, для этого какие-либо основания?
Особенно сильно всегда поражали воображение человека такие явления, в основе которых лежали еще неизвестные ему формы движения материи, не оказывающие непосредственного влияния на его органы чувств.
Электрические и магнитные поля, радиоволны, космические частицы, радиоактивные излучения существовали в природе и до того, как человек их открыл и исследовал. Они не только существовали, но и вызывали ряд явлений, которые человек мог наблюдать непосредственно. Вспомним хотя бы огни святого Эльма на мачтах кораблей, поражавшие воображение моряков, а в действительности представляющие безобидный электрический разряд, проявление атмосферного электричества, магнитные бури, когда стрелка компаса начинала беспорядочно метаться по всем направлениям и не желала указывать правильный курс. Разве могли мореплаватели прежних времен знать, что причиной этого странного поведения магнитной стрелки в конечном счете служат явления, происходящие на поверхности Солнца, сложные процессы, порождающие мощные потоки заряженных частиц, вторгающихся в земную атмосферу и возмущающих магнитное поле нашей планеты?
Можно было бы упомянуть о затмениях Луны и Солнца, кометах и метеорах, полярных сияниях, гало и многих других необычных феноменах.
И сейчас еще явления, о которых идет речь, зачастую называют "необыкновенными". Но в научном понимании этот термин не содержит в себе ровным счетом пичего мистического: "необыкновенные" явления имеют вполне естественные причины и подчиняются вполне естественным закономерностям. От всех других явлений природы они отличаются только тем, что условия, необходимые для их осуществления, возникают в достаточной степени редко.
Знаменательно, однако, что передовые умы прошлого много столетий назад видели всю неправомерность и необоснованность попыток объяснений непонятного с помощью сверхъестественных сил.
"Невежественные люди, - говорил, например, выдающийся среднеазиатский ученый Бируни, живший около тысячи лет назад (972-1048), - не знающие законов физики, в затруднительных положениях из-за собственной беспомощности привыкли ссылаться на всесильную волю Аллаха..."
Сам Бируни, сталкиваясь с необычными явлениями, всегда стремился найти им естественное объяснение.
Был, например, на горе Монкур колодец, до краев наполненный водой. Но вода никогда не переливалась через края. И никогда не убавлялась, сколько бы воды из него ни черпали. Эти необычные свойства дали основание суеверным людям считать колодец чудом.
Однако Бируни нашел подлинную причину этого "чуда". Он сумел понять, что колодец действует по принципу сообщающихся сосудов, т. е. его основной источник и само отверстие находятся на одной высоте... В основе всех без исключения явлений окружающего нас мира, как обыкновенных, так и "необыкновенных", лежат природные закономерности, но "необыкновенные" явления требуют особого сочетания условий. Однако бывают и "необыкновенные" явления иного рода. В процессе научного исследования ученый нередко сталкивается с фактами, которые вступают в противоречие с известными, надежно установленными и многократно проверенными законами природы.
Могут ли подобные ситуации служить свидетельством существования сверхъестественных сил, нарушающих эти законы? Очевидно, только в том случае, если бы мы знали все законы природы, все до одного! Однако Вселенная, как мы уже неоднократно подчеркивали, бесконечно разнообразна, и человечество, даже двигаясь по пути познания все ускоряющимися темпами, все равно до "последнего винтика" никогда окружающий мир не позпает.
Ситуации, о которых идет речь, не только не свидетельствуют о наличии непостижимого, сверхъестественного в природе, но, как правило, становятся трамплином, ведущим к новому знанию. Как уже было отмечено, любой из известных нам в настоящее время законов природы имеет свои границы применимости. Лишь один закон, по-видимому, составляет исключение из этого правила - всеобщий закон сохранения материи и движения.
Что касается всех остальных законов, то вне своих границ применимости любой из них не действует вовсе, либо играет второстепенную роль, т. е. не оказывает на течение явлений существенного, решающего влияния, уступая ведущее место другим, законам.
Таким образом, у каждого закона ирироды есть своя область применимости - тот круг явлений и условии, где этот закон действует, и та граница,. за которой он может нарушаться. А следовательно, есть свои границы применимости и у научных теорий, которые отображают действующие в реальном мире объективные закономерности.