Наш выдающийся физик-теоретик Ландау совсем недавно был удостоен Нобелевской премии за работы, проделанные еще до войны.
В 1945 году Завойский в Казани обнаружил резонансное поглощение радиоволн электронами. Нельзя было предвидеть в то время широкого развития этих работ и возникновения новой области физики – исследования структуры вещества методами магнитного резонанса. И эта работа получила признание лишь много позже ее свершения.
Поэтому не так легко оценить работу исследователей, действующих на поприще естествознания.
Значительно проще обстоит дело с оценкой деятельности инженера – начальника цеха. Количество и качество выпускаемой продуции измеряется объективными цифрами, и какой цех хорошо работает – может решить девушка из ОТК.
Отчетливо выясняется ценность научного работника в области прикладных наук. Найден новый материал – можно оценить его преимущество перед существующими. Разработана новая технология производства – цифры скажут, насколько она выгоднее старой. Во всех этих случаях работе может быть дана бухгалтерская оценка.
А в области естествознания?
Мне часто присылают на отзыв научные статьи, диссертации, отчеты по научным работам. Как же я составляю свое мнение?
Главное – это оценка степени новизны. Если ее нет, то нет работы. Новизна может быть достаточно скромная. Скажем, исследователь работал на стандартной аппаратуре и давно известными методами, но применил их к новым объектам, которые до него не изучались. Надо было проделать эту работу? Несомненно. Но особо горячих похвал она не заслуживает, даже если для получения этих результатов автору пришлось немало потрудиться.
Более высокой степени похвалы заслужит та работа, в которой автор придумал новый способ измерения или новый способ расчета (разумеется, если эти новые способы быстрее или точнее известных ранее). В конце отзыва о такой работе уже можно написать несколько лестных фраз в адрес автора, похвалить его за остроумие и изобретательность.
Комплименты достигают превосходной степени, если открыто новое явление или теоретически найдено новое соотношение, новое правило, позволяющее с успехом предсказывать результаты эксперимента.
До сих пор речь шла о достаточно объективных критериях. Что же касается оценки значимости исследования, то здесь большей частью надо полагаться на свою интуицию: насколько важными окажутся найденные факты и закономерности, как они повлияют на развитие всей науки – это, как правило, выясняется через несколько лет, а то и десятилетия.
Итог, к которому я хотел подвести читателя, несложен: фронт естественных наук непрерывен и широк, в движении его участвуют тысячи исследователей. Каждый из них способствует этому продвижению, устанавливая в своей работе новые факты.
Хорошо. Но какова цель всего естествознания? Познавать мир, находить новое. А зачем?
Фритьоф Нансен на такой вопрос ответил следующим образом:
«История человечества – это непрерывное стремление от темноты к ясности. Поэтому не имеет смысла обсуждать цели познания – человек желает знать и когда у него прекратится это желание, он перестанет быть человеком».
Стремление человека к познанию не нуждается в объяснении, это стремление к радостям жизни.
Научное творчество, одно из наиболее бескорыстных людских деяний, принадлежит к числу самых великолепных человеческих переживаний. Это знают все лица, близкие к науке, к ее успехам – большим и малым. Можно найти много красочных признаний этих радостей. Вот, например, часто приводимая цитата из сочинений Птолемея.
«Я знаю, что я смертен и создан ненадолго. Но когда я исследую звездные множества, мои ноги уже не покоятся на Земле, я стою рядом с Зевсом, вкушаю пищу богов и ощущаю себя богом».
И действительно, понимание природы, овладение ее тайнами, умение предсказать явление во всех деталях наполняет человека чувством огромной гордости, большим счастьем, способствует самоутверждению. Ничто более, чем научное познание, не способствует низвержению бога. Человек, знающий природу, сам чувствует себя ее творцом, ощущает себя всесильным и не нуждается в духовной опоре.
Итак, не приходится объяснять, зачем человек познает природу. Но остается ответить на другой важный вопрос. Имеет ли советский естествоиспытатель моральное право заниматься своей наукой в современном мире, пока еще разделенном на два лагеря, мире, в котором еще столько миллионов голодных и несчастных людей.
Не обязан ли он отложить свои занятия до эпохи коммунизма, а знания и способности обратить на служение практике сегодняшнего дня?
Нет, работник «чистой» науки может не мучиться угрызениями совести. Развитие фронта естествознания в огромной степени ускоряет приближение человечества к полному достатку, так как неминуемо приводит к техническим революциям. Поэтому в широкой деятельности исследователей заинтересованы не только они сами, но и советское общество.
Рассмотрим эту пользу естествознания.
Слово о пользе науки
Мы не на необитаемом остров
В 1945 году Завойский в Казани обнаружил резонансное поглощение радиоволн электронами. Нельзя было предвидеть в то время широкого развития этих работ и возникновения новой области физики – исследования структуры вещества методами магнитного резонанса. И эта работа получила признание лишь много позже ее свершения.
Поэтому не так легко оценить работу исследователей, действующих на поприще естествознания.
Значительно проще обстоит дело с оценкой деятельности инженера – начальника цеха. Количество и качество выпускаемой продуции измеряется объективными цифрами, и какой цех хорошо работает – может решить девушка из ОТК.
Отчетливо выясняется ценность научного работника в области прикладных наук. Найден новый материал – можно оценить его преимущество перед существующими. Разработана новая технология производства – цифры скажут, насколько она выгоднее старой. Во всех этих случаях работе может быть дана бухгалтерская оценка.
А в области естествознания?
Мне часто присылают на отзыв научные статьи, диссертации, отчеты по научным работам. Как же я составляю свое мнение?
Главное – это оценка степени новизны. Если ее нет, то нет работы. Новизна может быть достаточно скромная. Скажем, исследователь работал на стандартной аппаратуре и давно известными методами, но применил их к новым объектам, которые до него не изучались. Надо было проделать эту работу? Несомненно. Но особо горячих похвал она не заслуживает, даже если для получения этих результатов автору пришлось немало потрудиться.
Более высокой степени похвалы заслужит та работа, в которой автор придумал новый способ измерения или новый способ расчета (разумеется, если эти новые способы быстрее или точнее известных ранее). В конце отзыва о такой работе уже можно написать несколько лестных фраз в адрес автора, похвалить его за остроумие и изобретательность.
Комплименты достигают превосходной степени, если открыто новое явление или теоретически найдено новое соотношение, новое правило, позволяющее с успехом предсказывать результаты эксперимента.
До сих пор речь шла о достаточно объективных критериях. Что же касается оценки значимости исследования, то здесь большей частью надо полагаться на свою интуицию: насколько важными окажутся найденные факты и закономерности, как они повлияют на развитие всей науки – это, как правило, выясняется через несколько лет, а то и десятилетия.
Итог, к которому я хотел подвести читателя, несложен: фронт естественных наук непрерывен и широк, в движении его участвуют тысячи исследователей. Каждый из них способствует этому продвижению, устанавливая в своей работе новые факты.
Хорошо. Но какова цель всего естествознания? Познавать мир, находить новое. А зачем?
Фритьоф Нансен на такой вопрос ответил следующим образом:
«История человечества – это непрерывное стремление от темноты к ясности. Поэтому не имеет смысла обсуждать цели познания – человек желает знать и когда у него прекратится это желание, он перестанет быть человеком».
Стремление человека к познанию не нуждается в объяснении, это стремление к радостям жизни.
Научное творчество, одно из наиболее бескорыстных людских деяний, принадлежит к числу самых великолепных человеческих переживаний. Это знают все лица, близкие к науке, к ее успехам – большим и малым. Можно найти много красочных признаний этих радостей. Вот, например, часто приводимая цитата из сочинений Птолемея.
«Я знаю, что я смертен и создан ненадолго. Но когда я исследую звездные множества, мои ноги уже не покоятся на Земле, я стою рядом с Зевсом, вкушаю пищу богов и ощущаю себя богом».
И действительно, понимание природы, овладение ее тайнами, умение предсказать явление во всех деталях наполняет человека чувством огромной гордости, большим счастьем, способствует самоутверждению. Ничто более, чем научное познание, не способствует низвержению бога. Человек, знающий природу, сам чувствует себя ее творцом, ощущает себя всесильным и не нуждается в духовной опоре.
Итак, не приходится объяснять, зачем человек познает природу. Но остается ответить на другой важный вопрос. Имеет ли советский естествоиспытатель моральное право заниматься своей наукой в современном мире, пока еще разделенном на два лагеря, мире, в котором еще столько миллионов голодных и несчастных людей.
Не обязан ли он отложить свои занятия до эпохи коммунизма, а знания и способности обратить на служение практике сегодняшнего дня?
Нет, работник «чистой» науки может не мучиться угрызениями совести. Развитие фронта естествознания в огромной степени ускоряет приближение человечества к полному достатку, так как неминуемо приводит к техническим революциям. Поэтому в широкой деятельности исследователей заинтересованы не только они сами, но и советское общество.
Рассмотрим эту пользу естествознания.
Слово о пользе науки
Глава 2
…в которой автор, подкрепляя доводы фактами из своей биографии, убеждает читателя, что естественные науки, цель которых познание мира, очень полезны.
В 1936–1938 годах, когда автор начинал свою научную деятельность, одним из ведущих институтов физики был Ленинградский физико-технический институт. Возглавлялся он Абрамом Федоровичем Иоффе, замечательным ученым и организатором, человеком, роль которого в создании советской физики трудно переоценить. Вероятно, около половины ныне здравствующих ведущих физиков страны в той или иной степени являются учениками Иоффе или выходцами из его института. В то время институт, о котором идет речь, подчинялся не Академии наук, а народному комиссариату машиностроения. Наркомат помещался в Москву, и согласование планов, получение средств и штатов, решение всяких административных вопросов должно было происходить в Москве. Контакты с наркоматом нужно было поддерживать непрерывно, и Иоффе почувствовал необходимость иметь кого-либо, кто мог бы защищать интересы его института, кто являлся бы, так сказать, полпредом Иоффе в Москве.
Приятная для меня случайность привела к тому, что выбор пал на меня. Таким образом, я оказался свидетелем развития исследований в Ленинградском физико-техническом институте. Мое полпредство продолжалось недолго. Я уже забыл, что произошло дальше, кажется, институт переменил свою ведомственную подчиненность и нужда в моих услугах отпала. Однако и этого короткого срока было достаточно, чтобы я мог увидеть прозорливость Иоффе, решительно развивавшего направления исследований, перспективность которых была тогда совершенно неочевидной.
Я превосходно помню свои визиты к заместителю наркома или начальнику главка с планами ленинградского института. Получив объяснения Иоффе (несколько раз я ездил в Ленинград и знакомился на месте с работами института), я без труда доказывал своему практически мыслящему начальству необходимость развития физики полупроводников. Хотя в то время этот раздел физики находился в зачаточном состоянии, его перспективность можно было наглядно демонстрировать первыми полупроводниковыми фотоэлементами. Я приносил маленькие, как медальки, приборчики в кабинет замнаркома, присоединял проводами к измерительному прибору. Фотоэлемент подносился к электрической лампе, стрелка прибора резко отклонялась; затем лампа загораживалась от фотоэлемента куском эбонита – ток падал лишь незначительно.
– Видите, – резюмировал я опыт, который показывается сейчас в школе, – фотоэлемент реагирует на инфракрасные лучи.
Это было настолько убедительно, что средства на развитие работ лабораторий, причастных к чудо-фотоэлементу, отпускались без звука.
Гораздо труднее приходилось, когда карандаш начальства добирался до лабораторий ядерной физики. А тут еще Иоффе стал настойчиво требовать средств на циклотрон.
– Для чего все это?
– Работы по расщеплению атомного ядра – одна из увлекательнейших страниц современной физики.
– Уж слишком много денег требуется на заполнение этих увлекательных страниц, – продолжало сомневаться начальство. – А ведь видно, что практических результатов от этих лабораторий ждать не приходится, оперируют они какими-то миллиардными долями граммов вещества. На этом техники не построишь.
Возразить было нечего. Ни малейшего представления о пути обращения в практику работ в области ядерной физики не было ни у кого. Трезвому предубеждению можно было противопоставить только веру в мощь науки. Доводы за необходимость развития ядерной физики складывались примерно так, как сказал в то время наш выдающийся механик и кораблестроитель Крылов:
Примерами научных открытий, оказавших революционное влияние на развитие цивилизации, пестрит история естествознания. Достаточно вспомнить открытие Фарадеем закона электромагнитной индукции, который лег в основу всей электротехники, а значит, всей современной цивилизации. И здесь значимость открытия была совершенно неочевидной при его рождении. Я где-то вычитал анекдот, в котором рассказывалось, что Фарадей на вопрос о применении его закона отвечал: «Можно сделать занятные детские игрушки».
Нет числа примерам, так сказать, несколько более низшего ранга – открытие Рентгеном проникающих лучей, открытие фотоэлектрического эффекта, открытие пути синтеза каучука…
Важно ясно представить себе, что все эти и другие научные открытия не являлись случайными откровениями, а были результатом логического и закономерного развития науки.
Совершенно по-детски мыслит тот, кто думает, что Рентген «искал» невидимые лучи, Фарадей – законы природы, которые можно было использовать для постройки электрических генераторов, а Ган и Штрассман – атомную энергию. Однако не правы и те, кто думает, что Рентгену «повезло»: около газоразрядной трубки, закрытой черной бумагой, лежал минерал, способный светиться под действием тех лучей, которые позднее получили название рентгеновых. Может показаться, что повезло Фарадею, который «догадался» в нужный момент посмотреть на стрелку гальванометра, подключенного к проволочной катушке как раз в тот момент, когда в катушку вставлялся стержневой магнит. Можно подумать, что повезло Гану и Штрассману, которые обнаружили в 1939 году, что ядра урана делятся медленными нейтронами; через несколько месяцев грандиозность этого открытия – возможность атомного взрыва – стала очевидной.
На самом же деле – история науки сможет всегда это доказать с полной убедительностью – эти открытия были подготовлены трудом многих тысяч исследователей. Открытия становились возможными потому, что они назревали, они были неизбежны, они витали в воздухе. Острый взор наиболее талантливого ученого обнаруживал их раньше других.
На этом можно было бы закончить слово о пользе науки. Необходимость развития научного фронта, движимого вперед человеческой любознательностью, желанием познать природу, устранить из мира неясное, непонятное, сделать все грядущие события предсказуемыми, даже для самого заядлого утилитариста полностью оправдана счастливой неизбежностью возникновения крупных научных открытий. Без движения всего фронта науки, без труда всей армии незаметных тружеников науки такие открытия оказались бы невозможными.
Уже этого вполне достаточно, чтобы понять, почему развитие теоретических работ в области физики, математики, химии и биологии считается сейчас у нас государственной задачей и почему деньги на развитие естествознания отпускаются соразмерно с другими государственными затратами.
Конечно, я ясно представляю себе, что подавляющее большинство читателей будет удовлетворено приведенными аргументами. Тем не менее хочу продолжить тему, имея в виду и меньшинство, среди которых могут встретиться более или менее образованные, практически мыслящие скептики.
– Вы утверждаете, – скажет такой скептик, – что революции в технике связаны с научными открытиями. Совершенно верно. Несколько примеров, которые вас устраивают, вы нам привели. Но разрешите напомнить и обратные примеры. Ряд отраслей техники достиг высокого совершенства к тому времени, когда естествознание еще не родилось. Наши далекие предки, не имевшие ни малейшего представления о законах физики и химии, умели строить величественные дворцы, варили безупречный звонкий хрусталь, плавили руду. Век паровых машин начался без участия науки. Уатт и Ползунов не знали правил термодинамики – учения о превращении тепла в работу. А производство стали или стекла? Какая бездна практически интересных материалов создана путем опытного поиска, а вовсе не в результате научного анализа и изучения законов природы! Итак, – заключит скептик, – практики превосходно справляются со своими делами и без теоретической науки.
Действительно, верно, что многие области техники родились и совершенствовались без вмешательства науки. Но как ускорилось развитие старой традиционной техники, из которой, казалось, уже выжато все возможное, когда естествознание достигло существенных успехов и стало оплодотворять своими идеями почти все без исключения прикладные науки! Хотя история производства стали насчитывает многие столетия, только в конце пятидесятых годов нашего века был предложен новый процесс, позволяющий производить сталь в три-четыре раза прочнее прежней. Не приходится доказывать выдающееся значение такого усовершенствования производства. Техника борется за уменьшение веса конструкций на несколько процентов, а из новой стали можно будет готовить детали машин, легче на десятки процентов.
Тридцать лет назад в теоретических работах были высказаны идеи о причинах недостаточной твердости металлов. Дело заключалось в том, что в каждом кристаллике металла имеется множество специфических, но явных дефектов (они получили название дислокаций), обладающих способностью перемещаться по кристаллику при приложении самой небольшой силы. Так как дислокаций много, то кристаллик легко деформируется под действием малых сил.
После войны были разработаны детальные схемы движения дислокаций, предложены способы регистрации и наблюдения движения дислокаций на отдельных кристалликах.
Исследователи-металловеды внимательно следили за этими работами. Они пытались найти в них ответ на вопрос, как упрочить сталь. Теория дислокаций отвечала на это однозначно – надо затруднить движение дислокаций.
Металловеды и металлофизики начали думать о том, как это осуществить. Вот только один из немногих примеров их рассуждений, возникших из дислокационных представлений. Известно, что малые доли углерода превращают мягкое железо в твердую сталь. Теперь стала ясной роль углерода – маленькие его атомы мешают двигаться дислокациям. Значит, дело не в химической природе добавки и углерод с успехом можно заменить другими элементами.
Так идея и эксперимент перекочевали из физических лабораторий в институты металловедения. А затем вышли из стен этих институтов на заводы. Весь этот ход событий занял что-то около десятилетия.
Можно было бы привести еще большее число примеров такого рода со сроками «внедрения» научных идей от года до десятилетий. Но не эта цель стоит перед нами. Важнее всего показать, что в стране с высоким уровнем развития естествознания и прикладные науки – такие, как техника, медицина, агрономия и другие, – находятся в наиболее выгодных условиях. В такой стране быстрее будет обнаружена возможность практического использования научного открытия. Кроме того, и общая культура научного мышления неизбежно сказывается на всех практических делах.
Итог этой главы таков: хотя естественные науки движутся по своим собственным путям и не решают практических задач, их влияние на прикладные науки трудно переоценить.
В 1936–1938 годах, когда автор начинал свою научную деятельность, одним из ведущих институтов физики был Ленинградский физико-технический институт. Возглавлялся он Абрамом Федоровичем Иоффе, замечательным ученым и организатором, человеком, роль которого в создании советской физики трудно переоценить. Вероятно, около половины ныне здравствующих ведущих физиков страны в той или иной степени являются учениками Иоффе или выходцами из его института. В то время институт, о котором идет речь, подчинялся не Академии наук, а народному комиссариату машиностроения. Наркомат помещался в Москву, и согласование планов, получение средств и штатов, решение всяких административных вопросов должно было происходить в Москве. Контакты с наркоматом нужно было поддерживать непрерывно, и Иоффе почувствовал необходимость иметь кого-либо, кто мог бы защищать интересы его института, кто являлся бы, так сказать, полпредом Иоффе в Москве.
Приятная для меня случайность привела к тому, что выбор пал на меня. Таким образом, я оказался свидетелем развития исследований в Ленинградском физико-техническом институте. Мое полпредство продолжалось недолго. Я уже забыл, что произошло дальше, кажется, институт переменил свою ведомственную подчиненность и нужда в моих услугах отпала. Однако и этого короткого срока было достаточно, чтобы я мог увидеть прозорливость Иоффе, решительно развивавшего направления исследований, перспективность которых была тогда совершенно неочевидной.
Я превосходно помню свои визиты к заместителю наркома или начальнику главка с планами ленинградского института. Получив объяснения Иоффе (несколько раз я ездил в Ленинград и знакомился на месте с работами института), я без труда доказывал своему практически мыслящему начальству необходимость развития физики полупроводников. Хотя в то время этот раздел физики находился в зачаточном состоянии, его перспективность можно было наглядно демонстрировать первыми полупроводниковыми фотоэлементами. Я приносил маленькие, как медальки, приборчики в кабинет замнаркома, присоединял проводами к измерительному прибору. Фотоэлемент подносился к электрической лампе, стрелка прибора резко отклонялась; затем лампа загораживалась от фотоэлемента куском эбонита – ток падал лишь незначительно.
– Видите, – резюмировал я опыт, который показывается сейчас в школе, – фотоэлемент реагирует на инфракрасные лучи.
Это было настолько убедительно, что средства на развитие работ лабораторий, причастных к чудо-фотоэлементу, отпускались без звука.
Гораздо труднее приходилось, когда карандаш начальства добирался до лабораторий ядерной физики. А тут еще Иоффе стал настойчиво требовать средств на циклотрон.
– Для чего все это?
– Работы по расщеплению атомного ядра – одна из увлекательнейших страниц современной физики.
– Уж слишком много денег требуется на заполнение этих увлекательных страниц, – продолжало сомневаться начальство. – А ведь видно, что практических результатов от этих лабораторий ждать не приходится, оперируют они какими-то миллиардными долями граммов вещества. На этом техники не построишь.
Возразить было нечего. Ни малейшего представления о пути обращения в практику работ в области ядерной физики не было ни у кого. Трезвому предубеждению можно было противопоставить только веру в мощь науки. Доводы за необходимость развития ядерной физики складывались примерно так, как сказал в то время наш выдающийся механик и кораблестроитель Крылов:
«Доменная печь доставляет в год около 500 000 тонн чугуна, примерно таких же размеров и стоимости циклотрон доставляет около 100 000-й доли миллиграмма разбитых атомов, но на моей памяти практическими приложениями электричества были только электрический телеграф, электрический звонок и гальванопластика. А теперь! Силы и мощь науки беспредельны, так же беспредельны и практические ее приложения на благо человечества».Замечательные и вещие слова омрачаются лишь в одном – работы в области ядерной физики привели не только к атомным электростанциям, но и к атомной бомбе…
Примерами научных открытий, оказавших революционное влияние на развитие цивилизации, пестрит история естествознания. Достаточно вспомнить открытие Фарадеем закона электромагнитной индукции, который лег в основу всей электротехники, а значит, всей современной цивилизации. И здесь значимость открытия была совершенно неочевидной при его рождении. Я где-то вычитал анекдот, в котором рассказывалось, что Фарадей на вопрос о применении его закона отвечал: «Можно сделать занятные детские игрушки».
Нет числа примерам, так сказать, несколько более низшего ранга – открытие Рентгеном проникающих лучей, открытие фотоэлектрического эффекта, открытие пути синтеза каучука…
Важно ясно представить себе, что все эти и другие научные открытия не являлись случайными откровениями, а были результатом логического и закономерного развития науки.
Совершенно по-детски мыслит тот, кто думает, что Рентген «искал» невидимые лучи, Фарадей – законы природы, которые можно было использовать для постройки электрических генераторов, а Ган и Штрассман – атомную энергию. Однако не правы и те, кто думает, что Рентгену «повезло»: около газоразрядной трубки, закрытой черной бумагой, лежал минерал, способный светиться под действием тех лучей, которые позднее получили название рентгеновых. Может показаться, что повезло Фарадею, который «догадался» в нужный момент посмотреть на стрелку гальванометра, подключенного к проволочной катушке как раз в тот момент, когда в катушку вставлялся стержневой магнит. Можно подумать, что повезло Гану и Штрассману, которые обнаружили в 1939 году, что ядра урана делятся медленными нейтронами; через несколько месяцев грандиозность этого открытия – возможность атомного взрыва – стала очевидной.
На самом же деле – история науки сможет всегда это доказать с полной убедительностью – эти открытия были подготовлены трудом многих тысяч исследователей. Открытия становились возможными потому, что они назревали, они были неизбежны, они витали в воздухе. Острый взор наиболее талантливого ученого обнаруживал их раньше других.
На этом можно было бы закончить слово о пользе науки. Необходимость развития научного фронта, движимого вперед человеческой любознательностью, желанием познать природу, устранить из мира неясное, непонятное, сделать все грядущие события предсказуемыми, даже для самого заядлого утилитариста полностью оправдана счастливой неизбежностью возникновения крупных научных открытий. Без движения всего фронта науки, без труда всей армии незаметных тружеников науки такие открытия оказались бы невозможными.
Уже этого вполне достаточно, чтобы понять, почему развитие теоретических работ в области физики, математики, химии и биологии считается сейчас у нас государственной задачей и почему деньги на развитие естествознания отпускаются соразмерно с другими государственными затратами.
Конечно, я ясно представляю себе, что подавляющее большинство читателей будет удовлетворено приведенными аргументами. Тем не менее хочу продолжить тему, имея в виду и меньшинство, среди которых могут встретиться более или менее образованные, практически мыслящие скептики.
– Вы утверждаете, – скажет такой скептик, – что революции в технике связаны с научными открытиями. Совершенно верно. Несколько примеров, которые вас устраивают, вы нам привели. Но разрешите напомнить и обратные примеры. Ряд отраслей техники достиг высокого совершенства к тому времени, когда естествознание еще не родилось. Наши далекие предки, не имевшие ни малейшего представления о законах физики и химии, умели строить величественные дворцы, варили безупречный звонкий хрусталь, плавили руду. Век паровых машин начался без участия науки. Уатт и Ползунов не знали правил термодинамики – учения о превращении тепла в работу. А производство стали или стекла? Какая бездна практически интересных материалов создана путем опытного поиска, а вовсе не в результате научного анализа и изучения законов природы! Итак, – заключит скептик, – практики превосходно справляются со своими делами и без теоретической науки.
Действительно, верно, что многие области техники родились и совершенствовались без вмешательства науки. Но как ускорилось развитие старой традиционной техники, из которой, казалось, уже выжато все возможное, когда естествознание достигло существенных успехов и стало оплодотворять своими идеями почти все без исключения прикладные науки! Хотя история производства стали насчитывает многие столетия, только в конце пятидесятых годов нашего века был предложен новый процесс, позволяющий производить сталь в три-четыре раза прочнее прежней. Не приходится доказывать выдающееся значение такого усовершенствования производства. Техника борется за уменьшение веса конструкций на несколько процентов, а из новой стали можно будет готовить детали машин, легче на десятки процентов.
Тридцать лет назад в теоретических работах были высказаны идеи о причинах недостаточной твердости металлов. Дело заключалось в том, что в каждом кристаллике металла имеется множество специфических, но явных дефектов (они получили название дислокаций), обладающих способностью перемещаться по кристаллику при приложении самой небольшой силы. Так как дислокаций много, то кристаллик легко деформируется под действием малых сил.
После войны были разработаны детальные схемы движения дислокаций, предложены способы регистрации и наблюдения движения дислокаций на отдельных кристалликах.
Исследователи-металловеды внимательно следили за этими работами. Они пытались найти в них ответ на вопрос, как упрочить сталь. Теория дислокаций отвечала на это однозначно – надо затруднить движение дислокаций.
Металловеды и металлофизики начали думать о том, как это осуществить. Вот только один из немногих примеров их рассуждений, возникших из дислокационных представлений. Известно, что малые доли углерода превращают мягкое железо в твердую сталь. Теперь стала ясной роль углерода – маленькие его атомы мешают двигаться дислокациям. Значит, дело не в химической природе добавки и углерод с успехом можно заменить другими элементами.
Так идея и эксперимент перекочевали из физических лабораторий в институты металловедения. А затем вышли из стен этих институтов на заводы. Весь этот ход событий занял что-то около десятилетия.
Можно было бы привести еще большее число примеров такого рода со сроками «внедрения» научных идей от года до десятилетий. Но не эта цель стоит перед нами. Важнее всего показать, что в стране с высоким уровнем развития естествознания и прикладные науки – такие, как техника, медицина, агрономия и другие, – находятся в наиболее выгодных условиях. В такой стране быстрее будет обнаружена возможность практического использования научного открытия. Кроме того, и общая культура научного мышления неизбежно сказывается на всех практических делах.
Итог этой главы таков: хотя естественные науки движутся по своим собственным путям и не решают практических задач, их влияние на прикладные науки трудно переоценить.
Мы не на необитаемом остров
Глава 3
…где рассказывается о том, как диалектическое единство свободы и необходимости предопределяет направление исследований в области естествознания.
Почти еженедельно человеку, работающему в науке, приходится задумываться над одним постоянно возникающим вопросом: а что делать дальше?
Лаборант озабочен – не взять ли фотопленку с повышенной чувствительностью? Научный сотрудник решает отложить дальнейший эксперимент и сверить свои цифры с теоретическими данными. Руководитель группы сотрудников, занятых тождественными исследованиями, полагает, что пришла пора перейти на новую методику наблюдения, разрабатывает новые схемы измерения и сдает чертежи в мастерскую. Заведующий лабораторией, оценив результаты исследований последних месяцев, считает, что центр тяжести исследований надо переносить с оптических методов на радиоспектроскопические, что новые экспериментальные кривые толкают к пересмотру старой теории, что к изучаемым веществам надо добавить новую группу объектов. Что же касается директора института, то его мысли (когда он сидит в директорском кресле) заняты распределением средств и правительственных заданий между лабораториями.
Из схемы, которую мы набросали, следует, что согласованно действующей группой научных работников является лаборатория. Более крупное объединение носит административный характер, а более мелкие отряды не самостоятельны.
Конечно, дело не в названии, и нередки случаи, когда роль лабораторий выполняют небольшие группы исследователей, а то и одиночки.
В хорошей лаборатории (для определенности будем говорить о лаборатории, но иметь в виду любой самостоятельный научный отряд) есть свое направление работы, свой круг интересов и свой стиль исследования. Можно не называть фамилии авторов научной статьи, вышедшей из хорошей лаборатории, так как специалист всегда догадается, где было проделано исследование.
Научный отряд может находиться в периоде становления. Про такую лабораторию говорят, что она не нашла еще своего лица.
Подобное мнение законно в течение 5–7 лет. Но если «отсутствие лица» наблюдается и через десяток лет после организации лаборатории, то, значит, это серенькая лаборатория, не заслуживающая именования отряда научного фронта. Такая лаборатория может быть полезной лишь на вспомогательных ролях, если только кто-нибудь возьмет ее под крыло, включив ее труд в свои научные исследования.
И направление и стиль работы научного коллектива определяются его руководителем или небольшой группой старших сотрудников. Название лаборатории говорит очень мало; оно определяет лишь область приложения сил. По направлению и стилю работы лаборатории одного названия могут и должны отличаться столь же существенно, как театры Акимова и Охлопкова.
В чем состоят различия стиля? Прежде всего в отношении к лабораторному эксперименту. В одних лабораториях основная масса труда затрачивается на создание совершенной аппаратуры, на разработку предельно точных методов измерения. В других – исследователи предпочитают приобретать готовую аппаратуру, с тем чтобы основные свои усилия затрачивать на обработку и осмысливание результатов измерения. Для одних лабораторий характерна широта охвата; в иных – глубокая разработка узкой темы находится в центре внимания.
Стиль и направление работы складываются постепенно, как равнодействующая многих факторов – особенности темперамента и интеллекта руководителя, влияния развития всей науки и сопредельных областей, влияния промышленности и государственных интересов.
Решающей является роль научного руководителя в составлении планов исследования. Планы работ в области естествознания сверху не спускаются. Государственное регулирование относится лишь к распределению средств между разными областями науки в соответствии с сегодняшними представлениями об их относительной значимости.
Но и руководитель лаборатории планирует не так, как это можно сделать на заводе и фабрике. Дело в том, что далеко не всегда можно запланировать результаты исследования.
Лаборатория академического института, например, ежегодно представляет в дирекцию план работы лаборатории на следующий год. И каждый раз сотрудники испытывают чувство некоторого замешательства при заполнении стандартных бланков плана. Ведь в нем такие графы, как название темы, затем – содержание работы по этапам и, наконец, третья – ожидаемые результаты.
Нетрудно написать лишь одно – что мы собираемся делать, какие измерения собираемся произвести, какую аппаратуру желаем установить, какие опыты будут поставлены. А вот будет ли это все сделано?
Разумеется, и в научной работе имеется бездна рутинных операций. Не представляет труда прикинуть, сколько времени займет съемка рентгенограммы или получение спектра, можно оценить объем того или иного расчета. Уже труднее, но все-таки возможно указать число недель, которые пойдут на создание аппарата, собираемого до известным схемам. Но если научная работа состоит только из таких операций, то это плохая работа, это не научная работа.
И правда, ведь научное исследование имеет смысл, если оно предпринимается для выяснения неизвестных или туманных обстоятельств. Экспериментальная научная работа тем лучше, чем менее очевиден ее результат. То, что кажется простым и легким, может оказаться в процессе исследования потрясающе сложным, и наоборот: запутанная проблема может получить решение простое, как колумбово яйцо.
Неожиданности? Да! Но ведь это, собственно говоря, самое важное, что есть в научно-исследовательской работе. О неожиданностях, если хотите, мечтает каждый научный работник. Неожиданное – это что-то новое, что-то такое, с чем еще никто не сталкивался. Неожиданное, интересное, важное – это в науке синонимы.
Прошлой осенью перед отъездом в отпуск я давал последние инструкции своему аспиранту Юсифу:
– Работа ваша, Юсиф, приходит к концу, остается только показать, что скорость молекулярных процессов в твердом теле замедляется при повторных экспериментах. (Мне казалось совершенно очевидным, что кристаллы, с которыми работал Юсиф, должны постепенно портиться.) Измерьте, как быстро падает скорость процесса, и на этом будем считать работу конченой.
С этим я и уехал. Вернувшись через месяц, тут же пошел к Юсифу.
– Показывайте свои кривые.
– Вот они.
– Да нет, это не то, вы спутали.
– Не спутал.
– Да где же кривые спада скорости? Я вижу колоколообразные кривые.
– Это они и есть.
Вот это да! Скорость, оказывается, сначала возрастает и лишь потом падает. Это был неожиданный результат. Выходит, что кристалл сначала «привыкает» к молекулярным процессам, а лишь потом начинает «портиться». Юсиф открыл новое явление, и ценность его работы неизмеримо возросла. Разумеется, план исследований потерпел существенные изменения.
Это один из примеров, который показывает, как трудно планировать исследование в области естествознания. Я бы сказал даже так: чем больше приходится отклоняться от намеченных планов, тем интереснее идет работа.
Не могу удержаться от улыбки каждый раз, беря в руки плановые ведомости научной работы, которые должны заполнять преподаватели вузов. За графой «название темы» следует графа «количество печатных страниц». Психология составляющего эти листки мне вполне понятна. Преподавателю запланировано определенное число часов лекций, семинарских занятий, экзаменов и консультаций. Проверить исполнение этого плана можно без труда, по курсовым и классным журналам. А как быть с научной работой? Запланировать число часов? А как проверить?
В особенности тяжело с теоретиком. «Я, – говорит, – дома работаю». Что же ему планировать? Может, число страниц научного текста? Их ведь всегда можно пересчитать.
Но доказывать смехотворность такого подхода просто нет надобности. Изложение великолепных научных работ можно встретить иногда в статьях, которые публикуются в «Докладах Академии наук». Доклады не принимают статей, объем которых превосходит шесть страниц на машинке. В эти шесть страниц зачастую вкладывается многолетний труд и не оценимая никакими единицами измерения напряженная мысль исследователя. С другой стороны, сколько приходилось перелистывать (читать их не к чему) бездарных пухлых четырехсотстраничных диссертаций.
В кругах специалистов невозможность планирования результатов научной работы хорошо известна. Поэтому все уже привыкли, что графа «ожидаемые результаты», по сути дела, повторяет графу «содержание работы». Но чем собирается лаборатория заниматься в этом году, что она предполагает сделать – это начальство, совершенно справедливо, желает знать.
Как уже говорилось выше, в основном выбор тем на следующий год лежит на руководителе, и решающим критерием ценности этих тем является его понимание самого важного и интересного в той научной области, которой он посвятил свою жизнь. Но об общем направлении работ института, куда входит лаборатория, заведующий также должен задумываться. Иначе вежливые, но настойчивые укоры, которые придется выслушивать на ежегодных отчетах, материальное давление, которое будет оказано дирекцией института, все равно заставят его считаться с общими интересами организации, куда входит лаборатория. Если понимание лабораторией степени важности тех или иных тем покажется ученому совету ошибочным, ее покритикуют, что, вообще говоря, небесполезно. И все же это лишь уточнения. Правильный же курс лаборатории зависит прежде всего от ума, таланта и интуиции научного руководителя.
Почти еженедельно человеку, работающему в науке, приходится задумываться над одним постоянно возникающим вопросом: а что делать дальше?
Лаборант озабочен – не взять ли фотопленку с повышенной чувствительностью? Научный сотрудник решает отложить дальнейший эксперимент и сверить свои цифры с теоретическими данными. Руководитель группы сотрудников, занятых тождественными исследованиями, полагает, что пришла пора перейти на новую методику наблюдения, разрабатывает новые схемы измерения и сдает чертежи в мастерскую. Заведующий лабораторией, оценив результаты исследований последних месяцев, считает, что центр тяжести исследований надо переносить с оптических методов на радиоспектроскопические, что новые экспериментальные кривые толкают к пересмотру старой теории, что к изучаемым веществам надо добавить новую группу объектов. Что же касается директора института, то его мысли (когда он сидит в директорском кресле) заняты распределением средств и правительственных заданий между лабораториями.
Из схемы, которую мы набросали, следует, что согласованно действующей группой научных работников является лаборатория. Более крупное объединение носит административный характер, а более мелкие отряды не самостоятельны.
Конечно, дело не в названии, и нередки случаи, когда роль лабораторий выполняют небольшие группы исследователей, а то и одиночки.
В хорошей лаборатории (для определенности будем говорить о лаборатории, но иметь в виду любой самостоятельный научный отряд) есть свое направление работы, свой круг интересов и свой стиль исследования. Можно не называть фамилии авторов научной статьи, вышедшей из хорошей лаборатории, так как специалист всегда догадается, где было проделано исследование.
Научный отряд может находиться в периоде становления. Про такую лабораторию говорят, что она не нашла еще своего лица.
Подобное мнение законно в течение 5–7 лет. Но если «отсутствие лица» наблюдается и через десяток лет после организации лаборатории, то, значит, это серенькая лаборатория, не заслуживающая именования отряда научного фронта. Такая лаборатория может быть полезной лишь на вспомогательных ролях, если только кто-нибудь возьмет ее под крыло, включив ее труд в свои научные исследования.
И направление и стиль работы научного коллектива определяются его руководителем или небольшой группой старших сотрудников. Название лаборатории говорит очень мало; оно определяет лишь область приложения сил. По направлению и стилю работы лаборатории одного названия могут и должны отличаться столь же существенно, как театры Акимова и Охлопкова.
В чем состоят различия стиля? Прежде всего в отношении к лабораторному эксперименту. В одних лабораториях основная масса труда затрачивается на создание совершенной аппаратуры, на разработку предельно точных методов измерения. В других – исследователи предпочитают приобретать готовую аппаратуру, с тем чтобы основные свои усилия затрачивать на обработку и осмысливание результатов измерения. Для одних лабораторий характерна широта охвата; в иных – глубокая разработка узкой темы находится в центре внимания.
Стиль и направление работы складываются постепенно, как равнодействующая многих факторов – особенности темперамента и интеллекта руководителя, влияния развития всей науки и сопредельных областей, влияния промышленности и государственных интересов.
Решающей является роль научного руководителя в составлении планов исследования. Планы работ в области естествознания сверху не спускаются. Государственное регулирование относится лишь к распределению средств между разными областями науки в соответствии с сегодняшними представлениями об их относительной значимости.
Но и руководитель лаборатории планирует не так, как это можно сделать на заводе и фабрике. Дело в том, что далеко не всегда можно запланировать результаты исследования.
Лаборатория академического института, например, ежегодно представляет в дирекцию план работы лаборатории на следующий год. И каждый раз сотрудники испытывают чувство некоторого замешательства при заполнении стандартных бланков плана. Ведь в нем такие графы, как название темы, затем – содержание работы по этапам и, наконец, третья – ожидаемые результаты.
Нетрудно написать лишь одно – что мы собираемся делать, какие измерения собираемся произвести, какую аппаратуру желаем установить, какие опыты будут поставлены. А вот будет ли это все сделано?
Разумеется, и в научной работе имеется бездна рутинных операций. Не представляет труда прикинуть, сколько времени займет съемка рентгенограммы или получение спектра, можно оценить объем того или иного расчета. Уже труднее, но все-таки возможно указать число недель, которые пойдут на создание аппарата, собираемого до известным схемам. Но если научная работа состоит только из таких операций, то это плохая работа, это не научная работа.
И правда, ведь научное исследование имеет смысл, если оно предпринимается для выяснения неизвестных или туманных обстоятельств. Экспериментальная научная работа тем лучше, чем менее очевиден ее результат. То, что кажется простым и легким, может оказаться в процессе исследования потрясающе сложным, и наоборот: запутанная проблема может получить решение простое, как колумбово яйцо.
Неожиданности? Да! Но ведь это, собственно говоря, самое важное, что есть в научно-исследовательской работе. О неожиданностях, если хотите, мечтает каждый научный работник. Неожиданное – это что-то новое, что-то такое, с чем еще никто не сталкивался. Неожиданное, интересное, важное – это в науке синонимы.
Прошлой осенью перед отъездом в отпуск я давал последние инструкции своему аспиранту Юсифу:
– Работа ваша, Юсиф, приходит к концу, остается только показать, что скорость молекулярных процессов в твердом теле замедляется при повторных экспериментах. (Мне казалось совершенно очевидным, что кристаллы, с которыми работал Юсиф, должны постепенно портиться.) Измерьте, как быстро падает скорость процесса, и на этом будем считать работу конченой.
С этим я и уехал. Вернувшись через месяц, тут же пошел к Юсифу.
– Показывайте свои кривые.
– Вот они.
– Да нет, это не то, вы спутали.
– Не спутал.
– Да где же кривые спада скорости? Я вижу колоколообразные кривые.
– Это они и есть.
Вот это да! Скорость, оказывается, сначала возрастает и лишь потом падает. Это был неожиданный результат. Выходит, что кристалл сначала «привыкает» к молекулярным процессам, а лишь потом начинает «портиться». Юсиф открыл новое явление, и ценность его работы неизмеримо возросла. Разумеется, план исследований потерпел существенные изменения.
Это один из примеров, который показывает, как трудно планировать исследование в области естествознания. Я бы сказал даже так: чем больше приходится отклоняться от намеченных планов, тем интереснее идет работа.
Не могу удержаться от улыбки каждый раз, беря в руки плановые ведомости научной работы, которые должны заполнять преподаватели вузов. За графой «название темы» следует графа «количество печатных страниц». Психология составляющего эти листки мне вполне понятна. Преподавателю запланировано определенное число часов лекций, семинарских занятий, экзаменов и консультаций. Проверить исполнение этого плана можно без труда, по курсовым и классным журналам. А как быть с научной работой? Запланировать число часов? А как проверить?
В особенности тяжело с теоретиком. «Я, – говорит, – дома работаю». Что же ему планировать? Может, число страниц научного текста? Их ведь всегда можно пересчитать.
Но доказывать смехотворность такого подхода просто нет надобности. Изложение великолепных научных работ можно встретить иногда в статьях, которые публикуются в «Докладах Академии наук». Доклады не принимают статей, объем которых превосходит шесть страниц на машинке. В эти шесть страниц зачастую вкладывается многолетний труд и не оценимая никакими единицами измерения напряженная мысль исследователя. С другой стороны, сколько приходилось перелистывать (читать их не к чему) бездарных пухлых четырехсотстраничных диссертаций.
В кругах специалистов невозможность планирования результатов научной работы хорошо известна. Поэтому все уже привыкли, что графа «ожидаемые результаты», по сути дела, повторяет графу «содержание работы». Но чем собирается лаборатория заниматься в этом году, что она предполагает сделать – это начальство, совершенно справедливо, желает знать.
Как уже говорилось выше, в основном выбор тем на следующий год лежит на руководителе, и решающим критерием ценности этих тем является его понимание самого важного и интересного в той научной области, которой он посвятил свою жизнь. Но об общем направлении работ института, куда входит лаборатория, заведующий также должен задумываться. Иначе вежливые, но настойчивые укоры, которые придется выслушивать на ежегодных отчетах, материальное давление, которое будет оказано дирекцией института, все равно заставят его считаться с общими интересами организации, куда входит лаборатория. Если понимание лабораторией степени важности тех или иных тем покажется ученому совету ошибочным, ее покритикуют, что, вообще говоря, небесполезно. И все же это лишь уточнения. Правильный же курс лаборатории зависит прежде всего от ума, таланта и интуиции научного руководителя.