Все шире используются в науке наших дней массовые исследования. Перед современным естествознанием возник ряд крупномасштабных проблем, изучение которых требует анализа огромного количества наблюдательных данных. В связи с этим возникла необходимость продолжения некоторых международных научных предприятий в масштабах всей планеты с участием многих государств мира.
Одним из наиболее показательных мероприятий подобного рода явился Международный геофизический год, который ознаменовал собой начало нового этапа в современном естествознании и в истории научного сотрудничества ученых разных стран. Международный геофизический год начался 1 июля 1957 г. и продолжался в течение двух е половиной лет. Наблюдения проводились на морях и океанах, на полярных станциях и высокогорных ледниках, в далекой Антарктиде и верхних слоях земной атмосферы. Было специально открыто более двух тысяч новых научных станций и обсерваторий. В разнообразных исследованиях по согласованной программе приняли участие ученые около 70 стран.
В результате были получены совершенно новые, очень важные данные о Земле, явлениях земного магнетизма и воздействии солнечной энергии на нашу планету и околоемное пространство. Было положено начало новой научвой дисциплине - солнечно-земной физике.
Успех Международного геофизического года показал целесообразность и эффективность подобных коллективных крупномасштабных исследований и положил начало серии международных научных проектов.
Так, благодаря постоянному совершенствованию методов научного исследования окружающего нас мира появляется возможность добывать все новые и новые факты, позволяющие судить о все более сокровенных его свойствах.
Здесь еще раз очень важно подчеркнуть тесную взаимосвязь и взаимозависимость процесса научного познания и процесса общественного развития. Развитие науки ведет к открытию неизвестных ранее закономерностей, вовые знания способствуют ускорению научно-технического прогресса, что, в свою очередь, создает возможности для использования более совершенной исследовательской аппаратуры, позволяющей открывать неизвестные ранее факты.
Так, исследования строения Солнца и звезд способствовали изучению строения вещества, выяснению свойств элементарных частиц, а эти исследования, в спою очередь, сделали возможными нейтринвые наблюдения Вселенной.
ПРОВЕРЯЕТ ПРАКТИКА
Таким образом, наука представляет собой не только систему, генерирующую знания, но и систему, функционирование которой обеспечивает все большее приближение к истине, все более высокую степень достоверности получаемых результатов, их соответствия реальности.
Подтверждается это соответствие практикой в широком смысле этого слова - как практикой самой наукп, так и ее практическими приложениями.
Так, развитие новых, более совершенных и точных методов исследования позволяет проверить - подтвердить или уточнить (или опровергнуть) полученные рапсе данные. Например, полеты космических аппаратов на Луну, Марс и Венеру убедительно продемонстрировали достоверность дапных наземной астрономии. Сообщили ряд ценнейших новых сведений об этих небесных телах и многое уточнив, они в общем и целом подтвердили те основные представления, которыми располагали астрономы.
В некоторых случаях результаты астрономических исследований могут быть проверены путем приложения в земных условиях тех знаний, которые добыты при изучении космоса. Так, теоретическая картина атомных и термоядерных реакций, разработанная в процессе изучения звезд и основанная на выводах специальной теории относительности Эйнштейна, прошла практическую проверку в атомных реакторах и лабораторных установках термоядерной физики.
Еще одним убедительным практическим подтверждением специальной теории относительности может служить то обстоятельство, что ее формулы лежат в основе расчетов многих устройств и установок современной ядерной физики. Если бы эти формулы были не верны, то подоб.ные устройства просто не работали бы.
Вообще можно было бы перечислить множество чисто практических свершений, прежде всего в технике и технологии, которые являются непосредственным результантом тех или иных достижений науки. Подобных практических приложений, подтверждающих своим осуществлением справедливость соответствующих научных разработок, особенно много в наше время, когда Коммунистическая партия Советского Союза в качестве одной на порвоочередных задач поставила перед советскими учеными задачу всемерного укрепления связи науки с производством. Иногда ученые сами дают рекомендации относительно возможных применений полученных ими результатов. В других случаях та или иная область народного хозяйства или техники ставит перед наукой прямые задачи. Особенно показательно в этом смысле воздействие на научные исследования современной космонавтики.
Каждый космический полет, особенно в тех случаях, когда ставятся новые задачи, - сложнейшая комплексная проблема, для решения которой необходимо использовать существующие высшие достижения многих областей современной науки. Специально для нужд космонавтики советскими учеными и инженерами был осуществлен ряд совершенно новых уникальных научных разработок, без которых различные космические операции просто не могли бы осуществиться. И тот факт, что они осуществились, - еще одно свидетельство в пользу достоверности науки.
Более того, научные исследования, выполненные по заказам космонавтики, затем находят себе широкое практическое применение в технике, на производстве и в других областях человеческой деятельности. Можно, например, упомянуть о разработке средств дальней космической радиосвязи, малогабаритных радиотехнических устройств, микроминиатюрных электронных блоков, новых измерительных приборов и другой уникальной аппаратуры, а также способов передачи телевизионных снимков на большие расстояния.
Метод штамповки крупногабаритных деталей космических ракет используется в кораблестроении, а способ сварки нержавеющей стали с алюминиевыми сплавами - в промышленном производстве. Кроме того, для космических аппаратов были разработаны новые материалы с особыми свойствами, рассчитанные на экстремальные температуры, переменный нагрев и вибрационные пагрузки.
Большое значение, далеко выходящее за рамки задач освоения космоса, имеет и опыт, накопленный космической медициной. В частности, разработан метод комплексного непрерывного контроля функционального состояния человеческого организма, позволяющего на расстоянии получать объективные данные о его реакциях на меняющиеся внешние условия. Такой метод не только обеспечивает получение значительно более обширной и ценной информации о состоянии организма, чем те способы, которые применяются в современной медицинской практике, но и делает возможным оперативное дистанционное наблюдение за состоянием тяжелобольных людей в клинических условиях.
Были созданы и некоторые новые эффективные фармакологические препараты, в частности снотворные и тонизирующие средства, а также различные успокаивающие препараты - транквилизаторы и средства для борьбы с морской болезнью. Таким образом, достижения космической медицины не только обеспечивают надлежащую подготовку космонавтов к сложной работе в космосе, но и находят важные практические применения в борьбе за жизнь и здоровье людей. Практические приложения - наиболее наглядное и убедительное подтверждение справедливости научных знаний. В других случаях практика как критерий истинности результатов научных исследований выступает в несколько иных формах, быть может и не столь эффективных, ко не менее убедительных. Так, падежной проверкой правильности тех или иных теоретических выводов может служить их сравнение а данными наблюдений или экспериментов.
Классический пример - открытие планеты Нептун на основании теории движения небесных тел и гелиоцентрических представлений о строении Солнечной системы.
Было время, когда самой далекой планетой Солнечной системы считалась седьмая от Солнца планета - Уран. Но затем в движении Урана обнаружились такпч отклонения - астрономы называют их возмущениями, - которые не удавалось объяснить притяжением со стороны известных планет и Солнца. Оставалось предположит что на Уран влияет какая-то еще неизвестная, восьмая планета, обращающаяся вокруг Солнца на еще более далеком расстоянии. Знаменитый французский математик и астроном У. Леверье (1811-1877) рассчитал, в какой точке небесной сферы и в какой момент должна находиться неизвестная планета. Руководствуясь этими расчетами, немецкий астроном И. Галле (1812-1910) действительно обнаружил вблизи указанной точки новую планету, которая получила название Нептун.
Комментируя это выдающееся событие в истории естествознания, Ф. Энгельс писал, что система мира Коперника долгое время оставалась гипотезой, весьма убедительной, но все же гипотезой. Однако после открытия Нептуна справедливость этой гипотезы можно считать окончательно доказанной [Энгельс Ф. Людвиг Фейербах и конец классической немецкой философии. Маркс К., Энгельс Ф. Соч., т, 21, с. 284].
В истории естествознания было немало и других подобных же случаев, когда теоретические предсказания подтверждались дальнейшими исследованиями и наблюдениями.
Нельзя не вспомнить о периодической системе элементов, построенной Д. И. Менделеевым (1834-1907).
Как известно, Менделеев, изучив свойства различных химических элементов, обнаружил, что их можно расположить в определенном порядке и разбить на группы таким образом, что элементы, занимающие во всех группах одни и те же места, будут обладать одинаковыми свойствами.
Открыв этот закон, Менделеев построил периодическую таблицу, которая содержала не только известные в то время химические элементы, но и те, которые только еще предстояло открыть. И действительно, уже через несколько лет были открыты химические элементы, которые заполнили места, "отведенные" для них в таблице Менделеева и свойства которых в точности совпадали с предсказанными периодической системой.
Еще один пример из области физики. Свыше пятидесяти лет тому. назад английский ученый" Поль Дирак, разрабатывая новые проблемы теоретической физики, создал теорию движения электронов в атомах. Эта теория хорошо объясняла многие факты, известные науке. Кроме того, из нее следовало, что наряду с электронами в природе должны существовать точно такие же мельчайшие частицы вещества, но с положительным зарядом - антиэлектроны. Не прошло и пяти лет, как в космических лучах, потоках частиц, которые пронизывают мировое пространство, физики обнаружили неизвестную ранее частицу, свойства которой в точяости совпадали со свойствами антиэлектрона. Так был открыт полигон - первая частица из обширного семейства античастиц.
Не менее убедительный пример научного предвидения относится и к области радиоастрономии. В 1945 г. голландский астрофизик Ван де Холст высказал предположение о том, что атомы водорода, имеющиеся в межзвездном пространстве, должны излучать радиоволны длиной 21 см. В 1948 г. советский ученый И. С. Шкловский, подробно исследовав этот вопрос, подтвердил предположение Ван де Холста и подсчитал, что излучение межзвездного водорода может быть обнаружено современными радиотелескопами. А всего через три года гипотеза подтвердилась. Радиоизлучение водорода было надежно установлено, и его изучение стало одним из важнейших методов исследования Вселенной. Способность научной теории предвидеть неизвестные факты является одним из главных критериев ее обоснованности. Только та теория может считаться справедливой, которая не только хорошо объясняет то, что уже известно, но и верно предсказывает. Правда, иногда практические приложения или практическое использование тех или иных теоретических выводов или разработок весьма далеко отстоят во времени от того момента, когда эти результаты были получены.
Как мы уже упоминали, процесс синтеза новых знаний определяется, с одной стороны, свойствами изучаемого объекта, а с другой заинтересованностью общества в их получении. Наряду с этим существенную роль играет и внутренняя логика развития самой науки, накопленный к данному моменту материал, а также индивидуальные особенности и качества познающего субъекта, под которым понимается отдельный исследователь, общественный класс или даже все общество.
Именно внутренняя логика развития науки иногда приводит к получению результатов, в которых общество в данный момент еще не нуждается и к практическому использованию которых нет ни технических, ни технологических предпосылок.
Это своеобразный научпый задел, который через определенное время может стать теоретической основой для решения важных научных и практических задач, поставленных в повестку дня развитием общества, на осуществление которых оно направляет необходимые силы и средства.
Например, такой раздел математики, как математическая логика, долгое время казался в высшей степени отвлеченным. Но с появлением кибернетики математическая логика стала ее основным теоретическим аппаратом.
Вывод о возможности превращения некоторого тела путем придания ему необходимой скорости в искусствен* ный спутник Земли следовал из законов движений, открытых еще И. Ньютоном. Но первый искусственный спутник был, как известно, выведен на орбиту советскими учеными и инженерами только в 1957 г.
В некоторых случаях проверка научных результатов критерием практики может носить косвенный характер.
Как, например, убедиться в справедливости тех сведений, которые приносит нам о далеких космических объектах метод спектрального анализа? Непосредственно проверить полученные с его помощью данные мы не имеем возможности. И тем не менее результатам спектрального анализа мы вполне можем доверять, так как сам этот метод многократно проверен в земных лабораториях, иными словами, подтвержден практикой.
В других случаях практика в процессе научного исследования может выступать и в иных формах. Но как высший критерий истины она в том или ином виде всегда сопутствует изучению окружающего мира, контролируя соответствие реальности научных данных и обеспечивая тем самым достоверность научных представлений.
ПРИЧИНЫ. СЛЕДСТВИЯ. ЗАКОНОМЕРНОСТИ
Сама возможность научного познания природы основана на всеобщей взаимосвязи и взаимозависимости ее явлений. Если бы такой связи не существовало, то мир представлял бы собой сплошной хаос, в котором не было бы ничего устойчивого и который не поддавался бы абсолютно никакому научному исследованию.
Простейшая форма взаимосвязи - причинная зависимость между явлениями, т. е. такая зависимость, когда одно событие непосредственно вытекает из другого.
Так, сила, приложенная к телу, сообщает ему ускорение, а действие одного тела на другое вызывает равное по значению, но противоположное но направлению противодействие. Движение электрических зарядов по проводнику приводит к образованию в окружающем пространстве магнитного поля, а наличие некоторой массы - к образованию поля тяготения...
Сцепление причин и следствий создает причинноследственные ряды, внутри которых каждое из событии является непосредственным следствием предыдущего и причиной последующего.
Кроме прямых, непосредственных причин, у каждого явления есть и более общие, так сказать, отдаленные причины, которые могут служить отправной точкой для различных причинно-следственных рядов. Ряды эти могут ветвиться и далеко расходиться один от другого, так что события, принадлежащие разным рядам, могут казаться совершенно не связанными друг с другом, но связь между этими событиями все же существует, через общую, хотя, быть может, и весьма отдаленную причину.
Так, общая причина любых явлений, происходящих на Земле, возникновение нашей планеты как небесного тела.
Различные причинно-следственные ряды могут пересекаться, и тогда возникают редкие сочетания событий, впечатляющие совпадения. Вспомните упомянутую во введении к этой книге историю спасения балтийского моряка. Моряку оно показалось чудом. На самом дело, поскольку каждое из событий, составляющих совпадение, имеет свою естественную причину, такая причина есть и у самого совпадения. Но эта причина гораздо более сложная и завуалированная, она не элементарна, не однозначна - обнаружить ее чрезвычайно трудно.
В связи с этим может сложиться впечатление, что у совпадения вообще не существует причины. И поскольку такая ситуация противоречит привычному, повседневному жизненному опыту, это нередко и побуждает некоторых людей к поискам причин, лежащих за пределами материального мира.
В действительности никакого нарушения естественной причинности не происходит и в подобных случаях мы можем и не знать прямой и непосредственной причины того или иного явления, но оно так или иначе всегда имеет определенную причину и вместе с другими - средшествующими и последующими явлениями - охватывается едиными естественными законами.
Законы природы - более сложная и более общая форма взаимосвязи явлений.
"Закон есть отражение существенного в движении универсума", - отмечал В. И. Ленин. "Закон есть прочное (остающееся) в явлении". "Закон есть отношение... Отношение сущностей или между сущностями" [Ленин В, И. Конспект книги Гегеля "Наука логики". - Полн. собр. соч., т. 29, с. 137.].
Школьнику законы природы должны быть хорошо знакомы из курса физики. Законы Ньютона, закон всемирного тяготения, законы Кеплера, закон Ома, законы сохранения...
В современной науке существует довольно много различных определений того, что следует понимать под законами природы: регулярность в природных процессах, ограничения, которые природа "накладывает" на движение материи, устойчивые отношения и т. п.
Но если не вдаваться в тонкости, то во всех этих определениях есть одна общая черта: законы природы устанавливают определенные связи между явлениями, определенные правила, которым подчиняется течение тех или иных процессов и согласно которым одни явления переходят в другие.
В природе не может быть явлений, которые не подчинялись бы тем или иным естественным законам. Если бы такие явления имели место, это было бы равносильно существованию сверхъестественных сил.
"И знание законов из науки - есть на деле, - подчеркивал В. И. Ленин, лишь протаскивание законов религии" [Ленин В. И. Еще одно уничтожение социализма, - Полн. собр. соч., т. 25, с. 48].
Принципиально важно подчеркнуть, что законы природы существуют и действуют в мире независимо от человека. Человек не может навязывать природе угодные ему законы. Изучая окружающий мир, он способен позвать и сформулировать эти законы и использовать полученные знания в своей практической деятельности.
Наиболее просты законы механики, однозначно определяющие связи между причинами и следствиями.
С точки зрения механики взаимное расположение тел а скорости, которыми они обладают относительно друг друга в данный момент, определяют все последующие состояния той или иной системы, ее будущее. Иными словами, будущее чисто механической системы однозначно заключено в ее настоящем.
Не случайно знаменитый французский математик и механик Пьер Лаплас (1749-1827) говорил в свое время: Дайте мне начальные положения и скорости всех частиц в мире, и я предскажу все, что должно произойти, на вечные времена.
В этом высказывании нашла отражение наиболее существенная черта законов механики: они устанавливают "железные" зависимости между явлениями, которые ни при каких обстоятельствах не могут нарушаться. Какиелибо случайности исключаются в принципе.
И если бы мир представлял собою чисто механическую систему, то его будущее было бы единственным образом предопределено (или, как говорят, детерминировано) на сколь угодно отдаленные времена.
Однако события, происходящие в реальном мире, связаны не только однозначными закономерностями, типа механических. Подобные закономерности, в точности определяющие индивидуальное поведение каждого рассматриваемого объекта в отдельности, обычно называют динамическими. В природе существует еще и случайность.
Схематично различие между этими двумя типами взаимодействий можно изобразить следующим образом. При чисто механическом взаимодействии всякий раз, когда наступает некоторое событие А, с необходимостью реализуется и его следствие В. При наличии же случайности дело обстоит несколько иначе. Событие А может повлечь за собой либо В, либо С, либо D и т. д., и заранее в принципе нельзя сказать, какое именно из этих следствий осуществится.
Однако было бы совершенно неверно сделать из этого вывод о том, что подобные события не подчиняются абсолютно никаким закономерностям, следуя лишь ничем не ограниченной воле слепого случая.
Как показывает опыт, в материальных системах, в которых действуют случайные факторы, при многократном повторении событий также проявляются определенные закономерности, получившие название статистических. Их изучением занимается особая область науки - теория вероятностей.
Статистические закономерности - это новый по сравч нению с механическими тип закономерностей, которые проявляются при массовом характере происходящих процессов.
При изучении статистических закономерностей мы как бы отвлекаемся от индивидуального поведения каждого объекта в отдельности, а интересуемся лишь "средним" поведением большинства из них.
Представьте себе, что мы находимся на главной улице какого-либо города, по которой перемещаются основные Людские потоки, и регистрируем всех пешеходов, проходящих мимо пас слева направо и справа налево.
Если такой подсчет вести достаточно долго, то в конце концов обнаружится, что в среднем за сутки в обоих направлениях проходит примерно одинаковое число людей.
Это и понятно. Ведь если бы дело обстояло иначе, то в конце концов все население города переместилось бы либо в его правую, либо в его левую часть. Таким образом, полученный нами результат можно было предвидеть заранее.
Однако это вовсе не означает, что статистические наблюдения приводят к одним лишь тривиальным результатам. Если бы мы заинтересовались движением людских потоков не за сутки, а за меньшие промежутки времени, то неизбежно открыли бы определенные закономерности. Мы могли бы, например, обнаружить, что в утренние часы основная масса пешеходов движется по главной улице слева направо, а вечером, наоборот, справа налево. Это, очевидно, указывало бы на то, что большинство предприятий и учреждений расположено в правой части города. Если бы мы обнаружили, что интенсивность людских потоков значительно ослабевает в дневные часы, это означало бы, что большинство городского населения составляют рабочие и служащие, и т. д.
Выявление статистических закономерностей не только позволяет составить достаточно полное представление о том или ином явлении, но и дает простой и в то же время вполне надежный метод решения многих практических задач, в том числе и задач, связанных с предвидением.
Например, для успешной работы городского транспорта и своевременного обслуживания пассажиров необходимо изучить интенсивность людских потоков в различное время суток. Конечно, можно было бы решить эту задачу путем индивидуального опроса каждого пассажира и соответствующей последующей обработки полученных сведений. Однако статистика указывает гораздо более простой путь решения. Индивидуальный учет пассажиров вовсе не обязателен. Для работы транспорта важно не то, кого именно будут перевозить, а сколько человек надо перевезти в данном направлении в данное время. Поэтому вполне достаточно провести учет интенсивности пассажирских потоков в различных направлениях в разное время суток, отвлекаясь от индивидуальности пользующихся транспортом людей.
Однако при использовании статистических закономерностей и формул теории вероятностей возникает вполне законный вопрос: достаточно ли они надежны? Другими словами, описывают ли они явления природы с достаточной точностью?
Когда мы, например, один раз подбрасываем монету, то теория вероятностей не может предсказать, какой стороной упадет она в этот именно раз. Но зато при достаточно большом числе бросаний мы сможем убедиться в том, что число выпадений "орла" будет приблизительно равно числу выпадений "решетки", как это и предсказывает в данном случае теория вероятностей.
В этом совпадении и заключена основная сущность теории вероятностей, ее смысл как научной теории, отражающей реальные явления. Это положение получило в математике название закона больших чисел, который гласит: при большом числе рассматриваемых случаев частота появлений тех или иных событий совпадает с их вычисленными вероятностями. Таким образом, определение вероятностей и обнаружение статистических законов имеет вполне реальный смысл. Об этом свидетельствует хотя бы тот факт, что состояния, имеющие большую вероятность, повторяются соответственно чаще, а состояния с вероятностью, мало отличающейся от нуля, практически никогда не осуществляются. Это, разумеется, относится не только к микропроцессам, но к любым системам, в которых действуют статистические закономерности.
В принципе, например, можно представить себе такой случай, когда в результате хаотического движения молекул воздуха, наполняющего комнату, все молекулы окажутся в одной ее половине, а человек, находящийся в это время в противоположной половине, задохнется от отсутствия воздуха. На основе статистических закономерностей можно вычислить и вероятность подобного события - она ничтожно мало отличается от нуля. И действительно, за все время существования человечества не произошло ни одного подобного случая.
Одним из наиболее показательных мероприятий подобного рода явился Международный геофизический год, который ознаменовал собой начало нового этапа в современном естествознании и в истории научного сотрудничества ученых разных стран. Международный геофизический год начался 1 июля 1957 г. и продолжался в течение двух е половиной лет. Наблюдения проводились на морях и океанах, на полярных станциях и высокогорных ледниках, в далекой Антарктиде и верхних слоях земной атмосферы. Было специально открыто более двух тысяч новых научных станций и обсерваторий. В разнообразных исследованиях по согласованной программе приняли участие ученые около 70 стран.
В результате были получены совершенно новые, очень важные данные о Земле, явлениях земного магнетизма и воздействии солнечной энергии на нашу планету и околоемное пространство. Было положено начало новой научвой дисциплине - солнечно-земной физике.
Успех Международного геофизического года показал целесообразность и эффективность подобных коллективных крупномасштабных исследований и положил начало серии международных научных проектов.
Так, благодаря постоянному совершенствованию методов научного исследования окружающего нас мира появляется возможность добывать все новые и новые факты, позволяющие судить о все более сокровенных его свойствах.
Здесь еще раз очень важно подчеркнуть тесную взаимосвязь и взаимозависимость процесса научного познания и процесса общественного развития. Развитие науки ведет к открытию неизвестных ранее закономерностей, вовые знания способствуют ускорению научно-технического прогресса, что, в свою очередь, создает возможности для использования более совершенной исследовательской аппаратуры, позволяющей открывать неизвестные ранее факты.
Так, исследования строения Солнца и звезд способствовали изучению строения вещества, выяснению свойств элементарных частиц, а эти исследования, в спою очередь, сделали возможными нейтринвые наблюдения Вселенной.
ПРОВЕРЯЕТ ПРАКТИКА
Таким образом, наука представляет собой не только систему, генерирующую знания, но и систему, функционирование которой обеспечивает все большее приближение к истине, все более высокую степень достоверности получаемых результатов, их соответствия реальности.
Подтверждается это соответствие практикой в широком смысле этого слова - как практикой самой наукп, так и ее практическими приложениями.
Так, развитие новых, более совершенных и точных методов исследования позволяет проверить - подтвердить или уточнить (или опровергнуть) полученные рапсе данные. Например, полеты космических аппаратов на Луну, Марс и Венеру убедительно продемонстрировали достоверность дапных наземной астрономии. Сообщили ряд ценнейших новых сведений об этих небесных телах и многое уточнив, они в общем и целом подтвердили те основные представления, которыми располагали астрономы.
В некоторых случаях результаты астрономических исследований могут быть проверены путем приложения в земных условиях тех знаний, которые добыты при изучении космоса. Так, теоретическая картина атомных и термоядерных реакций, разработанная в процессе изучения звезд и основанная на выводах специальной теории относительности Эйнштейна, прошла практическую проверку в атомных реакторах и лабораторных установках термоядерной физики.
Еще одним убедительным практическим подтверждением специальной теории относительности может служить то обстоятельство, что ее формулы лежат в основе расчетов многих устройств и установок современной ядерной физики. Если бы эти формулы были не верны, то подоб.ные устройства просто не работали бы.
Вообще можно было бы перечислить множество чисто практических свершений, прежде всего в технике и технологии, которые являются непосредственным результантом тех или иных достижений науки. Подобных практических приложений, подтверждающих своим осуществлением справедливость соответствующих научных разработок, особенно много в наше время, когда Коммунистическая партия Советского Союза в качестве одной на порвоочередных задач поставила перед советскими учеными задачу всемерного укрепления связи науки с производством. Иногда ученые сами дают рекомендации относительно возможных применений полученных ими результатов. В других случаях та или иная область народного хозяйства или техники ставит перед наукой прямые задачи. Особенно показательно в этом смысле воздействие на научные исследования современной космонавтики.
Каждый космический полет, особенно в тех случаях, когда ставятся новые задачи, - сложнейшая комплексная проблема, для решения которой необходимо использовать существующие высшие достижения многих областей современной науки. Специально для нужд космонавтики советскими учеными и инженерами был осуществлен ряд совершенно новых уникальных научных разработок, без которых различные космические операции просто не могли бы осуществиться. И тот факт, что они осуществились, - еще одно свидетельство в пользу достоверности науки.
Более того, научные исследования, выполненные по заказам космонавтики, затем находят себе широкое практическое применение в технике, на производстве и в других областях человеческой деятельности. Можно, например, упомянуть о разработке средств дальней космической радиосвязи, малогабаритных радиотехнических устройств, микроминиатюрных электронных блоков, новых измерительных приборов и другой уникальной аппаратуры, а также способов передачи телевизионных снимков на большие расстояния.
Метод штамповки крупногабаритных деталей космических ракет используется в кораблестроении, а способ сварки нержавеющей стали с алюминиевыми сплавами - в промышленном производстве. Кроме того, для космических аппаратов были разработаны новые материалы с особыми свойствами, рассчитанные на экстремальные температуры, переменный нагрев и вибрационные пагрузки.
Большое значение, далеко выходящее за рамки задач освоения космоса, имеет и опыт, накопленный космической медициной. В частности, разработан метод комплексного непрерывного контроля функционального состояния человеческого организма, позволяющего на расстоянии получать объективные данные о его реакциях на меняющиеся внешние условия. Такой метод не только обеспечивает получение значительно более обширной и ценной информации о состоянии организма, чем те способы, которые применяются в современной медицинской практике, но и делает возможным оперативное дистанционное наблюдение за состоянием тяжелобольных людей в клинических условиях.
Были созданы и некоторые новые эффективные фармакологические препараты, в частности снотворные и тонизирующие средства, а также различные успокаивающие препараты - транквилизаторы и средства для борьбы с морской болезнью. Таким образом, достижения космической медицины не только обеспечивают надлежащую подготовку космонавтов к сложной работе в космосе, но и находят важные практические применения в борьбе за жизнь и здоровье людей. Практические приложения - наиболее наглядное и убедительное подтверждение справедливости научных знаний. В других случаях практика как критерий истинности результатов научных исследований выступает в несколько иных формах, быть может и не столь эффективных, ко не менее убедительных. Так, падежной проверкой правильности тех или иных теоретических выводов может служить их сравнение а данными наблюдений или экспериментов.
Классический пример - открытие планеты Нептун на основании теории движения небесных тел и гелиоцентрических представлений о строении Солнечной системы.
Было время, когда самой далекой планетой Солнечной системы считалась седьмая от Солнца планета - Уран. Но затем в движении Урана обнаружились такпч отклонения - астрономы называют их возмущениями, - которые не удавалось объяснить притяжением со стороны известных планет и Солнца. Оставалось предположит что на Уран влияет какая-то еще неизвестная, восьмая планета, обращающаяся вокруг Солнца на еще более далеком расстоянии. Знаменитый французский математик и астроном У. Леверье (1811-1877) рассчитал, в какой точке небесной сферы и в какой момент должна находиться неизвестная планета. Руководствуясь этими расчетами, немецкий астроном И. Галле (1812-1910) действительно обнаружил вблизи указанной точки новую планету, которая получила название Нептун.
Комментируя это выдающееся событие в истории естествознания, Ф. Энгельс писал, что система мира Коперника долгое время оставалась гипотезой, весьма убедительной, но все же гипотезой. Однако после открытия Нептуна справедливость этой гипотезы можно считать окончательно доказанной [Энгельс Ф. Людвиг Фейербах и конец классической немецкой философии. Маркс К., Энгельс Ф. Соч., т, 21, с. 284].
В истории естествознания было немало и других подобных же случаев, когда теоретические предсказания подтверждались дальнейшими исследованиями и наблюдениями.
Нельзя не вспомнить о периодической системе элементов, построенной Д. И. Менделеевым (1834-1907).
Как известно, Менделеев, изучив свойства различных химических элементов, обнаружил, что их можно расположить в определенном порядке и разбить на группы таким образом, что элементы, занимающие во всех группах одни и те же места, будут обладать одинаковыми свойствами.
Открыв этот закон, Менделеев построил периодическую таблицу, которая содержала не только известные в то время химические элементы, но и те, которые только еще предстояло открыть. И действительно, уже через несколько лет были открыты химические элементы, которые заполнили места, "отведенные" для них в таблице Менделеева и свойства которых в точности совпадали с предсказанными периодической системой.
Еще один пример из области физики. Свыше пятидесяти лет тому. назад английский ученый" Поль Дирак, разрабатывая новые проблемы теоретической физики, создал теорию движения электронов в атомах. Эта теория хорошо объясняла многие факты, известные науке. Кроме того, из нее следовало, что наряду с электронами в природе должны существовать точно такие же мельчайшие частицы вещества, но с положительным зарядом - антиэлектроны. Не прошло и пяти лет, как в космических лучах, потоках частиц, которые пронизывают мировое пространство, физики обнаружили неизвестную ранее частицу, свойства которой в точяости совпадали со свойствами антиэлектрона. Так был открыт полигон - первая частица из обширного семейства античастиц.
Не менее убедительный пример научного предвидения относится и к области радиоастрономии. В 1945 г. голландский астрофизик Ван де Холст высказал предположение о том, что атомы водорода, имеющиеся в межзвездном пространстве, должны излучать радиоволны длиной 21 см. В 1948 г. советский ученый И. С. Шкловский, подробно исследовав этот вопрос, подтвердил предположение Ван де Холста и подсчитал, что излучение межзвездного водорода может быть обнаружено современными радиотелескопами. А всего через три года гипотеза подтвердилась. Радиоизлучение водорода было надежно установлено, и его изучение стало одним из важнейших методов исследования Вселенной. Способность научной теории предвидеть неизвестные факты является одним из главных критериев ее обоснованности. Только та теория может считаться справедливой, которая не только хорошо объясняет то, что уже известно, но и верно предсказывает. Правда, иногда практические приложения или практическое использование тех или иных теоретических выводов или разработок весьма далеко отстоят во времени от того момента, когда эти результаты были получены.
Как мы уже упоминали, процесс синтеза новых знаний определяется, с одной стороны, свойствами изучаемого объекта, а с другой заинтересованностью общества в их получении. Наряду с этим существенную роль играет и внутренняя логика развития самой науки, накопленный к данному моменту материал, а также индивидуальные особенности и качества познающего субъекта, под которым понимается отдельный исследователь, общественный класс или даже все общество.
Именно внутренняя логика развития науки иногда приводит к получению результатов, в которых общество в данный момент еще не нуждается и к практическому использованию которых нет ни технических, ни технологических предпосылок.
Это своеобразный научпый задел, который через определенное время может стать теоретической основой для решения важных научных и практических задач, поставленных в повестку дня развитием общества, на осуществление которых оно направляет необходимые силы и средства.
Например, такой раздел математики, как математическая логика, долгое время казался в высшей степени отвлеченным. Но с появлением кибернетики математическая логика стала ее основным теоретическим аппаратом.
Вывод о возможности превращения некоторого тела путем придания ему необходимой скорости в искусствен* ный спутник Земли следовал из законов движений, открытых еще И. Ньютоном. Но первый искусственный спутник был, как известно, выведен на орбиту советскими учеными и инженерами только в 1957 г.
В некоторых случаях проверка научных результатов критерием практики может носить косвенный характер.
Как, например, убедиться в справедливости тех сведений, которые приносит нам о далеких космических объектах метод спектрального анализа? Непосредственно проверить полученные с его помощью данные мы не имеем возможности. И тем не менее результатам спектрального анализа мы вполне можем доверять, так как сам этот метод многократно проверен в земных лабораториях, иными словами, подтвержден практикой.
В других случаях практика в процессе научного исследования может выступать и в иных формах. Но как высший критерий истины она в том или ином виде всегда сопутствует изучению окружающего мира, контролируя соответствие реальности научных данных и обеспечивая тем самым достоверность научных представлений.
ПРИЧИНЫ. СЛЕДСТВИЯ. ЗАКОНОМЕРНОСТИ
Сама возможность научного познания природы основана на всеобщей взаимосвязи и взаимозависимости ее явлений. Если бы такой связи не существовало, то мир представлял бы собой сплошной хаос, в котором не было бы ничего устойчивого и который не поддавался бы абсолютно никакому научному исследованию.
Простейшая форма взаимосвязи - причинная зависимость между явлениями, т. е. такая зависимость, когда одно событие непосредственно вытекает из другого.
Так, сила, приложенная к телу, сообщает ему ускорение, а действие одного тела на другое вызывает равное по значению, но противоположное но направлению противодействие. Движение электрических зарядов по проводнику приводит к образованию в окружающем пространстве магнитного поля, а наличие некоторой массы - к образованию поля тяготения...
Сцепление причин и следствий создает причинноследственные ряды, внутри которых каждое из событии является непосредственным следствием предыдущего и причиной последующего.
Кроме прямых, непосредственных причин, у каждого явления есть и более общие, так сказать, отдаленные причины, которые могут служить отправной точкой для различных причинно-следственных рядов. Ряды эти могут ветвиться и далеко расходиться один от другого, так что события, принадлежащие разным рядам, могут казаться совершенно не связанными друг с другом, но связь между этими событиями все же существует, через общую, хотя, быть может, и весьма отдаленную причину.
Так, общая причина любых явлений, происходящих на Земле, возникновение нашей планеты как небесного тела.
Различные причинно-следственные ряды могут пересекаться, и тогда возникают редкие сочетания событий, впечатляющие совпадения. Вспомните упомянутую во введении к этой книге историю спасения балтийского моряка. Моряку оно показалось чудом. На самом дело, поскольку каждое из событий, составляющих совпадение, имеет свою естественную причину, такая причина есть и у самого совпадения. Но эта причина гораздо более сложная и завуалированная, она не элементарна, не однозначна - обнаружить ее чрезвычайно трудно.
В связи с этим может сложиться впечатление, что у совпадения вообще не существует причины. И поскольку такая ситуация противоречит привычному, повседневному жизненному опыту, это нередко и побуждает некоторых людей к поискам причин, лежащих за пределами материального мира.
В действительности никакого нарушения естественной причинности не происходит и в подобных случаях мы можем и не знать прямой и непосредственной причины того или иного явления, но оно так или иначе всегда имеет определенную причину и вместе с другими - средшествующими и последующими явлениями - охватывается едиными естественными законами.
Законы природы - более сложная и более общая форма взаимосвязи явлений.
"Закон есть отражение существенного в движении универсума", - отмечал В. И. Ленин. "Закон есть прочное (остающееся) в явлении". "Закон есть отношение... Отношение сущностей или между сущностями" [Ленин В, И. Конспект книги Гегеля "Наука логики". - Полн. собр. соч., т. 29, с. 137.].
Школьнику законы природы должны быть хорошо знакомы из курса физики. Законы Ньютона, закон всемирного тяготения, законы Кеплера, закон Ома, законы сохранения...
В современной науке существует довольно много различных определений того, что следует понимать под законами природы: регулярность в природных процессах, ограничения, которые природа "накладывает" на движение материи, устойчивые отношения и т. п.
Но если не вдаваться в тонкости, то во всех этих определениях есть одна общая черта: законы природы устанавливают определенные связи между явлениями, определенные правила, которым подчиняется течение тех или иных процессов и согласно которым одни явления переходят в другие.
В природе не может быть явлений, которые не подчинялись бы тем или иным естественным законам. Если бы такие явления имели место, это было бы равносильно существованию сверхъестественных сил.
"И знание законов из науки - есть на деле, - подчеркивал В. И. Ленин, лишь протаскивание законов религии" [Ленин В. И. Еще одно уничтожение социализма, - Полн. собр. соч., т. 25, с. 48].
Принципиально важно подчеркнуть, что законы природы существуют и действуют в мире независимо от человека. Человек не может навязывать природе угодные ему законы. Изучая окружающий мир, он способен позвать и сформулировать эти законы и использовать полученные знания в своей практической деятельности.
Наиболее просты законы механики, однозначно определяющие связи между причинами и следствиями.
С точки зрения механики взаимное расположение тел а скорости, которыми они обладают относительно друг друга в данный момент, определяют все последующие состояния той или иной системы, ее будущее. Иными словами, будущее чисто механической системы однозначно заключено в ее настоящем.
Не случайно знаменитый французский математик и механик Пьер Лаплас (1749-1827) говорил в свое время: Дайте мне начальные положения и скорости всех частиц в мире, и я предскажу все, что должно произойти, на вечные времена.
В этом высказывании нашла отражение наиболее существенная черта законов механики: они устанавливают "железные" зависимости между явлениями, которые ни при каких обстоятельствах не могут нарушаться. Какиелибо случайности исключаются в принципе.
И если бы мир представлял собою чисто механическую систему, то его будущее было бы единственным образом предопределено (или, как говорят, детерминировано) на сколь угодно отдаленные времена.
Однако события, происходящие в реальном мире, связаны не только однозначными закономерностями, типа механических. Подобные закономерности, в точности определяющие индивидуальное поведение каждого рассматриваемого объекта в отдельности, обычно называют динамическими. В природе существует еще и случайность.
Схематично различие между этими двумя типами взаимодействий можно изобразить следующим образом. При чисто механическом взаимодействии всякий раз, когда наступает некоторое событие А, с необходимостью реализуется и его следствие В. При наличии же случайности дело обстоит несколько иначе. Событие А может повлечь за собой либо В, либо С, либо D и т. д., и заранее в принципе нельзя сказать, какое именно из этих следствий осуществится.
Однако было бы совершенно неверно сделать из этого вывод о том, что подобные события не подчиняются абсолютно никаким закономерностям, следуя лишь ничем не ограниченной воле слепого случая.
Как показывает опыт, в материальных системах, в которых действуют случайные факторы, при многократном повторении событий также проявляются определенные закономерности, получившие название статистических. Их изучением занимается особая область науки - теория вероятностей.
Статистические закономерности - это новый по сравч нению с механическими тип закономерностей, которые проявляются при массовом характере происходящих процессов.
При изучении статистических закономерностей мы как бы отвлекаемся от индивидуального поведения каждого объекта в отдельности, а интересуемся лишь "средним" поведением большинства из них.
Представьте себе, что мы находимся на главной улице какого-либо города, по которой перемещаются основные Людские потоки, и регистрируем всех пешеходов, проходящих мимо пас слева направо и справа налево.
Если такой подсчет вести достаточно долго, то в конце концов обнаружится, что в среднем за сутки в обоих направлениях проходит примерно одинаковое число людей.
Это и понятно. Ведь если бы дело обстояло иначе, то в конце концов все население города переместилось бы либо в его правую, либо в его левую часть. Таким образом, полученный нами результат можно было предвидеть заранее.
Однако это вовсе не означает, что статистические наблюдения приводят к одним лишь тривиальным результатам. Если бы мы заинтересовались движением людских потоков не за сутки, а за меньшие промежутки времени, то неизбежно открыли бы определенные закономерности. Мы могли бы, например, обнаружить, что в утренние часы основная масса пешеходов движется по главной улице слева направо, а вечером, наоборот, справа налево. Это, очевидно, указывало бы на то, что большинство предприятий и учреждений расположено в правой части города. Если бы мы обнаружили, что интенсивность людских потоков значительно ослабевает в дневные часы, это означало бы, что большинство городского населения составляют рабочие и служащие, и т. д.
Выявление статистических закономерностей не только позволяет составить достаточно полное представление о том или ином явлении, но и дает простой и в то же время вполне надежный метод решения многих практических задач, в том числе и задач, связанных с предвидением.
Например, для успешной работы городского транспорта и своевременного обслуживания пассажиров необходимо изучить интенсивность людских потоков в различное время суток. Конечно, можно было бы решить эту задачу путем индивидуального опроса каждого пассажира и соответствующей последующей обработки полученных сведений. Однако статистика указывает гораздо более простой путь решения. Индивидуальный учет пассажиров вовсе не обязателен. Для работы транспорта важно не то, кого именно будут перевозить, а сколько человек надо перевезти в данном направлении в данное время. Поэтому вполне достаточно провести учет интенсивности пассажирских потоков в различных направлениях в разное время суток, отвлекаясь от индивидуальности пользующихся транспортом людей.
Однако при использовании статистических закономерностей и формул теории вероятностей возникает вполне законный вопрос: достаточно ли они надежны? Другими словами, описывают ли они явления природы с достаточной точностью?
Когда мы, например, один раз подбрасываем монету, то теория вероятностей не может предсказать, какой стороной упадет она в этот именно раз. Но зато при достаточно большом числе бросаний мы сможем убедиться в том, что число выпадений "орла" будет приблизительно равно числу выпадений "решетки", как это и предсказывает в данном случае теория вероятностей.
В этом совпадении и заключена основная сущность теории вероятностей, ее смысл как научной теории, отражающей реальные явления. Это положение получило в математике название закона больших чисел, который гласит: при большом числе рассматриваемых случаев частота появлений тех или иных событий совпадает с их вычисленными вероятностями. Таким образом, определение вероятностей и обнаружение статистических законов имеет вполне реальный смысл. Об этом свидетельствует хотя бы тот факт, что состояния, имеющие большую вероятность, повторяются соответственно чаще, а состояния с вероятностью, мало отличающейся от нуля, практически никогда не осуществляются. Это, разумеется, относится не только к микропроцессам, но к любым системам, в которых действуют статистические закономерности.
В принципе, например, можно представить себе такой случай, когда в результате хаотического движения молекул воздуха, наполняющего комнату, все молекулы окажутся в одной ее половине, а человек, находящийся в это время в противоположной половине, задохнется от отсутствия воздуха. На основе статистических закономерностей можно вычислить и вероятность подобного события - она ничтожно мало отличается от нуля. И действительно, за все время существования человечества не произошло ни одного подобного случая.