Чем мир держится?
Шрифт:
«Жизнеспособность научной теории» — это точный термин, и как всякий термин, он имеет точное определение. Школьник, чтобы перейти во второй класс, как минимум должен уметь читать, писать и считать до двадцати. Теория гравитации (как и всякая другая физическая теория) должна, чтобы ее признали жизнеспособной, чтобы к ней относились именно как к теории научной, отвечать трем критериям, удовлетворять трем условиям.
Первое из них — самосогласованность. Теория не должна приводить к резко противоречащим друг другу выводам.
Второе условие выполнить еще труднее. «Перво-принципы» и фундаментальные
Третье условие кажется простым и естественным даже на первый взгляд: теория должна «соглашаться» со всеми уже проведенными ранее экспериментами, должна объяснять все, что мы успели узнать у природы прямым опытом. Бывает, что уже при рождении теория оказывается неспособна полностью соответствовать фактам; чаще это выясняется позже. Теория гравитации блестящего английского физика Уайтхеда некоторое время процветала и заслужила было общее уважение физиков. Но ее же самой дальнейшая разработка вдруг выяснила, что если бы природа следовала Уайтхеду, то в земных океанах каждые двенадцать часов происходили приливы и отливы, вызванные притяжением Галактики. Поскольку этого на самом деле нет, теория Уайтхеда не удержалась.
Физическая теория подобна костюму, сшитому для природы. Хорошая теория подобна хорошо сшитому костюму, а плохая — Тришкину кафтану.
Соревнование теорий, если сравнивать его со спортивными состязаниями, надо уподоблять не футбольному турниру или матчу боксеров; нет, спор за первенство между научными идеями походит скорее на встречу штангистов. Побеждает учение, способное поднять больший груз, груз-то все время растет, каждый новый опыт, каждая новая порция вырванных у природы сведений о мире ложится добавочным чугунным кружком на нашу придуманную штангу. Зато теория, объясняющая все новые и новые опыты, от добавочного груза каждый раз становится и все сильнее. Иногда же последняя соломинка ломает спину верблюда, и теория сходит со сцены, как надорвавшийся штангист.
Именно это и произошло в последние годы с так называемой обобщенной теорией гравитации Бренса — Дике, рухнувшей под ударами экспериментов, а ведь ее считали наиболее серьезной соперницей геометродинамики Эйнштейна… Обобщенная теория гравитации предсказывала, в частности, что Солнце должно быть несколько сплющенным, теперь же выяснилось, что оно с этим «не согласно». Стоит оговориться, что и теория Уайтхеда и теории Бренса — Дике и практически все теории гравитации, еще остающиеся жизнеспособными, взяли у теории относительности ее идейную основу и признают теснейшую связь материи с пространством, физики с геометрией. В определенном смысле слова все такие построения — дети общей теории относительности.
И все же, как бы она ни казалась жизнеспособной, ее ждет общий для всех хороших научных теорий конец. Она непременно станет частью другой теории, более точной, более глубокой, более широкой.
Снизив
О многих научных построениях можно сказать то же, что говорил герой О'Генри благородный жулик Джефф Питерс о тресте: «Трест и похож и не похож на яйцо. Когда хочешь расколоть яйцо, бьешь его снаружи. А трест можно разбить лишь изнутри. Сиди на нем и жди, когда птенчик разнесет всю скорлупу. Да, сэр, каждый трест носит в своей груди семена своей гибели, как петух, который в штате Джорджия вздумает запеть слишком близко от сборища негров-методистов, или тот член республиканской партии, который выставляет свою кандидатуру в губернаторы Техаса».
Достаточно самого беглого взгляда на историю физики, чтобы увидеть: каждую серьезную и признанную теорию ниспровергали или делали частным случаем другой теории, как правило, самые верные — и самые лучшие — ученики ее создателей. Не было гениев-невежд, приходивших со стороны с совершенно новыми идеями. Люди, воспитанные на Аристотеле и Птолемее, разрушили Вселенную, придуманную Аристотелем и Птолемеем. Классической физике конца XIX века нанесли удар ученые, воспитанные корифеями этой самой классической физики.
И точно так же не противники, а последователи Эйнштейна заставят общую теорию относительности уступить место еще более прекрасной и могучей системе.
Какой именно?
Советский физик-теоретик А. Л. Зельманов сказал по этому поводу: «Изо всех прогнозов самый верный состоит в том, что ни один прогноз не окажется верным».
И все же можно без особого риска ошибиться сделать несколько достаточно общих предсказаний на сей счет.
Вероятно, в рамках этой новой системы нам станет яснее то, что Ньютон в своих мучительных размышлениях называл «причиной тяготения». Но можно не сомневаться, что не появится наглядной механической модели тяготения, о которой так мечтали ученые в прошлые века, а некоторые любители науки — и сегодня.
Новая теория долго будет более сложной для понимания нефизиками, чем общая теория относительности. Но очень возможно, сами физики будут находить ее более простой, чем геометродинамика Эйнштейна, которую сегодня они считают более простой, чем теория Ньютона. И новое учение будет сначала раем для теоретиков и адом для экспериментаторов. Потом — раем для всех. Пока, наконец… Надо ли договаривать?
И это будет рассматриваться, как часть очередной революции в физике.
А по пути, в промежутке между двумя научными революциями, теория гравитации немало прибавит к пониманию природы тяготения и власти над ним. Победить силу — еще не значит разгадать ее. Зато обратное положение справедливо. Разгадать, достаточно глубоко понять явление природы — значит победить его.
Мы — физики, трудяги и Эйнштейны. Вселенная, в которой мы живем, Нам кажется не слишком совершенной. Мы скоро переделаем ее!(Один из вариантов гимна студентов физического факультета МГУ)