Предчувствия и свершения. Книга 2. Призраки
Шрифт:
Если читатель нуждается в уточнении, если требуется сказать, чего не может быть, то ответ гласит: не может быть движения со скоростью, равной скорости света. Недопустимо даже мысленно считать, что световая волна может при каких-то условиях предстать неподвижным образованием. Природа устроена так, что принцип относительности справедлив не только для механики, что установил Галилей, но и для всех других известных процессов и явлений. Впоследствии пришлось ввести два пояснения: принцип относительности останется справедливым и для всех явлений, которые еще не известны, но могут быть открыты в будущем: элементарные частицы, способные двигаться со скоростью света, не могут двигаться иначе (не могут существовать в покое). Это относится к частицам
Казалось бы, замечательный ответ, показавший выход из тупика и открывший новую эру в науке, куплен лишь небольшим усложнением формулы, выражавшей принцип относительности на языке математики. Нет, это не совсем так. Эйнштейн не только изменил формулу. Это был не формальный акт. Эйнштейн проник так глубоко, что пришлось поставить под сомнение исходные принципы, лежащие в основе преобразований Галилея и законов Ньютона. Они исходили из постулата абсолютности времени и пространства для любых наблюдателей — на покоящихся или движущихся телах. Эйнштейн усомнился в неизбежности этого постулата. Пересмотрел основные положения классической механики и в конце концов… отказался от них! Ввел другие исходные постулаты. Основным критерием он принял свое юношеское прозрение — никакая энергия, никакой сигнал не может распространяться со скоростью, большей, чем скорость света в пустоте. Вторым постулатом он счел незыблемость принципа относительности для всех явлений в природе как основы симметрии, гармонии мира, неизбежно отраженной в законах природы. Все это меняло взгляд на устоявшиеся понятия физики. И с этим теперь нужно было жить… Чтобы свести концы с концами, Эйнштейн провел глубокий критический анализ методов измерения времени и расстояний. Эйнштейн много размышлял перед тем, как пришел к расширению принципа относительности и к необходимости пересмотреть многие привычные нам понятия о размерах тел, о постоянстве течения времени во Вселенной, о понятии одновременности событий. Это и легло в основу Специальной теории относительности, о которой будет подробнее рассказано впереди.
ШЕСТЕРЕНКИ ДЛЯ СВЕТА
Один из добрейших детских писателей возбуждал миллионы умов этим, казалось, бессмысленным вопросом. В самом деле, что может послужить причиной столкновения этих миролюбивых гигантов? И как они могут встретиться, обитая в различных условиях? И вообще, что будет…
Писатель знал, сколь полезно, хотя бы иногда, подумать над подобной ситуацией. Жизнь преподносит и более сложные задачи. Ставит нас в положения не менее невероятные. Химеры вдруг оживают и требуют ответа, принуждают к принятию решения, от правильности которого зависит очень многое.
Знаменитый вопрос Кассиля — что будет, если кит нападет на слона? — модель всеобъемлющей проблемы: кто сильнее, что важнее? В науке этот вопрос возрождается вновь и вновь в дискуссиях о роли опыта, об отношениях опыта и теории.
Опыт — высший судья в науке. С этим теперь никто не спорит. Но как отличить праведного судью от неправедного? Ведь опыты иногда приводят к противоречивым, несовместимым результатам. И как быть, если судья воздерживается от ответа… А бывает и так, как об этом рассказал Пушкин:
Глухой глухого звал к суду судьи глухого;
Глухой кричал: «Моя им сведена корова!»
«Помилуй, — возопил глухой тому в ответ. —
Сей пустошью владел еще покойный дед».
Судья решил: чтоб не было разврата,
Жените молодца, хоть девка виновата.
Судья может судить справедливо, только зная факты и опираясь на закон. Это относится и к науке. Опыт, взятый сам по себе, способен дать лишь очень мало или даже ничего. Для того чтобы правильно поставить опыт и понять его результаты, необходимы правильные законы, правильная теория.
Но как опознать правильные законы в науке, какую
В науке, как и в юриспруденции, законы представляют собой сформулированные человеком и проверенные опытом человечества формулы. В юриспруденции — это словесные выражения объективно сложившихся человеческих отношений. Результат многовекового развития общества. В точных науках — это выраженные на языке математики объективные соотношения, присущие явлениям природы или возникающие в ситуациях, созданных человеком, в научных экспериментах. Только в этом смысле следует понимать известную фразу: законы природы создаются человеком. Человек формулирует их математическим языком, чтобы таким путем понять происходящее в природе.
И в юриспруденции, и в науке законы должны удовлетворять целому ряду логических требований. Вот важнейшие из них:
Непротиворечивость. Один закон не должен противоречить другому. Если два закона противоречивы, один из них должен быть отброшен. Или необходим третий закон, определяющий условия применения первых двух: в таких-то случаях применять первый, а в этих — второй.
Полнота. Все возможные ситуации должны попадать в сферу действия свода законов. Если свод законов полон, то любая возникшая, даже ранее не встречавшаяся, ситуация должна попасть в сферу его действия. Если хотя бы одна новая ситуация оказывается непредусмотренной, то свод законов не полон и нуждается в дополнении. Есть и менее важные требования, но и они существенны, например:
Простота. Желательно, чтобы количество отдельных законов было минимальным, а каждый из них охватывал много соответствующих ситуаций.
Однозначность и ясность. Необходимо, чтобы законы не допускали различных толкований и не требовали дополнительных разъяснений.
Законы науки и учет их следствий требуются для правильной постановки экспериментов и при обработке полученных результатов. Эксперименты необходимы для проверки правильности предсказаний, даваемых теорией. Ибо теория, лишь объясняющая известное, но не позволяющая продвинуться в неведомое, не делающая предсказаний, поддающихся проверке, не может претендовать на то, чтобы заменить ранее существовавшие теории. В этом проявляется диалектика познания: только совокупность опыта и теории составляет настоящую науку.
Мы знаем, что будет, если хотя бы один новый опыт противоречит теории, то есть противоречит огромной совокупности прежних опытов, из которых выросла эта теория. Речь идет, конечно, только о правильном опыте, об опыте, поставленном и обработанном без ошибок и, желательно, повторенном независимыми исследователями. Такой опыт не может отвергнуть результатов других столь же тщательно поставленных и обработанных опытов. Он является лишь сигналом о том, что теория не полна. Что она должна быть дополнена или переработана.
Но что будет, если внезапно обнаружится противоречие между двумя фундаментальными теориями? Общепризнанными теориями, относящимися к двум не связанным между собой областям науки и до того непринужденно объяснявшими огромное количество опытных данных.
Слон вышел на отмель, около которой плещется кит!
Великая древняя наука механика… Вместе с арифметикой и геометрией она пришла к нам из тьмы веков. Это не просто красивая метафора. Возраст «Механики» Аристотеля перевалил за двадцать веков. А еще четыре века назад она безраздельно властвовала в умах образованных людей и, несмотря на множество своих ошибок, служила фундаментом великолепных зданий и мостов, акведуков и прекрасных скульптур. Надежным фундаментом, ибо во всех подобных случаях достаточно законов статики, относящихся к условиям равновесия сил, действующих на неподвижные тела. Главные же ошибки «Механики» Аристотеля начинаются там, где он пытается объяснить процесс движения.