Всё простое – правда… Афоризмы и размышления Петра Леонидовича Капицы, его любимые притчи, поучительные истории, анекдоты
Шрифт:
Об эксперименте и теории
Все, что мы сейчас считаем азбучной истиной, родилось в муках и спорах. И хорошо бы помнить об этом. Таким же путем будет идти наука и дальше. Будут ставиться эксперименты; а когда вопрос становится известным, об экспериментах, его подтверждающих, забывают, и кажется, что остается одна теория.
То, что физика началась с изучения механики, понятно, потому что первое, что человеку бросалось в глаза, когда он наблюдал природу, – это движение. И все процессы в природе описывались им как движение. Гераклит первый сформулировал это: «Все течет, все изменяется». Эти его слова до сих пор часто цитируются как подтверждение того, что движение лежит в основе всех физических процессов. Но поскольку Гераклит жил за 500 лет до нашей эры, то пока люди сумели в действительности
Интересно задать вопрос: почему же в течение двух тысяч лет людям не удавалось отыскать законы механики, а вот появился Галилей, за ним Ньютон и другие – и возникла механика? Что две тысячи лет мешало людям найти законы механики, хотя, как известно, математика развивалась очень успешно и, например, геометрия Евклида есть очень серьезное знание геометрии. Нетрудно видеть, что основное, что мешало развитию механики, как и другим областям физики, – это отсутствие опытных исследований и неумение понимать их значение. Успешное развитие механики началось только с того момента, когда началось опытное исследование процессов движения. Это еще раз доказывает, что схоластический образ мышления, утверждающий, что, сидя в кабинете и размышляя, можно познать природу, конечно, совершенно неправилен. Только когда люди поняли, что можно делать опыты и изучать явления природы в особых условиях, находя их основные элементы, механика начала развиваться. Ее развитие начинается как раз с того момента, когда развивается экспериментальная физика.
Опыт – это единственное доказательство, которое убедительно для всех и до конца.
Как всякую научную работу, работу в области физики можно разделить на три части: первая – цель и задачи исследования, вторая – методы достижения этой цели и третья – полученные результаты и их значение. Что касается второй части – методов, то в области физики они представляют большой интерес для исследователя и часто в них залог успеха. Но оценить методику работы, технику постановки опыта, методику и точность измерений для человека, не работавшего в лаборатории и к тому же еще в данной области, мне кажется, очень трудно. Так же как трудно человеку, любящему и понимающему музыку, но не музыканту, оценить трудности техники исполнения произведения. Но, конечно, это ему не помешает наслаждаться музыкой, любить ее и интересоваться ею. Я думаю, что это замечание справедливо для всех родов творческой работы.
Мой многолетний опыт экспериментатора показал, что проще всего правильно оценить ученого, как начинающего, так и полностью развившегося, по его естественному стремлению и умению при постановке опыта искать простое решение.
Если говорить очень схематично, то среди физиков существуют два типа исследователей. Один – это тип скорее немецкой школы, экспериментатор, который исходит из известных теоретических предположений и старается их проверить на опыте. Другой же тип ученого – скорее английской школы – исходит не из теории, а из самого явления, изучает его и смотрит, может ли это явление быть объяснено существующим теориями. Тут изучение явления, его анализ являются основным мотивом для экспериментатора.
В физике, как и в других науках, существует ряд областей, которые более или менее полно охвачены теориями, гипотезами и предположениями. Развитие науки заключается в том, что, в то время как правильно установленные факты остаются незыблемыми, теории постоянно изменяются, расширяются, совершенствуются и уточняются. В процессе этого развития мы неуклонно приближаемся к истинной картине окружающей нас природы, понимание которой необходимо для того, чтобы все более полно овладевать и управлять этой природой. Наиболее мощные толчки в развитии теории мы наблюдаем тогда, когда нам удается найти неожиданные экспериментальные факты, противоречащие установившимся взглядам. Если такие противоречия удается довести до большой степени остроты, то теория должна измениться и, следовательно, развиться. Таким образом, основным двигателем развития физики, как и всякой другой науки, является отыскание противоречий. Отсюда мы получаем основу для объективной оценки научного достижения, не имеющего непосредственного применения на практике. Нахождение всякого нового явления в природе надо оценивать тем значительнее, чем больше изменений оно может потребовать от существующих в данное время
Если в научной работе вы будете исходить из больших обобщений и проверять на опыте, вы совершите только научное закрытие, а не открытие. Открытие возникает тогда, когда вы стремитесь из фактов сделать обобщение, когда вы ищете противоречие между отдельными фактами и существующими теориями. Это искание и надо делать исходным пунктом своей работы…
Проверка метода не есть научная работа, а вот искание противоречий, новых методов – это основное, что двигает науку, и к этому надо стремиться как в больших, так и в малых вопросах.
О самом механизме связи теории с практикой мне хотелось бы напомнить красивым сравнением, приведенным еще Кельвином. Он сравнивал теорию с жерновами, а опытные данные – с зерном, которое засыпается в эти жернова. Совершенно ясно, что одни жернова, сколько бы они ни крутились, ничего полезного дать не смогут (теория работает сама на себя). Но качество муки определяется качеством зерна, а гнилое зерно не может дать питательной муки. Поэтому доброкачественность эксперимента служит необходимым условием как для построения передовой теории, так и для получения практических результатов. Высокое качество эксперимента – необходимое условие здорового развития науки.
Теория направляет науку, эксперимент ее продвигает.
Применение диалектики в области естественных наук требует исключительно глубокого знания экспериментальных фактов и их теоретического обобщения. Без этого сама по себе диалектика не может дать решения вопроса. Она как бы скрипка Страдивари, самая совершенная из скрипок. Но чтобы на ней играть, нужно быть музыкантом и знать музыку. Без этого она будет так же фальшивить, как и обычная скрипка.
С теоретиком поговори, да сам сообрази.
Я считаю, что в науке всякий спор, всякая дискуссия, как бы разны ни были мнения, является прекрасным стимулом и приносит большую пользу. Ведь наука есть не что иное, как обобщение опытов. А опытный материал, если он правилен, остается незыблемым, как сама природа, на веки вечные. Теоретические обобщения непрерывно меняются вместе с тем, как растет наш опыт. Поэтому всякое теоретическое построение, как бы крупно оно ни было, все же будет меняться. Спорят ученые обычно о теориях. Но вот тут-то и важно, чтобы спор всегда велся на базе опытного материала, только тогда спор плодотворен.
Я хотел бы, чтобы значение и роль хорошего эксперимента запомнились бы вам, если передать его словами шутливого афоризма, принадлежащего героине романа «Джентльмены предпочитают блондинок» [2] – одного из «классических» американских произведений: «Любовь – это хорошая вещь, но золотой браслет остается навсегда».
Я думаю, что мы, ученые, можем сказать: теория – хорошая вещь, но правильный эксперимент остается навсегда.
2
Роман американской писательницы Аниты Лус, по которому снят фильм с одноименным названием. Прим. ред.
Об инакомыслии
Есть два вида свободы: свобода творчества и свобода поведения. Свободу творчества человека, чтобы [она могла] быть полезной обществу, надо тщательно охранять.
В основе творческого труда всегда лежит чувство протеста и недовольства. Только если ученый недоволен научной теорией, а инженер недоволен машиной или процессом, они будут искать новые возможности. По-видимому, в этом причина того, что так называемый плохой характер часто присущ творческим работникам. Если наши чиновники для порядка и своего удобства хотят создать тип ученого пай-мальчика, то можно заранее сказать, что им это не удастся. Нельзя же вопреки природе совместить льва и барана в одном звере.