Наблюдение — теория — эксперимент...

Великий немецкий поэт, философ, естествоиспытатель Иоганн Вольфганг Гёте сказал: «Всякое созерцание переходит в наблюдение, всякое наблюдение — в соображение, всякое соображение в установление важной связи, и можно сказать, что всякий раз, когда мы внимательно вглядываемся в мир, мы создаем теорию». Но теоретические построения оставались бы просто забавой мудрецов, если бы не существовало надежного испытания — эксперимента. Только подтвердившись экспериментом, теория обретает истинную жизнь, дарит людям новое открытие, предсказывает открытия будущие...

Наблюдение — теория — эксперимент — и снова все сначала — такова бесконечная, уходящая ввысь спираль, по которой движутся люди в поисках истины. Так решает свои задачи физика.

Профессия начинается с понимания круга проблем своей науки, с овладения навыками, секретами ремесла.

Путь познания

Старые легенды рассказывают, как люди и даже боги не могут сойтись в мнениях об увиденном. В смешной английской песенке про трех смелых звероловов поется: «Смотрите, это месяц, — зевнув, сказал один. Другой сказал: — Тарелка! —А третий крикнул: — Блин!»

Песенки и сказки рассказывают не просто о курьезном недоразумении — вопрос о том, как может и может ли вообще человек, полагаясь лишь на свои ощущения, составить представление об окружающем, был одним из главных вопросов философии с древнейших времен. Доведенные до отчаяния мудрецы, наконец, стали отказываться от попыток узнать что-либо, заявляя, что ничего нельзя утверждать, даже того, что снег белый, а я говорю, что он черный, и никто не сможет это опровергнуть; ничего нельзя понять, «нет ничего истинного, что не могло бы оказаться ложным». Унылая философия скептиков оказалась настолько живучей, что даже в XVII в. ее пришлось осмеивать великому французскому драматургу Мольеру. В его комедии «Брак поневоле» философ Марфуриус говорит: «Наша философия учит не высказывать ни о чем решительных суждений, обо всем говорить неуверенно, все оставлять под сомнением, под вопросом — вот почему вы должны сказать не «я пришел», а «мне кажется, будто я пришел». Здравомыслящий Сганарель удивлен: «Выходит, что меня здесь нет и вы со мной не говорите?» «Мне представляется, что вы здесь, — отвечает Марфуриус, — и мне кажется, что я с вами говорю, но это не непреложно».

Наблюдение - теория - эксперимент...

Но, как ни смейся над скептиками, проблема познаваемости мира и достоверности знания грозно стояла на пути зарождающихся опытных наук. Она была очень остра и актуальна на заре Нового времени, когда жили и работали Коперник, Галилей, Кеплер.

Лишь в начале XVII в. зародился научный метод познания реальности, и на нем как на прочном фундаменте основываются с тех пор опытные науки.

Из чего же складывается этот метод?

Достоверное и невозможное

Научный подход начинается с проведения границ достоверного и невозможного. Сделать это позволяет стабильность достижений науки. Что это значит?

Хорошо проверенные законы и соотношения остаются неизменными и после нового значительного открытия или научной революции. Радиоастрономия совершила переворот в астрофизике, позволив обнаружить радиогалактики, пульсары, реликтовое излучение, но фундаментальные закономерности физики не изменились. Даже теория относительности Эйнштейна, перевернувшая привычные представления о пространстве и времени, практически не изменила хорошо известных законов механики и электродинамики тел, движущихся с обычными скоростями.

Новая теория тяготения, созданная Энштейном, предсказала, что гравитационное поле вблизи тяжелых тел изменяет геометрические свойства пространства, — к этому поразительному предсказанию мы не раз еще вернемся. Согласно теории тяготения, около Солнца геометрия отклоняется от обычной, евклидовой, которую мы учим в школе; сумма углов треугольника хоть и мало, но отличается от 180°, отношение длины окружности к радиусу — от 2π, линия кратчайшего расстояния между двумя точками отличается от прямой, проходящей через них, — и это было хорошо проверено на опыте, — лучи далеких звезд, проходя мимо Солнца, искривляются.

Значит, более двух тысяч лет люди распахивали землю, строили, чертили карты, пользуясь неправильной геометрией? И нужно сейчас же исправить школьные учебники?

В науке существует «принцип соответствия», согласно которому новая теория должна переходить в старую в тех условиях, для которых эта старая была установлена. Измерения, наблюдения, опыты с глубокой древности до наших дней показывают, что геометрические теоремы, примененные к реальным физическим объектам, выполняются с огромной точностью. Великий немецкий ученый, заслуживший прозвище «короля математики», Карл Гаусс проверил, не отклоняется ли геометрия нашего мира для больших размеров от евклидовой, определяя свойства треугольника, образованного вершинами трех гор. В пределах точности его опытов евклидова геометрия подтвердилась. Но можно указать такой масштаб расстояний, на котором не останется ничего похожего на обычную геометрию,— он будет колоссально велик, масштаба радиуса Вселенной. Сильно изменяется геометрия и вблизи сверхплотных звезд. Но для физических тел, окружающих нас, она сохраняется очень точно.

Достоверное и невозможное

Итак, научная революция, даже коренная, не отменяет ранее установленных законов и соотношений, а лишь уточняет их, помогает определить область их применимости.

Зная, что хорошо проверенные законы неизменны, можно отличить явления, не вызывающие сомнения, от того, что противоречит многолетнему научному опыту. Посередине окажется область неизученного, но возможного — здесь и сосредоточены интересы науки.

В области достоверного окажется все, что не может быть опровергнуто при любом повороте в развитии науки. Что может пошатнуть представление о том, что Земля круглая? Что заставит поверить в существование вечного двигателя, т. е. в грубое нарушение закона сохранения энергии? Анализ достоверных фактов заставляет физиков скептически относиться к телекинезу — способности передвигать предметы по желанию человека, силой духа. За несколько столетий сколько несчастных, одержимых мечтой о неожиданном богатстве, стояло у игорных столов, не сводя глаз с маленького шарика рулетки. Но хотя игроки ставят на кон свою собственную жизнь, тщательный анализ выигрышей показал, что они всегда подчиняются теории вероятности.

Ни в одном добросовестном физическом эксперименте желание экспериментатора не влияло на результат измерений, хотя физикам приходится иметь дело с необычайно легкими и легко перемещаемыми объектами.

Наука оберегает свои завоевания, она лишь переосмысливает старое, не отвергая, а вбирая его в себя, как вписываются старые дворцы и храмы в новый прекрасный город.

Догадка и истина

Следующий шаг — безжалостно отделить самую красивую, самую романтическую и даже правдоподобную догадку от доказанного утверждения. Это необходимо опытным наукам так же, как криминалистике; науке—чтобы не потонуть в море суеверий, криминалистике — чтобы не стать опорой беззакония.

Для возникновения жизни на планете необходимо совпадение множества сложнейших условий, и каждое условие делает это событие все менее вероятным, так что жизнь во Вселенной — крайне редкое явление. Если бы условия совпали, если бы жизнь на других планетах все-таки зародилась, если бы ее развитие привело к высокоразвитой цивилизации, если бы странная прихоть или случайность забросила пришельцев в дальний уголок, в нашу Солнечную систему, они могли бы посетить Землю, если бы их организм был приспособлен к земной природе, если бы... Но утверждать, что они действительно здесь побывали, нет никаких оснований, все «следы инопланетян», обнаруженные любителями романтики, вернее — псевдоромантики, имеют простое и естественное объяснение. Любители с необычайной легкостью находят их повсюду, не задаваясь сложными вопросами, не снисходя до объяснений и доказательств.

Догадка и истина

Еще в Древнем Риме юристы при решении дел исходили из презумпции невиновности: обвиняемый считался невиновным до тех пор, пока его вина не I доказана. Когда речь идет о странных и необычных явлениях, ученые не обязаны доказывать, что их нет, но романтики обязаны доказать, что такие явления существуют.

Правило «во всем сомневаться», доведенное когда-то скептиками до абсурда, ученые взяли на вооружение, пользуясь им в разумных пределах.

Конечно, не следует, отнеся что-либо к разряду необычного, навсегда отступиться от него — серьезный экспериментатор, беспристрастно и всесторонне изучая явления, может обнаружить много интересного. Не нужно только задаваться целью доказать или опровергнуть явление — это ведет к предвзятости — а лишь тщательно изучить его.