Ступени познания

Во всех опытных науках — физике, химии, астрономии, биологии, психологии... для того чтобы установить истину, нужно поставить научный эксперимент, дающий повторяющиеся результаты и подтвержденный независимыми опытами других исследователей. Без требования повторяемости и воспроизводимости результатов эксперимента нет науки.

Астрономический эксперимент состоит в том, что определенным образом отбирается место, время и способ наблюдения. Даже математики делают правдоподобные предположения, т. е. эксперименты, которые превращаются в строгие доказательства. В биологии, психологии часто требуется не количественный, а качественный эксперимент, но и здесь он позволяет установить общность соотношений, из которой;'выводятся закономерности,— на этом основывается наука. ,;.«.."

Научный эксперимент — верховный судья истины — устанавливает факты. Науку составляют факты, соотношения между ними и, главное, систематизация этих соотношений с помощью сознательно упрощенной модели явления. Такая систематизация фактов и называется теорией.

Эксперимент испытывает предсказания теории на прочность. Когда теория, наконец, не выдержит, строится новая, с учетом старых фактов и тех, что появились при проверке. Если убедительно построенная теория противоречит установленным фактам, возникает научный парадокс, происходит скачок в развитии науки.

Только после превращения собрания фактов в стройную систему представлений — в теорию — возможно предсказание новых явлений.

Итак, каков же путь научного познания?

Эксперимент, теория, правдоподобные предполо жения, гипотезы — новый эксперимент, уточнение, проверка границ применимости теории, возникновение парадоксов, новая теория, интуиция, озарение — скачок — новая теория, новые гипотезы — и снова эксперимент...

В основе научного метода лежит объективность, воспроизводимость, непредвзятость; он развивался, совершенствовался и был отобран как самый рациональный — уже более трех веков руководствуется им на своем пути наука.

Великий Эйнштейн говорил, что научный метод дает средства для достижения цели, но сам по себе не есть цель — сам по себе научный метод никуда нас не приводит; он и не появился бы без страстного стремления к истине.

Научное творчество

Что нужно альпинисту, идущему на штурм? Эверeстa? Хорошее-снаряжение, владение техникой; восхождений нужно уметь переносить холод, ночевки на снегу, уметь дышать, смотреть и не слепнуть, тащить на спине огромный рюкзак. Но нужно еще и уметь соразмерить силы, выбрать направление, знать, что делать, если товарищ сорвался в трещину...

У ученого свои вершины, и, поднимаясь к ним, он должен не только владеть техникой исследования, но и воспитать себя для подвижнической работы.

Побуждения к творчеству

Почему человек берется решать научные задачи? Конечно, потому, что он хочет принести пользу людям. Но иногда еще ему нужно доказать кому-то, а то и всему свету, что именно он может это сделать,— назовем это стремлением к самоутверждению. Иногда он чувствует потребность и способность решить нерешенную задачу — назовем это желанием самовыражения. Это уже ближе духу науки, но самое благородное, отвечающее цели побуждение — любопытство, желание узнать, как устроена природа.

Английский поэт, автор всем вам известной книги про Маугли, Киплинг писал:

  Есть у меня шестерка слуг, проворных, удалых. 
  И все, что вижу я вокруг,— все знаю я от них. 
  Они по знаку моему являются в нужде. 
  Зовут их: Как и Почему, Кто, Что, Когда и Где. 

Цель научной работы — узнать, как, почему, когда, где, что происходит на самом деле, что произошло такого, чего не было известно раньше...

В статье «Пролог» Эйнштейн говорит, что одни посвящают себя науке, чтобы проявить свое дарование, другие — из-за приличного вознаграждения, «... но ясно, что если бы люди, посвятившие себя науке, относились только к этим двум категориям, то ее здание никогда бы не выросло до тех величественных размеров, которые оно имеет в настоящее время, точно так же, как не смог бы подняться лес, состоящий из одних лишь ползучих растений».

Побуждения к творчеству

Ученый не должен стремиться сделать открытие. Разъясним это, может быть, неожиданное заявление. Конечно, можно мечтать об открытии, но эта мечта должна контролироваться безупречной добросовестностью и в процессе исследования спрятаться подальше. Если она пересилит — почти неизбежно начинается погоня за эффектными результатами, невольная подтасовка фактов — и человек погиб для науки!

Очень важно уметь посмотреть другими глазами на привычное и удивиться ему; например, ночью поднять глаза и задуматься: почему небо темное? Ведь если Вселенная бесконечна и звезды заполняют ее более или менее равномерно, небо должно сиять ярче тысячи солнц — число звезд с расстоянием растет быстрее, чем падает интенсивность света от каждой отдельной звезды.. . Этот парадокс разъяснился, когда ученые узнали, что Вселенная когда-то — двадцать миллиардов лет назад — состояла из сверхплотной материи, когда не существовало не только звезд, но и ни молекул, ни атомов, ни ядер... К нам приходит свет только тех звезд, которые находятся на расстоянии меньше двадцати миллиардов световых лет. Новое понимание Вселенной подобно скачку, который сделало человечество, обнаружив, что Земля круглая. Способность увидеть неожиданное в привычном, умение удивляться, любопытство исследователя — непременное качество человека, посвятившего себя науке.

Рифы и отмели

Говорят, что на ошибках учатся. Специалист, по словам замечательного датского физика Нильса Бора, — это тот, кто знает распространенные ошибки и умеет их избегать.

Начиная работу, ученый невольно ищет доводы «за», но он должен помнить, что главное — искать доводы «против», подтверждающие соображения возникают сами, помимо сознания. Ничтожная ошибка вначале может привести к катастрофе, и успокаивающие аргументы защищают эту роковую ошибку от пристального критического взгляда.

В лаборатории, которую возглавлял опытный экспериментатор, изучали, как распределяются по энергиям альфа-частицы, вылетающие из ядер, или, иными словами, энергетический спектр альфа-частиц. Этот спектр состоит из резких максимумов, а разница между энергиями максимумов показывает возможные значения энергии того «дочернего» ядра, которое возникло после альфа-распада. И когда экспериментаторы нашли равноотстоящие по энергии группы альфа-частиц, это означало, что интервалы между энергетическими уровнями дочернего ядра одинаковы! Этот результат был полной неожиданностью и противоречил существующим представлениям о структуре ядра. Теоретики не смогли объяснить его, и началась дальнейшая проверка.

Что же оказалось? В самом начале равноотстоящие значения энергии получились случайно, и экспериментаторов так взволновала возможность сделать открытие, что каждый раз, когда выходило по-другому, они проверяли напряжение в сети. Если напряжение отличалось от нормы, результат измерений отбрасывался. Беда была в том, что проверку делали только тогда, когда получался нежелательный результат. Небольшая предвзятость в обработке фактов из-за большой статистики привела к неправильному выводу. Добросовестный экспериментатор на этот раз потерял контроль над действиями своих менее опытных сотрудников.

Существует что-то вроде заколдованного круга: нельзя сделать научную работу без ясного понимания проблемы, но нельзя добиться ясного понимания, не сделав работу... Здесь опасны обе крайности: и стремление все понять, а потом работать — это сковывает инициативу; и желание схватить на лету, угадать результат, не понимая, — это ведет к верхоглядству.

Рифы и отмели

В работе не должно быть спешки и суеты, как не должно быть и веры в собственную непогрешимость. Верить в свои силы необходимо, но убеждение в непогрешимости приводит к тому, что, раз выбрав неверное направление, человек будет упорно его держаться. Очень сложно, но нужно найти правильную меру уверенности и сомнения, колебаний и непреклонности, гибкости и несгибаемости...

Секреты ремесла

Существуют ли какие-нибудь чудесные секреты: как найти решение, как направить фантазию по нужному пути, как возникают скачки мысли, неожиданные сопоставления, озарения? В чем тайна творчества?

Есть удивительная область человеческой психики — подсознание. Здесь хранится накопленный опыт, опыт не только одного человека, но многих поколений, здесь рождается интуиция. Когда человек спасается от смертельной опасности, мгновенно включается подсознание и ведет его коротким, лучшим путем. Это «нижний этаж» обычного человеческого сознания; на «верхнем этаже» рождаются слова, понятия, на «нижнем» — образы. И бывает, что образ подсказывает решение!

Однажды, когда я бился над тем, как найти формулу, которая давала бы вероятность вылета электрона из атома при ядерных столкновениях, то увидел во сне, что по арене цирка скачет наездница, резко останавливается — и цветы, которые она держит в руках, летят в публику. . . Я понял, что в системе координат, где ядро покоится после столкновения, проще описать состояние вылетающих электронов. Но не спешите укладываться спать, великий французский ученый Луи Пастер говорил, что случай помогает только подготовленному уму. Может быть, если бы этот сон увидела сама наездница, он подсказал бы ей совсем другое — как поставить новый номер; а лошадь радостно поняла бы, что если как следует остановиться на полном скаку, то со спины слетят не только цветы, но и наездница.

Чтобы хорошо работать днем, очень важно поработать накануне вечером, «дать задание» подсознанию, направить его на верный путь, определить круг понятий, в котором можно найти разгадку. Если бесчисленное множество раз повторить рассуждения и вычисления, проделывая их без бумаги, в уме, — скоро решение придет само собой.

Сделать серьезную работу можно упорными неотступными усилиями, решением вспомогательных задач, подходами с разных сторон... Нужно отбросить все посторонние мысли, довести себя до состояния высшего вдохновения, когда сознательная работа продолжается во сне, а подсознательная — наяву. . . Для этого нужно многое — взволновавшая до глубины души задача, владение техникой решения, безупречное здоровье, огромное мужество, чтобы поверить в свои результаты, способность не испугаться собственных выводов, если они расходятся с общепринятыми, и умение довести работу до конца.

Да, внезапное озарение приносит успех, но не забывайте о том, что озарение рождается упорным трудом.