Читаем Кванты и музы онлайн бесплатно

Annotation

О встречах с людьми, которые участвовали или участвуют в творении новых центров кристаллизации открытий.

О встречах с идеями, сдвинувшими или готовыми сдвинуть с места застывшую глыбу неразрешённых проблем, развязавшими первый узелок в спутанном клубке противоречий.

О встречах со сбывшимися, нашумевшими открытиями и со скромными результатами, накапливающимися день за днём и вызывающими предчувствие грядущих перемен или надежду на взрыв прозрений.

Лишь о некоторых открытиях я попытаюсь рассказать в этой книге.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1

ГЛАВА 2

ГЛАВА 3

ГЛАВА 5

ГЛАВА 6

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

— Вселенная, где сто планет; там всё, что здесь, в объёме сжатом, но также то, чего здесь нет. Их меры малы, но всё та же их бесконечность, как и здесь; там скорбь и страсть, как здесь, и даже там та же мировая спесь…

И не интеллектуальной ли зрелостью современного человека, результатом объединения возможностей мысли и чувств, знаний и воображения объясняет поэт Леонид Мартынов в стихотворении «Седьмое чувство» возникновение у человека способности прогнозировать будущее?

Тоньше и тоньше становятся чувства,

их уж не пять, а шесть, но человек уже хочет иного — лучше того, что есть. Знать о причинах, которые скрыты, тайные ведать пути, — этому чувству шестому на смену, чувство седьмое, расти! Определить это чувство седьмое каждый по-своему прав, может быть, это простое умение

видеть грядущее въявь…

Густав Флобер высказал пророческую мысль: «Чем дальше, тем Искусство становится более научным, а Наука более художественной; расставшись у основания, они встретятся когда-нибудь на вершине».

Сегодня уже никого не удивляет, что писатели и поэты— равноправные участники научных исследований. Без помощи гуманитариев физики не научили бы электронновычислительные машины переводить с одного языка на другой. Инженеры не создали бы ЭВМ, пишущие стихи и прозу. Конечно, это не самоцель, но необходимо, чтобы отточить интеллект наших партнёров-машин.

В этом содружестве физиков и лириков — всё возрастающее количество точек роста будущих открытий.

Кванты и музы сближаются всё теснее… Всё смелее и охотнее объединяют свои усилия люди разных творческих интересов для более полного понимания Вселенной и мира чувств, живой и неживой природы. Это, несомненно, важнейший фактор, стимулирующий прогресс.

Второй фактор, меняющий характер и скорость познания, мне кажется, надо искать в специфике современных фундаментальных исследований. Тончайший эксперимент, мощный математический аппарат, зрелая теория — вот орудия современных перспективных исследований. Они обеспечивают почти непременный успех на путях познания нового. Конечно, заранее запрограммировать новую идею, открытие невозможно. Но сегодня можно быть твёрдо уверенным: если даже данное научное направление не принесёт ожидаемых результатов, предполагаемых достижений, оно наверняка понадобится обществу — если не сегодня, то завтра.

Зрелость научных исследований наших дней — достаточно солидный залог обязательного успеха.

Фактор третий, увеличивающий вероятность открытий в современной науке и технике: высокий уровень квалификации рядовых учёных, их глубокая профессионализация. Если в давние времена на научном горизонте ярким блеском выделялись отдельные светила — Аристотель, Архимед, Галилей, то сегодня мы не назовём самого учёного среди учёных. Можно определить первую десятку, вторую… но не гении формируют лицо современной науки. Урожай, приносимый наукой и техникой, собирают в наши дни в основном рядовые высококвалифицированные специалисты.

Мне вспоминаются слова американского философа Данэма: «Найти природу мира — это не совсем то, что найти монету. Учёный делает обычно значительно большее, чем просто натыкается на что-то».

Чтобы суметь сделать это «значительно большее», человечество потратило более двадцати веков. Аристотель был велик тем, что научился наблюдать мир. Научился понимать, что всё происходящее вокруг — не случайность, не хаос, а проявление закономерности. Галилей — спустя несколько веков — обогатил пассивный метод наблюдения, метод натурфилософии, методом активного направленного вмешательства в объект познания. Родилась экспериментальная физика. И лишь Ньютон связал эксперимент, наблюдение и математический анализ обратной связью, делая познание надёжным, а главное — объективным. На это ушли века.

Но века ушли не только на познание. Они ушли на борьбу за право познания.

Властители мира боялись просвещения, распространения знаний. Вот почему книгопечатание не совершило быстрого переворота в духовной жизни человечества. Те, кто стоял у власти, тормозили распространение книг — этого первого средства массовой информации. Тормозили печатание не только светских книг, но даже библии.

«Господи, открой глаза королю Англии!» — последние слова борца за распространение книг Уильяма Тиндейла, сказанные перед тем, как верёвка сдавила ему горло. Он казался властям столь опасным, что повешение было недостаточной гарантией — для надёжности Тиндейла ещё и сожгли. А ведь это случилось не так уж давно — в 1536 году!

И что же? К чему привели гонения на книгу? «…Нищие, бедняки, жестянщики, ткачи, ремесленники, люди низкого происхождения и небольшого достатка — вот кого можно было увидеть ночью на улицах и переулках Лондона, — пишет историк Фроуд. — Они пробирались с драгоценной ношей в руках: связками книг, обладание которыми каралось смертью…»

А сегодня? Книги — главное богатство цивилизованного человека. Возросший уровень информации, объём знаний, накопленных человечеством, улучшение методов обучения — всё это привело к тому, что сегодня средний учёный, вооружённый современной исследовательской аппаратурой и теоретическими методами, в состоянии сделать для человечества куда больше, чем гениальный одиночка прошлого.

И, наконец, фактор четвёртый, ускоряющий дорогу к открытиям, — всё более тесная связь между учёными разных стран, всё возрастающий обмен информацией, всё большее количество совместных научных работ.

В прежние времена события двигались от континента к континенту, словно неторопливые парусники. Сегодня вести облетают земной шар со скоростью света. Новости перестают быть новостями для всей планеты почти в момент рождения. XX век врывается в окна самых отдалённых стран, даже если эти окна «занавешены». Пример — Япония, которая долго пыталась избежать «сквозняков», сопротивлялась новым веяниям извне, да и возникновению новых обычаев у себя. И что же? Посетив страну, я не могла не заметить, как бродит новыми желаниями старое выдержанное «вино» японских традиций и устоев, в которое сегодняшний век добавляет свои молодые соки.

Перед японской наукой возникают новые задачи — она должна выдержать конкуренцию с наукой других стран. И один из величайших учёных наших дней Хидеки Юкава, творец теории ядерных сил, физик-теоретик, переключает своё внимание на одну из «горячих точек» — на разгадку механизма мышления и ищет поддержку в сотрудничестве с советскими учёными — чтобы найти новые методы обучения, помочь стране обрести современный уровень знаний, воспитать мощную армию учёных.

Новые настроения владеют и японским искусством, которое долгие века гордилось своей самобытностью, чистотой стиля и традиций. Склонявшее голову перед необузданными силами природы, перед стихией землетрясений, вулканов, цунами, оно, в лице «японского гения», как называли в стране лидера нового японского искусства Таро Окамото, подняло голос протеста против смирения, позвало людей на сопротивление слепой стихии, нашло опору и пример в лучших образцах искусства Франции, Мексики, Бразилии. И в лоне старого японского искусства рождается новое, гордое, активное искусство, обогащённое опытом чужеземных мастеров.

Но я забегаю вперёд. Именно об этом — о впечатлениях своей профессиональной жизни научного публициста последних лет — я и хочу рассказать вам, читатель.

О встречах с людьми, которые участвовали или участвуют в творении новых центров кристаллизации открытий.

О встречах с идеями, сдвинувшими или готовыми сдвинуть с места застывшую глыбу неразрешённых проблем, развязавшими первый узелок в спутанном клубке противоречий.

О встречах со сбывшимися, нашумевшими открытиями и со скромными результатами, накапливающимися день за днём и вызывающими предчувствие грядущих перемен или надежду на взрыв прозрений.

Лишь о некоторых открытиях я попытаюсь рассказать в этой книге.

ГЛАВА 1

Стремление к познанию является основной чертой человека, признаком его высшего происхождения. М. Лауэ, ПУГАЮЩАЯ «АРИФМЕТИКА»

ПРОКЛЯТЫЕ ВОПРОСЫ

В науке, как и в искусстве, есть вечные темы, волнующие человечество. Каждая эпоха вкладывала в эти животрепещущие темы свой, особый смысл.

Пожалуй, нет и не было в науке проблемы, на решение которой потрачено столько сил и времени, сколько на проблему строения материи — проблему частиц и волн, вещества и излучения. Возникнув в глубокой древности, она не покорилась учёным и в наши дни. Более того, теперь, когда мы познали её глубже, она представляется более сложной, чем когда-либо ранее.

Эта проблема больше чем любая иная фонтанировала самыми разнообразными сенсациями, и истинными, и ложными.

Представление о простейших неделимых атомах позволило древним мудрецам нарисовать картину вечно изменяющегося мира. Они учили: мир — это атомы и пустота. Но позднее боязнь пустоты заставила Аристотеля отвергнуть мысль о существовании атомов. Пространство, считал он, сплошь заполнено материей. Эту материю он назвал эфиром. Точка зрения великого философа просуществовала века…

Такое же ложное ощущение истины создалось у людей и по отношению к природе света. Луч света ещё от Евклида считался символом прямой линии. Но ни один из мудрецов не мог объяснить, как прямая линия, не изгибаясь, может оббегать препятствия и в чём тайна семицветной радуги…

Уже Роджер Бэкон предчувствовал волновую сущность оптических явлений. И величайшие оптики всех времён — Гюйгенс, Гримальди, Френель — верили, что свет — это волны заполняющего мир океана материи, волны эфира. Одни считали свет продольными волнами эфира, другие — поперечными, некоторые говорили о натяжении эфирных струп, фантазировали об игре эфирных вихрей.

Только Ньютон заговорил о частицах света, корпускулах, которые могут распространяться в пустоте без помощи эфира. Но он же интуитивно почувствовал, что многообразие оптических явлений не может быть непротиворечиво объяснено ни на основе корпускул, летящих в пустоте, ни при помощи волн в океане светоносного эфира. Он склонялся к признанию корпускул, но понимал, сколь трудно примирить их с явно периодическими явлениями, проявляющимися в поведении света, со многими свойствами света, которые Ньютон подробно изучил при помощи опытов и описал математическими формулами.

Ньютон поставил проблему волн и корпускул перед потомками в серии вопросов, завершавших его замечательную «Оптику». Это был XVII век, а в следующем веке волновая теория света, опирающаяся па эфир и построенная Гюйгенсом, а затем усовершенствованная Френелем, вытеснила корпускулярную теорию Ньютона. Решающим аргументом послужила возможность объяснить всё разнообразие известных явлений при помощи одной-единственной гипотезы: свет — это поперечные колебания эфира.

Если не идти глубже, не пытаться понять, что такое эфир, то теория Гюйгенса — Френеля не только не приводила к противоречиям, но укреплялась, встречаясь с любыми возражениями и парадоксами. Так, например, Пуассон, на основании теории Френеля, рассчитал, что на экране — в центре тени от непрозрачного диска — должно периодически появляться светлое пятно. Это пятно должно пунктуально возникать и исчезать по мере отодвигания диска от экрана, на котором наблюдают его тень.

Но Пуассон, серьёзный и авторитетный учёный, заявил: этого не может быть!

Для рассмотрения работы Френеля Академия наук назначила специальную комиссию. В неё помимо Пуассона входили выдающиеся ученые: Араго, Био, Гей-Люссак и Лаплас. Комиссия согласилась с Пуассоном в том, что нельзя поверить в это предсказание, а значит, следует отвергнуть теорию Френеля, если… если он не подтвердит столь невероятное предположение опытом…

Такова судьба любых утверждений, построенных на гипотезах. Один-единственный опыт может опровергнуть все. Сколько заманчивых гипотез было опрокинуто экспериментом! Но в данном случае было не так.

Араго помог Френелю провести решающий эксперимент, и члены комиссии собственными глазами увидели периодическое появление света там, где «здравый смысл» предсказывал полную тень!

Казалось, теперь ничто не способно опровергнуть волновую теорию света. Тем более что после трудов Максвелла она, по существу, избавилась от последнего родимого пятна — от эфира. Уравнения Максвелла, хотя это было понято не легко и не быстро, сделали эфир излишним в волновой теории света. Свет, как частный случай электромагнитных волн, оказался самостоятельной субстанцией, способной существовать без помощи эфира, прямо в пустоте. Однако эта точка зрения продержалась недолго. Люди никогда не довольствуются достигнутым. Учёные не составляют исключения, а дороги науки не остаются подолгу прямыми.

Научившись сворачивать радужную полоску спектра в белый свет, Ньютон не только заложил основу экспериментальной физики, но и подвёл мину замедленного действия под здание воздвигнутой им же классической физики.

Исследования Ньютона дали толчок тому, что в конце концов превратилось в спектральный анализ — способ вещества на основе исследования свойств излучаемого или поглощаемого им света. Возник пристальный интерес к процессам взаимодействия света с веществом.

В середине XIX века начала интенсивно развиваться новая наука — термодинамика, возникшая как реакция на необходимость совершенствования паровых машин и на неудачи творцов вечных двигателей.

Попытки сочетать между собой эти две области науки и столкновение точек зрения термодинамики и спектрального анализа — привели в конце XIX века к удивительной ситуации, получившей наименование ультрафиолетовой катастрофы. Расчёты показывали, что, вопреки очевидности, нагретые тела не должны излучать видимого света. Если они и способны испускать электромагнитные волны, то лишь самые короткие, лежащие далеко за пределами фиолетового края солнечного спектра. Там, по предсказанию формул, уходит в ничто энергия нашего мира…

Отчаянные попытки крупнейших физиков рассеять призрак ультрафиолетовой катастрофы, сочетать теорию с опытом, не приводили к успеху. Выход в канун прошлого века нашёл немецкий физик Планк. Впоследствии, в своей нобелевской лекции, он говорил:

«После нескольких недель самой напряжённой в моей жизни работы тьма, в которой я барахтался, озарилась молнией, и передо мною открылись неожиданные перспективы».