Страница 79 из 436
И все бы хорошо, но корпускулярная теория никак не могла объяснить, как же частицы света проникают в область тени, где их быть вроде бы не должно. Явление это называется дифракцией, и объяснил его современник сэра Ньютона — Гюйгенс. В отличие от своего великого коллеги, он заявил, что свет — это волна, которая распространяется в особой среде — эфире. Помните у Пушкина: "Ночной Зефир струит эфир…"
Волновая теория света замечательно описывала явление дифракции, но не могла ответить на простой вопрос: почему же свет распространяется прямолинейно? А ведь этот вопрос для физики был куда важнее, чем частная проблема дифракции. Пришлось Гюйгенсу отойти в тень, а Ньютон одержал очередную победу. Его корпускулярная теория главенствовала в физике больше ста лет. А потом физики Юнг и Френкель, будучи сторонниками не корпускулярной, а волновой теории, сумели объяснить, как же все-таки удается световой волне распространяться по прямой линии.
И корпускулярная теория пала. Вместо нее в физике воцарилась волновая, срок жизни которой был отмерен примерно такой же — около ста лет. Двести лет потратили величайшие физики мира для того, чтобы убедиться в простой, казалось бы, истине: если две теории противоречат друг другу, не нужно доказывать, какая из них главнее. Не нужно говорить: "или та, или эта". А нужно воспользоваться приемом объединения и попытаться соединить вместе обе теории.
Физиков можно понять: не может же быть свет и частицей, и волной. Либо так, либо иначе, как несовместимы друг с другом день и ночь.
Противоречие разрешил Нильс Бор в 1929 году, введя в физику новый принцип: принцип дополнительности. Попросту говоря, это научная формулировка приема объединения! Оба объяснения света дополняют друг друга. У света, как у Януса, как бы два лица. Свет имеет двойственную природу: излучается и поглощается он, как поток частиц, а распространяется, как волна.
И оказалось, в мире микрочастиц все устроено именно так: все частицы имеют двойственную природу. Это и волны, и корпускулы — все зависит от того, какая сторона жизни микромира нас интересует.
Кстати говоря, к концу двадцатых годов фантасты уже вовсю пользовались приемом объединения, а в технике до открытия этого приема должно было пройти еще лет сорок. В наши-то дни прием объединения изучают одним из первых на занятиях по развитию творческого воображения. И каждый человек, обладающий фантазией, встретившись в жизни с событиями, противоречащими друг другу, немедленно думает: как бы их объединить.
Ибо только тогда можно будет получить новую интересную идею.
Часть 12
Слишком много окружностей
То, что без творческой фантазии в науке делать нечего, — понятно. Но вот, о чем, кажется, сами ученые не очень задумываются, — новая идея, новое направление в науке возникают тогда, когда исследователь как бы забывает на время, какую область знания он, собственно, представляет, и начинает рассуждать, как писатель-фантаст или как футуролог, решающий учебную задачку по развитию воображения.
Пример? Пожалуйста. Классический случай: теория Птолемея. Пользуясь много вековыми наблюдениями неба, Птолемей создал геоцентрическую систему: Земля — центр Вселенной, а вокруг Земли крутятся по окружностям Солнце, Луна и планеты. Птолемей "прибил" планеты к твердым сферам, но эта деталь к делу не относится. Сначала схема работала неплохо, и астрономы достаточно точно предсказывали положения планет на небе. Но со временем ошибки стали накапливаться, и стало ясно, что планеты движутся не по простым окружностям — они еще описывают на небе довольно причудливые петли. Пришлось Птолемею добавить к основным окружностям целую систему "эпициклов" — дополнительных небольших окружностей. Прошло время, этой точности тоже оказалось недостаточно, и астрономы добавили еще одну систему окружностей. А потом — еще… Количество окружностей, по которым пришлось вращаться бедным планетам, достигло в средневековье такого количества, что расчет движения планет стал непосильным делом. Между тем астрология нуждалась в простом методе, а не в математическом монстре.
Вот вам противоречие, из которого в науке рождаются открытия: планеты вращаются по окружностям, и планеты не могут вращаться по окружностям. Такое противоречие не разрешить, просто добавив еще одну окружность. Нужно… Что? Конечно: использовать один из приемов РТВ. Честно говоря, нам повезло: Коперник использовал нужный прием (впрочем, он наверняка перепробовал и другие, прежде чем пришел к своему гениальному выводу!). Коперник воспользовался приемом "наоборот" — пусть не Солнце обращается вокруг Земли, а Земля вокруг Солнца! Вы думаете, что Коперник действительно полагал, что Земля не находится в центре Вселенной? Он был священником, ему вовсе не улыбалось сместить нашу планету с ее центральной роли в мироздании. Коперник поставил Солнце в центр с единственной целью: упростить вычисления движения светил. И упростил, естественно.
И лишь после того, когда стало ясно, что задачи астрономии и астрологии (а в те времена, кстати, никто эти науки и не разделял) решаются в новой системе куда проще и естественней, Коперник задумался: а может, это не просто формальный вывод? Может, Земля и планеты ДЕЙСТВИТЕЛЬНО обращаются вокруг Солнца?
Сначала был формально использован прием РТВ, и лишь потом, убедившись, что прием действует, Коперник пришел к выводу, что имеет место реальное природное явление. Скажите, пожалуйста, удалось бы религиозному человеку, каким был Коперник, преодолеть силу догм и с самого начала утверждать, что Земля — вовсе не центр Вселенной? Вряд ли. Он использовал прием именно как прием, способ упростить вычисления, и не более того. А потом уж…
И таких случаев в истории науки более чем достаточно. Вот еще один.
Исследователи электромагнетизма Ампер, Фарадей, Вебер прекрасно знали из собственных опытов, что электричество и магнетизм тесно друг с другом связаны: с помощью магнитного поля можно получить электричество и наоборот. Но можно ли связать эти поля в единые уравнения? Никому этого не удавалось сделать, пока Максвелл — чисто формально! — не ввел в уравнения так называемый ток смещения. Речь шла именно о формальной добавке, ведь никто и никогда этот ток смещения не наблюдал! Максвелл попросту подошел к противоречию с помощью методов РТВ.
Вот оно, это противоречие: электричество связано с магнетизмом (это видно из опытов), и электричество с магнетизмом не связано (так утверждают уравнения). Используем прием РТВ: увеличение. Увеличим число элементов в системе, добавим новый вид тока, который позволит связать электричество с магнетизмом подобно крепкой веревке. Так появились электромагнитные волны.
Прием был использован сугубо формально, только для того, чтобы получить красивые и решаемые уравнения. И лишь через двадцать лет Герц действительно обнаружил электромагнитные волны!
Уверен, что каждый читатель может и сам вспомнить примеры того, как формальное использование в науке приемов РТВ приводило впоследствии к выдающимся открытиям. Уравнения Лоренца… Планковские кванты… Боровские орбиты…
Интересно, какой была бы наука XX века, если бы не приемы РТВ?
ПОЛЕЗНЫЕ ДИВЕРСАНТЫ
Мы уже, по идее, достаточно хорошо изучили методы развития воображения и можем теперь попробовать сами решать исследовательские задачи. Вот последовательность действий:
Сначала выявить противоречие. Потом использовать прием РТВ, чтобы это противоречие разрешить. Главное при этом — на думать о последствиях. Если, решая научную проблему, вы будете постоянно бояться, что нарушите какой-нибудь закон природы, у вас ничего не получится. Подойдите к проблеме формально, с позиций специалиста по РТВ. Найдите новую идею. Если она окажется верной, вам потом не придется краснеть за то, что вы не очень почтительно обошлись с прописными научными истинами…