Наука для всех простыми словами

Самый лучший сайт c познавательной информацией.

История науки от стивена Вайнберга.

17.08.2016 в 00:29

Великие физики редко тратят силы и время на детальное изучение и описание прошлого своей науки. Я могу навскидку припомнить только три таких случая: Альберт Эйнштейн опубликовал (в соавторстве с Леопольдом инфельдом) книгу "Эволюция Физики"; Эрнст мах выступил с монографией "механика

. Историко-критический очерк ее развития"; Джеймс клерк максвелл, получив пост директора кавендишской лаборатории, посвятил последние годы жизни углубленному анализу научного наследия Генри кавендиша и изданию его трудов.
Но если уж они берутся за сей нелегкий и не всегда благодарный труд, то приходят к весьма нетривиальным выводам. В этом убеждает и книга Стивена Вайнберга "Объяснить мир: Открытие Современной Науки". Она основана на курсе лекций, которые Вайнберг в последние годы читал студентам техасского университета в остине, где состоит профессором.

Вайнберг знаменит и мы уважаем во всем мире. Крупнейший физик - теоретик, лауреат нобелевской премии и обладатель множества других наград, член национальной академии наук США и лондонского королевского общества, один из создателей стандартной модели элементарных частиц (а заодно и изобретатель этого термина), автор фундаментальных трудов по квантовой теории поля, квантовой механике и космологии. Что до новой монографии, то она достойно продолжает список книг и статей Вайнберга для массовой аудитории, давно уже ставших высокой классикой научно-популярной литературы. Надеюсь, что ее русское издание не за горами.

О книге Стивена Вайнберга "Объяснить мир: Открытие Современной Науки" можно было бы сказать многое, но пусть это сделает сам автор.

"В Науке нет ни Пророков, ни Сакральных Текстов".

- профессор Вайнберг, почему вы решили читать лекции по истории науки?
- всё началось с того, что мне захотелось понять раннюю историю науки. Меня особенно интересовало, как интеллектуальная деятельность, которая во многом сильно отличалась от современной науки, дала начало тому, чем сейчас занимаются исследователи. А когда я хочу разобраться в новой для себя области, то готовлю лекционный курс - например, много лет назад я таким способом изучил общую теорию относительности. Вот и тут я к такому же способу прибег.

- но затем вы не сочли за труд переделать лекционные заметки в монографию с серьезным справочным аппаратом. Что вы хотели сказать читателям?
- помните известную концепцию Томаса куна, представленную в книге "Структура Научных Революций"? Он утверждал, что история науки состоит из периодов нормального развития, разделенных скачкообразными изменениями в лице научных революций. Так вот, я эту модель не принимаю. Мне кажется, что научное познание по своей сути прогрессивно и кумулятивно, что каждый новый прорыв построен на фундаменте прежних достижений. У нас есть совершенно объективные основания утверждать, что мы знаем больше своих предшественников. Истина состоит в том, что мы сейчас понимаем природу лучше ньютона, а он понимал ее лучше Аристотеля. Вот это мне и хотелось донести до читателей.
Однако здесь возникает некая загадка. Ученые античной эпохи вовсе не пытались познавать природу так, как это делаем мы. Мы используем математику для формулировки общих принципов и выведения из них следствий, которые поддаются строгой экспериментальной проверке. Такие методы в целом были чужды ученым классической античности. Правда, некоторые из них всё же сделали кое-какие шаги в этом направлении, однако в средние века их работы вовсе не стали образцом для подражания для ученых исламских стран и христианской Европы. Как же получилось, что в XVI - Xvii столетиях всё же произошла научная революция и возникла никем не предвиденная и не запланированная наука современного типа? Это мне и хотелось обсудить.
Но это не всё. Я хотел подчеркнуть, что современная наука противоречит многим ожиданиям наших предшественников. Они стремились к целостному, холистическому пониманию, которое могло бы объединить изучение природы с эстетикой, моралью и религией. Но ничего такого не произошло; более того, прогресс науки оказался возможен только на основе отказа от такой цели.
И это не единственный идеал, которым пришлось пожертвовать. В античные времена многие ученые вслед за Платоном верили в возможность получения абсолютно достоверного знания о природе, установленного чистым разумом не менее надежно, нежели законы математики. Новая наука отказалась от подобных претензий, хотя, скажем, у Декарта они еще просматриваются. Все эти вещи до сих пор вызывают недоумение. Я попытался изложить в книге свои собственные мысли на сей счет, причем сделать это максимально связным образом. Так что одна из моих задач состояла в том, чтобы показать, насколько наука современного типа отличается от своих предшественников.

- сейчас, действительно, много спорят о том, в какой степени можно верить ученым. Как я понимаю, ваша книга вносит вклад и в эти дискуссии?
- ученые не претендуют на то, что всегда и во всех случаях обладают абсолютно достоверным знанием. В тех областях, где ведутся активные исследования, наши выводы не окончательны, и мы открыты для возражений и противоречий. Однако споры внутри научных сообществ рано или поздно кончаются, и ученые приходят к консенсусу, который откладывается в корпус установленного знания. Например, сейчас было бы нелепо оспаривать шарообразность нашей планеты, этот вопрос уже давно окончательно решен. Так что, повторяю, ученые могут испытывать сомнения только в тех аспектах своей работы, которые лежат внутри зоны научного поиска.
И вот что еще важно отметить. Ученые приходят к своим выводам самостоятельно, не полагаясь на диктат авторитетов. Выражаясь иначе, в науке нет ни пророков, ни сакральных текстов. Вот, скажем, несколько лет назад я опубликовал статью с разбором ошибок Эйнштейна, причем ошибок серьезных. Я вовсе не стремился подорвать уважение к Эйнштейну, однако хотел показать, что даже такой великий ученый не может считаться глашатаем истин в последней инстанции.

- в своей книге вы много пишете о галилее и ньютоне. Как бы вы их в сравнении друг с другом оценили?
- они сильно отличались по стилю работы. В книге Галилея "Пробирных дел Мастер" говорится, что каждый, кто хочет овладеть законами физики, должен понимать язык, на котором они написаны, и это язык математики. И при этом сам Галилей математикой почти не пользовался. Ньютон, напротив, владел математикой неизмеримо лучше, и то же самое можно сказать о Кеплере, Декарте и Гюйгенсе. Однако Галилей был замечательным наблюдателем и экспериментатором, создателем новых методов получения фактического знания. В этом он превосходил и ньютона, и трех остальных. Например, своими телескопами он поистине революционизировал астрономические наблюдения. Иоганн Кеплер вскоре сильно улучшил оптическую схему телескопа - рефрактора, а ньютон придумал и построил первый в мире зеркальный телескоп. Однако именно Галилей первым великую ценность телескопа для астрономии понял. Так что оптическая астрономия именно с Галилея началась.
Можно найти и другие отличия. Галилей не имел склонности к созданию всеобъемлющих теорий. Он заметил в телескоп фазы Венеры и осознал, что эти наблюдения подтверждают гелиоцентрическую гипотезу Коперника, однако, в отличие от Кеплера, не предложил новую модель солнечной системы. Он доказал, что земные тела падают с постоянным ускорением, но не пытался объяснить с помощью силы тяготения планетные движения, что через несколько десятилетий сделал ньютон. Ньютон осуществил великий синтез астрономии и физики, который был бы попросту недостижим без математического аппарата. Галилей такой задачи перед собой не ставил.

- ньютон изобрел математический анализ, однако не использовал его в своем великом труде "Математические Начала Натуральной Философии". Как это можно объяснить?
- точнее, не использовал явно. Хотя книга написана на геометрическом языке, не приходится сомневаться, что ее автор мыслил в терминах исчисления бесконечно малых. Честно говоря, я не знаю, почему ньютон тогда не развил более удобный формализм, который бы ускорил вычисления и сделал их детали более очевидными. Быть может, он считал, что апробированная веками геометрия будет куда убедительней для читателей, нежели новейшая математика.

- в ноябре исполнится сто лет общей теории относительности, которую вы упоминаете в заключительной главе. О чем в этой связи стоит подумать?
- ото за свою столетнюю историю получила немало экспериментальных подтверждений, в том числе и относительно недавних. Например, надежно измеренное замедление угловой скорости пульсара, входящего в двойную систему, хорошо объясняется излучением гравитационных волн, предсказанных эйнштейновской теорией (Вайнберг имеет в виду пульсар PSR B1913 16, открытый в 1974 году Расселом халсом и Джозефом Тейлором. - а. Л. ) вполне возможно, что скоро наши детекторы смогут непосредственно обнаружить гравитационные волны, которые излучают нейтронные звезды, обращающиеся друг вокруг друга. В то же время мы сейчас относимся к ото иначе, чем к ней относился Эйнштейн. Он считал, что гравитационные поля полностью описываются выведенными им дифференциальными уравнениями второго порядка. Я думаю, что в наше время большинство теоретиков видят в этих уравнениях лишь некую аппроксимацию, которая применима только на больших пространственных масштабах, характерных для астрономии. Так что мы уже не считаем ото окончательной теорией гравитации, но в то же время всё больше убеждаемся, что в своей области применимости она прекрасно работает.

- через десять лет после ото на свет родилась квантовая механика, а вскоре были созданы и основы квантовой электродинамики. Современная физика унаследовала эти достижения двадцатых - тридцатых годов прошлого века, но всё же с тех пор сильно изменилась. В чем вы основные отличия видите?
- в 1930-е годы физики считали, что материю надо рассматривать одновременно в терминах как полей, так и частиц. Однако этот дуализм давно ушел в прошлое, и теперь мы ее описываем на языке квантовой теории поля. Так что мы единой концепцией самых фундаментальных составляющих природы обладаем.

- возможно, новые шаги на этом пути будут сделаны после предстоящего возобновления экспериментов на большом адронном коллайдере. У вас есть какие-то прогнозы на этот счет?
- не скажу, что знаю, чего конкретно можно ожидать, но кое на что рассчитываю. Я надеюсь, что удастся открыть частицы темной материи и что будут обнаружены какие-то проявления суперсимметрии. Возможно, хотя и я не слишком на это ставлю, что будет обнаружена суперчастица, которая как раз и окажется частицей темной материи. Будет просто замечательно, если такое произойдет. - ну что же, ждать осталось недолго. А пока огромное спасибо за беседу.