"Реникса" - читать интересную книгу автора (Китайгородский Александр Исаакович)

Закон есть закон

Наука начинается с наблюдения. Долгие века для осмысливания того, что происходит в мире, хватало новых естественных событий.

Накапливался опыт человеческий, и каждому следующему поколению становилось всё труднее находить новое в природе. Знания, которые были раздобыты в каком-нибудь веке, передавались следующему веку при помощи книг. А ученым этого следующего века для установления новых фактов надо было прибегать к эксперименту, то есть ставить природу в те или иные особые условия, которые в жизни не встречаются или встречаются редко.

Сначала для этой цели было достаточно немудрых приспособлений – новые факты добывались с поверхностного слоя действительности. Постепенно и эти возможности исчерпывались. Приходилось копать глубже и строить для исследования природы сложные приборы.

Это становилось уже не под силу одному человеку. Наука начала приобретать коллективный характер.

Уже в наше время в большинстве областей естествознания получение новых фактов превратилось в совместную деятельность огромной массы людей. Достаточно вспомнить, что для измерения какого-либо параметра элементарной частицы требуются фантастически дорогие и сложнейшие ускорители, в конструировании и создании которых принимают участие тысячи людей. И часто эти люди даже ничего не знают о тех новых победах, которые одержит наука благодаря их труду на их ускорителе.

Кроме того, несмотря на большую разницу в технологии получения опытных данных между сбрасыванием предметов с Пизанской башни и определением массы мезонов, методологического различия между ними нет.

Значит, к фактам, которые составляют науку, предъявляются одни и те же требования вне зависимости от века, когда они были добыты, и от способа, с помощью которого они устанавливаются. Факты должны быть прежде всего воспроизводимы.

Можно было бы не пояснять, что это значит, если бы не цель нашей книги: борьба с рениксой. Так вот, дело в том, что символом веры всякого естествоиспытателя, правилом, без которого не могла бы существовать наука, является положение: если природу поставить несколько раз в одинаковые условия, то она должна откликнуться на тождественные ситуации одинаковым образом. Вот это и значит воспроизводимость факта. И прежде чем удостоить новые сведения высокого титула научного знания, надо показать, что именно так и обстоит дело с новым фактом.

Сообщая миру о своем наблюдении, исследователь обязан перечислить условия опыта с той степенью детализации, которая позволила бы всем, кто бы то ни был, повторить эксперимент и удостоверить таким образом истину, найденную первооткрывателем. До тех пор, пока исследователь не добрался в своей работе до этой стадии, не положено ему тревожить общественное мнение. Если факт не удается воспроизвести, то, значит, в наблюдении есть ошибки. Или это значит, что условия опыта, которые считаются тождественными, на самом деле не одинаковы. Но последнее просто означает, что факта нет.

По сути дела, любое воспроизводимое явление говорит о существовании закона природы. Мы знаем, что железный стержень, внесенный в огонь, покраснеет, когда раскалится. Сколько бы раз этот опыт ни повторялся в одинаковых условиях, он всегда приведет к тем же результатам. И тот, кто будет утверждать, что наблюдал укорочение стержня или вместо красного свечения видел зеленое, либо ошибается, либо желает нас уверить в том, что возможны чудеса на свете.

Уверенность в непременном повторении одних и тех же явлений в тождественных условиях вытекает из человеческого опыта. Мы знаем по честным книгам, что такие наблюдения делали тысячи людей; у нас всегда есть возможность проверить эти наблюдения и убедиться в том, что книги не врут. Если так, то у нас создается незыблемая уверенность, что такой факт будет наблюдаться всегда.

Основной задачей науки является исследование явления при изменении условий, в которых оно происходит. Исчерпывающее знание и заключается как раз в том, чтобы иметь ясное представление о том или ином факте, происходящем в любых мыслимых условиях. Очень важно знать, какие изменения внешнего мира безразличны для интересующего нас факта, а если влияние есть, то изучить его количественно. Надо найти условия, при которых явление «кричит о себе» и такие обстоятельства, при которых явление отсутствует.

Факты, установленные, как говорится, по правилам науки, являются ее приобретением навечно. Мы не можем себе представить такого положения дел, при котором они перестали бы осуществляться.

Еще раз я подчеркиваю, что воспроизводимость факта в строго заданных условиях является непременным условием существования науки. А поскольку достижения науки впитаны всей жизнью, всей цивилизацией, пользующейся самолетами, электромашинами, телевизорами, построенными на основании этого непременного условия, то поэтому должно быть ясно: нарушение закона природы, формулирующего воспроизводимость явления, невозможно и является чудом – чудом в том самом смысле, которое присваивается этому слову религиозными фанатиками.

Если вы с серьезным видом сообщите своему сослуживцу, что ваша собака вчера родила котенка, то он в лучшем случае ответит вам, что не надо молоть чепуху, а если он олицетворяет собой верх наивности, то скажет: «Бог мой, но ведь это чудо!»

Точно так же любой человек, вне зависимости от образования и если он не клиент психиатрической лечебницы, назовет чепухой или библейским чудом утверждение, что вчера солнце взошло на западе, что камень, выпущенный из руки, полетел к небу, что недельный ребенок попросил почитать журнал «Смена» что барон Мюнхгаузен пересел с одного пушечного ядра на другое. Именно чудом или чепухой! В зависимости от воспитания. Ибо, конечно, можно воспитать человека так, чтобы он верил в возможность чудес, совершающихся по воле бога или нечистой силы. Но эта книга написана для людей, не верующих в сверхъестественные силы… По крайней мере, откровенно. Наивно верующих в чудеса надо перевоспитывать исподволь и много более скромной аргументацией, чем та, которая используется автором. Так что оставим их в покое.

Но утверждение, что в каком-то двигателе, предложенном гениальным, безвестным доныне конструктором, не соблюдается закон механики Ньютона; или журнальная статья, в которой описывается вода, испаряющаяся из герметически закупоренного сосуда; или рассказ свидетеля о человеке, который видит сквозь стену, – такие и им подобные истории не причисляются к чепухе очень многими людьми. Среди них бывают и с высшим образованием. Они с жаром отвергают возможность чудес. О, они не так воспитаны, чтобы верить в нечистую силу. Но почему не допустить, что все эти интересные события просто еще не поняты наукой? Почему не думать, что когда-нибудь и этим явлениям будет найдено превосходное и безупречное объяснение, ничуть не противоречащее всеобщим законам?

Одна из причин доверия к рениксе заключается в том, что незнакомые с естествознанием люди не видят полного тождества этого сорта чепухи с чепухой более явной, вроде говорящей собаки.

Впрочем, для здорового сомнения важно не столько знакомство с естествознанием, сколько умение логически рассуждать – хотя бы в самых скромных размерах.

Почему, например, не потратить труд на то, чтобы разобраться в мудреном описании принципа работы нового вечного двигателя? А вдруг…

Да нет же! Достаточно бросить беглый взгляд на расчеты нашего горе-изобретателя, и всё окажется понятным. Он настойчиво демонстрирует свою грамотность, оперируя законами механики Ньютона, а ему и невдомек, что невозможность перпетуум-мобиле с неотвратимой неизбежностью следует из этих самых законов. Логики в его работе ничуть не больше, чем, скажем, в таком рассуждении: «Поскольку уголовный кодекс призван защищать интересы и жизнь граждан, в нем должна быть предусмотрена свобода действия для жуликов, ибо ограничение их возможностей портит им нервы».

Но о софистике, с помощью которой можно обосновать всё, что угодно, у нас речь еще впереди. Сейчас же я должен подчеркнуть другую сторону дела: правдоподобность какого-то одного явления не только не находится в изоляции, но, напротив, теснейшим образом переплетается с возможностью или невозможностью тысяч других событий. Наука – это не просто собрание фактов. Ни один кирпич невозможно вытащить из стен, образующих здание науки, не разрушив этого здания.

Всякий необразованный человек на деле знает законы падения камня, хотя, возможно, и не знает, как их следует формулировать. Может превосходно сообразить, как бросить камень, чтобы он летел подальше. Этот же человек знает из опыта время восхода и захода солнца и форму пути, который оно пробегает по небу.

То новое, что знает наука по сравнению с этим непосредственным наблюдателем, заключается в утверждении, что и падение камня, и движение небесных светил являются следствием одного и того же закона природы – закона всемирного тяготения Ньютона. До тех пор, пока такие общие законы природы не найдены, до этих пор наука носит описательный характер и существенно ограничена в своей способности предсказывать.

Если наука не знает общих законов, то конкретное явление значит для нее не много. В этой своей стадии наука – беспорядочная груда фактов, куча кирпичей. Хотите забрать один из них или, наоборот, бросить в кучу еще один? Что же! Это нисколько не затрагивает остальное хозяйство. В этом случае дело обстоит как с географическими открытиями. Прибавится на карте еще одно озеро поперечником в сто километров или, напротив, будет обнаружено отсутствие ранее нанесенного, это нисколько не отразится на существовании других тысяч озер на земном шаре.

Но если общие законы найдены, проверены, если их следствия подтверждены на огромном числе примеров, тогда нетерпим даже один лишний или недостающий факт, нарушающий схему.

Все материальные тела притягиваются друг к другу с силой, обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними и пропорциональной произведению их масс, – так говорит закон всемирного тяготения. Все тела, все без исключения.

Поэтому если какой-нибудь камешек отказался бы падать на землю, то это его поведение сразу поставило бы под угрозу всё мироздание. Если разрешается капризничать камню, то нет основания быть уверенным и в завтрашнем восходе солнца. Существование исключения означает нарушение не только частного закона, но и общего закона природы. А значит, и допустима возможность нарушения всех следствий этого закона. Поэтому естествоиспытатель не имеет права пожертвовать любителям чудес даже самый маленький, самый вроде бы пустяковенький факт! Вернемся к примеру с чудесным озером Фундудзи.

Значит, зачерпнули из него водички, налили в бутылку и крепко закупорили. Всем известно, что в таких условиях воду можно хранить годами. Однако озеро-то чудесное! И вода через сутки испаряется. Как?

Ну что за докучливый вопрос! Если есть ответ, то это перестанет быть интересным, чуда не будет.

Но ведь несколько неловко на страницах печати признаваться в вере в чудеса. А мы и не признаемся. После того как факт будет изложен, мы лишь добавим, что он непонятен сегодня. Но не стоит беспокоиться, завтра наука найдет ему объяснение, поскольку горизонты ее, то есть науки, беспредельны.

Автора и редактора этой (и подобных) заметки нисколько не волнует то, что вещество состоит из молекул, что быстрая диффузия через толстые стенки сосуда невозможна.

Я надеюсь, что легкомыслие станет более очевидным, если я повторю рассуждения, сделанные только что по поводу взлетевшего в небо камешка.

Физика – это не груда беспорядочных фактов, а стройное здание, которое уже много десятилетий возводится армией ученых-строителей этаж за этажом. И особенность здания науки состоит в том, что ни один кирпичик не может быть удален: такая уж неприятная конструкция. Кажется, ну что стоит допустить существование описанной выше водички, которая может диффундировать через стенки стеклянного сосуда? Вроде бы невинный пустячок! А вот физики, эти начисто лишенные фантазии и поэтического вдохновения «сухари» морщатся и говорят: это собачий вздор. И непонятно романтику из страны околонаучной фантастики, что допущение возможности такой водички рушит всё естествознание, ликвидирует начисто какое бы то ни было понимание происходящих вокруг нас явлений.

Подумайте только, много десятков лет физики и химики изучают строение вещества. Знают, что вещество построено из молекул. Несмотря на невообразимую малость этих частичек, физики научились измерять их размеры и форму, подробно описывать скорость и характер их движения. Это делается превосходно разработанными методами. И такие данные установлены для тысяч веществ.

Физика знает, как молекулы одного вещества пробираются среди молекул другого. Это явление, которое называется диффузией, досконально изучено. Молекулы твердых и жидких веществ расположены очень плотно друг по отношению к другу. Пробраться молекуле водички сквозь молекулы стекла удастся с огромным трудом. Представьте себе битком набитый трамвай. Допустим (я понимаю, что это смелое предположение), что все граждане вежливо и со вниманием относятся друг к другу. Тогда одному из пассажиров удастся пробраться к выходу в том случае, если произойдет сложное перемещение – каждый из соседей потеснится на два-три сантиметра, эти сантиметры сложатся, и он протиснется на шаг вперед. Вот так движутся одни молекулы среди других.

Но в трамвае часто так не бывает и никогда не случается в мире молекул. Движутся они хаотично. Законы этого движения превосходно изучены и лежат в основе бесчисленного количества технологических процессов и природных явлений. Невыполнение этих законов хоть один раз означает для естествоиспытателя, что он не имеет логического основания пользоваться этими законами и во всех других случаях. А он это делал, и не только он один, а огромное число исследователей, и всегда с успехом. Мало того, исследователь понимает, что крушение законов диффузии приводит к ликвидации возможностей делать предсказание в любой области молекулярной физики. Законы диффузии сами являются следствиями из общих законов молекулярной физики, и их крушение означает гибель доброй половины физических знаний.

А почему нельзя допустить, что найдена особенная жидкость, которая не состоит из молекул?

Да по той же причине. Молекулярное строение жидкостей есть общий закон природы, и, приняв на веру один факт, я тем самым уже отрекся бы и от общего закона.

Если теперь читатель, несмотря на все мои объяснения, продолжает думать, что ничего особенного нет в том, что в каком-то случае закон природы отказал, как это бывает со стартером автомобиля, значит, виноват лишь я. Значит, я не сумел дать почувствовать, что наличие «законов» которые могут беспричинно нарушаться, означает невозможность существования науки, а значит, и всей жизни.

Поясним всё же, почему так смело и категорически физик отвергает видение через стену или узнавание цвета бумажки, вложенной в светонепроницаемую кассету. Бессмысленность факта, увы, серьезно излагавшегося в газетах и журналах, очевидна даже из самой формулировки задачи. Кассета непроницаема для света!

При таких условиях видение является абракадаброй. Что заставляет лист бумаги быть красным? Ответ на этот вопрос получен очень давно. Белый свет, скажем солнечный или свет электричегкпй лампы, представляет собой смесь разных цветов. Впервые это показал Ньютон, пропуская белый свет через стеклянную призму.

Когда свет встречается с веществом бумаги или любого другого тела, то наблюдаются три явления: свет проходит насквозь, свет поглощается, свет рассеивается (отражается).

Если мы видим бумагу красной, то это значит, что от нее отразились лучи красного участка спектра, а синие, зеленые и прочие лучи были поглощены веществом бумаги.

Прозрачное красное стекло кажется нам красным по другой причине – оно пропускает через себя только красные лучи.

Какие лучи отражаются, какие пропускаются тем или иным веществом, изучает огромная область физики, именуемая спектроскопией. Причина поглощения и рассеяния превосходно известна – она связана с электронной и атомной структурой молекул вещества.

Должно быть понятно даже самому наивному человеку, что цветная бумага, лежащая в светонепроницаемой кассете, просто не имеет цвета. До нее, во-первых, не дошел свет от источника (солнце, лампа и т. д.), во-вторых, если он до нее как-то и дошел, то, отразившись от нее, не вышел. Понятие цвета в темноте не имеет смысла. О цвете в темноте можно говорить не с большим успехом, чем о мелодичности непроигранной патефонной пластинки.

Но, может быть, человек обладает способностью судить об электронной структуре листа бумаги, заключенного в кассету?

Да нет, не получается.

Фундаментальный принцип атомной физики утверждает, что суждение об электронной структуре равносильно суждению об энергетических состояниях вещества. Ведь сведения об энергетических возможностях предмета могут быть получены только путем наблюдения переходов из одного его состояния в другое. А эти переходы и есть не что иное, как процессы излучения или поглощения света.

Так что ничего не поделаешь, информации об электронной структуре вещества надо в виде света пробираться через стенки кассеты. А свету взяться-то неоткуда!

Но даже если бы наш красный лист внутри непрозрачной кассеты подсвечивался бы помещенной в той же кассете маленькой лампочкой (то есть проявил бы свой цвет), то чудо не проявилось бы, поглощение света стенками кассеты может быть количественно оценено.

Ученым-светофизиологам превосходно известны количества световых порций, необходимых для создания зрительного изображения на сетчатке глаза. Светонепроницаемая – значит светонепроницаемая. Видение в условиях, когда видеть невозможно, есть чудо.

Честно говоря, даже неловко давать разъяснения этого порядка. И я никогда бы не стал подозревать в такой степени безграмотности так называемого «среднего читателя» если бы не упомянутые газетные статьи и, главное, отношение к ним читательской публики, с которым я сталкивался.

Причины, видно, в том, что логическое мышление требует усилия. Разумеется, проще и легче заимствовать «свои» мнения из так называемых авторитетных источников, чем доходить до них своим умом.

Как будто существует и другое обстоятельство – какое-то психологическое противление идее о существовании законов природы, которые действуют без исключения.

– Откуда вы знаете, – спрашивает этакий «пытливый ум» – что законы природы не могут нарушаться, что камни всегда падают на землю, а люди никогда не будут рожать ослов?

Нельзя логически обосновать незыблемость законов природы. Имеется и имелось множество любителей схоластических рассуждений по этому поводу. Выводы их сводятся к одному: я знаю, что я ничего не знаю; или – я знаю лишь одно свое существование.

Не надо вступать в спор со вздорными софистами (об этой категории «прогрессистов» мы поговорим позже). Отвернитесь лучше. Помните, что человек не имеет права забывать об эмпирической природе своих знаний. Нерушимость законов природы доказывается человеческой практикой. На протяжении многих поколений люди имели возможность убедиться в том, что если солнце всходило на востоке миллион раз, то оно выглянет в миллион первый. Если миллиарды людей сотни раз убеждались в том, что камень, выпущенный из рук, падает на землю, то нет места сомнению в этом правиле. То, что является обобщением человеческого опыта, незыблемо, и на этом построено наше существование.