Ирина Радунская - Кванты и музы
В этом котле и «варились» два физика более молодого поколения — де Бройль и Тамм. Они много ломали головы над новой теорией, которая бы разрешила сомнения старой. Их пути в физике очень интересны, но они различны. «Вскормленные» на одном и том же научном «корме», в зрелости они придерживались противоположных мнений. Их мозг из одних и тех же предпосылок делал диаметрально противоположные выводы.
Де Бройль считал, что траектория, как истинный путь частиц, существует.
— Кто смог бы, — говорил он с надеждой, — с абсолютной уверенностью утверждать, что квантовая физика не возвратится в один прекрасный день после ряда блужданий к представлениям объективности, поборником которых до самой смерти оставался Лоренц?
Тамм был убеждён в противном:
— Есть все основания думать, что одновременное точное определение всех трёх координат положения частицы принципиально невозможно. — И подчеркивал: — Целый ряд обстоятельств приводит к убеждению (разделяемому всеми или большинством, в частности и мною), что в физике элементарных частиц необходимо углубление принципа неопределённости.
Видите, даже «необходимо углубление»! И добавлял:
— Сейчас ещё неизвестно, в каком направлении пойдёт развитие физики элементарных частиц: у каждого работающего в этой области есть своя излюбленная дорожка. Может оказаться — это бывает в истории науки, что направления, которые кажутся сейчас различными, синтезируются в единую общую картину.
И в этом сказывается смысл и сила человеческих индивидуальностей. Продвигаясь в разных направлениях, они способствуют выработке единой картины мира. Опровергая, обогащая, дополняя друг друга, они открывают человечеству мир во всём его разнообразии и сложности.
Как же воспитывается человеческая индивидуальность? Как возникают мощные интеллекты? Одни скажут: их воспитывает школа. Они появляются благодаря современной системе образования. Но другие возразят: не благодаря, а вопреки. Вся система образования рассчитана на среднего индивидуума. Да и как может быть иным подход у педагога, перед которым сидят трид цать — сорок учеников? Но и средний ученик не оправдывает возложенных на него надежд и усваивает не всё, что отведено ему по программе.
Возникает противоречие. Для всестороннего развития человеческой личности, несомненно, нужен индивидуальный подход. И в то же время с помощью педагога и обычной системы образования осуществить это невозможно ни технически, ни принципиально. Где же выход?
И тем не менее обойдём сейчас этот тупик. Допустим, что мы нашли возможность индивидуального подхода к каждому ученику и можем приступить к развитию его личности. Мы хотим научить его мозг работать так, чтобы мощь его стала сравнима с эйнштейновской, если мы хотим сделать из него физика, бетховенской, если мы готовим музыканта, марксовской, если наша задача — воспитать глубокого, всестороннего философа и общественного деятеля.
И опять перед нами тот же вопрос: как формируется человеческое мышление?
Тут мы вступаем в ту область человеческих знаний, где нас встречают одни лишь вопросы. Это целина, на которой учёным ещё предстоит возвести прекрасное здание одной из самых важных наук — науки о мышлении, о психике, о самом тонком инструменте, созданном природой, — о человеческом мозге.
Вы спрашиваете: как формируется человеческое мышление? На основании знакомых образов и аналогий, говорят психологи. Профессор Жинкин любит в ответ на такой вопрос произнести скороговоркой какое-нибудь очень длинное и очень мудрёное название, например «дезоксирибонуклеиновая кислота», и предлагает:
— Быстро повторите! И, видя беспомощность собеседника, смеётся:
— Вот видите, не можете. Вам нужно время для того, чтобы сознательно или, может быть, не отдавая себе в этом полного отчёта найти в новом слове знакомые черты, расчленить его на известные уже части. Итак, в первых слогах вам слышится что-то вроде «дезинфекции», потом «рыба», ага, запомнил. Дальше что-то вроде «нуклопа», «клеить», затем «кислота». И вот путь к освоению нового названия найден. Только после такого анализа вы можете понять и запомнить.
А ведь правильно! Я стала вспоминать другие случаи, и действительно, такой механизм запоминания и усвоения незнакомых имён, слов, номеров телефонов оказался для меня органичным.
То, что человеческая психика на пути к новым понятиям опирается на усвоенные старые, подтверждается всем ходом развития науки. Изучая электричество, учёные опирались на свойства жидкостей. Представив себе, как вода просачивается сквозь песок, легко перейти к тому, как электроны просачиваются между атомами вещества, образуя электрический ток. Законы движения жидкостей легли в основу расчётов электрических проводов.
А как трудно менять критерии, видно на примере со знаменитым английским физиком XIX века Редеем. Этот учёный обладал очень свежим восприятием всего нового. И всё же в 1899 году он сделал признание, которое как нельзя лучше характеризует затронутую нами ситуацию.
Почти за тридцать лет до этого он выполнил работу, снискавшую ему всемирную славу. Это была теория, объяснявшая голубой цвет неба. Она исходила из понятия о свете, как о волнах упругого вещества — эфира. Это была сложная теория, во многом спорная даже до появления электромагнитной теории света Максвелла. После возникновения современного взгляда на мировое пространство как на океан электромагнитной энергии, Релей пересмотрел свою теорию в свете новых представлений. Он признал «электрическую» теорию, но писал о ней, что она «предпочтительнее с любой точки зрения, исключая лёгкость понимания…» Исключая лёгкость понимания! Старая теория казалась Релею более лёгкой! Запутанная, противоречивая теория эфира ему казалась яснее кристально чёткой максвелловской теории электромагнитного поля.
И это не удивительно. Механическую теорию учёный постигал свежим, молодым умом. Теорию электромагнитных волн осваивал уже в старости. С теорией эфира он сжился, она пропитала его сознание, поэтому была ему более по сердцу. Новый взгляд на мир ему казался непривычным.
Это объясняется не консерватизмом Релея, а особенностями человеческого мышления. Основные представления человек формирует в начале жизни. Потом всё новое приобретает какую-то повышенную «непроходимость», человек ощущает некое «сопротивление материала». В процессе формирования человеческое мышление всё время опирается и оглядывается на уже знакомые понятия. И вся классическая физика — особенно выразительный тому пример. В течение двадцати веков она развивалась на основе уже усвоенных и изученных моделей, образов, аналогий. Если открывалось новое явление, для его объяснения создавалась модель, или схема, или чертёж. Вспомним, что с лёгкой руки Декарта учёные привыкли опираться лишь на понятия, которые можно изобразить «посредством фигур и движений».
И вдруг в конце XIX века случилось непредвиденное. Максвелл вырвал физику из мира наглядных представлений и вверг в мир чистой абстракции. Он строго математически доказал, что вся Вселенная пронизана электромагнитными волнами. Но парадокс заключался в том, что даже через двадцать лет после создания новой теории в её смысл проникли лишь несколько физиков. Остальным она оставалась чуждой. И даже в наши дни, когда учёные давно освоили максвелловский математический аппарат, всё равно никто из учёных не может ответить на вопрос, что же такое электромагнитные волны.
Луи де Бройль прекрасно сформулировал это положение: «Современные представления не могут служить основой для понимания этих электромагнитных колебаний, которые не сводятся к классическому и наглядному представлению о колебаниях материального тела. Висящие в пустоте, если можно так сказать, они выглядят для непосвящённых (а может быть, даже и для физиков) чемто довольно таинственным».
Что же было требовать от современников Максвелла! Они не могли понять гениального открытия именно потому, что оно не следовало многовековым традициям и идеалам, не покоилось на механических движениях и силах.
Величины, изображавшие в математическом аппарате Максвелла электромагнитные поля, не могли быть выражены никакими моделями и были крайне абстрактны. В арсенале своего мозга учёные не находили опоры для понимания этих абстрактных величин, не могли почувствовать их физического смысла. И самое курьёзное в этой истории то, что сам гениальный Максвелл не осознал полностью того, что совершил, и тоже ломал голову над созданием подходящей модели!
И такую шутку формулы и уравнения играли с учёными не раз. Они уводили их в глубокий тыл «противника» — мир загадок и шарад — и бросали там на произвол судьбы.
Так было с Планком, который в 1900 году написал формулу, трактующую процесс передачи энергии от нагретого тела в пространство не сплошным потоком, каким реки несут свои воды в океан, а отдельными порциями-квантами. Квант энергии стал каким-то пугалом, до конца не понятным ни Планку, ни другим учёным.
