Иван Сороковик - Как рождаются открытия?

Иван Александрович Сороковик

Как рождаются открытия?

Как рождаются открытия

Если я видел дальше других, то потому,

что стоял на плечах гигантов.

Прыжок через барьер

Кто не задумывался из нас в детстве о том, как рождаются открытия? Как появляются истины, которые совершенно необъяснимы с точки зрения существующих научных представителей? Действительно, как появилась идея полета человека в космическое пространство? Как появляются «на свет» новые месторождения полезных ископаемых? Как рождаются фундаментальные открытия в различных областях знания? Количество подобных вопросов может быть, наверное, бесконечно, по крайней мере не меньше, чем существует открытий: больших и малых. На одни из них мы получали ответы, а другие так и остались загадкой.

Ясно, что однозначно ответить на эти вопросы невозможно. История науки показывает, что это сложный и многогранный процесс. В нем «принимают участие» и знания, и личные качества исследователя, и обстановка, при которой рождалось открытие, и т. д. Скажем сразу, до конца эта проблема пока так и не решена. И здесь требуются усилия ученых различных отраслей науки: педагогов, философов, психологов, экономистов, кибернетиков и др. При комплексном решении проблемы можно значительно продвинуться в изучении истоков рождения открытий и вообще научного творчества, хотя сегодня мы располагаем некоторыми сведениями.

Практически открытие невозможно без глубокого знания изучаемой области исследования. В свое время В. И. Ленин говорил о необходимости обогащать память знанием всех тех богатств, которые выработало человечество. И только так можно стать настоящим ученым. Сегодня знания нужны каждому члену нашего общества, тем более они необходимы исследователю.

А как же объяснить открытия, сделанные Павлом Николаевичам Яблочковым (1847–1894), Томасом Альва Эдисоном (1847–1931), Иваном Петровичам Кулибиным (1735–1818), которые не имели соответствующего научного образования?

В жизни не бывает событий и явлений без исключения. Таким счастливым, прежде всего для общества, исключением и явились природные самоучки. Однако эти примеры тем более подтверждают положение о том, что человек постоянно должен заниматься самообразованием, если хочет что-то определенное достичь.

Но примеры с этими великими исследователями – не только исключение. В середине XVIII столетия Бенджамин Франклин (1706–1790) создал учение об электричестве. В этот период наука развивалась на уровне таких ученых, как Исаак Ньютон (1643–1727), Леонард Эйлер (1707–1783), Христиан Гюйгенс (1629–1695). Но именно Б. Франклину, раньше никогда не занимавшемуся физикой и живущему вдали от центров мировой науки, удалось достичь результатов, которые оказались недосягаемыми для великих ученых. И никто иной, как Майкл Фарадей (1791–1867) создал учение об электрическом поле, не имея необходимого научного образования.

Все эти примеры говорят о том, что на определенном этапе развития новых фундаментальных представлений, противоречащих известным нам фактам, одной эрудиции недостаточно. Для решения таких задач необходимы воображение, интуиция, конкретное мышление. Особенность великих ученых, Кулибина и Яблочкова, Эдисона и Фарадея, Франклина и других, в том, что они имели эти основные черты и эффективно их использовали.

Гениальной интуицией в области физики, необычайной силы внутренним видением обладал известный физик Нильс Хенрик Давид Бор (1885–1962). Его исключительная уверенность при выявлении ключевых вопросов не имела себе равных. Вместе с тем во владении математическим аппаратом Бор во многом уступал своим коллегам. Не случайно математическое «одеяние» квантовой механики, основы которой, по сути, опираются на работы Бора, создано не им самим, а Максом Борном (1882–1970), Вернером Гейзенбергом (1901–1976), Вольфгангом Паули (1900–1958), Полем Андриеном Морисом Дираком (1902), Эрвином Шрёдингером (1887–1961).

Из советских ученых гениальной интуицией особенно выделялись Игорь Васильевич Курчатов, Сергей Павлович Королев, Лев Давыдович Ландау и другие.

Научное творчество имеет свои законы развития, свои тенденции. Сначала это, как правило, получение отдельных данных, затем происходит их классификация, потом устанавливается взаимосвязь между отдельными группами фактов и явлений, и т. д.

Однако решающее значение в науке играет не сам по себе новый факт или новое наблюдаемое явление, ранее неизвестное, а его теоретическое объяснение, т. е. понимание его смысла, его существа. К примеру, Роберт Гук (1635–1703) еще в XVII в. видел клетку в растительных тканях, наблюдая их строение с помощью микроскопа. Но он не понял значение клетки, не смог объяснить ее роли в жизни живых организмов, а потому и не смог ее открыть. Клеточную теорию создали в конце 30-х годов XIX в. Маттиас Якоб Шлейден (1804–1881) и Теодор Шванн (1810–1882).

Точно также в конце XVIII в. Джозеф Пристли (1733–1804) и Карл Вильгельм Шееле (1742–1786) впервые наблюдали новое тело, найденное ими в природе – газ, способный поддерживать горение, но не поняли его значения. Ливуазье, напротив, дал правильное теоретическое толкование открытию, показал, что этот газ есть кислород.

Новое знание всегда выходит, основывается и отталкивается от знания прежнего. И поэтому никогда не отрицает, а лишь расширяет и углубляет его. Само же по себе ничто не появляется. И когда прежнего знания накопилось столько, чтобы одному или группе исследователей, которые в данный момент видят дальше других, убедиться в том, что их прежнего знания явно недостаточно для объяснения существующего порядка вещей, тогда и происходит открытие.

Другими словами, в соответствующей отрасли науки накопилось большое количество знания. Однако прогресс этой отрасли на какой-то период прекратился. Появилась преграда, которая не позволяет с прежней суммой знаний посмотреть, что делается впереди. Только новое знание позволит сделать это. Гениальность сможет преодолеть многовековую инерцию мышления. И только тогда появится открытие.

Появление нового знания чем-то напоминает преодоление сверхзвукового барьера самолетами. Сразу самолет не может преодолеть сверхзвуковой барьер. Только по достижении определенной скорости появляется возможность перескочить через него. Что-то похожее получается и с появлением новых знаний.

Подсказка или знания?

Часто приходится слышать и читать, что ученый сделал открытие якобы случайно, при помощи подсказки. К разряду случайных открытий некоторые авторы относят открытие закона сохранения энергии, выявленного немецким врачом Юлиусом Робертом Майером (1814–1878) в 1842 г. на острове Ява.

Случилось это следующим образом. Заболел матрос. И когда Майер сделал кровопускание больному, то был серьезно удивлен: цвет крови оказался необычайно алым. Сначала появился испуг – а вдруг он вскрыл вместо вены артерию. Но нет, ошибки не было. Но почему тогда такая яркая кровь? – задумался врач. Наверное, в ней много кислорода. А почему? Ведь на родине таких признаков при кровопускании никогда не было. Майер задумался. Обширные знания подсказали врачу, что в странах с тропическим и субтропическим климатом организм человека расходует меньше кислорода, чем на севере, где приходится возмещать затраты на выработку тепловой энергии. Следовательно… и тут Майера осенила мысль: химические процессы, теплота, механическое движение представляют качественно различные формы энергии, превращающиеся друг в друга при условии неизменных количественных соотношений.

Так Майер сделал фундаментальное открытие в науке. Действительно ли случайно оно, как говорят некоторые? Вряд ли. И вот почему. Ведь и до него видели изменения цвета крови, но никто открытия так и не сделал. Истина всегда проста. И многие проходят рядом с ней, не зная, что она существует. Исследователю всегда важно видеть в простом сложное, а в сложном – простое. Майер был человеком творческим и любознательным. Но главное в том, что не обладай он широкими знаниями, не знай общетеоретических положений, он, как и многие другие, прошел бы мимо открытия, хотя оно было на виду, рядом. На основе знаний Майер построил правильную логическую цепочку вопросов и так же правильно решал их, пока не пришел к открытию. И это не единственный пример.

Имеются сведения, что идея маятниковых часов пришла Галилео Галилею (1564–1642), когда он подолгу смотрел на колышущуюся от ветра бронзовую люстру в епископальной церкви. Измерив продолжительность колебаний люстры по биению собственного пульса, он определил, что большие и маленькие колебания люстры происходят за одно и то же время. Так был открыт изохронизм колебаний маятника – основной закон, позволяющий строить часы с маятником.

В свое время директор Института истории естествознания и техники Академии Наук СССР, академик Бонифатий Михайлович Кедров в «Комсомольской правде» рассказал о том, как родилась идея строительства висячих мостов.