книги из ГПНТБ / Семенчев, В. М. Физические знания и законы диалектики научное издание

В изложении этого результата всегда содержится не­ которая доля истолкования, следовательно, к факту всегда примешаны теоретические представления. Фи­ зик, измеряющий ток амперметром, не удовлетворит­ ся следующими словами: «Я увидел, что стрелка моего измерительного прибора переместилась на столько-то делений шкалы», поскольку констатация" в такой форме не представляет ни малейшего инте­ реса; он скажет: «Я измерил силу тока, она оказа­ лась равной 10 а». Но, если на этот раз его утверж­ дение представляет интерес, оно связано с совокуп­

гает наличие определенной теории.

Данное положение ни в коей мере не противоре­ чит, как может показаться, признанию решающей роли практики в получении физических знаний. Речь в данном случае идет о достаточно развитой системе знаний, каковой и является современная физика. А достаточно развитая система знаний предполагает специализированный опыт, не сводимый к чисто эм­ пирическому постижению мира в ходе практического освоения его. Как было сказано, исходный импульс к развитию науки в целом, безусловно, дает практика, но дальнейшее развитие науки не может быть связа­ но только с практикой.

Рассмотрим теперь вопрос о том, каким образом, предполагая друг друга, опыт и теория как бы взаим­ но друг друга отрицают. Под отрицанием в этом слу­ чае подразумевается не уничтожение и отбрасывание, а прежде всего сохранение качественного своеобра­ зия, несводимость одного к другому. Обратимся к

1 Л. де Бройль. По тропам науки, стр. 164.

21

Теории. Главнейшие внешние отличительные призна­ ки теории были названы, а сейчас, поскольку речь идет о внутреннем качественном отличии теории от опыта, представляется необходимым как бы загля­ нуть в ее внутреннее содержание.

Теория не может быть выведена непосредственно из опыта не только в силу того, что она должна удов­ летворять определенным логическим требованиям, которые нельзя заимствовать из того опыта, который эта теория призвана объяснить, но также и в силу наличия в каждой теории особого содержания, не сводимого к содержанию именно этого опыта. Изве­ стно, например, что алхимики поставили огромней­ шее число опытов, целью которых было получение золота. В своих опытах они, как правило, прибегали к воздействию на самые различные смеси и растворы ртутью и ее производными. Необходимость использо­ вания ртути при этом экспериментально обоснована вовсе не была. Это предполагалось, так сказать, «тео­ ретически» и не объяснялось свойствами ртути, обна­ руженными при ее исследовании. Суть этих предпо­ ложений заключалась в том, что окись ртути имеет красный цвет, который был в те времена символом власти и действия. Именно поэтому ртути и приписы­ валось магическое действие, наличие которого не подтверждалось никакими опытами.

Как видно, главную руководящую идею алхимики не обосновывали экспериментально, а привносили в эксперимент.

Настоящий теоретик чужд всякой мистификации, но при построении той или иной теории без привнесе­

22

таким эмпирическим, каким он казался после уборки выполнивших свою миссию лесов»Ньютоновская механика в отличие от предшествующих ей представ­ лений заключала в себе руководящую идею о меха­ нической связи между явлениями. На ней покоились представления Ньютона об абсолютных пространст­ ве и времени, понятия массы, силы и другие, которые чисто индуктивным путем из экспериментов получить было невозможно. Эти представления, скорее, явля­ лись наиболее точным выражением руководящей идеи

впонимании физического мира и его свойств. Поэто­ му утверждение о выведении Ньютоном законов ме­ ханики из чистого эксперимента, которое содержится

впредисловии ко второму изданию «Математических

начал натуральной философии», является легендой, которая «не соответствует действительному пути по­ строения механики Ньютона» 2.

Но и этим не ограничивается внутреннее, содер­ жательное отличие физической теории от экспери­ мента. В физических законах выражаются отношения между различными сторонами явлений физической реальности. Однако сформулировать такие законы невозможно без представлений, лежащих за предела­ ми экспериментов. Даже с самыми первыми физиче­ скими научными теориями, к которым, безусловно, должна быть отнесена классическая механика, дело обстояло таким же образом.

Когда в основных законах механики употребляв ются понятия «сила» и «масса», то они, разумеется, не выступают здесь как впервые изобретенные, ибо употреблялись и до формулировки данных законов. Но они употреблялись вне какой-либо связи с поня-1

1 Б. Г. Кузнецов. Развитие физических ифей от Галилея до Эйнштейна в свете современной науки. М., 1963, стр. 140.

? См. об этом: там же, стр. 141.

тием «ускорение», через которое они в механике толь­ ко и получили свой истинный смысл. Понятие «уско­ рение» было как бы угадано, «специально изобрете­ но» для того, чтобы сформулировать закон, а это как раз и означает, что теория включает необходимо та­ кие понятия, которые из экспериментов непосредст­ венно не вытекают. С этим, последним, обстоятельст­ вом, очевидно, и связано некоторое отдаление теории, все более насыщающейся такими понятиями, от по­ вседневных представлений в сферу представлений, все более абстрактных и трудно переводимых на обыден­ ный язык.

Таким образом, содержательными отличительны­ ми чертами теории являются: наличие (1) объединяю­ щей и руководящей идеи, связывающей воедино все части теории, но из опыта, экспериментов, лежащих в основании этой теории, непосредственно не выво­ димой, и (2) особых понятий, абстракций, также не выводимых непосредственно из данного опыта, но необходимых для формулировки законов этой теории как теории, органически связанной с опытом.

Рассмотрим с этой точки зрения теорию образова­ ния Солнечной системы, предложенную акад. О. Ю. Шмидтом. Мы нарочито выбираем такую тео­ рию, которая еще не нашла своего подтверждения и в то же время не опровергнута, чтобы вне зависимо­ сти от ее окончательной оценки отыскать в ней и ру­ ководящую идею, и понятия, при помощи которых объединяется в систему ряд данных, полученных на основе опыта.

Как и любая физическая теория, космогоническая теория О. Ю. Шмидта опирается на результаты опы­ та. Но даже беглый анализ опытных данных, лежа­ щих в ее основе, позволяет видеть, как далеки они от непосредственных показаний органов чувств. Приве­ дем эти данные в той последовательности, в которой

24

они изложены в «Четырех лекциях о теории проис­ хождения Земли». Все данные сгруппированы по че­ тырем рубрикам.

«Группа А — закономерности орбит: планетные орбиты почти круговые, лежат почти в одной плоско­ сти и обращение происходит в одном направлении, а вращение Солнца — в том же направлении, причем экваториальная плоскость Солнца близка к той же плоскости орбит. Группа Б — закономерности пла­ нетных расстояний. Планеты распределены явно не случайно, в их расстояниях есть закономерность, эм­ пирически сформулированная в начале прошлого века («закон Боде». — В. С.), но до последнего времени необъясненная. Группа С — разделение планет на две резко отличные группы: внутренние планеты — Меркурий, Венера, Земля и Марс — сравнительно небольшие, но зато с большой плотностью, довольно медленным вращением около оси, с малым числом спутников, и внешние планеты — Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун — большие, меньшей плотности, с боль­ шой скоростью вращения и многочисленными спутни­ ками. Недавно открытый Плутон сюда не входит, он расположен на краю системы и может не уклады­ ваться в закономерность. Наконец, группа D — это распределение момента количества движения...» 1

Названные четыре группы данных астрономии, представляющие эмпирически установленные особен­ ности Солнечной системы, являются той опытной ос­ новой, на которой базируется теория О. Ю. Шмидта; они прежде всего выступают в качестве закономер­ ностей явлений природы, подлежащих объяснению теорией. Но среди этих опытных данных нет основ для нахождения той руководящей осевой нити, на

25

которую можно было бы их, так сказать, нанизать, й нет того понятия, через которое и при помощи кото­ рого они обрели бы связь между собой.

Такую руководящую идею теории нельзя, конеч­ но, считать просто ранее содержавшейся в голове теоретика. Она формируется, как это уже было пока­ зано на примере ньютоновской механики, на основа­ нии главнейших физических (в данном случае астро­ номических) представлений эпохи. Характерно, что в последнем издании своей книги о происхождении Земли О. Ю. Шмидт уже не обращает особого вни­ мания на эти главнейшие представления эпохи. Но в ранее изданных «Четырех лекциях...» они особо фик­ сируются автором: «Наша теория опирается на сле­ дующие факты, открытые недавно в ходе развития астрономии. Это в основном три новых факта»'.

Первый факт — вращение Галактики. Эта старая идея Гершеля-старшего и Канта, забытая и вновь восстановленная и конкретизированная благодаря трудам Линдблада, Оорта и нашего соотечественни­ ка К. Ф. Огородникова.

Второй факт — наличие в Галактике, притом глав­ ным образом в центральной ее плоскости (известно, что Галактика имеет форму двояковыпуклой, сильно уплощенной линзы), облаков темной материи, состоя­ щей, кроме газа, из твердых частиц различного раз­ мера. Факт этот установлен был также незадолго до выдвижения О. Ю. Шмидтом своей гипотезы (1944 г.).

И наконец, третий факт, появившийся также пе­ ред началом разработки теории, —■это решение ста­ рого спора о том, являются ли метеорные тела члена­ ми Солнечной системы. Спор был решен в то время

впользу их принадлежности к Солнечной системе.

1О. Ю. Шмидт. Четыре лекции о теории происхождения Земли, стр 15.

26

Проанализировав эти новые факты, О. Ю. Шмидт замечает: «Теперь все факты, которых не хватало для нашей теории, оказались налицо, и я мог сформули­ ровать основы своей теории» (курсив мой. — В. С.) '.

Обращает на себя внимание следующее важное обстоятельство, связанное с ролью данных фактов в создании гипотезы о происхождении Земли. Самой гипотезой (теорией) они не объясняются, а поэтому и остаются как бы незамеченными. Поэтому-то они в качестве первоначальных «лесов» и снимаются при последующем изложении теории. Они сыграли свою роль, они могут уйти.

Какую же роль они сыграли?

Прежде всего они должны были объяснить, каким образом, откуда получено вещество, из которого обра­ зовались планеты. Вопрос об этом веществе был всег­ да одним из главных предварительных идей теорий (гипотез) о возникновении планетной системы Солн­ ца. В зависимости от его решения все прошлые и настоящие гипотезы можно разделить на три группы:

а) гипотезы, в которых планеты и Солнце возни­ кают из общей массы (например, известная гипотеза

межзвездной материи (например, гипотезы Си, Линдблада и гипотеза О. Ю. Шмидта).

«Первая ближайшая задача» этих гипотез — «вос­ становить то состояние вещества, ныне составляюще­ го планеты, в каком оно находилось до образования

1 О. Ю. Шмидт. Четыре лекции о теории происхождения Земли, стр. 16.

27

планет» !. Эта задача и оказалась осевой для гипоте­ зы, хотя сама гипотеза ее обычно не решала, а при­ нимала за исходную посылку, руководящую нить. Вот такую руководящую нить и должны были дать фак­ ты, выходящие за пределы гипотезы и в то же время необходимые для ее построения. То обстоятельство, что речь идет в данном случае о гипотезах, а не о теории, дела не меняет, так как по своей структуре они не отличаются, только в гипотезах более заметны те «леса», которые впоследствии отбрасываются, сни­ маются в теории. Но, как было сказано,'каждая тео­ рия (как и гипотеза) объединяет отдельные эмпири­ ческие факты при помощи особых понятий, представ­ лений, которые этой теорией непосредственно не обосновываются.

Вот как связаны факты в теории О. Ю. Шмидта. «Солнце, двигаясь в Галактике, т. е. участвуя в га­ лактическом вращении (первый факт из трех, непо­ средственно не объясняемых теорией, но лежащих в ее основе. — В. С.), при пересечении центральной плоскости Галактики захватило часть метеорной твердой материи, возможно также и часть газа, из облака темной материи (второй факт. В третьем из­ дании книги автор говорит уже о «газово-пылевом облаке». — В. С.). Таким образом, вокруг Солнца образовался рой частиц, двигавшихся вокруг него по эллипсам под действием его притяжения и продолжа­ ющих путь в Галактике уже вместе с Солнцем. Из этой твердой материи, из этого роя и образовались затем планеты. Часть этой материи составляет также кометы, часть — метеоры (третий факт. — В. С .)»12.

Здесь уже можно заметить это связующее факты представление — захват Солнцем газово-пылевого

1 О. Ю. Шмидт. Четыре лекции о теории происхождения Земли, стр. 28.

2 Там же, стр. 16— 17.

28

роя,- Мы в данном' случае прежде всего отмечаем, что из эмпирического материала, лежащего в основе тео­ рии, ею объясняемого, это представление не выводит­ ся. Это то содержание теории, которое делает теорию отличной от эксперимента. Сама возможность захва­ та должна быть доказана либо взята из более ши­ рокого круга фактов самой природы. И это очень важно для теории в целом. Можно, пожалуй, было бы сказать, что здесь решается судьба теории. Не удивительно, что этому вопросу было уделено огром­ ное внимание.-Ряд работ О. Ю. Шмидта был посвя­ щен проблеме захвата. Из них можно назвать хотя бы такие: «Проблема захвата в задаче о трех те­ лах» *, выполненная совместно с Г. Ф. Хильми, работа «О возможности захвата в небесной механике»12 и другие.

Только теперь теория может приступить к объяс­ нению фактов, т. е. к раскрытию в фактах такого содержания, на основе которого они сами обогаща­ ются и приобретают иной вид по сравнению с фак­ тами, взятыми в качестве исходного материала тео­ рии. Так, если факт однообразности орбит и одина­ кового направления вращения планет вошел в теорию, будучи осмысленным как доказательство единой причины образования всех планет, то вышел он из нее значительно глубже понятым: причина кру­ говых орбит лежит в геометрическом сложении эл­ липтических орбит отдельных частиц.

Но теория не может ограничиться только объясне­ нием тех эмпирических данных, которые легли в ее основу. Это было бы равносильно внутренней замк­ нутости теории, ее изолированности от широкого кру­

1 См. «Успехи математических наук», т. 3, 1948, вып. 4(26), стр. 157—159.

2 См. «Доклады .АН СССР». Новая серия, т. 58, 1947, № 2, стр. 213-216.

29

га человеческих знаний. Теория с необходимостью должна содержать нечто новое, выходить за пределы собственных оснований, расширять человеческие зна­ ния, она должна «направить научную работу на от­ крытие и объяснение новых фактов»

Каковы эти «новые» факты? К чему сводятся вы­ воды теории относительно них? Остановимся только на двух группах «новых» фактов.

1. Если планеты образовались в результате захва­ та из мелких частиц материи, то они в момент своего образования были холодными и лишь постепенно ра­ зогревались вследствие радиоактивного распада в центре планет.

Этот вывод делается из общего предположения о том, что облако материи, из которой образовались планеты и в том числе Земля, состояло из холодных частиц. Мы не будем подробно останавливаться на этом выводе и приводить всех мнений «за» и «про­ тив», так как это вопрос специальный. Мы подчерки­ ваем лишь то положение, что данное следствие выхо­ дит за пределы самой космогонии и является надеж­ ным критерием определения правильности или ложности теории О. Ю. Шмидта.

2. О. Ю. Шмидт выводит из своего предположения продолжительность процесса образования Земли, иными словами, возраст Земли. Это тоже новый факт для теории.

Таким образом, теория не может быть сведена к описанию опыта, лишь к переводу содержания опыта на особый язык.

Но, может быть, опыт можно свести к теории и понимать его как обычное следствие теоретических1

1 О. Ю. Шмидт. Возникновение планет и их спутников. —■ «Доклады АН СССР». Серия физическая, т, 14, 1950, № 1, стр. 31.

30