Добавил:
kiopkiopkiop18@yandex.ru Вовсе не секретарь, но почту проверяю Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
59
Добавлен:
24.03.2024
Размер:
6.08 Mб
Скачать

естествоиспытателями и математиками. Математик может обвинять ученого-естествоиспытателя в излишней практичности и недостаточной заинтересованности в идеях как таковых. Ученый- естествоиспытатель в свою очередь может считать, что математик не осознает действительности и интересуется лишь идеями, даже если они ни к чему не ведут, т.е. не имеют практической ценности. Помимо таких предрассудков относительно "идеального или реального", таланты, особо почитаемые этими дисциплинами, тоже различны. Для математика важнее всего замечать варианты в любых ситуациях, уметь следовать цепочке своих рассуждений в любом направлении, куда бы они ни завели. Для ученого- естествоиспытателя необходимо твердо стоять на

ногах и

постоянно помнить о последствиях,

которые

абстрактная

идея

 

может

иметь

в

физическом

мире,

чего

не

требуется

от

математика. Альберт Эйнштейн, который занимался обеими областями знаний, сказал: "Истину в физических вопросах никогда нельзя найти с помощью только математических или логических размышлений". А вот что он говорил о том, как выбирал профессию.

Конечно, то, что я в определенной степени пренебрег математикой, имеет свое основание. Причина не только в том, что меня больше интересовала наука, чем математика, но и вот в каком странном случае. Я понял, что математика делится на множество разрозненных отраслей, каждой из которых можно посвятить всю свою короткую жизнь. Конечно же, это объяснялось тем, что в сфере математики у меня была недостаточно развита интуиция... А вот в физике я скоро научился чувствовать, что может привести к истине, и отбрасывать все лишнее, что занимает разум и отвлекает его от сути.

Но какова же природа интуиции, свойственная выдающимся ученым такого калибра, как Ньютон или Эйнштейн? Начав со всепоглощающего интереса к физическим объектам и их функционированию, эти люди в конечном итоге начинают искать свод законов или принципов, которые могли бы объяснить поведение объектов. Самый значительный прогресс достигается тогда, когда соединяются разрозненные элементы, а простые правила могут объяснить увиденные взаимосвязи. Допуская, что эта способность отличается от аналогичного умения математика, Улам признает, что последнему трудно понять, что значит подсказка интуиции относительно какого- либо физического явления; он предполагает, что лишь немногие математики ощущают нечто подобное. Вернер Гейзенберг, в 32 года получивший Нобелевскую премию по физике (1932)52, рассказывает об интуиции своего наставника Нильса Бора и о том, как она часто предвосхищала то, что было впоследствии доказано.

Бор, несомненно, знает, что отталкивается от противоречивого предположения, которое в своей нынешней форме не может быть истинным. Но он обладает непогрешимым инстинктом, помогающим использовать эти самые предположения и создавать на их основе убедительные модели атомных процессов. Бор использует классическую механику или квантовую теорию так же, как художник пользуется кистью и красками. Кисти не определяют картину, а цвет сам по себе не передает всей полноты ощущений, но если живописец мысленно видит свою картину то с помощью кисти может более или менее точно представить ее окружающим. Бор точно знает, как ведут себя атомы во время световой эмиссии, в химических процессах и во множестве других ситуаций, и это помогает ему

52 За создание квантовой механики, применение которой привело помимо прочего к открытию аллотропических форм водорода. — Примеч. ред.

создать интуитивную картину структуры разных атомов: совсем не обязательно, что сам Бор убежден, будто внутри атома движутся электроны. Но он уверен в истинности своей картины. Тот факт, что он не может адекватно описать ее лингвистическими или математическими средствами, — настоящая катастрофа. Но, с другой стороны, это и дерзкий вызов.

Подобная вера в силу интуиции в отношении истинной природы физической действительности часто встречается в воспоминаниях физиков. Говоря об Эйнштейне, Гейзенберг однажды заметил следующее.

Я, как и вы, думаю, что у простоты законов природы есть объективное обоснование, их нельзя назвать результатом экономии мысли. Если природа приводит нас к очень простым и красивым математическим формам под формой я понимаю связную систему гипотез, действий и т.п. — к формам, никем прежде не замеченным, то нам лишь остается думать, что они "истинны" и раскрывают настоящие свойства природы... Но один тот факт, что мы никогда не пришли бы к этим формам самостоятельно, что они были скрыты от нас природой, говорит о том, что они сами по себе являются частью действительности, а не просто нашими размышлениями о ней... Меня очень привлекает простота и красота математических построений, в виде которых предстает природа. Вы тоже должны это ощутить: пугающую простоту и целостность взаимосвязей, которые нам внезапно раскрывает природа и к которым никто из нас совершенно не был готов.

На долю величайших исследователей выпало ставить перед собой вопросы, над которыми раньше никто не задумывался, а затем находить ответ, навсегда меняющий представление ученых (а в конечном итоге и неспециалистов) о Вселенной. Гений Эйнштейна заключается в том, что ученый постоянно сомневался в абсолютности времени и пространства. Еще подростком Эйнштейн задумывался над тем, какой была бы жизнь, если бы мы действовали с точки зрения света или,

вернее, если бы могли двигаться на световом луче. Предположим, говорил он, мы смотрим на часы, но удаляемся от них со скоростью света. В таком случае время на часах застынет, потому что новый час всегда будет отставать от нас. Для светового луча время на часах останется неизменным.

Эйнштейн пришел к мысли, что, приближаясь к скорости света, можно все больше изолироваться

в своем

участке времени и пространства, а

значит,

все

сильнее

уходить

от

законов

окружающего мира. Больше не существует такого понятия, как универсальное время: и действительно, для путешественника на световом луче ощущение времени будет отличаться от того, как его чувствует человек, остающийся дома. Однако все чувства человека на световом луче взаимосвязаны друг с другом: там по-прежнему наблюдаются те же отношения между временем, расстоянием, скоростью, массой и силой, которые описал Ньютон. Точно так же они взаимодействуют и в том месте, где располагаются часы. Просто фактические значения времени, расстояния и т.п. будут отличаться для путешествующего со светом и человека, находящегося поблизости от часов.

На то, чтобы развить эту мысль, дабы подтвердить ее открытиями прошлого (например, с помощью эксперимента Михельсона-Морли, в ходе которого было доказано отсутствие эфира) и гипотетическими опытами будущего, а затем чтобы разработать математическое обоснование теории относительности, Эйнштейну потребовались годы, и это событие является одним из выдающихся в истории нашего времени. Здесь нужно отметить, что оригинальность научной мысли Эйнштейна основывается на смелом определении проблемы, на постоянстве ее исследования со всеми ее тайнами

и сложностями, а также на способности понять ее связь с основными вопросами природы и структуры Вселенной. Эйнштейну нужна была храбрость, чтобы самостоятельно в течение многих лет развивать свою теорию, несмотря на то, что в ней не было конвенциальной53 мудрости, а также для того, чтобы не сомневаться, что окончательный результат действительно будет проще, доступнее и достовернее (а поэтому "правдивее"), чем всемирно признанный синтез Ньютона, который был осуществлен за два века до этого.

Как убедительно доказывал физик Джеральд Холтон, для подобной программы требуется нечто большее, чем просто технические способности, острый математический ум и наблюдательность, хотя каждая из этих характеристик, по-видимому, выступает необходимым условием. Ученые руководствуются также ключевой темой убеждениями о том, как функционирует Вселенная и как лучше всего было бы изложить ее основные принципы. В случае с Эйнштейном именно эта убежденность, что должно существовать несколько простых законов, что они должны объединять различные явления и в этих законах не будет ничего случайного или неопределенного, является неотъемлемой частью его профессионального кодекса. Говорят, Эйнштейн заметил: "Бог не упустил бы возможности создать природу такой простой". Подобные понятия иногда могут вызвать больше дискуссий, чем объективные факты и цифры, с которыми, как правило, работают ученые. Холтон сказал: "Осознание понятий, которым иногда хранят слепую верность, может объяснить суть противоречий между соперниками намного лучше,

53 Конвенциальный (от лат. conventionalis — соответствующий договору, условию) — условный, принятый, соответствующий установившимся традициям. — Примеч. ред.

чем это по силам научному контексту и окружению".

Обсуждение ключевой темы, положенной в основу системы какого-либо ученого, выдвигает на передний план загадочный, но очень важный аспект научной деятельности. Хотя в наше время образ

ученого

 

 

предполагает

наличие

дисциплинированности,

систематичности

и

объективности,

похоже,

что в конечном

итоге

наука

сама

по

себе

является

религией,

представляет собой ряд верований, которых ученые придерживаются с убежденностью фанатика. Ученые не только искренне верят в свои методы и темы, но многие к тому же считают, что в их миссию

входит

использовать

эти

инструменты

для

объяснения

всех

тех

сфер

окружающей

действительности, которые окажутся им по плечу.

Такая

убежденность,

вероятно, и есть причина

того,

что

великие

ученые,

как

правило,

интересовались глобальными вопросами, а в последние годы жизни часто были склонны к философским размышлениям, например, о природе действительности или о смысле жизни. Даже Ньютон, как было недавно установлено, многие годы жизни посвятил изучению различных аспектов мистики, метафизики и космологии, а также высказывал взгляды, которые мы сегодня сочли бы, по крайней мере, средневековыми, если не сказать странными. Как мне кажется, его интерес во многом объяснялся тем же желанием разъяснить устройство мира, которое в более сдержанном и дисциплинированном виде присуще физике. Фрэнк Мануэль, комментатор работ Ньютона, сказал по этому поводу следующее.

Высказывания Ньютона об основополагающих принципах религии, его толкования пророчеств, критические отзывы об исторических словах Писания, его система хронологии мира, космологические теории и интерес к

языческой мифологии все это говорит об одинаковом менталитете и стиле мышления. Как Природа находилась в согласии сама с собой, то же можно было сказать и о разуме Исаака Ньютона. На пике его возможностей в нем проявилось страстное желание обнаружить порядок и систему в том, что казалось хаосом, выделить из огромной беспорядочной массы материалов несколько основных принципов, которые охватили бы все и объяснили бы связь между составными элементами... В каком бы направлении он ни двигался, он всегда искал единую структуру.

В данном случае, без сомнения, мы видим отличия от сферы интересов большинства математиков, которые стремятся поскорее отвернуться от действительности и не пытаются охватить всю ее сложность и беспорядочность в своих уравнениях. Подобная страсть к единой унифицирующей системе может служить разделительной чертой между физическими науками и другими дисциплинами. Если ученые, занимающиеся другими отраслями науки, стремятся объяснить действительность будь то биология, социология или когнитивистика, — то не вызывает сомнения, что они не испытывают желания искать всеобщие объяснения или смысл жизни. И другие люди, наделенные развитыми логико- математическими способностями, — например, шахматисты, — тоже вряд ли будут расходовать свою энергию в поисках ответов на вопросы устройства мира. Возможно, желание раскрывать основные философские секреты существования это особая отличительная черта, присущая в детстве будущим ученым-физикам.

В возрасте четырех или пяти лет Альберт Эйнштейн получил в подарок магнитный компас. Его заворожила стрелка, далекая и недоступная, но, похоже, оказавшаяся во власти неведомой силы, которая притягивает ее к северу. Стрелка компаса стала откровением, поскольку поколебала

уверенность ребенка в простоте устройства физического мира: "Я до сих пор помню а может быть, всего лишь думаю, что помню, — что этот случай произвел на меня глубокое и неизгладимое впечатление". Слишком рискованным было бы приписывать такое влияние обычному воспоминанию из детства, и Эйнштейн, всегда осторожно относившийся к своим мыслям и словам, заявляет о сомнениях одной лишь фразой — "Я думаю, что помню". И все же стоит сравнить воспоминания Эйнштейна о ключевых переживаниях детства с тем, что рассказывали другие ученые с развитым логико-математическим интеллектом.

Например, уже известный нам математик Станислав Улам говорит, что в детстве его очаровал сложный узор на восточном ковре. Получившаяся картинка, казалось, содержала в себе "мелодию", в которой различные детали были созвучны друг другу. Улам предполагает, что такие паттерны (от англ. pattern — повторяющийся рисунок, узор. — Примеч. ред.) обладают признаками математической последовательности, к которой особенно восприимчивы некоторые дети. Во многом подобная чувствительность может основываться на особого рода острой памяти, с помощью которой ребенок может сравнить данный паттерн будь то визуальный или числовой с другими, встреченными в прошлом. В этой связи хочу упомянуть, что, наблюдая за маленькими детьми, мы с коллегами выделили группу малышей, которых особенно привлекают повторяющиеся узоры. Не зная о высказывании Улама, мы назвали этих детей "паттернализаторами" и сравнили их с другой группой детей, предположительно с более развитым лингвистическим интеллектом, которую определили как "драматизаторов". Конечно, мы до сих пор не знаем, действительно ли дети,

интересующиеся узорами, "рискуют" стать в будущем математиками.

Что еще привлекает детей, наделенных логико-математическим интеллектом? В детстве Паскаль страстно желал изучать математику, однако ему не позволял отец, который запрещал даже говорить об этой дисциплине.

Но Паскаль начал мечтать об этом предмете. На стенах своей комнаты он делал отметки углем, стараясь найти способ нарисовать идеально круглую окружность или треугольник с равными сторонами и углами. Он самостоятельно обнаружил эти понятия, после чего начал искать существующие между ними связи. Он не знал никаких математических терминов, поэтому изобретал собственные... Пользуясь этими словами, он сформулировал аксиомы, а затем развил превосходные доказательства, пока наконец не дошел до тридцать второй теоремы Евклида.

Бертран Рассел вспоминает следующее.

Я начал изучать Евклида в 11 лет, а моим учителем был брат. Это было одно из главных событий в моей жизни, не менее головокружительное, чем первая любовь. Я и не представлял, что в мире есть что-то настолько увлекательное... С того самого времени и до 38 лет это было моим главным интересом в жизни и основным источником удовольствия... [Математика] не имеет отношения к человеку, к этой планете или вообще к этой случайным образом организованной Вселенной ведь, как Бог у Спинозы, она не полюбит нас в ответ.

С. Улам предлагает одно возможное объяснение такой страсти. Сначала маленький ребенок выполняет удачные опыты с числами, потом экспериментирует дальше и накапливает собственные знания (и воспоминания) о работе в сфере чисел и символов. Наконец ребенок выходит за пределы собственных исследований (обусловленных его природным математическим любопытством), столкнувшись с задачами, которые

интересовали математиков прошлого. Если ему дано многого достичь, то каждый день он должен много часов посвящать размышлениям над этими вопросами. Ведь факт остается фактом в математике, как ни в какой другой дисциплине, решающими оказываются третье и четвертое десятилетия жизни. Способность удерживать в памяти в течение ограниченного периода времени и

использовать

в

действии

все

переменные,

необходимые

для

решения

определенной

математической задачи, — вот то умение, которое по той или иной (возможно, неврологической) причине становится уязвимым уже к тридцати (возможно, к сорока) годам.

Современный американский философ и логик Сол Крипке, которого считают самым талантливым философом своего поколения, делится другими воспоминаниями детства. В три года маленький Сол отправился к маме на кухню и спросил ее, действительно ли Бог находится везде. Услышав в ответ "да", он снова поинтересовался, не вытеснил ли он часть Бога из кухни, когда вошел туда и занял некоторое пространство. Как и положено вундеркинду-математику, Крипке начал самостоятельно и очень быстро осваивать эту науку и к четвертому классу дошел до алгебры. Например, он обнаружил, что при умножении суммы двух чисел на разницу между ними ответ получается таким же, как при вычитании квадрата меньшего числа из квадрата большего. Как только он понял, что это правило можно применить к любым числам, то осознал основы алгебры. Крипке однажды сказал матери, что он сам изобрел бы алгебру, если бы до этого она еще не была изобретена, поскольку дошел до нее столь естественным путем. Такая способность определять сферу интересов присуща всем вундеркиндам-