Раздел I. Научный метод

37

нического (а иногда и финансового) обеспечения. Мыс­ленный эксперимент такого обеспечения не требует.

В реальном эксперименте приходится считаться с ре­альными физическими и иными ограничениями его повз-дения, с невозможностью в ряде случаев устранить мешаю­щие ходу эксперимента воздействия извне, с искажением в силу указанных причин получаемых результатов. В этом плане мысленный эксперимент имеет явное преимущество перед экспериментом реальным. В мысленном эксперимен­те можно абстрагироваться от действия нежелательных фак­торов, проведя его в идеализированном, "чистом" виде.

В научном познании могут быть случаи, когда при ис­следовании некоторых явлений, ситуаций, проведение реальных экспериментов оказывается вообще невозможным. Этот пробел в познании может восполнить только мыслен­ный эксперимент.

Научная деятельность Галилея, Ньютона, Максвелла, Карно, Эйнштейна и других ученых, заложивших основы современного естествознания, свидетельствует о существен­ной роли мысленного эксперимента в формировании тео­ретических идей. История развития физики богата факта­ми использования мысленных экспериментов. Примером могут служить мысленные эксперименты Галилея, привед­шие к открытию закона инерции.

Реальные эксперименты, в которых невозможно устра­нить фактор трения, казалось бы, подтверждали господство­вавшую в течение тысячелетий концепцию Аристотеля, ут­верждавшую, что движущееся тело останавливается, если толкающая его сила прекращает свое действие. Такое ут­верждение основывалось на простой констатации фактов, наблюдаемых в реальных экспериментах (шар или тележка, получившие силовое воздействие, а затем катящиеся уже без него по горизонтальной поверхности, неизбежно замед­ляли свое движение и в конце концов останавливались). В этих экспериментах наблюдать равномерное непрекраща­ющееся движение по инерции было невозможно.

38

Концепции современного естествознания

Галилей, проделав мысленно указанные эксперименты с поэтапным идеализированием трущихся поверхностей и доведением до полного исключения из взаимодействия тре­ния, опроверг аристотелевскую точку зрения и сделал един­ственно правильный вывод. Этот вывод мог быть получен только с помощью мысленного эксперимента, обеспечив­шего возможность открытия фундаментального закона ме­ханики движения. "... Закон инерции, — писали А. Эйн­штейн и Л. Инфельд, — нельзя вывести непосредственно из эксперимента, его можно вывести умозрительно — мыш­лением, связанным с наблюдением. Этот эксперимент ни­когда нельзя выполнить в действительности, хотя он ведет к глубокому пониманию действительных экспериментов"'.

Результаты мысленных экспериментов могут ставить иногда серьезные проблемы перед наукой, разрешить кото­рые бывает не так-то легко. Интересным примером в этом плане яиляется мысленный эксперимент Максвелла, выз­вавший сенсацию в начале 70-х годов прошлого столетия. Этот мысленный эксперимент, описанный в его работе "Те­ория теплоты", ставил под сомнение второе начало термо­динамики. В своем мысленном эксперименте Максвелл допустил наличие особого существа — "демона", "... спо­собности которого настолько изощрены, что оно может сле­дить за каждой молекулой на её пути и в состоянии делать то, что в настоящее время для нас невозможно". "Предпо­ложим, — писал Максвелл, — что имеется сосуд, разде­ленный на две части А и В перегородкой с небольшим от­верстием, и что существо, которое может видеть отдельные молекулы, открывает и закрывает это отверстие так, чтобы дать возможность только более быстрым молекулам перейти из А в В и только более медленным перейти из В в А. Это существо, таким образом, без затраты работы повысит тем­пературу в В и понизит в А вопреки второму началу термо­динамики"².

¹ Эйнштейн А., Инфельд Л. Эволюция физики. М., 1966. С. 16.

^г Цит. по: Те плов Л. П. Очерки о кибернетике. М., 1963.

С. 24-25. ^: • ••••.,•<•••• - . ••-.- •••

_f,- ; Раздел I. Научный метод

39

Сражение с "демоном" Максвелла заняло длительный период времени. Только в нашем столетии американские физики Сцилард, Димерс и Гейбор доказали, что второе начало термодинамики остается незыблемым и что никако­го "вечного двигателя", даже с помощью "демона", пост­роить нельзя. Они сумели спроектировать и рассчитать ма­шину-демона и убедились, что такая машина работать бу­дет, но требует питания внешней энергией. Причем затра­ты энергии на ее работу окажутся больше, чем выход энер­гии в результате ее деятельности. Поиск ответа на пробле­му, поставленную мысленным экспериментом Максвелла, был, несомненно, полезен и способствовал приращению научных знаний.

Мысленный эксперимент может иметь большую эврис­тическую ценность, помогая интерпретировать новое знание, полученное чисто математическим путем. Это подтвержда­ется многими примерами из истории науки. Одним из них является мысленный эксперимент В. Гейзенберга, направ­ленный на разъяснение соотношения неопределенности. "В этом мысленном эксперименте соотношение неопределенно­сти было найдено благодаря абстрагированию, разделивше­му целостную структуру электрона на две противоположнос­ти: волну и корпускулу. Тем самым совпадение результата мысленного эксперимента с результатом, достигнутым ма­тематическим путем, означало доказательство объективно существующей противоречивости электрона как цельного материального образования и дало возможность понять это классически"¹.

Однако незнание некоторыми учеными материалисти­ческой диалектики помешало правильно понять этот вывод. В результате возникли многочисленные дискуссии по дан­ному вопросу, которые особенно бурно развернулись на Сольвеевских конгрессах 1927 и 1930 гг. В этих дискусси­ях, по свидетельству их участников, огромную роль играли идеализированные воображаемые эксперименты. В них,

' Макаревичус К. Место мысленного эксперимента в позна­нии. М., 1971. С. 60. ji „ ,,, ; ... .,,, , , , ;

40

Концепции современного естествознания

писал Гейзенберг, "подобные парадоксы (противоречия между волновыми и корпускулярными представлениями. — Авт.) проступали особенно резко, и мы старались разгадать, какой ответ на такие эксперименты, возможно, дала бы природа"¹. Эти мысленные эксперименты способствовали пониманию новых научных положений, помогали объяснить причины отказа от старых представлений.

Метод идеализации, оказывающийся весьма плодотвор­ным во многих случаях, имеет в то же время определенные ограничения. Развитие научного познания заставляет иног­да отказываться от принятых ранее идеализированных пред­ставлений. Так произошло, например, при создании Эйн­штейном специальной теории относительности, из которой были исключены ньютоновские идеализации "абсолютное пространство" и "абсолютное время". Кроме того, любая идеализация ограничена конкретной областью явлений и служит для решения только определенных проблем. Это хо­рошо видно хотя бы на примере вышеуказанной идеализа­ции "абсолютно черное тело".

Сама по себе идеализация, хотя и может быть плодо­творной и даже подводить к научному открытию, еще недо­статочна для того, чтобы сделать это открытие. Здесь опре­деляющую роль играют теоретические установки, из кото­рых исходит исследователь. Рассмотренная выше идеализа­ция паровой машины, удачно осуществленная Сади Кар-но, подвела его к открытию механического эквивалента теп­лоты, которого, однако, "... он не мог открыть и увидеть лишь потому, — отмечает Ф. Энгельс, — что верил в теп­лород. Это является также доказательством вреда ложных теорий"²¹.

Основное положительное значение идеализации как ме­тода научного познания заключается в том, что получаемые на ее основе теоретические построения позволяют затем эф­фективно исследовать реальные объекты и явления. Упро­щения, достигаемые с помощью идеализации, облегчают

¹ Макаревичус К. Место мысленного эксперимента в позна­нии. М., 1971. С. 61.

² Маркс К., Энгельс Ф. Соч. Т. 20. С. 544.