О природе живого: механизмы и смысл - Ичас М.
ISBN 5-03-002805-6
Скачать (прямая ссылка):
Творческое воображение необходимо потому, что не существует никакого “механического” правила, с помощью которого можно было бы на основании имеющихся данных создавать сколько-нибудь значимые научные теории или концепции. Никакой компьютер (по крайней мере из ныне существующих), если ввести в него только сведения о положении и скоростях движущихся тел, не выведет законов Ньютона, а если представить другую группу фактов, не выдаст нам теорию эволюции путем естественного отбора.
Как уже говорилось, всякая научная теория верна лишь относительно, так как обычно можно найти несколько разных теорий, совместимых с одной и той же группой фактов. Кроме того, как бы хорошо ни подтверждалась теория имеющимися данными, мы никогда не можем поручиться, что нам известны все относящиеся к делу факты. Яркой иллюстрацией может служить теория света.
Ньютон считал, что свет — это поток крошечных частиц, которые мы сегодня называем фотонами. Вскоре, однако, выяснилось, что свет не всегда ведет себя в соответствии с таким представлени-
Рис. 7-1. Интерференция — явление, предсказанное гипотезой о волновой природе света. Когда фазы двух лучей совпадают, интенсивность света возрастает, а когда они противоположны — уменьшается. Этого нельзя было бы ожидать, если бы свет был просто потоком частиц.
ем: характер его распространения, особенно такие явления, как интерференция, очень легко объяснить, если рассматривать его как волнообразные колебания (рис. 7-1). Позднее Максвелл показал, что свет можно представить как волновое возмущение электромагнитного поля, и, основываясь на этой теории, физик Герц получил “свет” с очень малой частотой колебаний, который мы сегодня называем радиоволнами. Таким образом, все имевшиеся данные, казалось бы, подтверждали волновую природу света; и в самом деле, распространение света можно было полностью объяснить на основе волновой концепции.
И тем не менее Эйнштейну удалось показать, что есть одно явление, несовместимое с этой концепцией, — так называемый фотоэлектрический эффект. Если вы направите свет на подходящую металлическую поверхность, из ее атомов будут выбиваться электроны. Согласно волновой теории, их скорость (т. е. энергия) должна возрастать с увеличением интенсивности света. Однако на деле такой зависимости нет: повышение интенсивности света приводит лишь к увеличению числа выбитых электронов, а их энергия определяется не силой света, а длиной его волны. При распространении света он действительно ведет себя как “волна”, но как только он начинает взаимодействовать с материей, он проявляет корпускулярные свойства — как бы дробится на частицы, энергия которых зависит от “длины волны”. Иногда говорят, что свет может проявлять и волновые, и корпускулярные свойства, но лучше все же считать, что это не волны и не частицы, а нечто совершенно особое, чему нет аналогии в окружающем нас обычном мире. Как можно было ожидать, новая теория Эйнштейна имела далеко идущие последствия: она стала одной из основ современной квантовой теории.
Обычно люди склонны думать, что развитие науки идет путем
отрицания старых теорий и создания вместо них новых; но, как показал пример со светом, это слишком упрощенное представление. Новая теория включает в себя старую, она в некотором смысле расширяет ее, придает ей более общий смысл. Так, все факты, предсказываемые волновой теорией света, остались верными, и ее до сих пор используют при создании линз или радиопередатчиков. Новая теория объединяет старые концепции, она способна одновременно объяснить не только прежние данные о распространении света, но и новые, касающиеся его взаимодействия с материальными телами. Точно так же современная химическая теория не отрицает ни одного из установленных ранее алхимиками фактов, и все их знания в ней используются; но эта новая теория учитывает гораздо больше фактов, включая и те, что были известны ранее.
Новая, более обобщенная теория не должна противоречить верным предсказаниям старой, и по этому признаку часто легко бывает отличить идеи, выдвигаемые “шизиками”. Например, некто Ве-лиховский предложил теорию “сталкивающихся миров”, согласно которой Земля и Венера движутся весьма причудливым образом, что будто бы позволяет объяснить некоторые факты (как он их понимал) из истории Вавилона и Египта. Эта теория действительно объясняла то, что он хотел понять, но при этом отбрасывала механику Ньютона. Вместо более широкой теории была предложена теория гораздо меньшей объяснительной ценности.
В науке различают данные и теории. Данные — это не совсем то, что в повседневной жизни называют “фактами”. Строго говоря, “факты” — это наши прямые ощущения, и когда мы видим красный цвет, нам не нужно никаких теорий для того, чтобы сказать: вижу красное. Данные же требуют теории для их истолкования. Так, весовые соотношения при химических реакциях стали ценными данными только после того, как была создана теория взвешивания, которая ведет свое начало от работ Архимеда из Сиракуз. Она гласит, что веса могут считаться равными, если они уравновешивают друг друга при условии, что оба плеча весов одинаковой длины. Если мы не признаем справедливость этой теории, мы не сможем верно определить, что тяжелее, а что легче. Точно так же мы должны полагаться и на теории оптики и электричества, когда используем для “установления фактов” телескоп или вольтметр. Процесс, таким образом, идет по кругу и включает творческое воображение: данные подсказывают теорию, а теория в свою очередь используется для их интерпретации и получения новых данных.
