Леон бриллюэн

(1889 – 1969)

Французский физик. Основные научные работы посвящены квантовой механике (теорема Бриллюэна, формула Бриллюэна-Вигнера, метод Бриллюэна-Вентцеля-Крамерса), радиофизике, физике твердого тела, кибернетике, теории информации, философским проблемам науки. Предсказал (независимо от П.Дебая) диффузионное рассеяние рентгеновских лучей колебаниями кристаллической решетки, явление рассеяния света в кристаллах (эффект Бриллюэна-Мандельштама), объяснил теорию парамагнетизма. Ввел понятие «запрещенные зоны» в кристаллах, заложил основы зонной теории твердых тел (совместно с Ф. Блохом).

72. «Наука не вероучение. Она не открыта человеку каким-то высшим божеством. Наука ─ это плод человеческого ума и как таковая всегда открыта для дискуссии и возможного пересмотра. В ней нет абсолютной истины; относительность – вот, пожалуй, правило в науке. Наука представляет собой некую логическую сводку человеческих познаний, основанных на наблюдении и опыте человека, а последние всегда ограничиваются определенными рамками и конечной точностью. Что касается логики, которая вносится при классификации эмпирических фактов, то она есть типичный продукт нашего разума. Мы выбираем экспериментальные результаты, которые представляются нам логически связанными между собой, и отбрасываем множество фактов, не укладывающихся в нашу «логику». Подобный искусственный прием является нашим изобретением, которым мы настолько гордимся, что настаиваем на признании полученных с его помощью результатов как «законов природы.

Мы выбираем далее отдельные законы, имеющие огромное значение, и называем их «принципами». Но в науке нет неприкосновенных принципов: законы представляют собой лишь сводки экспериментальных фактов, отобранных и систематизированных человеческим мышлением.

Люди, будучи невероятно самонадеянными, излишне склонны восхищаться собственной работой и позволять себе предаваться приятным размышлениям! Научные теории вводят связи между эмпирическими фактами, но любая теория может быть отброшена, в то время как факты остаются, если их точно наблюдали, и эти связи сохранятся в какой-либо другой теории».

[ 18, 9-10].

73. «Наука не простое накопление эмпирических результатов. Она представляет собой, по сути дела, попытку понять и упорядочить эти результаты. То, что пытаются делать ученые, это есть создание того или иного логического каркаса мышления, позволяющего им обнаружить внутренние связи и соотношения между экспериментальными наблюдениями, которые можно провозгласить в качестве «научных законов». [ 18, 11].

74. «… в физической системе нельзя измерять все без конца и края. В ней всегда остается много неизвестных величин, о которых мы можем судить лишь с некоторой вероятностью, но без полной определенности». [ 18, 27]

75. «Существует предел точности экспериментальных измерений. Ученый стремится, насколько возможно, повысить точность своих наблюдений, но его всегда останавливает непреодолимое препятствие: возмущение, привносимое самим измерительным прибором в объект измерения. В прежних классических науках допускалось пренебрегать ролью наблюдателя: предполагалось, что экспериментатор наблюдает именно то, что происходит вокруг него, и что его присутствие не влияет на ход событий. В астрономии или классической механике подобная точка зрения оправданна. Но когда мы исследуем атомы или электроны, мы не можем наблюдать эти крохотные элементы, не возмущая их. Теперь связью между наблюдателем и наблюдаемым объектом пренебрегать уже нельзя». [ 18, 40].

76. «Наш ум скорее предпочитает иметь дело с теориями и общими законами, чем с грудами накопленных несвязанных данных, которые нам трудно запомнить. Удовлетворение от открытия некоторого общего научного закона доставляет ученому личное наслаждение…

Научные законы имеют особую ценность для ученого- человека, но им присуще человеческое и в другом отношении: эти законы открыты умом человека, они изобретены человеческим воображением…

Физическую теорию можно истолковать как открытие, сделанное человеческим умом. Она идет дальше, чем эмпирические результаты, и выражает, по-видимому, дополнительное количество информации, действительное создание негэнтропии человеческим мышлением». [ 18, 41-43].

77. «Теория, которую наш ум способен понять и приспособить к своим собственным логическим методам, играет роль хорошего перевода с какого-то таинственного языка на доступный нам язык. Она дает нам возможность следовать обычными путями рассуждений, пользоваться нашими привычными способами мышления и применять их к анализу явлений, происходящих вокруг нас во Вселенной. Перевод может быть верен лишь частично. Им можно пользоваться лишь применительно к определенной области Вселенной. Тем не менее он чрезвычайно полезен ученому, который чувствует, что он покидает дикую неизвестную страну и входит в цивилизованный мир с его дорогами и правилами, которые он приемлет и может безопасно им следовать. Но он никогда не должен забывать, что эти дороги, как и большая доля окружающего ландшафта, созданы человеком и что девственный лес находится почти рядом». [ 18, 57].

78. «Физическая теория обычно базируется на нескольких отобранных экспериментальных результатах, которые не всегда достаточно хорошо определены с точки зрения математика. Эти результаты вначале очень упрощаются и приводятся в систему для внесения в модель, которая может содержать множество дополнительных человеческих изобретений, берущих начало из воображения ученого, а не проистекающих из прямых экспериментальных фактов. Исходя из этого, строится не слишком точно и не слишком логично некоторая теоретическая система и составляются предсказания. Но поставим коварный вопрос: контролируются ли эти предсказания экспериментами с достаточной точностью? Если да, то теория хороша, по крайней мере как отправная точка, так что ее можно с успехом развивать. В противном случае вся система годна лишь для мусорной корзины». [ 18, 65-66].

79. «Часто говорят, что «природа проста». Неверно! Это наш ум стремится к простоте, чтобы не тратить лишних усилий». [ 18, 69].

80. «Когда мы сможем сказать, что понимаем физическое явление? Мы получаем это удовлетворение, когда нам удается мысленно представить себе модель, так или иначе «объясняющую» на основе установленных законов факты, наблюдаемые в новых сериях экспериментов. Понять – значит вернуться к тому, что «уже наблюдалось.

Отметим, что понятие модель охватывает обширное многообразие форм (configurations). Это может быть либо какой-то механизм, либо та или иная электрическая модель, либо же система уравнений (уравнения Максвелла для электромагнитного поля) – короче говоря, любое представление, позволяющее нам вести рассуждения.

Наконец, эта модель ограничена в своих целях, подобно экспериментам, которые она должна обобщить. Законы, которые есть плод воображения ученых, дают результаты, правильные в определенных пределах.

Если мы попытаемся экстраполировать их слишком далеко, то обнаружим расхождения; закон приходится пересматривать и вносить в него поправки; подобный пересмотр очень часто требует коренной переделки модели». [ 18, 69-70].

81. «Давайте уясним раз и навсегда, что говорить о законах природы так, как если бы они действительно существовали и без человека, ─ значит безрассудно преувеличивать. Подобная наивная точка зрения годилась бы в старые времена, но ученым нашего времени недавно пришлось отказаться от нее по многим серьезным причинам. Во-первых, сложность природы делает для нашего ума невозможным охват ее во всей присущей ей полноте. Как уже отмечалось, мы искусственно расчленяем ее на составные части и наблюдаем ее по частям. Открываемые нами законы зависят от способа подобного расчленения, так что впоследствии нам приходится вносить в них поправки, чтобы учесть неизбежную взаимосвязь частей, расчлененных в нашем рассудке. Целое не есть просто совокупность составных частей; очень сложная система действий и противодействий может сильно видоизменить законы, приложимые к действующему целому. Не раз ученые, стремясь поспешно обобщить те или иные законы, правильные в рамках определенной шкалы наблюдений, натыкались неожиданно на преграды, заставлявшие пересматривать всю систему их правил». [ 18, 70].

82. «Многие ученые склонны верить теории больше, чем экспериментальным фактам. Теория представляет собой организованную систему знаний, которую легко запомнить и которая готова к применению. Более того, теория претендует на то, чтобы быть строгой. Ее часто преподносят студентам как раздел математики, основанный на некоторых аксиомах и правилах и способный совершенно точно ответить на любой вопрос».

[ 18, 72].

83. «Природа не укладывается в границы нашего воображения, поскольку воображение слишком связывается с нашим повседневным наблюдением мира. Наипростейшие модели, заимствованные из нашего опыта, взятые в человеческом масштабе, не годятся для истолкования атомных и субатомных явлений. Необходимо изобрести что-то еще, помимо этих моделей: приходится вводить абстрактные символы, которые не поддаются простому описанию, создавать новые слова; ученый создает научный жаргон, старый хлам противоречивых понятий переделывается и приспосабливается к новой модели. Мы не можем жить и дискутировать без запаса слов!

… Нам никогда не удается увидеть непосредственно первичные компоненты материи, но мы воображаем их, пытаемся отгадать их поведение и наделяем их некоторыми свойствами для того, чтобы скоординировать самые таинственные эксперименты. Что представляют собой эти первичные компоненты? Это частицы? Это волны? Определенного ответа дать здесь нельзя. Наше воображение строит сложную модель из кажущихся противоречивых частей, и наука продолжает безостановочно развиваться». [ 18, 75].

84. «… теории надо рассматривать как очень полезные модели, но отнюдь не как завершенные вещи. Они есть плоды человеческого изобретения, а не божественного откровения; их будут переделывать, видоизменять, приспособлять, пересматривать и т.д. и т.п. до бесконечности, пока ученые смогут работать». [ 18, 77].

85. «Наука есть коллективный труд по сбору всей информации, поставляемой экспериментаторами и заслуживающей нашего доверия. Повторять эксперименты полезно всякий раз, когда это практически выполнимо. Это тем более необходимо, что некоторые эксперименты выражают лишь законы вероятности, так что одиночный эксперимент в таком случае большого значения не имеет.

На этих фундаментальных тщательно проверяемых данных строится работа теоретиков, отыскивающих логические связи между фактами, устанавливающих законы и составляющих предсказания». [ 18, 82].

86. «Мы не можем абстрагировать себя от мира. Мы образуем вместе с ним неделимое целое. Нет актеров и зрителей, есть единая толпа. Современный ученый должен раз и навсегда отказаться от идеи реального объективного мира. Наука просто поставляет нам характерные модели, копирующие наблюдаемые нами регулярности (или законы), и позволяет нам рассуждать о них. По определению Планка, модели образуют физическую картину мира. Физические модели отличаются от мира так же, как географическая карта от поверхности Земли». [ 18, 86-87].

87. «Законы классической механики представляют собой математическую идеализацию, которую нельзя считать соответствующей реальным законам природы. Во многих задачах (например, астрономических) они дают замечательные результаты, которые совпадают с наблюдением в пределах экспериментальной погрешности. В других же областях в них приходится вносить поправки (теория относительности, квантовая механика). Классическая точка зрения пренебрегала действительной ролью и значением экспериментальной погрешности. Ошибки считались случайностью. Отсюда всегда представлялось, что их можно сделать сколь угодно малыми и в конце концов ими можно было бы пренебречь. Эта упрощенная картина привела к предположению о полном детерминизме в классической механике. Мы сейчас должны ясно представлять себе, что экспериментальные ошибки неизбежны, обнаружение чего делает строгий детерминизм невозможным. Ошибки ─ существенная черта картины мира, подлежащая учету в теории». [ 18, 150-151].

88. «Теорию можно уподобить географической карте действительности: она не дает точного (correct) и полного описания мира. Мы начинаем с плоской карты, затем видоизменяем ее с учетом шарообразности Земли и так шаг за шагом совершенствуем наше представление, но конца этой работы не существует.

На каждом этапе развития теории некоторые ученые полагают, что им удалось доказать ее совершенство, исключающее всякую возможность ее видоизменения. Единственное, что в их силах доказать, так это то, что теория последовательно логически построена и согласуется с экспериментальными данными в пределах определенной ограниченной области. Очень скоро, однако, открываются новые эмпирические факты, которые требуют полной переделки теорий». [ 18, 158].

89. «Любая теория содержит ряд величин, которые можно экспериментально измерять, и величины, которые экспериментально наблюдать нельзя. Первые называются наблюдаемыми, вторые – ненаблюдаемыми. Между ними не всегда делают четкое различие, и многие авторы, утверждая, что те или иные величины являются наблюдаемыми, исходят при этом из произвольных определений, которые не соответствуют никаким физическим экспериментам. Это ведет к противоречиям и парадоксам, которых во что бы то ни стало следует избегать. В этом вопросе я придерживаюсь строгой точки зрения и предполагаю…, что некоторая величина является наблюдаемой только тогда, когда для ее наблюдения можно указать метод и дать подробное описание экспериментальной установки». [ 19, 15].

90. «Для всех теорий существуют ограничения, все они «хороши» до определенной степени и в определенных границах. Они не представляют собой «правду и только правду…». Всякая теория основывается на тщательно проведенных экспериментах, однако их результаты могут быть получены только «с точностью до возможных ошибок», т.е. ошибки заключены в определенных пределах, о которых может судить экспериментатор. Всегда существует возможность, что в новом эксперименте возникнет новая, непредвиденная причина появления ошибок, или же то, что теория выведена слишком далеко за пределы области ее применимости». [ 19, 16].

91. «Научная истина никогда не должна восприниматься фанатично, любой ученый должен быть готов к тому, чтобы исправлять и дополнять свои любимые теории. В науке не существует абсолютной истины».

[ 19, 16 – 17].

92. «Его задача (ученого – Прим. составителя) начинается с выбора эксперимента, который можно было бы изолировать от влияния окружающей среды и достаточно полно описать, с тем чтобы можно было повторить его в других лабораториях и проверить результаты первых наблюдений. Кроме того, используя свою творческую фантазию, ученый строит теорию, которая могла бы установить связь между некоторым числом экспериментальных фактов. При помощи такой теории он может предсказывать новые результаты, которые будут подтверждены или опровергнуты новыми экспериментами. В случае необходимости теорию можно будет исправлять или строить заново, чтобы объяснить новые опытные данные.

Научное знание основывается на эмпирических фактах и их теоретической интерпретации. Эти два аспекта постепенно срастаются, образуя замечательный симбиоз…». [ 19, 21].

93. «Можно было бы насчитать много следующих одна за другой модификаций теории, но всем им присуще одно и то же…: вслед за открытием новых экспериментальных фактов следует перестройка теории; при этом наблюдаемые сохраняются, но в сочетании с некоторыми новыми ненаблюдаемыми они ведут к новым предсказаниям, за которыми следуют новые эксперименты и т.д. Именно в этом и состоит тот замечательный симбиоз теории и эксперимента, который ведет к безграничному росту знаний.

Описанный процесс, по нашему мнению, и лежит в основе плодотворного научного развития. Любая остановка такого развития может свидетельствовать о наличии серьезного скрытого препятствия, которое может потребовать разработки совершенно новой теоретической схемы». [ 19, 25 – 26].