Луи де Бройль

(1892 – 1987)

Французский физик, лауреат Нобелевской премии (1929 г.), один из создателей квантовой механики, автор идеи о волновых свойствах материи (волны де Бройля). Автор работ по релятивистской квантовой механике, строению ядра, распространению волн в волноводах.

94. «Несмотря на некоторую произвольность деления непрерывного исторического процесса на четко ограниченные отрезки, в истории науки, однако, можно выделить более или менее длительные периоды, во время которых, несмотря на непрекращающийся прогресс науки, основные тенденции науки, а также используемые ею теоретические представления остаются примерно одними и теми же. Эти эпохи относительной стабильности отделены друг от друга краткими периодами кризисов, во время которых под давлением фактов, ранее мало известных или вовсе неизвестных, ученые вдруг ставят под сомнение все принципы, казавшиеся до этого вполне незыблемыми, и через несколько лет находят совершенно новые пути. Такие неожиданные перевороты всегда характеризуют решающие этапы в прогрессивном развитии наших знаний».

[ 20, 9].

95. «По-видимому, уже давно существует согласие по поводу роли, которую играют эксперимент и теория в естественных науках. Эксперимент, неотъемлемая основа любого прогресса этих наук, эксперимент, из которого мы всегда исходим и к которому мы всегда возвращаемся, – лишь он один может служить нам источником знаний о реальных фактах, которые стоят выше любой теоретической концепции, любой предвзятой идеи. Но эксперимент не должен сводиться к простому, пассивному наблюдению. Он должен всякий раз, когда это возможно, активно вмешиваться в реальность, изменяя условия возникновения явлений, вопрошая природу строго определенным образом, так, чтобы видеть, каков будет ее ответ. Что касается теории, то ее задача состоит в классификации и синтезе полученных результатов, расположении их в разумную систему, которая не только позволяет истолковывать известное, но также по мере возможности предвидеть еще неизвестное». [ 20, 162].

97. «Когда физическая теория добивается получения связного математического представления об известных явлениях, она стремится к тому, чтобы предсказать новые явления. Иногда эти предсказания подтверждаются дальнейшими экспериментальными исследованиями и теория, выдержав, таким образом, испытание, укрепляется. Иногда – и можно сказать, что с течением времени это всегда в конце концов происходит, ─ либо эксперимент не подтверждает одного из предсказаний теории, либо вдруг в ходе эксперимента обнаруживается зачастую, независимо от воли исследователей, новый факт, который не согласуется с теорией. Тогда нужно доделать или переделать воздвигнутое ранее здание теории. Но, и это существенно, такая переделка, поскольку она всегда должна производиться с учетом всех накопленных ранее фактов, должна быть осуществлена так, чтобы включить тем или иным образом, и зачастую в качестве первого приближения, в новую теорию предыдущую теорию и всю совокупность уравнений, на которых она зиждется, хотя их истолкование может измениться. Таким образом, новая теория должна признать все точные предсказания старой теории, но, отличаясь от нее в некоторых пунктах, она должна строго предвидеть наблюдаемые факты, в том числе и те, которые старая теория не в состоянии предвидеть. Путем таких последовательных включений развивается теоретическая физика; не отрицая ни одного из своих предыдущих успехов, она охватывает все время изменяющимся и расширяющимся синтезом возрастающее число экспериментальных фактов».

[ 20, 163 – 164].

98. «Данные наших чувств могут служить для построения научной теории лишь после того, как они будут нами соответствующим образом истолкованы, а в это истолкование обязательно вмешиваются некоторые представления нашего ума, то есть теоретические идеи. А это говорит о том, что нельзя совершенно четко отделить эксперимент от теории и считать, что экспериментальный факт является данным, не зависящим от любого истолкования. Соотношение между экспериментом и теорией является более тонким и более сложным: экспериментальные наблюдения получают научное значение только после определенной работы нашего ума, который, каким бы он ни был быстрым и гибким, всегда накладывает на сырой факт отпечаток наших стремлений и наших представлений». [ 20, 165].

99. «Дедуктивное рассуждение исходит из априорных представлений и постулатов и пытается извлечь из них с помощью логических правил, которым подчиняется наше мышление, следствия; эти следствия затем можно сопоставить с фактами. Математический язык предоставляет в распоряжение дедукции точный инструмент, в котором она нуждается для совершения, по возможности безошибочного, перехода от посылок к выводам. Исходя в начале рассуждения из абстрактных формул, в которых физические величины представлены символами, ученый, использующий дедуктивное рассуждение, преобразует по правилам логики свои уравнения и приходит к окончательным соотношениям, которые он хочет проверить. Тогда он должен заменить символы цифрами, для того чтобы получить численные результаты, которые можно сравнить с экспериментом; рассуждение уступает место расчету. Такова схема дедуктивного рассуждения в том виде, в каком оно используется во всех науках, достаточно точных, достаточно разработанных для того, чтобы в них можно было применять математический аппарат…

Индуктивное рассуждение значительно сложнее для определения и анализа. Опираясь на аналогию и интуицию, взывая скорее к уму проницательному, чем к уму, так сказать, геометрическому, оно стремится угадать то, что еще не известно, так, чтобы установить новые принципы, которые могут служить основой для новых дедукций. Отсюда видно, насколько индуктивное рассуждение смелее и рискованнее, чем дедуктивное рассуждение; дедукция – это безопасность, по крайней мере, с первого взгляда; индукция – это риск. Но риск – необходимое условие любого подвига, и поэтому индукция, поскольку она стремится избежать уже проторенных путей, поскольку она неустрашимо пытается раздвинуть уже существующие границы мысли, является истинным источником действительно научного прогресса.

Сила строгой дедукции в том, что она может идти почти абсолютно уверенно и точно по прямой дороге; но слабость ее состоит в том, что, исходя из совокупности постулатов, рассматриваемых ею как несомненные, она может извлечь из них лишь то, что в них уже содержится. В завершенной науке, основные принципы которой были бы полными и определенными, дедукция была бы единственно приемлемым методом. Но в неполной, еще создающейся и развивающейся науке, какой по необходимости является человеческая наука, дедукция может служить лишь для проверки и применений, конечно, очень важных, но не открывающих действительно новых глав науки. Великие открытия, скачки научной мысли вперед создаются индукцией, рискованным, но истинно творческим методом. Новые эры в науке всегда начинались с изменений, вносимых в представления и постулаты, ранее служившие основой для дедуктивного рассуждения.

Из этого, конечно, не нужно делать вывод о том, что строгость дедуктивного рассуждения не имеет никакой ценности. На самом деле лишь она мешает воображению впасть в заблуждение, лишь она позволяет после установления индукцией новых исходных пунктов вывести следствия и сопоставить выводы с фактами. Лишь одна дедукция может обеспечить проверку гипотез и служить ценным противоядием против не в меру разыгравшейся фантазии. Но, захваченная в плен своей же строгостью, дедукция не может выйти из рамок, в которые она с самого начала заключена, и, следовательно, она не может дать ничего существенно нового». [ 20, 177-179].

100. «…почему при изложении научных теорий, не считая, может быть, области чистой математики, метод, называемый «аксиоматическим», удовлетворителен для нашего ума и в то же время менее плодотворен практически. Многие видные умы, особенно восприимчивые к логической красоте способа изложения, предпринимали большие усилия, чтобы изложить надежно установленные физические теории в аксиоматической форме. Разумеется, подобные усилия не являются бесполезными; они позволяют в значительной степени уточнить исходные представления и постулаты, лучше обнажить весь формальный костяк теории и строже определить область ее применения и смысл следствий, который можно из нее извлечь. Вся беда, однако, заключается в том, что не успевает завершиться работа, зачастую длительная и кропотливая, по аксиоматизации науки, как теория оказывается недостаточной для экспериментальных фактов и возникает необходимость расширить, а иногда и полностью пересмотреть ее основы…

Нельзя сказать, что строгие аксиоматические теории являются бесполезными, но, вообще говоря, они почти не способствуют наиболее замечательным успехам науки. И глубокая причина этого в том, что аксиоматический метод действительно стремится устранить индуктивную интуицию – единственный метод, который может помочь выйти за пределы уже известного; аксиоматический метод может быть хорошим методом классификации или преподавания, но он не является методом открытия». [ 20, 179].

101. «…Не заставит ли нас такой рост наших знаний, происходящий все возрастающими темпами, полагать, что вскоре мы раскроем все секреты физического мира? Думать так означало бы впасть в большую ошибку, так как каждый успех наших знаний ставит больше проблем, чем решает, и в этой области каждая новая открытая земля позволяет предполагать о существовании еще неизвестных нам необъятных континентов».

[ 20, 181].

102. «В самом начале человечество с любопытством, вниманием и иногда с беспокойством наблюдало окружающую его природу: оно пыталось выяснить причины и связи наблюдаемых явлений. Но в начале своего развития человечество не имело ни родителей, ни учителей, которые научили бы его, и часто оно верило, что находит в мифах, иногда поэтических, но всегда обманчивых, объяснение (в действительности не имеющее большой ценности) фактов, которые оно пыталось понять. Затем через несколько веков человечество достигло юношеского возраста и освободилось от своих первоначальных заблуждений. Поскольку его любопытство могло отныне опираться на более твердый разум и на более острый критический ум, оно могло продолжать исследование явлений с помощью более надежных и более строгих методов.

Так родилась современная наука, дочь удивления и любопытства, которые всегда являются ее скрытыми движущими силами, обеспечивающими ее непрерывное развитие. Каждое открытие открывает перед нами новые горизонты, и, обозревая их, мы испытываем новое удивление и нас охватывает новое любопытство. А поскольку неизвестное всегда бесконечно расстилается перед нами, то ничто, видимо, не может прервать этого непрерывного последовательного развития, которое, удовлетворяя наше былое любопытство, сразу же возбуждает новое, в свою очередь порождающее новые открытия». [ 20, 289 – 290].

103. «Когда ученый пытается понять категорию явлений, он начинает с допущения, что эти явления подчиняются законам, которые нам доступны, поскольку они понятны для нашего разума. Отметим, что это допущение не является очевидным и безусловным постулатом. В самом деле, этот постулат сводится к допущению рациональности физического мира, к признанию, что существует нечто общее между структурой материальной вселенной и законами функционирования нашего разума. На основе этой гипотезы, которую мы выдвинули, естественно не всегда сознавая всю смелость такого допущения, мы пытаемся найти разумные соотношения, которые, согласно ей, должны существовать между чувственными данными». [ 20, 291].

104. «Люди, которые сами не занимаются наукой, довольно часто полагают, что науки всегда дают абсолютно достоверные положения; эти люди считают, что научные работники делают свои выводы на основе неоспоримых фактов и безупречных рассуждений и, следовательно, уверенно шагают вперед, причем исключена возможность ошибки или возврата назад. Однако состояние современной науки, так же как и история наук в прошлом, доказывает, что дело обстоит совершенно не так. Не только каждый исследователь имеет свои личные представления и свою собственную манеру подхода к проблемам, но, кроме того, очень часто ставится под вопрос ценность констатируемых фактов и, более того, их истолкование. Теории развиваются и часто даже меняются коренным образом; в этой области, так же как и во многих других, имеются «моды», уже проходящие, и «моды», еще только возникающие. Разве это было бы возможно, если бы основы науки были чисто рациональными? Это служит надежным доказательством того, что на прогресс науки влияют и иные факторы, а не только безупречная констатация или строгие силлогизмы; это имеет место даже в таких науках, которые благодаря своей строгости или мнимой простоте, например механика или физика, видимо, особенно хорошо приспособлены для использования абстрактных схем и математических рассуждений.

Действительно, в основе всех научных теорий, стремящихся предложить нам картину мира или метод предвидения явлений, имеются понятия и представления, иногда конкретные, а иногда абстрактные, к которым любой исследователь испытывает большую или меньшую симпатию и к которым он более или менее быстро приспосабливается. Это замечание наглядно свидетельствует о неизбежном влиянии на научное исследование индивидуальных особенностей, имеющих не только рациональный характер. При более внимательном исследовании этого вопроса легко заметить, что как раз эти элементы имеют важное значение для прогресса науки. Я, в частности, имею в виду такие сугубо личные способности, столь различные у разных людей, как воображение и интуиция.

Воображение, позволяющее нам представить сразу часть физического мира в виде наглядной картины, выявляющей некоторые ее детали, интуиция, неожиданно раскрывающая нам в каком-то внутреннем прозрении, не имеющем ничего общего с тяжеловесным силлогизмом, глубины реальности, являются возможностями, органически присущими человеческому уму; они играли и повседневно играют существенную роль в создании науки. Конечно, ученый рисковал бы впасть в заблуждение, если бы он в ходе своей работы переоценил значение воображения и интуиции; он в конце концов отказался бы от концепции рациональности вселенной, которая, как мы говорили, является основным постулатом науки, и постепенно возвратился бы к мифическим объяснениям, характерным для донаучной фазы человеческого мышления. Тем не менее, воображение и интуиция, используемые в разумных пределах, остаются необходимыми вспомогательными средствами ученого в его движении вперед.

Конечно, постулат о рациональности вселенной, если его принять без ограничений, привел бы к утверждению о том, что следствием применения строгой системы рассуждений к наблюдаемым фактам должно быть точное и полное описание физического мира. Но это верно лишь в идеальном случае; систему рассуждений, о которой только что шла речь, нельзя фактически построить, потому что физический мир характеризуется крайней сложностью, бросающей вызов нашему пониманию; потому что мы познаем, конечно, лишь ограниченную часть физических явлений; потому что рациональность вселенной, если она действительно полная, может быть исчерпывающе раскрыта лишь разумом, бесконечно более обширным, чем наш. Очень часто нам приходится переходить от одного рассуждения к другому посредством акта воображения или интуиции, который сам по себе не является полностью рациональным актом…

Однако нельзя недооценивать необходимой роли воображения и интуиции в научном исследовании. Разрывая с помощью иррациональных скачков…жесткий круг, в который нас заключает дедуктивное рассуждение, индукция, основанная на воображении и интуиции, позволяет осуществить великие завоевания мысли; она лежит в основе всех истинных достижений науки. И именно поэтому человеческий ум, как мне кажется, способен в конечном итоге взять верх над всеми машинами, которые вычисляют или классифицируют лучше, чем он, но не могут ни воображать, ни предчувствовать.

Таким образом (поразительное противоречие!), человеческая наука, по существу рациональная в своих основах и по своим методам, может осуществлять свои наиболее замечательные завоевания лишь путем опасных внезапных скачков ума, когда проявляются способности, освобожденные от тяжелых оков строгого рассуждения, которые называют воображением, интуицией, остроумием». [ 20, 292 – 295].

105. «Философы и ученые древности были подчас прекрасными наблюдателями, особенно в астрономии, в естественной истории и медицине, но они не умели ставить и проводить экспериментальные исследования в том смысле, в каком мы их сегодня понимаем. Они занимались больше самонаблюдением и исследованием структуры рассуждения, чем строгой констатацией явлений природы, зачастую их привлекал блеск весьма общих теорий, не имеющих прямой связи с физической реальностью, и тонкая игра чисто словесных аргументов». [ 20, 299].

106. «…открытие – малое или большое – является результатом интуитивной догадки, опирающейся чаще всего на аналогии и сопоставления, результатом отступления исследователя от обычного хода его рассуждений, позволяющего исследователю неожиданно увидеть тот путь, на который он должен вступить; в случае великих открытий все это называется «гениальным прозрением». [ 20, 304].

107. «…прозрение, более или менее гениальное, смотря по обстоятельствам, приводящее к открытию, является результатом неосознанной работы ума исследователя, делающего различные сопоставления и проводящего аналогии, сравнивающего, если можно так сказать, различные дороги, по которым он может пойти. Но для того чтобы делать, даже бессознательно, сопоставления, нужно быть знакомым с представлениями и фактами, подлежащими сопоставлению, а для того чтобы сравнивать пути, по которым можно идти, нужно, чтобы они уже были исследованы. Итак, открытие предполагает (обратное было бы совершенно безнравственно) длительный подготовительный период исследований, сбора фактов и размышлений. В этом смысле можно было бы сказать: «Гений – это долготерпение», – но точнее было бы сказать: «Предварительным условием всякого открытия является длительный и терпеливый труд», поскольку оно может возникнуть лишь на хорошо подготовленной почве. Как иногда говорят, эти вещи приходят лишь к тем, кто их заслужил». [ 20, 305].

108. «Первым впечатлением, которое можно вынести из истории наук, … является впечатление о солидарности сменяющих друг друга поколений исследователей в работе по возведению здания науки. Каждое поколение получает в наследство от своих предшественников посредством устного или письменного обучения совокупность знаний, дающую ему возможность в свою очередь приступить к созидательной работе, которая позволит ему обогатить свои знания и передать впоследствии приумноженное наследство тем, кто за ним последует. Так от поколения к поколению возрастает совокупность фактов, установленных путем наблюдений или эксперимента, и совокупность представлений или теорий, служащих для их истолкования или предвидения новых фактов. Таким образом, по мере своего развития наука снабжает себя средствами, в которых она нуждается, с одной стороны, создавая или совершенствуя необходимые ей измерительные приборы и установки, с другой стороны, создавая новые представления и разрабатывая новые методы рассуждений или расчета. Таким образом, наука непрерывно кует новое материальное и духовное оружие, позволяющее ей преодолевать встающие на пути ее развития трудности, открывать для исследования неразведанные области». [ 20, 308].

109. «Прогресс науки нельзя сравнивать с круговым движением, которое нас все время возвращает в одну и ту же точку; скорее он сравним с движением по спирали; движение по спирали периодически приближает нас к некоторым уже пройденным стадиям, но не следует забывать, что число витков спирали бесконечно и что витки увеличиваются и поднимаются вверх.

Впрочем, было бы неправильно говорить, как иногда говорят пессимистически настроенные умы, что научные теории последовательно терпят крах. Когда какой-либо теории действительно удалось правильно истолковать одну область физической реальности, то установленные ею соотношения, обоснованные ею методы точного предвидения всегда оказываются, надлежащим образом перенесенные и переистолкованные, в сменяющих ее новых теориях». [ 20, 310].

110. «История наук показывает нам науку в процессе постоянного развития, науку, непрерывно перерабатывающую и пересматривающую накопленные знания и их истолкование; она показывает нам прошлое, которое, несмотря на многие недостатки, подготавливает настоящее. Но мы никогда не должны забывать, что наша современная наука является лишь временной ступенью научного прогресса, что она сама, несомненно, изобилует недостатками и ошибками и что ее роль с этой точки зрения заключается как раз в подготовке будущего. Величайшей ошибкой, которую, кстати, очень легко допустить, было бы мнение о том, что современные представления науки являются окончательными…Мы никогда не должны забывать (история наук это доказывает), что каждый успех нашего познания ставит больше проблем, чем решает, и что в этой области каждая новая открытая земля позволяет предполагать о существовании еще неизвестных нам необъятных континентов». [ 20, 317].

ХХХ. «Исследование и преподавание почти неотделимы друг от друга и чаще всего страдают от взаимной разобщенности. Исследование питает преподавание, а преподавание, необходимое для того, чтобы факел науки переходил от предыдущего поколения к последующему, укрепляет исследование». [ 20, 344].

111. «Можно понять, какое существенное влияние было оказано на само направление развития человеческих знаний в тот день, когда кванты исподтишка вошли в науку. В тот самый день величественное и грандиозное здание классической физики было потрясено до самого основания, хотя никто тогда еще и не отдавал себе ясного отчета в этом. В истории науки немного было подземных толчков, сравнимых по силе с этим». [ 21, 7].

000. «Существование кванта действия обнаружило совершенно непредвиденную связь между геометрией и динамикой: оказывается, что возможность локализации физических процессов в геометрическом пространстве зависит от их динамического состояния. Общая теория относительности уже научила нас рассматривать локальные свойства пространства-времени в зависимости от распределения вещества во Вселенной. Однако существование квантов требует гораздо более глубокого преобразования и больше не позволяет нам представлять движение физического объекта вдоль определенной линии в пространстве-времени (мировой линии). Теперь нельзя определить состояние движения, исходя из кривой, изображающей последовательные положения объекта в пространстве с течением времени. Теперь нужно рассматривать динамическое состояние не как следствие пространственно-временной локализации, а как независимый и дополнительный аспект физической реальности». [ 21, 187-188].