Знание и вера в физике

Лекцию с таким названием прочел автор популярного многотомного учебника физики Орест Данилович Хв’ольсон, предваряя изучение курса физики в Петроградском университете осенью 1915 года[12]. Вспомним, что в это время была в разгаре первая мировая война, Санкт Петербург был переименован в Петроград, а известный профессор говорит о вере. Отсюда можно представить, какое значение уделял методологии физики О.Д. Хвольсон. Посмотрим, что он пишет.

Нет, конечно, никакой надобности входить в анализ различных философских учений, весьма разнообразных и сугубо друг другу противоречащих. У нас тема узкая и сравнительно простая: Знание и вера в физике. Весьма вероятно, что выводы, к которым мы придем, mutatis mutandis (с соответствующими изменениями – А.Р.), относятся и ко многим другим наукам.

С первого взгляда и при отсутствии вдумчивого отношения к вопросу, может показаться, что знание и вера две совершенно различные области познания, строго разграниченные и ничего общего между собой не имеющие. Но стоит лишь немного подумать, чтобы понять, что знание и вера тесно переплетаются и что нет возможности, сколько-нибудь точно, определить их границы.

Конечно, не трудно привести грубые примеры чистого знания и чистой веры. Вы все знаете, что сегодня суббота, …, чему равняется (a+b)^2; вы знаете, как читается закон Ома, вы знаете, что в стекле синий луч преломляется значительно сильнее, чем красный, что магнитная стрелка отклоняется электрическим током. В этих примерах чистого знания вера не играет никакой роли. Наоборот, вера в Бога, в религиозные догматы – вот случаи чистой веры.

Поверхностное рассуждение легко может привести к наивной мысли, что наука и есть та область, в которой знание столь же нераздельно царствует, как вера в религии. Я постараюсь показать, что это неверно, что даже не так-то легко точно указать, где собственно в нашей науке область чистого знания не переплеталась бы с верой.

Ясно, прежде всего, что знание и вера суть частные случаи того, что мы называем убеждением или уверенностью, которые являются как бы общим их знаменателем. Чем они отличаются друг от друга? Это довольно просто. Вера имеет характер чисто субъективный; она покоится на основаниях, достаточных только в субъективном отношении, т.е. достаточных для того лица, которое верит. И нет возможности сделать веру обязательной для другого лица. Поэтому безрассудной и бесцельной является всякая попытка насильно заставить кого либо верить во что либо. Знание также связано с субъективной уверенностью; в то же время оно, понятно, обладает и объективной обязательностью, и поэтому может быть передаваемо от одного лица к другому.

Можно было бы сказать, что знание относится к достоверному, а вера к недостоверному. Впрочем, я думаю, что это упрощенное определение вряд ли выдержало бы строгий критический анализ.

…Было бы смешно предположить, что я, всю жизнь посвятивший науке, стал умалять роль знания. Вполне ясно и несомненно, что знание – это светоч нашей жизни, это для нас источник высших наслаждений; в нем мы можем надеяться найти удовлетворяющие нас ответы на запросы нашего пытливого ума, желающего познать окружающий нас мир, для того, чтобы хоть сколько-нибудь приблизиться к последней заветной цели, к высшей из всех существующих проблем, к разгадке тайны нашего собственного бытия. И все-таки я скажу: не следует преувеличивать значения знания и необходимо выяснить роль тесно с ним связанной веры.

Рассуждая о том, из каких источников берется знание, автор Лекции отмечает, что таких источников два. Первый – это наш личный опыт: мы познаем внешний мир через посредство наших органов чувств. Правда, иногда они нас обманывают. Поэтому первый источник знания целиком основан на доверии к самому себе. А это уже элемент веры.

Второй источник знания – это устное или письменное сообщение другого лица. Такое знание тоже основано на доверии, на веру в субъективную добросовестность источника и в объективную правильность сообщаемого. В средней школе трудно отличить знание от веры, доверие к учителю безгранично, даже бессознательно. Доверие студента к профессору уже не безгранично; к нему примешивается критический анализ и, иногда, некоторый, весьма полезный и желательный скептицизм. Тут элемент веры выступает в более сознательной форме.

Вспомним, как шатко все то, что в обыденной жизни мы называем знанием, как быстро меняется содержание этого знания. Знание должно было бы отождествляться с истиной, но тут является великий вопрос: что такое истина? Вы тщетно стали бы искать ответа на этот вопрос на страницах Евангельского предания.

Так где же в физике мы имеем знание и какую роль в ней играет вера?

Содержание физики может быть разделено на три части:

1) явления качественного характера (данные наблюдений, но без их взаимной связи);

2) законы количественные;

3) объяснения: а) логические следствия уже известного, б) гипотезы.

На рис.1.1 символически показано, какую роль играют знание и вера в трех главных частях физики, номера которых отложены по оси абсцисс (OM). Положим, что ординаты прямой FE соответствуют полному знанию или полной вере без примеси другого элемента (т.е. FE=убежденность – А.Р.). Прямые AD и CE схематически изображают, какие роли играют знание (AD) и вера (CE) в указанных трех частях физики. В первой части знание (OA) не вполне господствует; к нему примешивается некоторое количество веры (OC). Во второй части вера (LH)

 

N

 

 

F                                                 E

 

A                    H Bера

 

 

K

C                              Знан

 

0                     L                     D

1                     2                     3,б         M

Рис.1.1. Роль знания и веры в 3-х составных частях физического познания, согласно О.Д. Хвольсону

 

уже значительно преобладает над знанием (LK); наконец, в части (3b) знание падает до нуля, а вера (DE) господствует и только ею держится весь научный материал этой части физики.

Для пояснения начнем с первой части, в которой мы имеем дело с фактами качественного характера: рассматриваются разного рода явления, условия их возникновения, и вообще описываются свойства вещества. Ясно, что в первой части вера (доверие) играет некоторую роль.

Вторая часть физики – это область количественных законов. Здесь, как отображено на рисунке, вера уже значительно преобладает над знанием. Закон на опыте подтверждается всегда лишь приблизительно, в пределах ошибки наблюдений. Закон всемирного тяготения, как известно, выражается формулой

 .

Но, несмотря на все подтверждения этого закона той частью астрономии, которая называется небесной механикой, мы все-таки не можем достичь безусловной уверенности в том, что приведенная формула не должна быть заменена другой, вида

,

где  - весьма малая величина.

Итак, вы видите, что в законы мы должны и можем почти только верить, и что, следовательно, во второй из вышеуказанных частей физики вера играет уже огромную роль.

Перейдем к третьей части физики, которая занимается объяснением явлений. Здесь объяснение может сводиться к доказательству, что данное явление представляется логическим следствием того, что уже ранее было известно и в науке утвердилось. Объяснение сводится к тому, что мы новое явление логически связываем с тем научным материалом, который уже раньше был найден. Достоверность вывода будет полная, если он сделан без логических ошибок, но достоверность объяснения при этом будет та же, что и исходного материала. Следовательно, часть 3а не имеет для нас самостоятельного значения.

Главная сущность физики как науки заключается в части 3b, в построениях, основанных на определенных гипотезах. В этой области мы имеем исключительно только чистую веру. Это видно из того, что одну и ту же гипотезу одни ученые принимают, т.е. в нее верят, а другие ученые ее отвергают, в нее не верят.

Исчезновение гипотезы возможно в двух случаях. Во-первых, это происходит, когда открывается явление, которое безусловно противоречит гипотезе. Затем бывают случаи, когда гипотеза постепенно приближается к достоверности, и тогда мы имеем достоверное знание. Сюда относится гипотеза вращения Земли вокруг своей оси и вокруг Солнца. С первым случаем связана гипотеза об эфире. Величайший физик второй половины XIX столетия Вильям Томсон (лорд Кельвин) писал, что мы об эфире знаем больше, чем о материи. С тех пор прошло каких-нибудь двадцать лет, и взгляд на эфир совершенно изменился. В настоящее время (начало XX века – А.Р.) эфиром в науке совсем не пользуются.

Однако истинная сущность физики заключается именно в части 3b. Истинная наука не заключается в перечне явлений или законов, а в построении теории явлений, т.е. в соединении большого количества фактов и законов в одно стройное целое, достойное названия научного здания; фундаментом его служит определенная гипотеза. Из сказанного, по-видимому, ясно, какую роль играет в науке вера и какую сравнительно малую роль играет действительное знание.

Около середины XIX века на почве быстрых и действительно больших успехов естественных наук расцвел материализм, полагающий, что все без исключения наблюдаемые явления возникают только благодаря разнообразным свойствам материи. Сюда же были отнесены все явления жизни, психики, сознания. Тогда-то появилась прелестная идея, что мысли суть такие же выделения мозга, как, например, желчь есть выделение печени. Разум человека (а человечества? – А.Р.) ограничен, имеет свои пределы. Не трудно указать на ряд вопросов, лежащих вне этих пределов. Вот некоторые из них.

Проблема пространства и времени; вопрос об их конечности и бесконечности, одинаково непостижимый, одинаково приводящий к неразрешимым противоречиям.

Проблема жизни; вопрос о разнице между живым и мертвым.

Проблема сознания, наличность которого каждым из нас ясно ощущается.

Проблема свободы воли.

Можно было бы указать и другие. Много тайн человечеством разгадано; спрашивается, не будут ли и эти проблемы разрешены со временем? Это вопрос веры. Но, несомненно, существуют пределы, за которые разум человека проникнуть не может. Наивной и опасной ошибкой следует, поэтому, признать отрицание трансцендентного, т.е. лежащего вне пределов познаваемого, а, следовательно, и отрицание всего сверхъестественного. Представляется величайшей нелепостью всякая попытка перетянуть сверхъестественное в область естественного (?), т.е. воспринимаемого нашими органами чувств. Сюда относятся спиритизм, оккультизм и т.п. заблуждения. Но, как самодовлеющая сущность, трансцендентное, не познаваемое опытом, есть предмет веры.

Если вы поняли роль веры в науке, которую наивные люди отождествляют со знанием, то вы преисполнитесь терпимостью ко всему, что составляет предмет веры, и, подвергая спокойному анализу ваши личные переживания, поставите веру на подобающее ей место. Я хотел повлиять на вас, чтобы вы не придавали науке того значения, которое она не имеет. Значение науки так велико, что оно не может быть выражено никакими словами. Это тот светоч, без которого мы окружены безнадежной темнотой. Но остерегайтесь, чтобы этот светоч не сыграл для вас роль того огня, в котором гибнет ночная бабочка. Сохраните в себе этот чудный дар – способность верить, без которого жизнь невозможна.

Таково в сокращенном изложении содержание лекции О.Д. Хвольсона, переданная нам как эстафета через почти столетие. А в наше время для науки это срок немалый. Темпы познания высоки как никогда. Тем более, можно с удовлетворением констатировать, что рассуждения известного российского ученого и педагога, воспитателя нескольких поколений отечественных физиков не устарели и в основном справедливы и в наше время. И это несмотря на то, что физика пережила за эти годы революцию, начало которой уже в те годы захватил О.Д. Хвольсон.

К высказанным им мыслям мы будем неоднократно возвращаться в дальнейшем.

Каждая наука имеет свой объект изучения и пользуется собственными методами для изучения объекта. Наука о природе, физика, конечно, не исключение. Физика – наука, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие свойства и законы движения окружающих нас объектов материального мира, такие как поведение тел под действием сил, включая происхождение этих сил. Физика посвящена изучению структуры материи и взаимодействию между фундаментальными составными частями наблюдаемой вселенной. Физика имеет дело с небольшим числом фундаментальных законов.

Закон в классической физике обычно трактуется как установленная зависимость между переменными величинами, измеряющими определённые свойства. Законы природы известны двух видов: 1)утверждение считается универсальным, если в нем говорится, что положение, справедливое при некоторых определенных условиях, может быть справедливо и при некоторых других условиях; 2)закон может быть вероятностным.

Для постижения свойств объекта используются методы, которые можно кратко разделить на экспериментальные и теоретические. Первые связаны с чувственным восприятием объекта и предварительным объяснением особенностей этого восприятия. Вторые – с теоретическим объяснением, которое призвано дать ему большую общность, чем это способен сделать эксперимент, и позволяет объяснить его. Первый вид исследования связан в основном с органами чувств, второй – с участием разума (рис. 1).

 

                       эксперимент                                     

 

 

объект                     теория                     субъект

 

                       М Е Т О Д Ы

Рис. 1.2. Взаимодействие субъекта с объектом в процессе познания

 

В ходе эксперимента мы апеллируем к органам чувств, а при теоретическом рассмотрении - к разуму. Сказанное не означает, что разум не принимает участия в первом процессе. Это и обдумывание эксперимента, и предварительная обработка, и систематизация результатов, которая производится теперь обычно с помощью компьютера (т.е. прибора искусственного интеллекта).

Вопрос, центральный для этой книги, способна ли физика объяснить и явления разума, – не должен казаться чужеродным или даже кощунственным, поскольку разумом мы по большей части, пользуемся как изначально данной природной способностью. Эта способность, вероятно, может быть усовершенствована путем ее физической интерпретации, как это уже имело место для искусственного интеллекта, реализация которого была бы невозможна без успехов фундаментальной и прикладной физики.

Поэтому нам предстоит сделать обзор концептуальной базы современной физической науки и связанной с ней техники и ответить на вопрос, дает ли современная физика, возможно, самая развитая из естественных наук, ответ на вопрос о «механизмах» разумной деятельности человека. Или материальная природа и психические явления представляют собой две самостоятельные для изучения сущности, как и во времена Декарта.