Шаги за горизонт - Гейзенберг Вернер Карл (читать полностью книгу без регистрации TXT) 📗

В. Гейзенберг

Шаги за горизонт

Ученый-мыслитель XX века

(Вступительная статья)

Вернер Гейзенберг (1901–1976) широко известен в мире как физик-теоретик, как один из тех ученых, кто внес решающий вклад в построение квантовой механики — физической теории XX века, радикально изменившей наши представления о микромире — мире молекул, атомов, элементарных частиц. Вместе с Максом Борном (1882–1970) и Паскуалем Йорданом (1902–1980) он разработал так называемый матричный вариант квантовой механики. Ему принадлежит честь открытия важнейшей формулы в науке XX века — соотношения неопределенностей.

Но теоретические интересы Гейзенберга и его творческая активность выходили далеко за пределы специально научной деятельности. Все те, кто знал его лично, подчеркивают его непреходящий интерес к философской мысли и ее истории, его пристальное внимание к проблемам художественного творчества, его серьезную озабоченность социальными событиями времени. Ученик и близкий друг Гейзенберга Карл Вейцзеккер писал, что он был прежде всего внутренне активной личностью с широким кругом интеллектуальных интересов и только потом выдающимся ученым. Присущее ему чувство долга вынуждало его входить в обсуждение проблем социальной жизни и современных ему политических потрясений.

В последние десятилетия и в особенности в последние годы со все большей яркой определенностью открывалась перед нами полнота его творческой личности. Еще в 1932 году, вскоре после разрешения принципиальных трудностей квантовой физики и построения последовательно развитой квантовой теории, была переведена на русский язык книга Гейзенберга «Физические принципы квантовой теории». Это было первое систематическое изложение новых для того времени идей квантовой физики, в том числе и тех идей, которые внес сам Гейзенберг в современную науку. С присущей ему скромностью в предисловии к книге он исторически точно, как мы теперь можем судить, и глубоко справедливо оценил роль Нильса Бора (1885–1962) в разработке новой теории. Гейзенберг писал:

В 1953 году был опубликован в русском переводе сборник статей Гейзенберга «Философские проблемы атомной физики», вышедший в США в 1952 году. В 1963 году вышла в русском переводе книга «Физика и философия», первое немецкое издание 1959 года. Наряду с книгами в журналах «Вопросы философии» и «Природа» публиковались статьи Гейзенберга философского характера [2].

В настоящей книге собраны статьи, в большинстве своем ранее не публиковавшиеся на русском языке. Гейзенберг предстает здесь перед нами как выдающийся ученый-мыслитель XX века. Среди обсуждаемых им проблем особое место занимает проблема природы науки и ее судеб.

В чем же он видит смысл и цели научной деятельности? Размышляя об абстрактном характере научного знания, Гейзенберг стремится подчеркнуть и развить ту мысль, что интеллектуальная сила науки заключается в особенном способе обобщения, позволяющем охватывать единым теоретическим взором разнородные явления и давать этим явлениям единое объяснение.

Убедительность механики Ньютона коренилась в свое время не в ее непосредственных практических результатах. Такие результаты несомненны, но их ценность проявилась значительно позднее, когда эта наука уже была принята научным сообществом. Убедительность научных достижений механики Ньютона коренилась в том, что эта научная теория позволяла дать единую картину крайне разнородных явлений природного мира — падение камня, которое мы можем наблюдать в повседневной жизни на Земле, движение Луны вокруг Земли представлялись лишь внешне различными формами действия одного и того же закона. Вместе с тем при построении самой теории идея единого объяснения разнородных явлений природы сыграла решающую роль.

Современная наука также движима стремлением к смысловому единству. Единство это часто открывается непреднамеренно, просто в силу того, что люди продолжают задавать вопросы природе, совершенствуя при этом технические средства и в особенности язык, на котором они ставят эти вопросы. Искусство экспериментального исследования состоит в том, чтобы найти такие способы вопрошания, которые позволяли бы получать ясные ответы. Наука о природе потеряла бы смысл, если бы ее утверждения не подтверждались прямым наблюдением в эксперименте. Но при этом необходимо иметь в виду, что научный эксперимент строится таким образом, чтобы выявить возможно более общие черты природных процессов.

С помощью науки человек определяет и строит свои отношения с окружающим миром и находит тем самым приемлемые формы жизни в этом мире. Если естествознание открывает нам смысловое, единство природы, то искусство, замечает Гейзенберг, побуждает нас к прояснению смысла нашего существования. Как наука, так и искусство ставят человека перед невероятным многообразием явлений. Наука стремится понять все существующее, в том числе и жизнь, с единой точки зрения. В искусстве можно наблюдать стремление найти такое миропонимание, которое было бы общим всем людям на Земле.

Озабоченный прежде всего судьбой научного развития, Гейзенберг размышляет главным образом о путях, по которым движется та наука, которой он посвятил свою жизнь, — физическое знание. Несмотря на новые тенденции в оценке сравнительного вклада различных наук в познание природы и их значимости в человеческой жизни, он настаивает на том, что физика продолжает занимать среди них центральное положение.

Но в последние десятилетия все настойчивее осознается парадоксальность складывающейся ситуации — замечательные достижения физики элементарных частиц порождают в умах ученых тревожные сомнения в перспективах развития физики вообще. Был поставлен вопрос: а не закончится ли в самое ближайшее время физика как наука? В самом деле, все природные вещества и все излучение состоят из элементарных частиц. Создается впечатление, что остается только описать и исследовать определяющие свойства частиц и найти общий закон их поведения. Если это будет сделано, то станут известны контуры всех физических процессов. Прикладная физика и разработка технических применений могут еще продолжаться. Но изучение фундаментальных физических явлений было бы в этом случае закончено.

Исследуя вопрос о возможном конце физической науки, Гейзенберг справедливо обращается к историческому опыту развития науки. Этот опыт показывает, что подобные идеи уже выдвигались в истории физики. Но каждый раз они отвергались самим ходом развития науки.

Конечно, в истории познания природы строились такие теории, которые можно назвать внутренне замкнутыми и в этом смысле окончательно завершенными. Механику Ньютона, например, можно рассматривать именно как такого рода теорию. Однако следует при этом учитывать общую структуру физического знания. Теории, подобные классической механике, действительно строятся как всеохватывающие теории. Но эта претензия на всеобщность, как показывает реальная история развития научного знания, неизбежно сталкивается с фактом построения других теорий, также претендующих на всеобщность.

При формулировке всеобъемлющих законов — а именно таковы законы ньютоновой механики — используется процедура идеализации, ведущая к выработке исходных понятий теории. Изучая историю науки, замечает Гейзенберг, мы не должны ограничиваться историей открытий и наблюдений, но обязаны включать в рассмотрение историю развития понятий. Такие понятия классической механики, как масса, сила, скорость, место и время, представляют собой отвлечение от многих реальных особенностей изучаемых процессов. Содержание этих и других понятий теории строго определено, и в силу этого теоретические утверждения, в которые входят эти понятия, оказываются верными вне зависимости от указанных особенностей, а значит, верными на все времена и в любых самых отдаленных звездных системах. В рамках своих понятий механика Ньютона окончательна и завершена.