Характер Физических Законов

Что же такое идейное обоснование физической теории? На самом деле это просто ловкий способ быстро делать вывод. Философская или, как ее еще иногда называют, идеологическая интерпретация закона является лишь способом, позволяющим держать этот закон в голове в виде, пригодном для быстрого отгадывания его следствий. Некоторые говорят (и они правы в случае, например, уравнений Максвелла): "Бросьте вы вашу философию, все эти ваши фокусы, а лучше угадывайте-ка правильные уравнения. Задача лишь в том, чтобы вычислять ответы, согласующиеся с экспериментом, и если для этого у вас есть уравнения, нет никакой нужды в философии, интерпретации или любых других словах". Это, конечно, хорошо в том смысле, что, занимаясь одними уравнениями, вы свободны от предрассудков и вам легче отгадывать неизвестное. Но, с другой стороны, может быть, именно философия помогает вам строить догадки. Здесь трудно сделать окончательный выбор.

Пусть те, кто настаивает на том, что единственно важным является лишь согласие теории и эксперимента, представят себе разговор между астрономом из племени майя и его студентом. Майя умели с поразительной точностью предсказывать, например, время затмений, положение на небе Луны, Венеры и других планет. Все это делалось при помощи арифметики. Они подсчитывали определенное число, вычитали из него другое и т.д. У них не было ни малейшего представления о вращении небесных тел. Они просто знали, как вычислять время следующего затмения или время полнолуния и т. п. Так вот, представьте себе, что к нашему астроному приходит молодой человек и говорит:

"Вот что мне пришло в голову. Может быть, все это вертится, может, это шары из камня или что-нибудь в этом роде, и их движение можно рассчитывать совсем иначе, не просто, как время их появления на небе".

"Хорошо, - отвечает ему астроном, - а с какой точностью это позволит нам предсказывать затмения?"

"До этого я еще не дошел", - говорит молодой человек.

"Ну, а мы можем вычислять затмения точнее тебя, - отвечает ему астроном, - так что не стоит дальше возиться с твоими идеями, ведь математическая теория, очевидно, лучше".

И практически каждый раз, когда у кого-нибудь появляется свежая идея сегодня и он говорит: "А может быть, все происходит вот так", - ему спешат возразить: "А какое решение такой-то и такой-то задачи у вас тогда получится?" - "Ну, до этого я еще не дошел", - следует ответ. "А мы уже продвинулись гораздо дальше и получаем очень точные ответы". Как видим, нелегкая задача решить, стоит или не стоит задумываться над тем, что кроется за нашими теориями.

Еще один метод работы, конечно, состоит в выдумывании новых принципов. В теории гравитации Эйнштейн сверх всех остальных принципов придумал принцип, основанный на идее, что силы всегда пропорциональны массам. Он догадался, что если вы сидите в разгоняющемся автомобиле, то вы не сможете отличить свое состояние от того, в котором вы оказались бы в поле тяжести. Добавив этот последний принцип ко всем остальным, он смог правильно угадать уравнения гравитационного поля.

Я показал вам несколько различных путей новых открытий. Хотелось бы теперь сделать несколько дополнительных замечаний относительно их конечных результатов. Прежде всего, что же у нас получается после того, как все кончено и мы построили некоторую математическую теорию, позволяющую предсказывать результаты экспериментов?

Вот тут-то и начинаются чудеса. Для того чтобы решить, что произойдет с атомом, мы составляем правила со значками, нарисованными на бумаге, вводим их в машину, в которой имеются переключатели, включающиеся или выключающиеся каким-то сложным образом, а результат говорит нам о том, что должно произойти с атомом! Если бы законы, по которым включаются и выключаются все эти переключатели, были какой-то моделью атома, если бы мы считали, что в атоме есть аналогичные переключатели, я бы сказал, что я еще более или менее понимаю, в чем тут дело. Мне лично кажется чрезвычайно удивительным, что прогнозировать можно, пользуясь математикой, т.е. просто следуя определенным правилам, не имеющим никакого отношения к тому, что происходит в действительности. Включение и выключение переключателей в вычислительной машине ничем не напоминает того, что в действительности происходит в природе.

Один из самых важных моментов в этой последовательности "догадка - вычисление следствий - сравнение с результатами экспериментов" заключается в том, чтобы знать, где вы правы. Об этом можно догадываться гораздо раньше, чем рассчитаны все следствия. Истину можно узнать по простоте и изяществу. Чаще всего узнать, правильна ваша догадка или нет, нетрудно уже после двух-трех элементарных расчетов, позволяющих убедиться в том, что она не очевидно неправильна. Если вам повезло, это сразу бросается в глаза (по крайней мере если у вас есть опыт), так как чаще всего приходится не столько добавлять, сколько отбрасывать. Ваша догадка, в сущности, состоит в том, что нечто- очень простое.