Rose debug info
---------------

Подписка на блог

Customize in /user/extras/subscribe-sheet.tmpl.php.

Sample text.

Twitter, Facebook, VK, Telegram, LinkedIn, Odnoklassniki, Pinterest, РСС JSON Feed

Sample text.

«...открытие никогда не приходит в результате систематического развития...»

Привожу большой отрывок про интуицию в деятельности ученого из книги 1971 года «Аксель Берг — человек XX века»

«Я не поэт и не композитор, поэтому не берусь судить, как вдохновение приходит к ним. Мне понятнее сущность вдохновения в научной работе, — пишет он. — Ученого интересует какая-то проблема, он много над ней думает, постоянно накапливает связанную с ней информацию, ищет пути ее решения. Этот процесс накопления тянется долго — многие месяцы, может быть, годы. Но вот, наконец, накапливаемая информация достигает необходимой полноты, тогда становится ясным путь решения проблемы. Естественно, ученого охватывает при этом чувство радости, переходящее даже в экстаз, он забывает обо всем постороннем, полностью погружается в работу и в течение немногих дней делает то, на что раньше, казалось, безуспешно затратил годы. Мы говорим о таком состоянии ученого — пришло вдохновение». знаменитый математик, академик Анатолий Дородницын:

Давида Гильберта, знаменитого математика, как-то спросили об одном из его учеников. — Ах, этот-то? — отозвался Гильберт. — Он стал поэтом. Для математики у него было слишком мало воображения.

«... открытие никогда не приходит в результате систематического развития того, что известно ранее. Самое существенное является в виде скачка, часто в форме внезапного озарения, не имеющего определенных связей с предшествующим. В работе мозга принимают участие как бы два аппарата. Один перерабатывает сведения, известные из предыдущего опыта, строит логические цепи, сопоставляет, классифицирует, анализирует. Другой совершает внезапные скачки, вносит существенно новое, не объединенное с предыдущим закономерными связями. Этот второй аппарат мы называем интуицией. Именно интуиция позволяет перейти от падающего яблока к закону тяготения, от обезьян в клетке к формуле бензольного кольца. Уже Декарт пришел к выводу о том, что открытия есть плод интуиции. Этого же мнения придерживаются многие современные психологи. Но что такое интуиция? Этого, по существу, еще не знает никто. Тем не менее, хотя это и звучит парадоксально, интуицию можно развить. Интуиция рождается и развивается из широких и глубоких познаний в различных, иногда весьма отдаленных областях. И эти ресурсы человеческого мозга неиссякаемы. Творческая потенция у нас неисчерпаема. Еще Павлов говорил, что мозг человека таит в себе столько возможностей, что мы за всю свою жизнь не в состоянии использовать и половину из них. Но, скажите мне, почему один человек может сделать открытие, а другой, работающий в той же области, нет?

Берг — ученый, поэтому питательные соки для своих умозаключений он черпает прежде всего из истории науки. Опыт ученых для него убедительнее опыта людей других специальностей. Он с острым любопытством, под новым углом зрения изучает и сравнивает творчество двух наших современников — двух физиков: французского ученого Луи де Бройля и советского физика академика Игоря Евгеньевича Тамма.

Оба примерно одного возраста, их научные взгляды формировались в одно время — первую треть нашего века. Они вошли в физику в самый острый, самый конфликтный период ее истории, когда в сознание ученых настойчиво стучалась теория относительности; когда рождалась новая, квантовая физика, пытающаяся заглянуть в тайны строения материи; когда в жизнь входила электроника — три кита, на которых держатся все великие достижения XX века.

Сферой научных интересов Тамма и де Бройля стал мир невидимых сгустков материи, микромир, познанию которого отдали свои силы Бор, Гейзенберг, Шредингер и другие великие физики.

— Когда я начал заниматься физикой, — рассказывает Тамм, — было всего два элементарных „кирпича“ мироздания — электрон и протон. Просто, ясно, хорошо. Но скоро эта идиллическая картина стала нарушаться. Во-первых, электрон попирал привычные законы поведения больших тел, известных физикам. Он вел себя как-то ненормально с точки зрения ученых, привыкших доверять порядку в мире. Вот источник, из которого вылетел электрон. Вот щель, через которую он пролетел. Но заранее предсказать, где, в каком месте искать его за щелью — оказалось невозможным! А если было точно известно положение электрона, то оказывалось невозможным определить его скорость. Возникает какая-то чепуха, недопустимая в мире больших вещей.

О движении планет, о полете простого камня можно писать целые поэмы в формулах и уравнениях, о движении же электронов нельзя с уверенностью сказать почти ничего!

И тем не менее формулы показывают нам, что в микромире так и должно быть; если квантовая теория хочет что-то понять в поведении электронов и других элементарных частиц, она должна отказаться от детального, наглядного описания процессов.

Это было кощунственное для классической физики положение, и оно возмущало ученых старшего поколения — Лоренца, Эйнштейна, Планка. На их глазах исчезала наглядность, столетиями помогавшая ученым в путешествиях по дебрям неведомого. Как же так, недоумевали они, нельзя даже мысленно проследить за траекторией движения электрона! Для этого нужно одновременно знать его положение в пространстве и скорость. А теория объявляет это невозможным. Такое неопределенное поведение частиц даже возведено в ранг принципа…

В научной среде бушевали дискуссии и споры. Если радиоспециалисты тридцатых годов находили общий язык и приходили к взаимопониманию, то в среде физиков царила крыловская ситуация „лебедя-рака-щуки“. Одни из них уверовали в полную неопределенность поведения частиц, другие не сомневались, что путь частицы — это реальное перемещение из одной точки пространства в другую. Если бы частица окрашивала свой путь в пространстве, мы видели бы ее след, утверждали они.

— Для меня электрон является частицей, которая в заданный момент времени находится в определенной точке пространства, и если у меня возникла идея, что в следующий момент частица куда-то переместилась, то я должен подумать о ее траектории. Картина, которую я хочу создать себе о явлениях, должна быть совершенно четкой и определенной, — печально говорил на Брюссельском конгрессе в конце 1927 года патриарх физиков, один из последних классиков, Хендрик Антон Лоренц.

В его сознании не укладывались абстрактные построения, которыми так увлекались молодые. Но Бору и его последователям неопределенность поведения частиц не казалась ни недопустимой, ни странной. Они видели в этом признак принципиально иной сущности микромира, совершенно новой сферы познания. Точка зрения, которую „боровцы“ впоследствии закрепили на Брюссельском конгрессе, торжествует по сей день.

В этом котле и варились два физика молодого поколения: де Бройль и Тамм. Они много ломали головы над новой теорией, которая могла бы разрешить сомнения старой. Их пути в физике очень интересны, но они различны. Вскормленные на одной и той же научной пище, они сегодня придерживаются противоположных мнений. Их мозг из одних и тех же предпосылок делает диаметрально противоположные выводы.

Де Бройль убежден, что траектория, как истинный путь частицы, существует.

— Кто смог бы, — говорит он с надеждой, — с абсолютной уверенностью утверждать, что квантовая физика не возвратится в один прекрасный день, после ряда блужданий, к представлениям объективности, поборником которых до самой смерти оставался Лоренц.

Но Тамм убежден в противном.

— Есть все основания думать, что одновременное точное определение всех трех координат положения частицы принципиально невозможно.

И подчеркивает:
— Целый ряд обстоятельств приводит к убеждению (разделяемому всеми или большинством, в частности и мною), что в физике элементарных частиц необходимо углубление принципа неопределенности.

Даже „необходимо углубление“!

И добавляет:
— Сейчас еще неизвестно, в каком направлении пойдет развитие физики элементарных частиц: у каждого работающего в этой области есть излюбленная дорожка. Может оказаться, это бывает в истории науки, что направления, которые кажутся сейчас различными, синтезируются в единую общую картину.

„Единую…“ — повторяет про себя Берг и отчетливо сознает: именно в этом сказывается смысл и сила человеческих индивидуальностей, оригинальных разумов. Продвигаясь в разных направлениях, они способствуют выработке единой картины мира. Опровергая, обогащая, дополняя друг друга, они открывают человечеству мир во всем его разнообразии и сложности.

Но как воспитывается человеческая индивидуальность? Этот вопрос настойчиво пульсирует в голове Берга, требуя ответа. Как возникают мощные интеллекты? Можно сказать — их воспитывает школа, они появляются благодаря современной системе образования. Но можно сказать и иначе — не благодаря, а вопреки. Ведь вся современная система образования рассчитана на среднего индивидуума. Считается, что одаренный школьник или студент сам найдет, чем занять себя, как удовлетворить свою любознательность. Отстающему помогут дополнительные занятия и товарищи. В расчет берется средний ученик, то есть несомненное большинство. Да и каким иным может быть подход педагога, перед которым сидят 30—40 учеников?

Но и средний ученик не оправдывает возложенных на него надежд, и он усваивает не все, что отведено ему по программе. Сегодня на уроке он мечтал, вчерашний день пропустил по болезни, завтра у него будет шаловливое настроение, и он захочет мастерить и запускать бумажные ракеты. И вот какие-то куски материала прошли мимо его сознания, образовались невосполнимые пробелы. Мозг не смог логически связать материал, и ни один педагог в мире не сумеет объяснить: когда и что потерял, где и что приобрел его ученик…

Что ж, сила обстоятельств толкает нас к старой системе персональных гувернеров? — может возникнуть вопрос. Несомненно, они как нельзя лучше знали своих учеников, из года в год наблюдали их развитие, знали все их особенности, привычки, слабости. Но где взять столько гувернеров и чему может сегодня научить такой педагог, „мастер на все руки“? Да и где найти педагога, сведущего во всех науках с одинаковой глубиной? Это невозможно!

Что говорят специалисты о механизме формирования человеческого мышления?

— Как формируется? Очень просто, это выяснил еще Павлов: на основании знакомых образов и аналогий. Новые понятия вырабатываются на основе старых. Новые знания усваиваются с помощью прежних. В эту теорию поверить легко. Она наглядна.

Николай Иванович Жинкин любит в ответ на вопрос о механизме мышления произнести скороговоркой какое-нибудь очень длинное и очень мудреное название, например „дезоксирибонуклеиновая кислота“, и предлагает при этом:
— Быстро повторите!

И, наблюдая беспомощность собеседника, смеется:
— Вот видите, не можете. Вам нужно время для того, чтобы сознательно или, может быть, не отдавая себе отчета, найти в новом слове знакомые черты, расчленить его на уже известные части. Итак, в первых слогах вам слышится что-то вроде „дезинфекция“, потом „рыба“, ага, запомнил. Дальше что-то вроде „нуклона“, „клеить“, затем „кислота“. И вот путь к освоению нового названия найден. Только таким путем вы можете усвоить и запомнить.

— А ведь правильно! — смеется в ответ Берг и азартно подбрасывает другие примеры. — Такой механизм запоминания и усвоения незнакомых имен, слов и номеров телефонов для нас органичен. Помню, я никак не мог усвоить имя нового знакомого. Именно потому, что оно казалось очень простым и как-то не за что было зацепиться памяти. Хоть убейте, я не мог запомнить, как зовут этого человека: Василий Владимирович или Владимир Васильевич, и каждый раз путал. И вдруг меня осенило! Да ведь мой новый знакомый „Мигулин — наоборот“! А имя профессора Мигулина я твердо помнил: Владимир Васильевич. Вопрос был решен.

То, что человеческая психика на пути к новым понятиям, безусловно, опирается на усвоенные старые, для Берга не было открытием. Это подтверждается всем ходом развития науки. Изучая электричество, ученые опирались на свойства жидкостей. Представив себе, как вода проникает сквозь песок, легко перейти к тому, как электроны просачиваются между атомами вещества, образуя электрический ток. Законы движения жидкости легли в основу расчетов электрических проводов.

Чтобы сделать понятным свой расчет орбит планет, Кеплер в 1596 году сооружает модель солнечной системы — пять многогранников, в которые вписываются или вокруг которых описываются орбиты. Правда, теория Кеплера, по существу, не нуждается в моделях, но модель рассматривалась в то время как одно из величайших достижений — она помогала ощутить, „почувствовать“ справедливость новой теории.

Не удивительно, что на пути познания мира ученые прежде всего использовали геометрические представления. На более ранней стадии это была геометрия плоского пространства — евклидова геометрия, впоследствии же геометрия неевклидовых искривленных пространств. Ведь и Эйнштейну его воображение подсказало, в сущности, простую, правда гениально простую, идею отождествить наш мир с искривленным неевклидовым пространством.

Геометрическая теория с неожиданной полнотой выразила физическую сущность пространства! Как сказал один ученый, „общая теория относительности представляет собой наиболее выдающийся пример теории, построенной при помощи математической игры в жмурки“.

Как видно, человеческое воображение, мышление все время опираются и оглядываются на уже знакомые образы. И вся классическая физика тому чрезвычайно наглядный пример. В течение 20 веков она развивалась на основе уже усвоенных и изученных моделей, образов, аналогий. Если открывалось новое явление, для его объяснения создавали модель, схему, чертеж. Реальным и конкретным еще со времен Декарта считалось лишь то, что можно изобразить „посредством фигур и движений“.

Так что, действительно, в „образную“ теорию познания верится легко. И все-таки, хотя ученые давно поняли, что ассоциации — основа нашего обучения, сам процесс их образования до сих пор тайна. Много создавалось теорий, гипотез, предположений… Казалось, вот-вот истина дастся в руки. Наткнулись физики на голографию — совсем новый принцип своеобразного фотографирования предметов не в виде зримого образа, а в виде неразличаемого глазом узора световых волн, и сразу же возникла гипотеза — не так ли запоминается виденное в клетках нашего мозга?

Родились электронные вычислительные машины, и вот ученые уже представляют себе, что весь окружающий мир кодируется в неизвестном еще коде нашими органами чувств и так, в закодированном виде, вводится в клетки мозга, как в ячейки машины. И в них, сплетаясь по принципу ассоциативных форм, рождается наш внутренний мир, интеллект, знания. Но все это догадки, предположения, дежурные гипотезы-однодневки. Что происходит в сфере человеческого мышления и как? Вероятно, нет ученого, который бы не воскликнул: „Полцарства за отгадку!“

Но Берг быстро нащупал ахиллесову пяту ассоциативной теории: она не объясняет проникновение человеческого разума за пределы мира ассоциаций! Ну хорошо, когда речь идет о планетах, звездах, легко сказать, что они похожи на холодный или огненный шар. А на что похож электрон, позитрон, нейтрино? Ведь этого не знает ни один человек на свете! Однако, не представляя себе эти „предметы“ зрительно, не имея возможности подобрать им ни аналогии, ни образа, физики тем не менее узнали о них очень многое: и величину заряда, и вес, и законы движения. Родилась физика микромира, которая в отличие от физики макромира, физики больших тел, не опирается на повседневный опыт. Как же родилась в мозгу человека физика без образов?

Натолкнувшись на этот вопрос, Берг понял, что ответ на него прояснил бы и многое другое. Так как же это произошло? Как объясняют это психологи? Понимание законов жизни микромира вспыхнуло в сознании нескольких физиков как молния, как пожар — внезапно, неотвратимо. Новые законы были странными, почти безумными, но удивительно точно описывали известные факты и предсказывали новые. Это загипнотизировало даже таких закаленных мудрецов, как Эйнштейн и Лоренц, и никто не мог объяснить обаяние и притягательную красоту открывшегося ученым мира, потому что никто не мог понять, как он возник. Можно изложить факты, но объяснить их невозможно.

Вот факты.

В конце XIX века случилось непредвиденное. Максвелл вырвал физику из мира наглядных представлений и вверг ее в мир чистой абстракции. Он понял, что Вселенная пронизана электромагнитными волнами, что свет — одна из разновидностей этих волн, и записал их свойства с помощью четырех удивительно простых на вид уравнений. Но парадокс заключался в том, что и через 30 лет после создания новой теории в ее смысл проникли лишь несколько физиков. Остальным она оставалась чуждой. Даже в наши дни, когда ученые давно освоили максвелловский математический аппарат, никто из них не может ответить на вопрос, что же такое электромагнитные волны, что такое радиоволны? Мы их получаем, применяем, но что это такое — сказать не можем.

Луи де Бройль, который еще в период Первой мировой войны, служа во французской армии радиотелеграфистом, много думал о природе радиоволн, прекрасно сформулировал это положение: „Современные представления не могут служить основой для понимания этих электромагнитных колебаний, которые не сводятся к классическому и наглядному представлению о колебаниях материального тела. Висящие в пустоте, если можно так сказать, они выглядят для непосвященных (а может быть, даже и для физиков) чем-то довольно таинственным“.

Что же было требовать от современников Максвелла? Они не могли понять гениального открытия именно потому, что оно вопреки многовековым традициям и идеалам не покоилось на механических движениях и силах.

Величины, изображавшие в математическом аппарате Максвелла электромагнитные волны, не могли быть выражены никакими моделями. Это были лишь математические символы электрического и магнитного полей. В арсенале своего мозга ученые не находили опоры для понимания этих абстрактных величин, не могли почувствовать их физического смысла! И наиболее курьезное в этой истории то, что сам гениальный Максвелл не осознал полностью того, что совершил, и тоже ломал голову над созданием подходящей к его случаю модели.

Как видно, человеческому сознанию, даже открывая новое, очень трудно оторваться от привычных вещей, от уже понятых положений. Мысль не только стремится опереться на старые образы, но и отчаянно цепляется за них. Недаром, придя интуитивно к новым концепциям, ученые часто пытаются трактовать их на уровне тех идей, которые существовали раньше и прочно вошли в учебники или по крайней мере в научные журналы. Лишь когда новые идеи становятся привычными и занимают прочное место в сознании ученых, те удивляются: что же сложного в том, чего они так долго не понимали?

Об открытии Максвелла американский ученый Дайсон говорит: „Физикам потребовалось около тридцати лет, чтобы произвести такие изменения в своем образе мышления. Как только произошли эти изменения, тотчас же обнаружились вся простота и красота уравнений Максвелла и оказалось даже трудно понять, из-за чего поднялась вся суета“.

Такую шутку формулы и уравнения играли с учеными не раз. Они уводили их в глубокий тыл противника, в мир загадок и шарад, и бросали там на произвол судьбы. Так было с Дираком в 1928 году, когда созданное им волновое уравнение вдруг подкинуло ему античастицу, и та открыла Дираку, первому на земле человеку, антимир. Дирак не был к этому подготовлен, у него никогда не было такого дерзкого намерения, и он долго не мог объяснить своим коллегам столь неожиданного поведения его уравнения. В течение нескольких лет существовал заговор молчания вокруг находки Дирака, пока он сам не понял поразительного факта: наряду с веществом в мире существует и антивещество.

Так было с Максом Планком, который в 1900 году написал формулу, трактующую процесс передачи энергии от нагретого тела в пространство не сплошным потоком, каким реки несут свои воды, а отдельными порциями — квантами. Квант энергии стал каким-то пугалом, не понятным ни Планку, ни другим ученым. Некоторые из них грозились отречься от физики, если возмутительная теория Планка не будет опровергнута.

И тем не менее этой „возмутительной“ теорией, считающейся теперь важной частью фундамента современной науки, ученые пользуются по сей день, и во всех уравнениях квантовой физики присутствует „h“ — „постоянная Планка“, эта таинственная величина, подлинный смысл которой до сих пор скрыт от ученых» [1].

Список использованных источников:

  1. Радунская И. Л. Аксель Берг — человек XX века. — М.: Молодая гвардия, 1971. — 494 с.
Подписаться на блог
Поделиться
Отправить
Запинить
 18   9 мес   наука
Дальше