Роберт Криз - Призма и маятник. Десять самых красивых экспериментов в истории науки

• Название: Призма и маятник. Десять самых красивых экспериментов в истории науки
• Автор: Роберт Криз
• Жанр: Научпоп
• Год: 2014

Может ли наука быть красивой? Автор этой книги, известный философ и историк науки Роберт Криз, уверен, что именно красота делает научный эксперимент по-настоящему убедительным. «Призма и маятник» – это увлекательное научное путешествие длиной в 2500 лет: от первых опытов Эратосфена по измерению окружности Земли до последних открытий в области физики элементарных частиц. Детальное описание великих экспериментов поможет нам понять, как устроено мышление гениальных ученых, сумевших открыть и наглядно продемонстрировать нам фундаментальные основы мира, в котором мы живем.

---

Подобная точка зрения имеет веские основания. Образы, которые я обычно встречал в контекстах, посвященных красоте науки, возникли не в научных лабораториях, а в отделах исследовательских институтов, занимающихся связями с общественностью. Однажды я присутствовал на докладе, где последний слайд демонстрировал знаменитую фотографию Земли, восходящей над поверхностью Луны. Образ, безусловно, очень красивый. Однако несмотря на то, что в течение нескольких десятилетий эта фотография прекрасно выполняла свои рекламные функции для НАСА, астрономы никогда не рассматривали ее как источник научной информации.

Все три перечисленных возражения проистекают из полнейшего непонимания сущности красоты. Первое из них путает красоту с декоративностью. Самый простой способ утратить правильное понимание того, что такое красота в науке, – это начать эстетизировать эксперимент, обращая внимание лишь на его внешние проявления. Но подлинная красота эксперимента заключается в том, как он демонстрирует свою идею. Как мы увидим в дальнейшем, красота experimentum crucis Ньютона не имеет никакого отношения к цветам, получаемым с помощью призмы, но заключена в изяществе, с которым этот эксперимент раскрывает структуру света. Красота эксперимента Кавендиша со взвешиванием мира не имеет отношения к внешнему облику его чудовищного инструментария, но воплощена в предельной точности результата. А красота эксперимента Юнга проистекает не из банального узора черных и белых полос, а из того, каким образом он раскрывает сущностные характеристики света.

Второе возражение, подобно первому, упускает из виду, насколько тесно связано наше восприятие (основанное, конечно, на обширной интеллектуальной информации) с нашими чувствами. Мы не tabulae rasae [3] ни в научной лаборатории, ни в художественной галерее. Мы оцениваем красоту живописи, музыки, поэзии не на основе «чистого» восприятия, а восприятия «подготовленного», детерминируемого нашим прошлым интеллектуальным опытом. И мы часто неспособны ощутить красоту простых вещей, восприятие которых не требует от нас «большого напряжения интеллекта» (к примеру, в одном из стихотворений Пабло Неруды «Ода моим носкам» воспевается красота этой скромной части нашего гардероба).

Усилие, необходимое для понимания красоты экспериментов – а для понимания красоты тех десяти экспериментов, что включены в эту книгу, особого усилия и не требуется, – невеликое препятствие. Гораздо большим препятствием может стать склонность рассматривать все вокруг нас исключительно с прагматической точки зрения, как инструменты для достижения неких определенных целей. Возможно, наша способность воспринимать красоту попросту дремлет и ее нужно только разбудить. И как писала Уилла Кэсер, «красоты вокруг нас не так много, чтобы можно было полениться отступить на десяток шагов назад для лучшего ее восприятия»19.

Третье возражение самое сильное и глубокое. Оно восходит к древнему конфликту между искусством и разумом, возникшему задолго до Платона. Это разновидность опасения, что люди гораздо легче и охотнее ловятся на крючок внешней привлекательности, чем на доводы рассудка. По мнению Платона, изложенному в диалоге «Государство», искусства призваны удовлетворять страстям человека, а не служить его разуму, «потакая неразумному началу души», и таким образом вводят нас в заблуждения20.

Блаженный Августин также видел опасность в способности чувств возобладать над разумом, предупреждал о соблазнах, таящихся даже в церковной музыке, и признавался, что его порой «больше трогает пение, чем то, о чем поется, и я каюсь в прегрешении; я заслужил наказания и предпочел бы вовсе не слышать пения»21.

Посыл третьего возражения сродни идее страшного рассказа: бойся волшебной и искусительной силы образов, держись разума и логики. Многие ориентированные на логику философы, таким образом, разводят или даже напрямую противопоставляют истину и красоту. «Вопрос об истинности, – писал логик Готлоб Фреге в одной из своей работ, – уводит нас из сферы художественного восприятия в сферу научных изысканий»22.

Ответ на это, третье, возражение подводит нас к самой сути науки и искусства. Нам потребуется обратиться не к логическим и математическим моделям, а к философским традициям. Эти традиции исходят из более фундаментального понимания истины как раскрытия явления, а не просто точного воспроизведения явления (как часто подчеркивал Хайдеггер, буквальное значение греческого слова άλήθεια («истина») – нескрытое ). В рамках подобных традиций научное исследование по своей сути связано с красотой. Красота – это не какая-то волшебная сила, существующая независимо от процесса раскрытия истины, она сопровождает его, она в каком-то смысле бессознательный побочный продукт науки. Красота – это инструмент достижения нового основания реальности, высвобождения нашего интеллекта, углубления нашей связи с природой. И в таком понимании красота должна быть противопоставлена элегантности, для которой не нужны никакие новые основания реальности23: «Красота характеризует взаимную подгонку между объектом, открывающим новое основание реальности, и нашей готовностью принять то, что открывается»24.

Но соответствует ли подобным требованиям эксперимент Эратосфена?

Этот эксперимент можно рассматривать абстрактно, как версию глобальной локационной системы, этакий GPS III века до н. э., как вариант решения проблемы квантования или просто как интеллектуальное упражнение. Именно так и рассматривали его большинство моих одноклассников на уроках в средней школе, и именно так и представлял нам его наш учитель. Но чтобы воспринимать его таким образом, надо прежде всего удушить собственное воображение с помощью всеподчиняющего желания во что бы то ни стало найти правильный ответ, с помощью традиционной скучнейшей методики преподавания естественных наук и с помощью нашей привычки к фотографиям, сделанным со спутника. Чаще всего мы не обращаем внимания на тени, эти эпифеномены света, или, отметив их краем глаза и мимолетно подумав: «Как мило!», проходим мимо. Однако эксперимент Эратосфена показывает нам, что каждая тень на залитой солнцем земле связана со всеми другими тенями в некое постоянно меняющееся целое. Размышление над экспериментом Эратосфена должно стимулировать, а не угнетать наше воображение и, нарушая привычное восприятие мира, заставлять нас останавливаться и задумываться над тем, какое место во Вселенной мы занимаем. Эксперимент Эратосфена должен вернуть нам способность удивляться тому, как чудесно устроен наш мир.

Если мы относимся к красоте серьезно, то эксперимент Эратосфена воистину прекрасен. Подобно другим объектам прекрасного, он одновременно является объектом эстетического наслаждения и источником новых, глубинных знаний о сущности Вселенной.

Рис. 4. «Падающая башня» в Пизе

Глава 2. Бросая мяч

Легенда о «Падающей башне»

Поверхность Луны, 2 августа 1971 года

Командир корабля Дэвид Р. Скотт: В левой руке у меня перышко, а в правой – молоток. Насколько мне известно, одним из тех, благодаря кому мы оказались сегодня здесь, был джентльмен по имени Галилей, живший давным-давно и сделавший очень важное открытие относительно падения тел в гравитационных полях. И мы решили: вряд ли найдется лучшее место, чтобы подтвердить правильность его открытий, чем Луна.

В объективе камеры руки Скотта, в одной из которых он действительно держит перышко, а в другой – молоток. Затем камера показывает нам всех участников экспедиции «Аполлон-15» – команду, известную под кодовым названием «Сокол».

Скотт: И мы подумали, что лучше всего попытаться повторить его здесь. Перышко у меня в руке, как вы понимаете, соколиное – в честь нашего «Сокола». Я брошу оба предмета в надежде, что они упадут на поверхность Луны одновременно.

Скотт бросает молоток и перо, они падают и примерно через секунду более или менее одновременно опускаются на лунную поверхность.

Скотт : Смотрите-ка! Галилей был совершенно прав25.

* * *

Согласно легенде, эксперимент на Пизанской башне впервые позволил убедительно установить, что предметы разного веса падают с одинаковой скоростью. Таким образом было опровергнуто авторитетное до той поры мнение Аристотеля. Упомянутая легенда связывает это событие с конкретным человеком (итальянским математиком, физиком и астрономом Галилео Галилеем) и конкретным местом («падающая» Пизанская башня), притом считается, что данное событие было однократным. Но насколько правдива эта легенда? Какие еще вопросы с ней связаны?