10.05.08

III

Приступая к рассмотрению того, каким законам учит нас наука и какие истины в ней считаются незыблемыми, мы упростим себе задачу и, тем не менее, полностью достигнем своей цели, если рассмотрим физику – самую точную из всех естественных наук. Именно она в первую очередь могла бы противопоставить результаты своих исследований постулатам религии. Следовательно, мы должны задаться вопросом, к каким результатам в области познания пришла физическая наука, включая исследования новейшего времени, и какие ограничения религиозной веры могли бы возникнуть вследствие этого?

Вряд ли нужно говорить, что в процессе исторического развития науки результаты физических исследований и вытекающие из них представления изменялись не беспорядочно, а лишь постоянно совершенствовались и уточнялись. Таким образом, результаты, полученные к настоящему времени, могут с большой надежностью считаться за истинные.

В чем же состоит основной смысл этих результатов? Прежде всего, нужно сказать, что все результаты, полученные физикой, основываются на измерениях, а все измерения производятся в пространстве и во времени, причем масштабы измеряемых величин варьируют в исключительно широких пределах. Приблизительное представление о расстоянии, отделяющем нас от тех областей космоса, из которых до нас доходят хоть какие-то данные, можно получить, если учесть, что свет, проходящий расстояние от Луны до Земли примерно за секунду, достигает нас, преодолевая соответствующий путь, через много миллионов лет. С другой стороны, физике приходится иметь дело и с такими малыми величинами пространства и времени, для наглядного представления которых можно воспользоваться отношением величины булавочной головки ко всему земному шару.

На основании самых разнообразных измерений выявилось, что все без исключения физические явления могут быть сведены к механическим или электрическим процессам, вызванным движением определенных элементарных частиц, таких как электроны, позитроны, протоны, нейтроны, причем как масса, так и заряд каждой из этих элементарных частиц выражаются точно определенными и весьма малыми величинами. Эти величины могут быть выражены тем точнее, чем более совершенными будут методы измерения. Эти малые величины, так называемые универсальные константы, в некотором смысле образуют те неизменные строительные кирпичики, из которых строится здание теоретической физики.

В чем же, собственно, должны мы теперь спросить, состоит значение этих констант? Являются ли они, в конечном счете, изобретением человеческого гения или же они обладают также и реальным смыслом, не зависящим от человеческого интеллекта? Первое утверждают сторонники позитивизма, во всяком случае, его крайних форм. По их мнению, у физики нет других оснований, кроме измерений, на которых она зиждется, и физическая гипотеза имеет смысл лишь постольку, поскольку она подтверждается измерениями. Однако поскольку каждое измерение предполагает присутствие наблюдателя, то, с точки зрения позитивизма, содержание физического закона совершенно невозможно отделить от наблюдателя, и этот закон теряет свой смысл, если только попытаться представить себе, что наблюдателя нет, а за ним и его измерениями стоит что-то иное, реально существующее и не зависящее от самого измерения.

С чисто логической точки зрения возразить против такого подхода нельзя, и все же при более близком рассмотрении его следует признать недостаточно эффективным. Дело в том, что при этом игнорируется одно обстоятельство, которое имеет решающее значение для углубления и развития научного познания. Сколь бы свободным от предварительных условий ни казался позитивистский подход, все же он, если не желает впасть в неразумный солипсизм[3] , должен опираться на одно фундаментальное предположение, а именно, что всякое физическое измерение является воспроизводимым, то есть что его результат не зависит от индивидуальности измеряющего, а также от места и времени измерения, как и от прочих сопутствующих обстоятельств. Но из этого следует, что нечто, решающее для результатов измерения, находится за пределами наблюдателя, а это необходимым образом приводит к вопросу о наличии реальных причинных связей, не зависящих от наблюдателя.

Конечно, нужно признать, что позитивистский подход обладает своеобразной ценностью, ибо он помогает наглядно разъяснить значение физических законов, отделить эмпирически доказанное от эмпирически недоказанного, устранить эмоциональные предрассудки, опирающихся лишь на долголетние привычные воззрения, и тем самым проложить дорогу прогрессивным научным исследованиям. Однако чтобы вести по этой дороге, позитивизму не хватает необходимой мобилизующей энергии. Хотя он и может устранить некоторые препятствия на пути познания, но все же не в состоянии плодотворно созидать, так как его деятельность направлена преимущественно на критику и его взгляд устремлен назад. Для продвижения же вперед необходим творческий поиск новых связей идей и проблем, не выводимых из одних только результатов измерений, а выходящих за их пределы, что принципиально отрицается позитивизмом. Поэтому позитивисты всех направлений встретили в штыки введение атомистической теории, а с нею – вышеназванных универсальных констант. Это понятно, так как справедливость этих гипотез является наглядным доказательством наличия в природе реальности, не зависящей от любых человеческих измерений.

Безусловно, последовательный позитивист и в наши дни мог бы назвать универсальные константы только изобретением, которое оказалось чрезвычайно полезным, поскольку оно делает возможным точное и полное описание результатов самых различных измерений. Однако вряд ли найдется настоящий физик, который всерьез отнесется к подобному утверждению. Универсальные константы не были придуманы по соображениям целесообразности – физика была вынуждена их принять как неизбежное следствие совпадения результатов всех специальных измерений, и – что самое существенное – мы заранее точно знаем, что и все будущие измерения приведут к тем же константам.

Подводя итоги, можно сказать, что физическая наука требует принятия допущения о существовании реального и не зависящего от нас мира, который, однако, мы не в состоянии воспринимать непосредственно, но лишь через призму наших органов чувств и опосредованных ими измерений.

Продолжая развивать это допущение, мы вынуждены будем изменить наше восприятие мира. Субъект наблюдения, наблюдающее «Я», перестанет быть центром мышления и займет подобающее ему весьма скромное место. И в самом деле, насколько жалкими и маленькими, насколько бессильными мы, люди, должны себе казаться, если вспомнить о том, что Земля, на которой мы живем, есть лишь мельчайшая пылинка в поистине бесконечном пространстве космоса, то есть фактически ничто, и насколько странным, с другой стороны, должно нам казаться то, что мы, крошечные существа на произвольно малой планете, в состоянии познать пусть не сущность, но хотя бы наличие и размеры элементарных кирпичиков всего огромного мироздания.

Но на этом чудеса не кончаются. Несомненный результат физических исследований состоит в том, что эти элементарные кирпичики мироздания не громоздятся хаотично отдельными, не связанными друг с другом группами, а сложены все по единому плану. Другими словами, во всех процессах природы царит универсальная, в определенной степени познаваемая для нас закономерность. Упомяну в этой связи лишь один пример: принцип сохранения энергии. В природе существуют различные виды энергии: энергия механического движения, гравитации, теплоты, электричества, магнетизма. Вместе все виды энергии образуют энергетический запас мира[4] , величина которого неизменна. Ни один процесс в природе не может ни увеличить, ни уменьшить его. Все встречающиеся изменения в действительности заключаются лишь во взаимопреобразованиях энергии. Например, при потерях энергии движения за счет трения возникает эквивалентная величина тепловой энергии.

Принцип сохранения энергии распространяется на все области физики – как на классическую, так и на квантовую теорию. Несмотря на многочисленные попытки опровергнуть значимость этого принципа для процессов, происходящих на атомном уровне, и приписать действию этого закона в отношении указанных процессов лишь статистический характер, точная проверка в каждом из известных до сих пор случаев показала безуспешность подобных попыток. Таким образом, не существует никаких причин для отказа в признании этого принципа абсолютно точным законом природы.

Со стороны позитивистов часто приходится слышать критическое возражение: поразительная действенность подобного принципа вовсе не должна удивлять. Загадка объясняется просто тем обстоятельством, что законы природе предписаны самим человеком. Утверждая это, ссылаются даже на авторитет Иммануила Канта.

О том, что законы природы не изобретены человеком, а, наоборот, что их признание навязано ему извне, мы, вероятно, говорили уже достаточно. С самого начала мы как раз могли бы представить законы природы, равно как и значения универсальных констант, совершенно отличными от действительности. Что же касается ссылки на Канта, то тут имеет место явное недоразумение. Ибо Кант учил не тому, что человек просто предписывает природе ее законы, он учил, что человек, формулируя законы природы, добавляет и кое-что от себя. Иначе как можно было бы представить себе, что Кант, по его же собственным словам, ни перед чем не испытывал такого глубокого благоговения, как перед видом звездного неба? Ведь перед тем, что привнесено от себя, самим придумано, обычно не испытывают глубочайшего благоговения. Позитивисту подобное благоговение чуждо. Для него звезды суть не что иное, как воспринимаемые нами комплексы оптических ощущений. Все остальное, по его мнению, является полезным, но в принципе произвольным и необязательным дополнением.

Теперь, однако, оставим позитивизм в стороне и проследим дальше за ходом нашей мысли. Ведь принцип сохранения энергии является не единственным законом природы, а лишь одним из многих. Хотя он и действителен в каждом отдельном случае, его явно недостаточно для того, чтобы рассчитать наперед ход естественного процесса во всех его подробностях, так как он оставляет открытым еще бесконечное множество других вопросов.

Существует другой, гораздо более универсальный закон, особенность которого состоит в том, что он дает однозначный ответ на каждый осмысленный вопрос, касающийся протекания естественного процесса. Этот закон, равно как и принцип сохранения энергии, не потерял своего значения и в современной физике. Однако самым большим чудом следует считать тот факт, что адекватная формулировка этого закона вызывает у каждого непредубежденного человека впечатление, будто природой правит разумная, преследующая определенную цель воля.

Поясним это на частном примере. Как известно, луч света, падающий под углом на поверхность прозрачного тела, например воды, отклоняется от своего направления, входя в это тело. Причина этого отклонения кроется в том, что свет в воде распространяется медленнее, чем в воздухе. Подобное отклонение, или преломление, имеет место и в атмосферном воздухе, потому что в более низких и более плотных слоях атмосферы свет распространяется медленнее, чем в более высоких. Когда луч света, исходящий от звезды, попадает в глаз наблюдателя, его траектория, за исключением того случая, когда звезда находится в зените, будет обладать более или менее сложным искривлением вследствие различия коэффициентов преломления в различных слоях атмосферы. Это искривление полностью определяется следующим простым законом: из всех траекторий, которые ведут от звезды к глазу наблюдателя, свет всегда выбирает как раз ту, для прохождения которой ему, с учетом различия скоростей распространения в различных слоях атмосферы, требуется меньше всего времени. Иначе говоря, фотоны, образующие луч света, ведут себя как разумные существа. Из всех находящихся в их распоряжении кривых они выбирают всегда ту, которая быстрее всего приводит их к цели.

Этот закон великолепно поддается обобщению. После всего того, что нам известно о законах, управляющих процессами в физических системах, мы можем охарактеризовать протекание всякого процесса во всех подробностях, утверждая, что из всех мыслимых процессов, которые переводят систему, находящуюся в определенном состоянии, в другое состояние, реализуется тот, для которого интеграл определенной величины, взятый по времени (так называемая функция Лагранжа), имеет минимальное значение. Другими словами, если знать выражение функции Лагранжа, то можно полностью предсказать, как будет протекать процесс в действительности.

И впрямь неудивительно, что открытие этого закона, так называемого принципа наименьшего действия[5] , по которому позже был назван и элементарный квант действия, привел в неописуемый восторг его автора Лейбница, так же, как вскоре и его последователя Мопертюи. Эти исследователи сочли, что они сумели найти в нем осязаемый признак проявления Высшего Разума, всемогуще господствующего над природой. И в самом деле, принцип наименьшего действия вводит в понятие причинности совершенно новую идею: к Causa efficiens (причине, действие которой простирается из настоящего в будущее и представляющей более поздние состояния обусловленными более ранними) добавляется Сausa finalis, которая, наоборот, делает будущее, то есть цель, к которой определенно стремятся, предпосылкой тех процессов, которые приводят к этой цели.

Если ограничиться областью физики, то оба этих подхода являются лишь различными математическими выражениями одного и того же содержания и ни к чему было бы задаваться вопросом, какой из них больше приближается к истине. Использование того или другого зависит только от практических соображений. Основное преимущество принципа наименьшего действия состоит в том, что он не нуждается для своей формулировки в определенной системе отсчета. Поэтому этот принцип также великолепно подходит для преобразования координатных систем. Но нас сейчас интересуют более общие вопросы. Мы лишь хотели констатировать, что развитие исследований в области теоретической физики исторически наглядным образом привело к формулировке физической причинности, которая обладает явно выраженным телеологическим характером. Однако за счет этого в закономерности природы вовсе не привносится нечто содержательно новое или, тем более, противоречащее им. Речь скорее идет об отличающемся по форме, а по сути совершенно равноправном подходе. По всей видимости, и в биологии существует нечто аналогичное тому, что мы наблюдали в физике, однако различие обоих подходов там приняло существенно более резкие формы.