По образу и подобию

Английский писатель Чарльз Сноу, по «первоначальной» профессии физик, достиг в науке не слишком шумных, но вполне ощутимых успехов. В своей книге «Поиски», в какой-то степени автобиографической, он рассказывает и о том, как совершился этот переворот в сознании физиков. Раньше они мысленно рисовали картины явлений; но эти картины (хотя бы атомов) становились все более запутанными и противоречивыми. Физики-«художники» оказывались не в состоянии дописать свои «произведения». И тогда, пишет Сноу, выход был найден: «Это будут все те же „атомы“, но мы опишем их определенным математическим методом, вместо того чтобы пытаться мысленно нарисовать картину явления».

А между тем уже столетия физики воспитывались на том, что любое явление можно промоделировать механически, создать для него модель в виде тел (если надо, то движущихся). Даже таинственный эфир, скажем, представляли в виде газа без цвета, вкуса и запаха — говоря точнее, рассматривали такой газ в качестве модели эфира.

Потрясение, вызванное тем, что наглядные модели не смогли объяснить новых открытий, было действительно трагичным для многих физиков. И хотя обычно трагедии прошлого представляют для потомков чисто исторический интерес, эти — повторяются в малых масштабах по сей день. Каждый раз, когда студенту-физику приходится одолевать труды отцов квантовой механики и теории относительности — от Макса Планка до Петра Капицы и Льва Ландау. Каждая трагедия знает свои жертвы. Немалое количество людей оказывается не в состоянии примириться с «ненаглядностью» микромира и тратит свое время на отчаянные попытки покончить с теорией относительности и квантовой механикой.

Но новые математические — взамен механических — модели выдерживают пока испытание временем. А ненаглядность их? Что же, надо признать, что это чрезвычайно большое неудобство. Было время, когда, по собственным словам Эйнштейна, его теорию понимали во всем мире только двенадцать человек. В каком-то смысле это была плата за ее ненаглядность. Ненаглядность не делает модель неверной; однако наглядность делает ее доступнее, понятнее. Наглядность позволяет легче работать с моделью, открывает, по-видимому, больше путей к развитию модели.

Это как с пьесой: прочтенная, она действует обычно гораздо слабее, чем увиденная на сцене. (Льву Толстому, например, не нравились пьесы Шекспира, и он объяснял их успех случайностью, но связанной все же с «мастерством ведения сцен», со сценичностью его драм.) Ненаглядная модель, если позволительно такое сравнение, — пьеса, которую невозможно поставить в театре, то есть выразить в реальных сценических образах.

Но всякое сравнение хромает: пьесы ведь и пишут, как правило, для сцены; ненаглядные же модели создавались и создаются физиками с оговоркой, что их нельзя себе представить в виде чувственных образов. Что же, значит, эти «пьесы» никогда не увидят «сцены»?

Сегодня можно вместе с Гейзенбергом и немалым количеством других больших и великих физиков считать так. Но, может быть, где-то в будущем сегодняшние ненаглядные модели ждет хотя бы частичная «инсценировка».

Наглядность наглядности рознь. Есть еще племена на земле, на языке которых нельзя оторвать число от существительного; числительное «два» не может существовать отдельно, не в составе комплекса «два пальца» и т. п. Пифагорейцы в отчаянии засекретили «ненаглядные» иррациональные числа. Но, между прочим, отрезок длиной √2 достаточно нагляден для современного математика. Дальше — больше! Раньше, до конца XIX века, удовлетворяла условию наглядности лишь механическая модель. Теперь годится для этой цели и модель электромагнитная. Может быть, такой процесс «освоения наглядностью» все новых моделей физики будет продолжаться — конечно, по мере того, как ученые станут создавать все новые ненаглядные модели все новых явлений мира. Такое предположение выдвигает, между прочим, советский ученый В. П. Бранский. Что же, может быть. А может быть, так и останутся ненаглядными некоторые модели. Только надо оговориться, что не правы те западные философы и физики, которые видят в этом свидетельство непознаваемости мира. Ведь модели-то все-таки создаются! Создаются и сверяются со своими прототипами, уточняются и углубляются. Что же это, как не познание!

И потом, работая с ненаглядными моделями, удается теоретическими исследованиями подменять опыты с их прототипами, пока что вовсе невозможные или трудно осуществимые. А ведь это же лучшее подтверждение правильности применения здесь термина «модель».

Но вернемся к конкретным приемам моделирования. Нам нужно сейчас посмотреть, как ученые моделируют то, что носит титул «величайшего изобретателя всех времен и народов». Именно «то, что», а не «того, кого» — ведь речь идет о «Его Величестве Случае».

По воле случая