Вайскопф В.Ф. Наука в двадцатом веке

Вайскопф В.Ф. Наука в двадцатом веке (часть I) //Квант. — 1997. — № 5. — С. 14-16.

Предисловие

Известный физик-теоретик Виктор Фредерик Вайскопф родился в 1908 году в Австрии. После окончания школы и Гёттингенского университета в 1931 году он поступил работать в Копенгагенский университет, затем несколько лет работал в Германии, а в 1937 году переехал в США. Он сделал немало интересных работ в соавторстве с Паули, посвященных элементарным частицам; например, в 1934 году показал возможность построения теории скалярного поля. В 1936 году построил теорию и дал расчеты эффекта поляризации вакуума. Наряду с Бете и Ландау является создателем статистической теории ядра. Развил теорию ядерных реакций. Во время войны он принимал участие в работах по созданию атомной бомбы в США, а после окончания войны продолжил свои работы по физике частиц и атомного ядра; так, в 1954 году разработал оптическую модель ядра.

Вайскопф всегда был сторонником самого широкого сотрудничества ученых всего мира. В 1957 году он впервые попадает в ЦЕРН — Европейский центр ядерных исследований — как приглашенный профессор и год работает там в теоретическом отделе. В 1960 году он входит в директорат ЦЕРНа, а через год становится генеральным директором этого главного международного центра физики элементарных частиц и атомного ядра. При его непосредственном участии было начато сооружение ускорителя на встречных пучках. Интересно, что этот ускоритель уже не помещался на первоначальной территории ЦЕРНа в Швейцарии — пришлось «прирезать» землю в соседней Франции, и ускоритель стал первым, расположенным в двух странах. Частицы в нем пресекали границу по многу тысяч раз в секунду.
Кроме активной исследовательской работы, Виктор Вайскопф на протяжении всей жизни часто выступал с лекциями по философским и социальным проблемам науки, а также с популярными лекциями, опубликовал много книг на эти темы.

Предлагаем вниманию наших читателей размышления В.Вайскопфа о судьбах физики нашего столетия.

Дорогие читатели!
Я рад, что вас заинтересовала история ядерной физики. Это самая увлекательная область науки. Я надеюсь, что вы тоже внесете вклад в ее развитие, чтобы двигать эту область науки дальше.
С наилучшими пожеланиями
Ваш Виктор Ф. Вайскопф


Наука в двадцатом веке

Моя жизнь в науке началась в 1928 году, когда я приехал в Гёттинген аспирантом. Моим руководителем был Макс Борн. За шестьдесят шесть лет научной деятельности я был свидетелем колоссального прогресса науки — она просто поменяла свой лик и характер, но неизменной осталась страсть к исследованию Природы.

Я расскажу о том, что происходило в физике и астрономии, просто потому что я в них лучше разбираюсь. Мне кажется естественным выделить три части в рассказе: первая — от начала века до начала Второй мировой войны, вторая — от конца войны до 1970 года, третья — от 1970 года до конца века. Конечно, деление это условно, поскольку развитие науки идет непрерывно, но выделенные мной границы характерны прежде всего резкой сменой основных научных направлений.

Часть 1 (1900—1939)

Решающими событиями для начала первого периода стали идеи теории относительности и квантовой механики. Редко в истории науки встретишь идеи, столь существенно повлиявшие на науку в целом. Однако между двумя этими достижениями есть важное различие.
Теория относительности как бы венчает собой развитие классической физики в восемнадцатом и девятнадцатом веках. Специальная теория относительности объединила механику и электромагнетизм. До нее две эти области не состыковывались, когда речь шла о быстро движущихся зарядах. Конечно, теория относительности породила новые вопросы и проблемы, такие как относительность одновременности, соотношение между массой и энергией, идею о связи гравитации и кривизны пространства. Но по сути своей — это консервативная теория, основанная на понятиях классической физики, таких как координата, импульс, скорость, энергия.

Квантовая механика — действительно революционная идея. Она основана на том, что классические законы в микромире не действуют. Были созданы новые пути и методы для работы. Соотношение неопределенностей Гейзенберга ставит границы применимости классических законов, поэтому лучше называть его «ограничивающим соотношением». (Теорию относительности предпочтительнее было бы называть «абсолютной теорией», поскольку она описывает законы Природы независимо от системы отсчета. Тогда можно было бы избежать большого количества философских диспутов и недоразумений.)

Четверть века потребовалась, чтобы создать нерелятивистскую квантовую механику (т.е. действующую при скоростях меньших скорости света). Но едва возникнув, она положила начало лавинообразному процессу возникновения новых принципов и целых отраслей знания. Всего за несколько лет стали в принципе понятны большинство атомных и молекулярных явлений. Стоит вспомнить слегка перефразированное известное высказывание Уинстона Черчилля в честь Королевских воздушных сил: «Никогда еще столь малым количеством людей не было сделано так много за столь короткое время».

Несколько лет спустя неожиданный результат дало объединение квантовой механики и теории относительности. П.Дирак вывел свое уравнение, которое естественным следствием содержало спин электрона и тонкую структуру спектральных линий. Применение квантовой механики к электродинамике породило квантовую электродинамику с целым рядом удивительных последствий — как положительных, так и отрицательных.

К положительным относится предсказание Дираком античастицы для электрона — позитрона, который был найден позднее, в 1932 году, К.Андерсоном. Наиболее удивительным было предсказание рождения пар частиц-античастиц из излучения и аннигиляция таких пар с излучением фотонов или других переносчиков энергии. Еще одно предсказание — поляризация вакуума в сильных полях. Все предсказанные явления были позднее обнаружены экспериментально.

К отрицательным последствиям рождения квантовой механики можно отнести появление бесконечностей, например бесконечного количества степеней свободы в поле излучения. Бесконечности появлялись в выражении для связи электрона с полем и в поляризации вакуума. Эти бесконечности бросали тень на квантовую электродинамику до 1946 года, пока не был изобретен метод перенормировок.

Не менее быстро развивались и другие науки — химия, биология, геология. Квантово-механическое объяснение химической связи привело к рождению квантовой химии и позволило гораздо лучше понять структуру и свойства молекул и химических реакций. Появились новые разделы химии, например биохимия. Генетика стала отраслью биологии, как только было доказано, что хромосомы содержат гены — переносчики наследственной информации. Было установлено, что белки — существенные компоненты живых систем. Резко расширились знания о витаминах, гормонах, энзимах. Эмбриология приступила к исследованию раннего развития живых систем — как в клетке реализуется генетическая программа. В геологии происходили революционные перемены в связи с концепцией тектоники плит и дрейфа континентов А.Вегенера. Заканчивался первый период предположением В.Эльзассера о токах в жидко- металлическом ядре Земли как источнике земного магнетизма.

Но особенно выдающимся годом был 1932. Д.Чедвик обнаружил нейтрон, К.Андерсон — позитрон. Э.Ферми сформулировал теорию радиоактивного распада по аналогии с квантовой электродинамикой. Г.Юри открыл тяжелую воду. Открытие нейтрона привело к развитию ядерной физики — ядро атома стали рассматривать как систему сильно взаимодействующих протонов и нейтронов. Родились два новых взаимодействия вдобавок к известным гравитационному и электромагнитному: сильное, связывающее частицы в ядра, и слабое, заведующее распадами элементарных частиц. Тогда ядерная физика была просто повторением атомной квантовой механики, работающим с энергиями в миллион раз больше. Это позволило понять структуру ядерных реакций и просто строение ядер. Чуть позднее была открыта искусственная радиоактивность и деление ядер с ужасными последствиями для всего человечества. Одним из важнейших достижений ядерной физики стало понимание источника солнечной и звездной энергии — термоядерных реакций слияния.

Удивительно, сколь немногочисленным в те годы было физическое сообщество: на конференции собиралось по пятьдесят-шестьдесят ученых. Не было особо строгого деления по областям работы. Все вместе обсуждали сюжеты из атомной, ядерной, молекулярной физики, астрономии, космологии и физики твердого тела. Все обсуждали всё. О практических применениях говорили мало. Квантовая механика считалась чем-то божественным.

Основные центры новой науки находились в Европе, особенно в Германии, и американские физики обычно по нескольку лет работали там, чтобы потом успешно продолжать работу на родине. В двадцатые годы в Америке были сделаны две блестящие экспериментальные работы: К.Дэвиссон и Л.Джермер в 1927 году открыли волновые свойства электрона, а А.Комптон в 1923 году обнаружил и объяснил рассеяние света электронами, доказав существование фотонов — квантов света.
В начале тридцатых годов США очень резко превращаются из научной провинции в лидирующую державу в области физики. Появление целого ряда блестящих физиков, получивших образование в Европе (Брейт, Кондон, Кембл, Раби, Слэтер, Милликен, Оппенгеймер), в сочетании с эмигрантами из Германии и Австрии было тому причиной.

Главная особенность довоенных исследований — малочисленность и дешевизна. В основном они велись за счет университетов и очень редко за деньги правительства. Огромное значение играла поддержка финансовых фондов. Например, быстрый прогресс биологии в тридцатые годы связан с тем, что Фонд Рокфеллера поддерживал биологию.

Идеализм приводил молодых людей в науку. Было не так много академических позиций и платили совсем немного. Многие вынуждены были зарабатывать преподаванием физики в школах — что, конечно же, вполне достойное занятие. Но в общем наука в этот период в интеллектуальном и социальном плане продолжала традиции девятнадцатого века.

Комментарии (2)

Всего: 2 комментария
#1 | Андрей Бузик »» | 09.11.2013 16:24
  
0
Вайскопф В.Ф. Наука в двадцатом веке (часть II) //Квант. — 1997. — № 6. — С. 10-11,25.

Часть 2 (1946-1970)

Этот период — самое выдающееся время для всех наук. То, что произошло во время Второй мировой войны, имело на науку, а особенно на физику, огромное влияние. К удивлению правительств, физики успешно стали главными инженерами во многих военных проектах, например — в проекте создания атомной бомбы. Сугубый теоретик Р.Оппенгеймер руководил созданием атомной бомбы. Э.Ферми создал ядерный реактор. Ю.Вигнер занимался созданием реактора, нарабатывающего плутоний, а Д.Швингер создал теорию для радаров. Более того, ученые показали себя прекрасными организаторами работ в крупных коллективах.

Когда Вторая мировая война окончилась, у многих было впечатление, что физики сыграли в победе немаловажную роль. Во всяком случае, нет сомнений в том, что радары просто спасли Великобританию и резко снизили угрозу от подводных лодок для трансатлантических конвоев. Есть мнение, что атомная бомба привела к немедленному окончанию войны со стороны Японии. Физика и вся наука в целом заслужили очень высокую оценку. Это привело к повышению зарплаты ученых и к обширной финансовой поддержке со стороны государства. Были созданы многочисленные фонды для финансирования именно науки: Фонд морских исследований, Национальный научный фонд для поддержки фундаментальных отраслей науки, Национальный институт здоровья для финансирования медицинских и биологических исследований, Комиссия по атомной энергии для поддержки работ в ядерной физике и физике элементарных частиц.

Можно выделить две основные причины, почему науку стало поддерживать государство. Во-первых, военный опыт показал, что от ученых может быть большая польза и в них выгодно вкладывать деньги, даже в малопонятные фундаментальные исследования. Во-вторых, правительство поняло, что стоит поддерживать научное сообщество в сытом и многочисленном состоянии, поскольку оно может опять понадобиться. Первые десять послевоенных лет исследования щедро финансировались без всяких запросов о целях и результатах работ. Потом чиновники стали все больше интересоваться, куда идут деньги, и преимущественно направлять их на работы с ярко выраженной военной или коммерческой тематикой. Однако фундаментальной науке удавалось безбедно существовать вплоть до семидесятых годов.

И результаты такой финансовой поддержки были совершенно потрясающими. Прогресс естественных наук за три послевоенных десятилетия превзошел все ожидания, наука приобрела новое лицо. В кратком обзоре невозможно даже просто перечислить все результаты. Ограничимся самыми-самыми, даже без упоминания авторов. Выбор достаточно произволен и определяется, в основном, ограниченными познаниями автора.
В квантовой теории поля: создан метод перенормировок, который позволяет избежать бесконечностей при расчетах и дает возможность проводить их с любой требуемой точностью.

В физике элементарных частиц: осознание кварковой структуры адронов, обнаружение большого количества частиц, прекрасно объясняемых кварковой моделью, обнаружение тяжелого электрона и двух типов нейтрино (третий тяжелый лептон и его нейтрино были найдены уже в следующем периоде), обнаружение несохранения комбинированной СР-четности, объединение электромагнитного и слабого взаимодействий.
В ядерной физике: модель ядерных оболочек, детальная теория ядерных реакций, открытие и анализ вращательных и коллективных степеней свободы в ядрах.
В атомной физике: лэмбовский сдвиг, объяснение тонкой структуры спектральных линий с помощью квантовой электродинамики, первые мазеры и лазеры с широчайшим спектром применений, нелинейная оптика.

В физике твердого тела: развитие полупроводников и транзисторов, объяснение сверхпроводимости, поверхностных свойств вещества, новый взгляд на фазовые переходы и хаос.

В астрономии и космологии: теория Большого взрыва и ее следствия, галактические кластеры, микроволновое реликтовое излучение, открытие квазаров и пульсаров.
В химии: синтез сложных органических молекул, определение структуры очень больших молекул физическими методами — такими как рентгеновская спектроскопия и ядерный магнитный резонанс, изучение механизмов реакций с использованием молекулярных пучков и лазеров.

В биологии: создание молекулярной биологии как синтеза генетики и биохимии, подтверждение, что именно ДН К переносит генетическую информацию, и открытие структуры ее двойной спирали, начало расшифровки генетического кода, анализ процесса синтеза белков, определение структуры клетки и ее составных частей.
В геологии: развитие и подтверждение модели тектонических плит с использованием новых точных приборов, открытие океанических перетоков с использованием сложной электронной аппаратуры.

Множество открытий и новых результатов базировались на новых достижениях в приборостроении, связанных с военными исследованиями в электронике и ядерной физике. Одним из решающих новых инструментов стал компьютер. А его последующее совершенствование — вероятно, самое быстрое за всю историю науки. Он принес с собой новые методы оценки результатов, новые пути моделирования природных процессов. Следуя меткому замечанию С.Швебера, можно сказать: «Теперь есть три типа ученых: теоретики, экспериментаторы и компьютерщики».

Несмотря на фантастическое продвижение с помощью компьютеров, возникли и опасности, связанные с их широким применением. Если компьютер используется для определения следствий теории, то кто должен понимать эти следствия — компьютер или ученый? Вычисления с помощью машин стали порой подменять собой размышление и понимание. Аналогичная опасность связана с чрезмерным применением компьютеров в обучении. Все хорошо в меру.

В первые два послевоенных десятилетия в естественных науках царила монополия США: большинство открытий во всех отраслях знания шло из-за океана. Естественной причиной тому была Вторая мировая война и полная перестройка многих стран Европы и Восточной Азии. Но все же, в Англии начали исследовать космические лучи, раскручивались работы по элементарным частицам в Италии и Франции. Ситуация зеркально изменилась по сравнению с 1920 годом: теперь уже европейцы для завоевания научного авторитета должны были поработать некоторое время в Штатах. Европа превратилась в провинцию!

В шестидесятые годы европейские и японские исследования начинают поднимать голову, приобретать независимость от США. Создается целый ряд крупных европейских научных организаций: Европейский центр ядерных исследований, Европейская молекулярно-биологическая лаборатория, Южная европейская обсерватория. В некоторых областях Европа и Япония начинают обгонять США.

Происходят важные структурные перемены в социальном устройстве науки, особенно в астрономии, ядерной физике и физике элементарных частиц. Быстро растет сложность, а с ней и стоимость экспериментальных установок, но правительство продолжает финансировать их создание. Научные коллективы, работающие над одной задачей, достигают нескольких десятков человек (в третьем периоде это число перевалит за тысячу). Особенно это характерно для физики элементарных частиц. В биологии, химии, физике твердого тела продолжаются работы достаточно традиционными методами — небольшими группами на лабораторных столах.
Большие коллективы приносят с собой и новую социологию. Необходим лидер коллектива, который должен отвечать не только за научные раздумья, но и за всю организацию работ в группах и подгруппах, а также за обеспечение финансовой поддержкой. Появляется новый тип личностей, совершенно отличный от научных лидеров прошлого. Определенные сложности создает широкое привлечение молодых аспирантов и студентов к исследованиям. Им сложно осознать свое место в движении науки, поскольку их усилия просто теряются в общем потоке. Чтобы привлечь в свои ряды молодежь, отдельные подгруппы начинают выдвигать темы самостоятельных исследований.

Развитие огромных проектов приводит к тому, что возникает «большая наука» и «маленькая наука». Маленькой занимаются небольшие группы за небольшие деньги. Большая же возникает в астрономии, физике частиц, иногда в биологии и физике твердого тела, когда осуществляются грандиозные проекты. А там, где нужны большие деньги, именно проблемы финансирования начинают играть решающую роль. Возникает и другое расслоение: на прикладную и неприкладную науку. Под прикладной понимаются отрасли, для которых применения результатов очевидны или легко планируемы. Термин «неприкладная>> означает, что сегодня применения не очевидны. К сожалению, давно уже философская или интеллектуальная значимость не рассматриваются как применение. Однако понятно, что можно вполне предвидеть применение некоторых современных открытий в будущем, поэтому мы будем использовать и термин «неприкладная сегодня».

Прикладная наука — это часть ядерной физики, работающая с реакторами и радиоактивностью, атомная и молекулярная физика, физика твердого тела, физика плазмы, химия, науки о Земле и, конечно, биология с широким спектром применимости в медицине, сельском хозяйстве и производстве продуктов питания.
Физика элементарных частиц, некоторые разделы ядерной физики, астрономия и космология имеют колоссальное значение в смысле познания Природы, но применимость их иллюзорна. Их можно даже образно называть «космическими науками», тогда как прикладные области разумно называть «земными». Процессы, изучаемые в космических науках, слишком далеки во времени и пространстве от обыденных земных нужд. Несомненно, это огромное достижение — получить возможность изучать образование галактик во Вселенной или процессы внутри звезд или же создать при помощи ускорителей условия, существовавшие через несколько секунд после рождения Вселенной. Естественно, такие исследования очень дороги, потому что трудно создавать космические условия на Земле. Эти явления как бы отделены от человеческого общества, да и от других наук.

Конечно, деление на науку прикладную и неприкладную сегодня достаточно относительно. Даже физика элементарных частиц может дать прикладные применения. Несколько десятилетий назад Л.Альварес предложил запустить термоядерную реакцию, посадив на орбиту вокруг атомного ядра вместо электрона мю- мезон. К сожалению, эту идею реализовать не удалось. Прикладные применения физики элементарных частиц более уместно было бы называть «побочным продуктом». Часто высочайшие требования к точности и надежности, которые обязательны в экспериментальных установках, находят применения и в других областях. Д.Шарпак изобрел проволочные камеры, которые очень точно измеряют координату пролетающей через них частицы; несколько лет назад ему дали Нобелевскую премию за это, а его камеры с успехом применяются в медицине, биологии и материаловедении. Некоторые математические идеи квантовой теории поля с успехом применяются в физике конденсированных сред. Можно надеяться, что в дальнейшем таких побочных продуктов будет больше. Неприменимость «космических» наук сегодня приводит к интересным последствиям: к иерархии различных отраслей физики, которые все больше и больше отдаляются друг от друга. Наука о веществе делится на физику элементарных частиц, ядерную физику, атомную и молекулярную физику, физику конденсированных сред и т.д. Каждый уровень имеет собственные законы и концепции, основанные на взаимодействии квазиэлементарных объектов, состоящих из элементарных составляющих с более высокого уровня. При этом энергия связи этих элементарных составляющих меньше для более низких уровней. И внутреннее устройство составляющих не важно для процессов, изучаемых на каждом уровне. Существуют теории, описывающие процессы на каждом уровне без учета внутренней структуры элементов. Например, существенная часть ядерной физики имеет дело с протонами и нейтронами как частицами, не думая об их кварковом составе. Атомная и молекулярная физика работает с атомами, не зная ничего об атомных ядрах. И конечно, кварковая структура частиц совершенно не интересна для биологии, которая имеет собственные законы и концепции.

При движении с низших уровней к высшим возрастает сложность, появляются новые законы, которые не противоречат законам более низких уровней, но не могут быть выведены из них. В процессе расширения и остывания Вселенной она проходит стадии как бы от высших уровней вещества к низшим, создавая все более сложные объекты, пока не доходит до живых существ на Земле, а возможно и на других планетах.

Наличие таких более или менее разъединенных уровней науки приводит к нежелательному эффекту суперспециализации. Работая на одном из уровней, ученые практически ничего не знают о ситуации на других уровнях, поскольку эта информация совершено не нужна им для работы. К тому же, просто нет времени и возможности быть в курсе происходящего на других уровнях.
#2 | Андрей Бузик »» | 09.11.2013 16:27
  
0
Вайскопф В.Ф. Наука в двадцатом веке (часть III) //Квант. — 1998. — № 1. — С. 19-20.

Часть 3(1970-2000)

Этот период покрывает годы от 1970 до настоящего времени и, может быть, до ближайшего будущего. Фантастическое научное развитие, начавшееся во втором периоде, продолжалось и в третьем, дав немало выдающихся результатов, как например — квантовую хромо- динамику. Суть ее — в новом типе взаимодействия между кварками, которое держит их вместе при помощи глюонов. Были открыты новые частицы, состоящие из пары очарованного кварка и антикварка. Обнаружена кварковая структура нуклонов, объяснившая некоторые детали свойств ядер. Эксперименты со столкновением тяжелых ионов позволили изучить высоко возбужденные состояния ядерной материи. Метод ядерного магнитного резонанса нашел широкие применения в медицине и материаловедении. Стали возможными эксперименты с одиночными атомами. Возникла химия «бакиболов» — молекул, состоящих из многих атомов углерода. Были изучены атомные кластеры — нечто среднее между молекулами и твердым телом. Колоссальный прогресс был достигнут в биологии с изучением свойств гена, появилась возможность генной инженерии.
Однако не все шло гладко по целому ряду причин. Именно о них мне и хочется поговорить.

В американском правительстве да и в самом научном сообществе стали все чаще звучать серьезные вопросы типа: стоит ли вкладывать огромные деньги в неприкладные, фундаментальные отрасли знания? Проблема обострилась еще сильнее в связи с экономическим спадом, начавшимся в США и Западной Европе в семидесятые годы.

Кроме того, в последние десятилетия на первый план вышли проблемы окружающей среды — потепление климата из-за парникового эффекта; утоньшение озонового слоя, защищающего все живое на Земле от опасных космических излучений; наступление пустынь как из-за вырубки лесов, так и из-за их гибели от грязного воздуха; загрязнение рек, морей и океанов; взрывной рост населения в развивающихся странах. Все эти острейшие проблемы требовали тщательного научного исследования. Действительно ли парниковый эффект приводит к повышению температуры и если да, то на сколько? Насколько опасны вредные выбросы промышленности? Как сохранить питьевую воду? Нужно было искать новые пути для производства энергии, новые методы контроля над рождаемостью. Для всего этого комплекса вопросов самое деятельное участие науки было просто необходимо.

Именно поэтому все большую финансовую поддержку от правительства и других фондов стали получать прикладные исследования. Да и молодых энтузиастов стала все более привлекать возможность решать актуальные для человечества задачи. Изменился и сам характер прикладной науки: она меньше стала направлена на совершенствование индустрии и вооружения и больше имела дело с окружающей средой. Естественно, проблемы окружающей среды не могут решаться одними естественными науками — физикой, химией, биологией. Есть масса экономических, политических и психологических аспектов, которые, может быть, даже более важны, поскольку именно их касается реализация проектов. В развитых странах неизбежно должны возникать экономические затруднения. Развивающиеся государства наверняка будут отказываться от решения этих проблем, если они пойдут в ущерб их индустриальному развитию. Начнутся подсчеты и взаимные упреки: кто больше загрязняет.

Все перечисленные обстоятельства требуют тесного сотрудничества естественных и социальных наук. Примеры подобного сотрудничества существуют сегодня в некоторых местах, но хочется надеяться, что число их возрастет в будущем. Все это помогает представителям фундаментальных отраслей вступать в контакт с общественностью не только для новых финансовых запросов, но и для понимания общих проблем.

И все же: где сегодня место неприкладных отраслей? Необходимо четко сформулировать ответ на этот вопрос, чтобы фундаментальная наука не лишилась финансовой и политической поддержки.

Прежде всего, есть культурные и интеллектуальные ценности. Фундаментальная наука несет с собой дух исследования, поисков истины. Она ищет ответы на вопросы «как и почему», пытается решить нерешенные задачи, отыскать новые законы Природы. Просто необходимо поддерживать и культивировать этот дух новаторства, потому что он нужен и для прикладных наук. Вот удачная цитата М.По- ляного из Чикагского университета: «Научные методы (имеются в виду фундаментальные науки) созданы для исследования Природы в гораздо более строгих условиях, чем существуют в действительности. Подобные условия и критерии могут возникнуть лишь в мозгу человека из чисто научного интереса, причем человека воспитанного и образованного в научном плане. Интерес к подобным умозрительным построениям нельзя включить волевым усилием, его можно лишь вырастить».

Прикладные и фундаментальные науки соотносятся друг с другом, как корни и ветви дерева. Корни — это фундаментальное знание, и если их обрезать, то дерево постепенно погибнет. Не менее важную роль играют фундаментальные науки в обучении подрастающего поколения. Они воспитывают такое отношение к изучаемой проблеме, которое очень полезно и продуктивно вне зависимости от того, в какой бы области не пришлось потом трудиться. В каком-то смысле они воспитывают студентов в этическом плане: критический подход к любому полученному результату, готовность признать свои выводы лишь промежуточными, открытыми для дальнейших улучшений (это — черты, присущие любому фундаментальному исследованию). Студенты лучше понимают нашу роль и место в Природе — как на Земле, так и во Вселенной, они учатся работать в большом международном коллективе, забывая о национальных, расовых и государственных границах. Конечная цель любой фундаментальной научной работы — это поиск истины.

К сожалению, в последние годы несколько печальных случаев научного обмана стали достоянием широкой публики. Это привело к сомнениям в высоких этических стандартах науки. На самом же деле фальшивые результаты в науке возникают гораздо реже, чем в любой другой области человеческой деятельности. Любой заслуживающий внимания результат проверяется и перепроверяется другими экспериментальными группами, и публиковать заведомо лживые результаты просто неразумно: тебя наверняка разоблачат, и ты навсегда обретешь репутацию лгуна. Конечно, ошибочные результаты публикуются нередко, но они достаточно быстро выявляются и устраняются.

За последние десятилетия фундаментальные науки потеряли свою былую привлекательность. По сравнению с семидесятыми годами финансовая поддержка фундаментальных исследований резко сократилась. Типичный пример из США: Национальный научный фонд, созданный для поддержки фундаментальных исследований, практически полностью перешел на финансирование прикладной науки. Аналогичный процесс — и в Национальном институте здоровья. Похожие тенденции можно проследить и в Европе.

Такие фундаментальные области, как физика элементарных частиц, ядерная физика, астрономия страдают больше, чем биология, наука о мозге, исследования в области хаоса, поскольку последние все же могут найти прикладные применения. Интересно отметить, что астрономия страдает меньше собратьев по несчастью, вероятно, потому, что предмет ее исследований напоминает широкой общественности нечто религиозное — вопросы творения Вселенной. Теперь физика элементарных частиц пытается присоединиться к исследованиям своей более удачливой коллеги, изучая процессы, которые происходили в первые три минуты после Большого Взрыва.

Можно привести немало убедительных доводов в пользу поддержки фундаментальной науки, но всегда остается вопрос количества. Необходимо ли финансирование на уровне второго периода? Нужно ли нам тратить так много денег за короткое время? Какое же количество денег надо считать достаточным? На подобные вопросы очень сложно ответить. Вполне возможно, что послевоенный уровень финансирования является чрезмерным, но нельзя его снижать настолько, чтобы фундаментальные области потеряли всякую привлекательность для молодежи.

Характерный пример подобного сокращения — современное положение физики элементарных частиц в США из-за закрытия строящегося ускорителя в Техасе. Это был совершенно колоссальный проект стоимостью в двенадцать миллиардов долларов, теперь большое число людей может просто-напросто уйти из области физики элементарных частиц и потери вполне могут стать критическими. К сожалению, немалую роль в этой трагедии сыграли узконациональные интересы: Европа и США параллельно собирались строить аналогичные и сверхдорогие ускорители.

Научное сообщество можно обвинить и в росте узконациональных настроений, потому что все чаще слышится в научных обсуждениях аргумент о том, что «наша страна не должна терять лидерства в той или иной области» — это просто противоречит духу истинной науки. Известный физик И.Раби писал: «Наука нуждается в единстве и интеграции. Ведь сейчас лишь студенты знают «кое-что обо всем». С ростом числа физиков росла и специализация, а она неизбежно уводит от истинно научного духа «натурфилософии», которая в интеллектуальном смысле и является средством и целью науки».

Непозволительно мало усилий прилагали ученые, чтобы объяснить простоту и красоту, глубину и значимость фундаментальной науки, причем не только ее последних достижений, но и великих открытий прошлого. Это совершенно необходимо делать в книгах, журналах, телепередачах и школах. Причем надо сознательно бороться с представлением о том, что наука материалистична и разрушает моральные ценности в противовес религии. Надо подчеркивать этические ценности науки. В конце концов нельзя забывать о достижениях прикладной науки и о вкладе ученых в решение проблем окружающей среды.

Возможно, мы входим в более прагматичные времена, где основной упор будет перенесен на прикладные науки. Может быть, близится конец столетнего торжества фундаментальных исследований — эры, наполненной блестящими открытиями. Но даже и в этом случае фундаментальная наука необходима нам, чтобы лучше и глубже понимать Природу и самих себя.

Все части и области науки взаимосвязаны. Наука не может развиваться без интуиции и любопытства. Она не сможет выжить, если не будет широко и интенсивно применяться в интересах всего человечества. Человеческое существование зависит от сострадания и знания. Знание без сострадания бесчеловечно; сострадание без знания неэффективно.

Этот материал перевел с английского и подготовил к печати А. Семенов
Источник: www.physbook.ru
Добавлять комментарии могут только
зарегистрированные пользователи!
 
Имя или номер: Пароль:
Регистрация » Забыли пароль?
 
© decoder.ru 2003 - 2019, создание портала - Vinchi Group & MySites
ЧИСТЫЙ ИНТЕРНЕТ - logoSlovo.RU