Взгляды ученых физиков на открытия и теории
В XX в. физики дали объяснение многим прежде известным, но непонятным явлениям. К числу таких явлений относятся, в частности, излучение света нагретыми телами, устойчивость атомов в течение миллионов лет, высокая тепло- и электропроводность таких материалов, как серебро, и т. д. Более того, теории, созданные для объяснения этих явлений, позволили по-новому взглянуть и на то, что считалось вполне изученным, например, на природу света или движение небесных тел. Наконец, эти теории привели к открытию качественно новых явлений, таких, как превращения химических элементов и рождение и аннигиляция субатомных частиц.
В ходе этого прогресса претерпели радикальные изменения главные идеи, положенные в основу физического описания природы, возникли принципиально новые идеи, среди которых в первую очередь следует назвать квантовую механику, а также специальную и общую теории относительности. Путь физиков к этим открытиям лежал через эксперимент, его осмысление и математический анализ. Однако неспециалистам — даже тем, кто достаточно хорошо знаком с классической механикой и другими классическими теориями, — новые идеи нередко казались странными и непонятными. Поэтому большинство образованных, но далеких от физики людей плохо представляют себе, чего добилась физика в нашем столетии и в каком направлении она развивается теперь.
По-видимому, это неизбежно, что на ранних этапах всякой научной революции новые идеи вызывают недоумение и скепсис у непосвященных. Так было с механикой Ньютона, которую в XVII в. отвергали как лишенную всяких оснований даже такие великие умы, как Готфрид Лейбниц. Однако с той поры, как Поль Дирак облек квантовую теорию в строгие формы, прошло свыше пятидесяти лет — срок более чем достаточный, чтобы новизна этой теории перестала отпугивать неспециалистов. В искусстве, например, идеи пятидесятилетней давности не только не считаются новыми, но, напротив, их воспринимают как устаревшие и банальные.
Широкому пониманию современной физики препятствуют два обстоятельства. Первое из них состоит в том, что представления, которые физики используют для объяснения наблюдаемых ими явлений, нередко расходятся с нашим повседневным опытом. Например, теория относительности утверждает, что скорость хода часов зависит от скорости их движения в пространстве, однако в обыденной жизни нам никогда не приходится сталкиваться с подобным явлением. Не удивительно поэтому, что столь непривычные идеи с трудом воспринимаются людьми, не связанными с физикой. Да и многие физики далеко не сразу приняли теорию относительности и квантовую механику: слишком сильно они расходились с привычными взглядами и представлениями.
Тем не менее, физики на основе наблюдений сформулировали новые идеи, которые, в конце концов, получили общее признание. Опыт нескольких поколений физиков показал, что, как только приобретаются достаточные навыки в обращении с новыми концепциями, они вырастают в стройную систему, в которую без труда вписываются новые наблюдения.
Второе обстоятельство, препятствующее широкому пониманию современной физики, связано со сложной математической формой, в которую облечены новые физические теории. Однако я убежден, что, хотя сложный математический аппарат необходим для создания физических теорий и для приложения их к количественному описанию конкретных явлений, достаточно глубоко понять современную физику можно и без особой математической подготовки. Можно привести немало примеров книг, которые в свое время ясно раскрывали широким кругам читателей самые сложные физические понятия. В настоящей книге все математические описания не выходят за пределы школьного курса. Очевидно, физику легче понять с помощью математики, чем без нее, иначе физики не утруждали бы себя сложными математическими выкладками. Однако если вы ставите своей целью всего лишь знакомство с физикой, то лучше попытаться получить представление о ней без математики, иначе, запутавшись в дебрях математических формул, которыми изобилует любой обычный учебник по физике, вы просто оставите всяческие попытки что-нибудь понять в этой науке.
