html текст
All interests
  • All interests
  • Design
  • Food
  • Gadgets
  • Humor
  • News
  • Photo
  • Travel
  • Video
Click to see the next recommended page
Like it
Don't like
Add to Favorites

История науки от Стивена Вайнберга


Обложка книги Стивена Вайнберга «Объяснить мир: открытие современной науки» (To Explain the World: The Discovery of Modern Science)

Великие физики редко тратят силы и время на детальное изучение и описание прошлого своей науки. Я могу навскидку припомнить только три таких случая: Альберт Эйнштейн опубликовал (в соавторстве с Леопольдом Инфельдом) книгу «Эволюция физики»; Эрнст Мах выступил с монографией «Механика. Историко-критический очерк ее развития»; Джеймс Клерк Максвелл, получив пост директора Кавендишской лаборатории, посвятил последние годы жизни углубленному анализу научного наследия Генри Кавендиша и изданию его трудов. Но если уж они берутся за сей нелегкий и не всегда благодарный труд, то приходят к весьма нетривиальным выводам. В этом убеждает и книга Стивена Вайнберга «Объяснить мир: открытие современной науки» (Steven Weinberg, To Explain the World: The Discovery of Modern Science, HarperCollins, 2015). Она основана на курсе лекций, которые Вайнберг в последние годы читал студентам Техасского университета в Остине, где состоит профессором.

Вайнберг знаменит и уважаем во всем мире. Крупнейший физик-теоретик, лауреат Нобелевской премии и обладатель множества других наград, член Национальной академии наук США и Лондонского королевского общества, один из создателей Стандартной модели элементарных частиц (а заодно и изобретатель этого термина), автор фундаментальных трудов по квантовой теории поля, квантовой механике и космологии. Что до новой монографии, то она достойно продолжает список книг и статей Вайнберга для массовой аудитории, давно уже ставших высокой классикой научно-популярной литературы. Надеюсь, что ее русское издание не за горами.

На первый взгляд может показаться, что название книги обещает слишком много. Вайнберг почти всё внимание уделяет только астрономии и физике, ограничиваясь к тому же временным промежутком с четвертого века до новой эры до конца семнадцатого столетия. Однако с этих двух дисциплин начался процесс выявления законов Природы, который лег в основу современной цивилизации. Наука как способ познания мира обрела себя именно в физике и астрономии. Описание «самооткрытия», или, точнее, самореализации науки как уникального социокультурного феномена, и составляет стержень книги Вайнберга.

Обложка книги Стивена Вайнберга «Объяснить мир: открытие современной науки» (To Explain the World: The Discovery of Modern Science)

И в этих рамках ее содержание очень богато и нетривиально многомерно. Вайнберг, по его собственным словам, хотел показать, как работающий ученый представляет себе науку былых времен. «Я воспользовался этой возможностью, чтобы объяснить свои взгляды относительно природы физической науки и ее длительных и непростых отношений с религией, технологией, философией, математикой и эстетикой» (стр. X). Эти отношения рассмотрены в книге на множестве конкретных примеров.

Вайнберг с самого начала формулирует свое понимание того, что есть наука. Это отнюдь не совокупность конкретных фактов, пусть даже проверенных на опыте и объясненных теоретически. Наука — это прежде всего саморазвивающийся механизм взаимодействия Человека с Природой, позволяющий с высокой степенью надежности решать, соответствуют ли людские мнения и убеждения ее законам. Этот механизм вовсе не всемогущ, но в сфере своего корректного использования он не имеет реальных конкурентов. «При всех своих несовершенствах современная наука... позволяет получать достоверное знание об окружающем мире» (стр XI). Как пишет Вайнберг, она представляет из себя технологию производства знаний, которую человечество должно было для себя открыть и чьи возможности оно должно было постепенно научиться использовать. Книга Вайнберга как раз и повествует о процессах возникновения и эволюции этой технологии. И хотя эти процессы развивались в различных социальных и культурных контекстах, результаты научных исследований обладают максимально возможной объективностью. Это решительное отрицание культурного релятивизма научного знания проходит красной нитью через всю книгу Вайнберга.

Вайнберг называет свою версию истории науки непочтительной (в оригинале — irreverent). «Я не вижу ничего плохого в том, чтобы критиковать с современной точки зрения методы и теории былых времен» (стр. XII). И это естественно, ведь он хочет показать, каким трудным было открытие науки и насколько неочевидными с точки зрения обыденной интуиции были ее рабочие методы и ценностные критерии. На всем протяжении существования науки эти методы и критерии непрерывно опробовались на прочность, шлифовались и совершенствовались. Сей методологический «естественный отбор» стал основой кумулятивности научного знания. «Каждая новая теория не только инкорпорирует более ранние успешные теории как определенные аппроксимации, но даже объясняет, почему они могли работать» (стр. XIV).

Этот критерий методологической оригинальности Вайнберг использует и при обсуждении историко-географического происхождения науки. Он признает, что многие компоненты будущего корпуса научного знания впервые появились в Древнем Египте, Месопотамии, Индии и Китае. Однако только цивилизация античной Греции эпохи эллинизма породила принципиально новый подход к получению и оценке знаний, ставший предшественником методологии современной науки. Так что наука, согласно Вайнбергу, возникла только однажды и всего лишь в одном культурном ареале.

Конечно, произошло это не на пустом месте. Вайнберг представляет читателю плеяду древнегреческих мыслителей от Фалеса Милетского до Платона, видя в них носителей поэтического подхода к изучению природы. Он не обходит вниманием ни пифагорейцев, ни доевклидовых геометров, ни, разумеется, Аристотеля. Вайнберг, безусловно, восхищен шириной интересов Стагирита и богатством его фактических знаний. Тем не менее он использует взгляды Аристотеля на движение падающих тел как аргумент в споре с теми, кто склонен связывать его труды с рождением научного метода. Эти воззрения, как и вся аристотелевская физика, не имели иного фактуального обоснования, кроме весьма поверхностных наблюдений, которые никогда не подвергались критической проверке. Подобные дедукции бывают весьма остроумными и со временем могут даже подтверждаться (в частности, Аристотель таким путем пришел к идее шарообразности Земли), но на них невозможно построить фундамент научного знания.

Подлинный прорыв к научной методологии Вайнберг видит в античной астрономии. Поэтому он подробно рассказывает о трудах Евдокса, Калиппа, Гераклида, Аристарха Самосского, Гиппарха, Эрастофена, Аполлония и, естественно, Птолемея. Стоит отметить, что он усматривает в модели движений планет, Солнца и Луны, которую предложил Евдокс и развил Калипп, первый пример того, что современные физики называют тонкой подстройкой (fine-tuning) численных параметров теории к результатам наблюдений. Другие примеры тонкой постройки он находит в теории Птолемея, которую разбирает во всех деталях.

Стивен Вайнберг читает публичную лекцию “The Standard Model, Higgs Boson: Who Cares?” в Техасском университете в Арлингтоне. Октябрь 2012 года

Стивен Вайнберг читает публичную лекцию “The Standard Model, Higgs Boson: Who Cares?” в Техасском университете в Арлингтоне. Октябрь 2012 года. Фото с сайта linearcollider.org

Покончив с эпохой эллинизма, Вайнберг переходит к описанию судьбы науки в арабском мире и к ее возрождению (через арабское посредничество) в средневековой Европе. В частности, он весьма тонко разбирает споры европейских схоластов XIII века о наследии Аристотеля (точнее, о интерпретации этого наследия в трудах Фомы Аквинского). По его мнению, наука в конечном итоге сильно выиграла от этих дебатов, ибо они спасли ее как от догматического аристотелизма, так и от догматического христианства. За подробностями отсылаю к тексту монографии.

Вторая половина книги целиком посвящена научной революции XVI–XVII столетий, которую начал Коперник и завершил Ньютон. Вайнберг, что вряд ли удивительно, рассматривает ее как радикальную мутацию интеллектуальной истории. «Я прихожу к этому выводу именно как работающий современный ученый. За несколькими яркими исключениями, которые можно найти у греков, наука до XVI столетия ничем не напоминает мне ни мой собственный опыт, ни работу моих коллег. Тогдашняя наука сильно переплеталась с религией и с тем, что мы сегодня называем философией, да к тому же еще не установила конструктивных отношений с математикой. Начиная же с семнадцатого века, физика и астрономия — это мой родной дом. Я узнаю в них то, что вижу и в сегодняшней науке, — поиск объективных законов, сформулированных на языке математики, которые позволяют точно предсказывать большое разнообразие явлений и допускают проверку посредством сравнения этих предсказаний с наблюдениями и экспериментами.» Прошу извинения за длинную цитату, но она очень точно отражает мысли Вайнберга.

Рассмотрение научной революции у Вайнберга вполне традиционно по ключевым фигурам: Коперник, Тихо Браге, Кеплер, Галилей, Декарт, Гюйгенс, Ньютон (плюс немалое число ученых несколько меньшего калибра). Пересказать написанное невозможно, да и не нужно. Достаточно отметить, что Вайнберг разбирает много тонких деталей новых научных достижений, что не так уж часто встречается в книгах для массовой аудитории. Например, он детально прослеживает как генезис ньютоновского закона всемирного тяготения, так и его обоснование с помощью астрономических наблюдений. При этом он не раз отвлекается от основной темы ради прослеживания аналогий между научными проблемами тех далеких времен и делами современной науки. Так, он подчеркивает, что «успешные теории могут работать в силу причин, непонятных их создателям» (стр. 248), иллюстрируя этот вывод на примере не только ньютоновской физики, но и квантовой механики. Он также приводит пророческое, хотя и редко цитируемое предсказание существования сил, действующих на неизмеримо меньшие расстояния, нежели электричество, магнетизм и тяготение, которое можно найти в ньютоновской «Оптике». Этот прогноз полностью оправдался в двадцатом столетии, когда были открыты сильное и слабое взаимодействия между частицами микромира. Такие аллюзии разбросаны и по заключительной главе, кратком экскурсе в историю физики девятнадцатого и двадцатого веков.

Но это еще не все. Вайнберг дополнил книгу тридцатью пятью «техническими заметками» (technical notes), где с помощью школьной алгебры и геометрии (математические инструменты посерьезней не используются) детально разобраны многие научные результаты, которые упоминаются в основном тексте. Некоторые из таких описаний (точнее, реконструкций) вполне элементарны, некоторые не так уж и просты. Например, Вайнберг вслед за Пьером Ферма выводит закон преломления из принципа, согласно которому свет между двумя точками всегда распространяется за наименьшее возможное время, а потом получает тот же закон как следствие волновой теории света, что когда-то сделал Христиан Гюйгенс. Хотя Вайнберг считает эти приложения факультативными, они делают книгу намного интересней.

«В науке нет ни пророков, ни сакральных текстов»


О книге Стивена Вайнберга «Объяснить мир: открытие современной науки» можно было бы сказать еще многое, но пусть это сделает сам автор. Вот запись нашей беседы.

Стивен Вайнберг

Стивен Вайнберг. Фото с сайта closertotruth.com

Алексей Левин: — Профессор Вайнберг, почему Вы решили читать лекции по истории науки?

Стивен Вайнберг: — Всё началось с того, что мне захотелось понять раннюю историю науки. Меня особенно интересовало, как интеллектуальная деятельность, которая во многом сильно отличалась от современной науки, дала начало тому, чем сейчас занимаются исследователи. А когда я хочу разобраться в новой для себя области, то готовлю лекционный курс — например, много лет назад я таким способом изучил общую теорию относительности. Вот и тут я прибег к такому же способу.

— Но затем Вы не сочли за труд переделать лекционные заметки в монографию с серьезным справочным аппаратом. Что Вы хотели сказать читателям?

— Помните известную концепцию Томаса Куна, представленную в книге «Структура научных революций»? Он утверждал, что история науки состоит из периодов нормального развития, разделенных скачкообразными изменениями в лице научных революций. Так вот, я эту модель не принимаю. Мне кажется, что научное познание по своей сути прогрессивно и кумулятивно, что каждый новый прорыв построен на фундаменте прежних достижений. У нас есть совершенно объективные основания утверждать, что мы знаем больше своих предшественников. Истина состоит в том, что мы сейчас понимаем Природу лучше Ньютона, а он понимал ее лучше Аристотеля. Вот это мне и хотелось донести до читателей.

Однако здесь возникает некая загадка. Ученые античной эпохи вовсе не пытались познавать Природу так, как это делаем мы. Мы используем математику для формулировки общих принципов и выведения из них следствий, которые поддаются строгой экспериментальной проверке. Такие методы в целом были чужды ученым классической античности. Правда, некоторые из них всё же сделали кое-какие шаги в этом направлении, однако в средние века их работы вовсе не стали образцом для подражания для ученых исламских стран и христианской Европы. Как же получилось, что в XVI–XVII столетиях всё же произошла Научная Революция и возникла никем не предвиденная и не запланированная наука современного типа? Это мне и хотелось обсудить.

Но это не всё. Я хотел подчеркнуть, что современная наука противоречит многим ожиданиям наших предшественников. Они стремились к целостному, холистическому пониманию, которое могло бы объединить изучение Природы с эстетикой, моралью и религией. Но ничего такого не произошло; более того, прогресс науки оказался возможен только на основе отказа от такой цели.

И это не единственный идеал, которым пришлось пожертвовать. В античные времена многие ученые вслед за Платоном верили в возможность получения абсолютно достоверного знания о Природе, установленного чистым разумом не менее надежно, нежели законы математики. Новая наука отказалась от подобных претензий, хотя, скажем, у Декарта они еще просматриваются. Все эти вещи до сих пор вызывают недоумение. Я попытался изложить в книге свои собственные мысли на сей счет, причем сделать это максимально связным образом. Так что одна из моих задач состояла в том, чтобы показать, насколько наука современного типа отличается от своих предшественников.

— Сейчас, действительно, много спорят о том, в какой степени можно верить ученым. Как я понимаю, Ваша книга вносит вклад и в эти дискуссии?

— Ученые не претендуют на то, что всегда и во всех случаях обладают абсолютно достоверным знанием. В тех областях, где ведутся активные исследования, наши выводы не окончательны, и мы открыты для возражений и противоречий. Однако споры внутри научных сообществ рано или поздно кончаются, и ученые приходят к консенсусу, который откладывается в корпус установленного знания. Например, сейчас было бы нелепо оспаривать шарообразность нашей планеты, этот вопрос уже давно окончательно решен. Так что, повторяю, ученые могут испытывать сомнения только в тех аспектах своей работы, которые лежат внутри зоны научного поиска.

И вот что еще важно отметить. Ученые приходят к своим выводам самостоятельно, не полагаясь на диктат авторитетов. Выражаясь иначе, в науке нет ни пророков, ни сакральных текстов. Вот, скажем, несколько лет назад я опубликовал статью с разбором ошибок Эйнштейна, причем ошибок серьезных. Я вовсе не стремился подорвать уважение к Эйнштейну, однако хотел показать, что даже такой великий ученый не может считаться глашатаем истин в последней инстанции.

— В своей книге Вы много пишете о Галилее и Ньютоне. Как бы Вы их оценили в сравнении друг с другом?

— Они сильно отличались по стилю работы. В книге Галилея «Пробирных дел мастер» говорится, что каждый, кто хочет овладеть законами физики, должен понимать язык, на котором они написаны, и это язык математики. И при этом сам Галилей математикой почти не пользовался. Ньютон, напротив, владел математикой неизмеримо лучше, и то же самое можно сказать о Кеплере, Декарте и Гюйгенсе. Однако Галилей был замечательным наблюдателем и экспериментатором, создателем новых методов получения фактического знания. В этом он превосходил и Ньютона, и трех остальных. Например, своими телескопами он поистине революционизировал астрономические наблюдения. Иоганн Кеплер вскоре сильно улучшил оптическую схему телескопа-рефрактора, а Ньютон придумал и построил первый в мире зеркальный телескоп. Однако именно Галилей первым понял великую ценность телескопа для астрономии. Так что оптическая астрономия началась именно с Галилея.

Можно найти и другие отличия. Галилей не имел склонности к созданию всеобъемлющих теорий. Он заметил в телескоп фазы Венеры и осознал, что эти наблюдения подтверждают гелиоцентрическую гипотезу Коперника, однако, в отличие от Кеплера, не предложил новую модель Солнечной системы. Он доказал, что земные тела падают с постоянным ускорением, но не пытался объяснить с помощью силы тяготения планетные движения, что через несколько десятилетий сделал Ньютон. Ньютон осуществил великий синтез астрономии и физики, который был бы попросту недостижим без математического аппарата. Галилей такой задачи перед собой не ставил.

— Ньютон изобрел математический анализ, однако не использовал его в своем великом труде «Математические начала натуральной философии». Как это можно объяснить?

— Точнее, не использовал явно. Хотя книга написана на геометрическом языке, не приходится сомневаться, что ее автор мыслил в терминах исчисления бесконечно малых. Честно говоря, я не знаю, почему Ньютон тогда не развил более удобный формализм, который бы ускорил вычисления и сделал их детали более очевидными. Быть может, он считал, что апробированная веками геометрия будет куда убедительней для читателей, нежели новейшая математика.

— В ноябре исполнится сто лет общей теории относительности, которую Вы упоминаете в заключительной главе. О чем в этой связи стоит подумать?

— ОТО за свою столетнюю историю получила немало экспериментальных подтверждений, в том числе и относительно недавних. Например, надежно измеренное замедление угловой скорости пульсара, входящего в двойную систему, хорошо объясняется излучением гравитационных волн, предсказанных эйнштейновской теорией (Вайнберг имеет в виду пульсар PSR B1913+16, открытый в 1974 году Расселом Халсом и Джозефом Тейлором. — А.Л.) Вполне возможно, что скоро наши детекторы смогут непосредственно обнаружить гравитационные волны, которые излучают нейтронные звезды, обращающиеся друг вокруг друга. В то же время мы сейчас относимся к ОТО иначе, чем к ней относился Эйнштейн. Он считал, что гравитационные поля полностью описываются выведенными им дифференциальными уравнениями второго порядка. Я думаю, что в наше время большинство теоретиков видят в этих уравнениях лишь некую аппроксимацию, которая применима только на больших пространственных масштабах, характерных для астрономии. Так что мы уже не считаем ОТО окончательной теорией гравитации, но в то же время всё больше убеждаемся, что в своей области применимости она прекрасно работает.

— Через десять лет после ОТО на свет родилась квантовая механика, а вскоре были созданы и основы квантовой электродинамики. Современная физика унаследовала эти достижения двадцатых-тридцатых годов прошлого века, но всё же с тех пор сильно изменилась. В чем Вы видите основные отличия?

— В 1930-е годы физики считали, что материю надо рассматривать одновременно в терминах как полей, так и частиц. Однако этот дуализм давно ушел в прошлое, и теперь мы ее описываем на языке квантовой теории поля. Так что мы обладаем единой концепцией самых фундаментальных составляющих Природы.

— Возможно, новые шаги на этом пути будут сделаны после предстоящего возобновления экспериментов на Большом Адронном Коллайдере. У Вас есть какие-то прогнозы на этот счет?

— Не скажу, что знаю, чего конкретно можно ожидать, но кое на что рассчитываю. Я надеюсь, что удастся открыть частицы темной материи и что будут обнаружены какие-то проявления суперсимметрии. Возможно, хотя и я не слишком на это ставлю, что будет обнаружена суперчастица, которая как раз и окажется частицей темной материи. Будет просто замечательно, если такое произойдет.

— Ну что же, ждать осталось недолго. А пока огромное спасибо за беседу.

Посмотеть фрагменты книги можно здесь и здесь.

Читать дальше
Twitter
Одноклассники
Мой Мир

материал с elementy.ru

13

      Add

      You can create thematic collections and keep, for instance, all recipes in one place so you will never lose them.

      No images found
      Previous Next 0 / 0
      500
      • Advertisement
      • Animals
      • Architecture
      • Art
      • Auto
      • Aviation
      • Books
      • Cartoons
      • Celebrities
      • Children
      • Culture
      • Design
      • Economics
      • Education
      • Entertainment
      • Fashion
      • Fitness
      • Food
      • Gadgets
      • Games
      • Health
      • History
      • Hobby
      • Humor
      • Interior
      • Moto
      • Movies
      • Music
      • Nature
      • News
      • Photo
      • Pictures
      • Politics
      • Psychology
      • Science
      • Society
      • Sport
      • Technology
      • Travel
      • Video
      • Weapons
      • Web
      • Work
        Submit
        Valid formats are JPG, PNG, GIF.
        Not more than 5 Мb, please.
        30
        surfingbird.ru/site/
        RSS format guidelines
        500
        • Advertisement
        • Animals
        • Architecture
        • Art
        • Auto
        • Aviation
        • Books
        • Cartoons
        • Celebrities
        • Children
        • Culture
        • Design
        • Economics
        • Education
        • Entertainment
        • Fashion
        • Fitness
        • Food
        • Gadgets
        • Games
        • Health
        • History
        • Hobby
        • Humor
        • Interior
        • Moto
        • Movies
        • Music
        • Nature
        • News
        • Photo
        • Pictures
        • Politics
        • Psychology
        • Science
        • Society
        • Sport
        • Technology
        • Travel
        • Video
        • Weapons
        • Web
        • Work

          Submit

          Thank you! Wait for moderation.

          Тебе это не нравится?

          You can block the domain, tag, user or channel, and we'll stop recommend it to you. You can always unblock them in your settings.

          • elementy.ru
          • математика
          • физика
          • эволюция
          • луна
          • астрономия
          • ученые
          • университет
          • исследования
          • эксперименты
          • домен elementy.ru

          Get a link

          Спасибо, твоя жалоба принята.

          Log on to Surfingbird

          Recover
          Sign up

          or

          Welcome to Surfingbird.com!

          You'll find thousands of interesting pages, photos, and videos inside.
          Join!

          • Personal
            recommendations

          • Stash
            interesting and useful stuff

          • Anywhere,
            anytime

          Do we already know you? Login or restore the password.

          Close

          Add to collection

             

            Facebook

            Ваш профиль на рассмотрении, обновите страницу через несколько секунд

            Facebook

            К сожалению, вы не попадаете под условия акции