Главная    Конференция    Гейзенберг и методика

Гейзенберг и методика

Ю. Мурашковский

Фрагмент из книги В. Гейзенберга, помещенный в разделе «Академия», дает нам прекрасный повод поговорить... о все той же методике.

Итак, ситуация следующая. Вернер Карл Гейзенберг в возрасте 24 лет активно интересовался новой тогда областью физики, связанной с понятием кванта и моделями строения атома. В этой области было гораздо больше непонятного, чем понятного. Составив что-то вроде морфологического ящика параметров движения электрона вокруг ядра, Гейзенберг показал его своему учителю Борну. Борн сразу понял, что Гейзенберг плохо знает высшую математику. Он не заметил, что составленные им таблицы представляли собой обычные матрицы. Борн «прикомандировал» к Гейзенбергу студента Паскуаля Джордана, хорошо знавшего математику. Втроем они разработали матричный подход к модели движения электрона, который дал новое представление об элементарных частицах. Применение матричного исчисления к описанию поведения элементарной частицы показало, что набор параметров движения частиц нельзя трактовать однозначно. В возрасте 26 лет Гейзенберг блестяще решил эту проблему. Он постулировал эту неоднозначность как закон. Сейчас этот закон называется принципом неопределенности.

Гейзенберг дожил до 70 лет. Больше в физике ничего значительного он не сделал. Зато много сил отдал философскому осмыслению революции в физике, произошедшей в его время и при его участии.

Фрагмент, о котором идет речь, весьма показателен в смысле методики. Я позволю себе напомнить методическое правило, о котором я уже говорил в рамках дискуссии о ЗРТС:

Примеры должны отражать тот ранг систем, на котором ведется исследование.

Какой же ранг выбрал для своих рассуждений Гейзенберг и насколько приведенные им примеры отвечают этому рангу?

С самого начала Гейзенберг говорит, что собирается показать, «как делаются революции». Такая цель подразумевает очень высокий ранг изучаемого объекта. Слово «революции» во множественном числе, значит, речь должна идти о разных науках и о всей длительной истории этих наук.

Однако базовый вывод статьи по сути делается на одном-единственном примере: открытии Максом Планком квантовой природы излучения. Показав, что Планк решал частную проблему распределения излучения абсолютно черного тела, Гейзенберг делает глобальный вывод: революции (опять множественное число!) делаются через «малые изменения».

Понимая, что один пример не показателен, Гейзенберг попытался проиллюстрировать свой тезис еще парой примеров из развития физики. Рассмотрим эти примеры:

«Фарадей первым указал на то, что мы лучше поймем электрические явления, если будем считать силу функцией пространства и времени, уподобляя ее распределению скоростей или напряжений в жидкости или упругом теле, - другими словами, если перейдем к понятию поля сил».

Трудно сказать, почему этот пример иллюстрирует идею «малых изменений». Фарадей решительно отверг святая святых тогдашней физики – идею эфира. Он совершенно осознанно противопоставлял эфиру свою модель «поля». Что это, как не революция? Но идею надо спасать. Поэтому Гейзенбергу приходится кое-что подправлять в истории. «Лишь через несколько десятилетий заметили, что в этом гипотетическом эфире, по сути дела, вовсе не было нужды, что он не может обнаружиться ни в каких явлениях, и было бы поэтому вернее приписать силовому полю собственную, независимую от каких бы то ни было тел реальность. Однако введение подобной физической реальности окончательно взрывало рамки ньютоновской физики».

Взрыв рамок ньютоновской физики действительно произошел именно в этот момент. Только не «через несколько десятилетий» после работ Фарадея, а именно в этих работах! Никаких «малых изменений» не было! Как не было и «нескольких десятилетий». Фарадей начинал с революционной идеи поля.

Затем Гейзенберг приводит в пример термодинамику.

«Поначалу все казалось достаточно простым. Можно было дать статистическое описание движения большого числа молекул и тем самым объяснить закономерности феноменологического учения о теплоте. И только когда понадобилось перейти к обоснованию входящей в эту статистику гипотезы неупорядоченности, заметили, что приходится выходить за рамки ньютоновской физики».

И снова маленькая неточность. То самое «статистическое описание», которое Гейзенберг не счел даже достойным разбора, впервые предложил Бернулли. И это было революцией! В период безраздельного господства ньютоновского подхода, предусматривавшего анализ каждого тела в отдельности, предложение рассматривать не отдельные молекулы, а их статистическое распределение было гигантским переворотом! Никаких «малых изменений» тут нет и в помине.

Дальше Гейзенберг без особых объяснений отнес к «малым изменениям» общую теорию относительности. А завершил свой пассаж и вовсе примером из истории церкви. Вот и весь массив информации, на котором сделан этот методологический вывод.

Совершенно очевидно, что для такой глобальной задачи, как изучение научных революций, нужно на пару порядков больше примеров и на пару порядков более длительный временной интервал. Даже отдельные выборочные примеры из других областей и других этапов развития науки показывают несостоятельность идеи «малых изменений». Какое малое изменение пытался сделать Коперник, полностью разворачивая модель Птолемея? Модель гелиоцентическая была принята Коперником не после тщательного изучения недостатков геоцентрической, а сразу, с самого начала его астрономической деятельности, после прочтения трудов Гераклита.

Не пытался улучшать теорию флогистона и Лавуазье. Вместо «малых изменений» он сразу предложил революцию – горение не есть испускание неуловимого флюида, а наоборот, присоединение некоторой части очень даже уловимого воздуха!

Одновременно с Лавуазье эту проблему рассматривал Шееле. Он тоже пытался объяснить, почему после горения вес ряда тел увеличивается, а не уменьшается, как следовало из теории флогистона. Вот Шееле как раз и занимался «малыми изменениями». И ловко объяснил проблему: когда из тела выходит флогистон, образуются поры, в которые быстро входит воздух, что и приводит к увеличению веса.

Малые изменения никогда (!) не ведут к революциям. Если, как сказано в редакторском предисловии к фрагменту из Гейзенберга, «...начинать... с того конкретного, что есть под рукой. Шлифовать его, выявляя мельчайшие нюансы, особенности, детали. Изо всех сил пытаться применить имеющееся знание», то и получится в результате модель Шееле – типичный пример «применения имеющихся знаний».

А как же быть с примером, на котором базируется Гейзенберг? С тем «малым изменением», которое совершал Макс Планк? Дадим слово самому Планку. Вот как он оценивает полученную им величину, сейчас названную его именем: «...либо фиктивная величина, и тогда весь вывод закона излучения был в принципе ложным и представлял собой всего лишь пустую игру в формулы, лишенную смысла, либо же вывод закона излучения опирается на некую физическую реальность, и тогда квант действия должен приобрести фундаментальное значение в физике и означает собой нечто совершенно новое и неслыханное, что должно произвести переворот в нашем физическом мышлении, основывавшемся со времен Лейбница и Ньютона, открывших дифференциальное исчисление, на гипотезе непрерывности всех причинных соотношений».

Планк с самого начала понимал, что совершает революцию! А вот Гейзенберг нарушил элементарное методическое правило. И в результате получил бессмысленный, ничем не обоснованный вывод.

Так что мне остается только, подражая Катону, повторить:

Нам необходим серьезный разговор о методике наших исследовательских работ. Не заочные дискуссии, а нормальная рабочая встреча: семинар, круглый стол, даже саммит.


Главная    Конференция    Гейзенберг и методика