Текст книги "Физика? Нет ничего проще! Возвращение физики"

2.2. Что такое научная работа

Не всякая познавательная деятельность научна. Ее научность определяется тем, выдерживает ли осмысление результатов исследований проверку принципами теории познания (см., например, [2]). Проверяются результаты – познавательной деятельности в целом и отдельных ее этапов. Последовательность этих этапов обусловлена особенностями научного продуктивного мышления [6, 8], сложившимися в процессе филетической эволюции человека [5]. Такая последовательность определяет структуру научного познания как процесса, и потому ее соблюдение в ходе исследования также нуждается в систематической проверке. На этом проверки на научность (то есть на соответствие науке) заканчиваются. Остается индивидуально-личностная и коллективная познавательная деятельность в рамках заданных требованием научности структур. Это есть не что иное, как научная работа.

Научная работа представляет собой совместное решение совокупности задач, обеспечивающее достижение поставленной познавательной цели. Поэтому она включает в себя множество действий, порой не имеющих непосредственного отношения к рассматриваемому явлению, но каждое из этих действий осуществляется в соответствии с алгоритмическим принципом решения задачи [6, 9].

Самым первым и самым важным шагом решения всякой задачи и, тем более, научной, является ее эмоциональное присвоение. Исходя из представления об эмоции, к эмоциональному присвоению можно побудить, но его нельзя транслировать в конкретике. Людьми, ввиду их индивидуальности, просто не могут быть присвоены эмоции других людей. Могут быть осмыслены и поняты в каких-то своих представлениях, а затем – приняты во внимание. Но не приняты на уровне восприятий и представлений адресантов. Они – чужие. Очень хорошо помню, как во время моей учебы на третьем курсе университета замечательный теоретик в области теории симметрии профессор кафедры физики кристаллов Владимир Александрович Копцик предпринимал попытку такого побуждения к эмоциональному восприятию явления. Он с энтузиазмом и восхищением зачитывал нам фрагмент повести американского писателя Чарльза Сноу «Поиски». В этом фрагменте описывались красота выросших в лаборатории кристаллов и увлекательность наблюдения процесса этого роста. Из всей студенческой группы ростом кристаллов уже в те времена (впоследствии – существенную часть жизни) занимался один я. Потому я мог разделять эмоциональный настрой автора, но не более того. Те объекты, о которых писал он, были мне достаточно чужды – я был заинтересован кристаллизацией других веществ. И все же мне было интересно, и я не чувствовал себя одиноким в своих интересах. Но я смотрел на лица студентов группы и уже тогда понимал, что этот педагогический пассаж Владимира Александровича если и задевал еще кого-нибудь, то уж совсем ассоциативно – поэтичностью языка, энтузиазмом преподавателя, да и просто соответствием описываемой в лаборатории обстановки осенней погоде за окном аудитории. Поэтому то, чем занимался в данном случае профессор, не имело отношения к науке – это был призыв к пониманию очарования научной работы. Но самому очарованию невозможно научить. И учить в строгом смысле слова нельзя – настолько оно у всех разное (если присутствует вообще).

Гораздо позже, уже в процессе функционирования собственной научной школы, занимавшейся физикой роста кристаллов, различие между наукой и научной работой, связанное с эмоциональным восприятием собственной деятельности, становилось для меня все очевиднее.

На растущей из расплава поверхности кристалла образовывалась зеркальная грань. Это описывалось хорошо известной простейшей моделью, в которой по растущей гладкой поверхности кристалла двигалась ступенька высотой в один атом. Двигалась она за счет присоединения к ступеньке новых атомов из расплава. На самом деле, разумеется, все гораздо сложнее, особенно при росте кристаллов из расплава. В этой простейшей модели теоретики Бартон, Кабрера и Франк [1] рассчитали, а экспериментаторы неоднократно и надежно показали, что для определенного механизма порождения ступени скорость роста кристалла вдоль нормали к поверхности при этом пропорциональна квадрату переохлаждения расплава вблизи поверхности кристалла. Переохлаждение – это такое (обычно весьма незначительное) понижение температуры расплава, при котором вещество уже должно перейти в твердое состояние. Вместе с образной моделью, такая зависимость,

является научным результатом, относится к науке, и я с моими сотрудниками был этому обучен, это было нам транслировано – преподавателями и научной литературой. И, если будет нужно, еще не раз транслирую это с вполне однозначным результатом (иначе просто не приму экзамен).

Но вот ряд наблюдений за процессом роста кристаллов веществ, которые были объектами наших исследований, показал, что эти кристаллы, возможно, растут в соответствии с другим законом. Более сложное, чем в модели Бартона, Кабреры и Франка, атомное строение этих кристаллов позволило предположить, что в простейшей модели структура ступеньки на растущей поверхности будет несколько иной, а потому и закон может иметь иной вид для этого частного случая. Это никак не противоречит научности, адекватности и точности предыдущего модельного описания. А дальше – на установление конкретного вида этого закона ушло больше года напряженной работы группы сотрудников. Кристаллы растут достаточно медленно, и процесс в нашем случае тянулся от суток до недели. И все это время – непрерывное наблюдение за процессом, его обеспечение, контроль и управление, с которыми не может безнадзорно справиться никакая автоматика. Это захватывает, но изматывает. Но вот процесс закончен, и кристалл, добытый из недр установки, лежит на столе, и мы любуемся им. И вот уже один доцент позвякивает возле сейфа с веществами какой-то посудой, а его аспирант бежит в институтский буфет за сосисками с горошком. В нарушение всех правил внутреннего распорядка мы садимся за один из лабораторных столов и в процессе такого вот мини-банкета делимся впечатлениями, вспоминаем грустные и смешные истории, происходившие в процессе эксперимента, говорим, что недопустимо вот так выматываться и договариваемся, когда будем выматываться в следующий раз и что к этому надо подготовить. Затем, усталые, но счастливые, расходимся по домам – к семьям, ваннам, вкусным ужинам и вообще нормальной жизни. Все, что здесь было описано – научная работа. Этому невозможно научить. Более того – нельзя учить. Не буду я учить студентов и аспирантов разводить спирт – этому уже научил Менделеев. Не буду учить нарушать правила внутреннего распорядка учреждения и здорового образа жизни. Но научная работа, в отличие от науки, имеет человеческое лицо, и не только лицо. Она просто человечна. Наука себе этого позволить не может.

В результате примерно года такой упорной работы, выращивания в разных условиях исследуемых кристаллов и их изучения мы установили, что закон послойного роста для них и вообще для большой группы веществ другой, новый,

Таким образом, был установлен новый, четвертый после трех установленных Бартоном, Кабрерой и Франком [1] законов роста кристаллов – закон «дислокационного роста кристаллов с малым числом изломов на ступени». Этот закон был описан в соответствующем научном издании [7] и является научным результатом проведенной работы, то есть относится к науке. В процессе установления закона условия и результаты экспериментов все время проверялись на соответствие научности. Таким образом, установленный закон и условия его установления могут быть транслированы средствами науки с целью возможного использования этих данных другими исследователями. Но все это будет существовать уже в отрыве от нас, и у этого результата не будет человеческой «привязки», как нет у него и человеческого лица с эмоциональными выражениями.

Чрезвычайно важным шагом решения задачи, в том числе – исследовательской, является установление закона, в соответствии с которым эта задача будет решаться. Здесь следует понимать, что частным случаем установления закона для решения задачи, во-первых, является обоснованный выбор нужного закона из числа уже известных, понимаемых на уровне присвоения процедуры их установления в режиме виртуального сотрудничества с авторами. Во-вторых – сама исследовательская задача может быть задачей по установлению закона. В обоих этих частных случаях речь идет либо об очередной проверке адекватности известной модели, описывающей лежащее в основе постановки задачи наблюдаемое явление, либо о констатации неадекватности такой модели, что является стимулом к формированию новой, адекватной модели для расширенного круга родственных явлений или для углубленного понимания сущности ранее уже изучавшегося явления. Установлению законов (следовательно, пониманию процесса и результата их установления другими исследователями) можно обучить [6], поскольку это научный подход, это наука. И надо в интересующей нас области знать законы, которые уже существуют для адекватных моделей, чтобы не изобретать без надобности велосипед. Но конкретный выбор конкретного закона (или его установление) для решения конкретной задачи – индивидуально-личностное дело каждого исследователя. Так, при решении описанной выше задачи из области роста кристаллов был выбран уже разработанный модельный подход [1]. Но мы могли пойти и по другим направлениям развития таких подходов – как уже существующим, так и подлежащим созданию заново. Просто это был наш выбор, осознанный, но осознанный на основе чрезвычайно многофакторного анализа ситуации, который, чаще всего, не может быть адекватно и, тем более, однозначно, описан. Следовательно, и научить этому выбору нельзя. Попытка такого обучения может отвратить исследователей (тем более – будущих) от установления собственных законов в случае необходимости решения оригинальных задач. В таком случае исследователи будут пользоваться исключительно готовыми чужими моделями, не порождая нового научного знания [6, С. 141].

Еще один важный шаг решения задачи – нахождение (не поиск, а нахождение!) средств, методов, возможностей, не включенных изначально в условие задачи, но совершенно необходимых при реализации выбранного для решения закона. Или для его установления и последующей реализации. Вот здесь, в этом шаге исследовательской деятельности, и разворачивается научная работа в полный рост. Здесь и не пахнет наукой – сплошные опыт, интуиция, пробы и ошибки. Великие экспериментаторы уровня Петра Леонидовича Капицы и Роберта Вильямса Вуда вовсе ничего не открывали и ничем не озарялись. Просто в каждом из исследований у них была цель, к которой они шли буквально напролом, не выбирая средств, а порождая их на ходу по мере необходимости. Так, Петру Леонидовичу Капице для экспериментального исследования свойств жидкого гелия понадобились тончайшие кварцевые нити, которые оказалось невозможным получить обычным стеклодувным способом – растягиванием до необходимой толщины капли расплавленного кварцевого стекла. И тогда он взял длинную деревянную линейку и сделал из нее лук. Оплавил в пламени горелки конец палочки из кварцевого стекла до получения жидкой капли, вышел в институтский коридор, где, по счастью, никого не было, и выстрелил из лука этой палочкой как стрелой. И получил такие кварцевые нити, какие были ему нужны. И столько, сколько ему было нужно. Где здесь наука? Скорее всего, это вообще делалось на уровне практического мышления [4], результаты которого сразу реализуются в практической деятельности, минуя стадию осознания и осмысления. Можно ли этому научить? Конечно же, нельзя. Во-первых, в рамках практического мышления обучение невозможно или, по крайней мере, чрезвычайно затруднительно (хотя об этом постоянно забывает современная педагогика). Во-вторых, это все было с П. Л. Капицей. А нам в нашем следующем эксперименте понадобится что-нибудь другое. И лук с кварцевой палочкой уже не помогут. Хотя на складе инструментов научного исследования (в данном случае – физического) есть полка, занесенная в каталог, на которой лежит этот способ получения кварцевых нитей. На все мыслимые и, главное, немыслимые случаи обучения не напасешься. Самим надо думать. Не о науке, а о том, как ее делать. То есть о научной работе. В которой необходимо уметь пользоваться справочниками и каталогами. Этому пользованию можно научить на уровне обучения поиску по ключевым словам. Но это – не наука.

В описанной выше работе над изучением процесса роста кристаллов принимал участие сотрудник, без которого многого не удалось бы сделать – Олег Павлович Шепатковский. Физик по образованию, он понимал обсуждаемые модели, но сам не предлагал. Понимал математические выводы, но сам не написал ни одного математического выражения. Его критические замечания в этих областях были, чаще всего, полезны. Но в том, что касалось приготовления образцов для исследований, ему не было равных. Глубоко понимая сущность проводимых исследований, Олег Павлович, в частности, разрабатывал и изготавливал станки и устройства – отрезные, шлифовальные, полировальные. Механические, электроэрозионные, ультразвуковые, электрохимические. Станки не только обеспечивали нужды наших лабораторий, но и сериями расходились по стране, принося славу, связи и деньги. Это научная работа? Несомненно, да! И человек, занимавшийся ею – блестящий научный работник. Это наука? Несомненно, нет! И трансляция умений принимать гениальные решения в процессе организации и проведения научной работы принципиально невозможна. Нахождение недостающего для решения исследовательской задачи, как основы построения науки, остается и всегда будет оставаться уникальным, прецедентным проявлением индивидуально-личностной особенности конкретного человека, занимающегося научной работой. Однако сборник таких прецедентов должен существовать, и научные работники должны уметь им пользоваться. Этому пользованию, как уже выше было сказано, можно научить. Но это – не наука.

И еще один аспект научной работы, без которого построение науки невозможно, но который заведомо наукой не является. Это собственно процесс сборки результатов научной работы через их систематизацию – в научное знание, то есть в науку. Сюда относятся, в частности, руководство научными исследованиями – с одной стороны, и управление научной работой – с другой. Руководство научными исследованиями предполагает глубокое научное понимание происходящего в данной области действительности. Постановка задачи исследования, планирование ее решения, обработка и систематизация результатов, представление мировому сообществу научного результата – это организация науки. Эта организация должна быть жестко стандартизирована на цивилизационном уровне. Кадровое, финансовое и материальное обеспечение выполнения поставленной задачи, контроль хода процесса этого выполнения, отчетность по результатам контроля – это организация научной работы. Данный вид деятельности не требует глубокого научного понимания, однако в нем необходимы четкая исполнительская структура и обеспечение взаимодействия с другими ветвями и направлениями деятельности (не обязательно научной).

Организация науки регулируется потребностью общества в научном знании и осуществляется научными работниками, способными к порождению нового научного знания. Как правило, это – люди, которые ориентированы именно на получение научного результата, достигающие или уже достигшие успеха в решении хотя бы одной из научных задач. И пожизненно остаются ориентированными подобным образом. Именно таковы были те, кто вошел в нашу память и наши представления как великие научные работники. Архимед, Грегор Иоганн Мендель, Исаак Ньютон, Дмитрий Иванович Менделеев, Николай Иванович Вавилов, Александр Михайлович Прохоров… Эти люди порой окутаны флером чудачества, удаленности от «практической» жизни. Они жили и умирали ради получения научного результата и хорошо понимали, что не имеет значения – будет ли написана их фамилия на коробке, лежащей на складе науки. Мы изучаем их результаты, чтобы понять, что же такое наука и как она устроена.

Организация научной работы регулируется заинтересованностью общества в практическом приложении научного знания к удовлетворению его материальных, интеллектуальных и эмоциональных потребностей. Организаторами и управленцами в этой сфере деятельности на верхних уровнях общественных и государственных интересов становятся, как правило, люди, отличающиеся волевыми качествами в сочетании с амбициями. Выдающимися примерами таких деятелей в области организации научной работы были руководитель Манхэттенского проекта генерал Лесли Гровс и руководитель советской ядерной программы того же времени Лаврентий Павлович Берия. Их трудно заподозрить в научном понимании сущности физических явлений, однако реакторы и бомбы были сделаны!

Современное управление научной работой чаще лежит на биссектрисе угла, образованного этими двумя направлениями (организации науки и организации научной работы). Люди, тщеславно ожидавшие от себя великих научных свершений (чего не делают выдающиеся научные работники – они-то просто работают) и разочаровавшиеся ввиду непопадания в галерею портретов на стенах школьных учебных кабинетов, вполне осознанно уходят в управление научной работой. Там они могут потешить себя, в частности, близостью к этой самой «большой» науке. Именно эта категория людей не понимает, что «большой» и «малой» науки не бывает – наука либо есть, либо ее нет. Не следует забывать отношение к работам Альберта Эйнштейна в начале прошлого века – надо же ведь, какой ерундой занимался: то броуновским движением, то какими-то никому не нужными квантами, а то – вообще (прости, Господи!) относительностью, которая годилась разве что для анекдотов. В общем, «малой» наукой занимался Альберт Эйнштейн. И что из этого получилось? Шагу не может шагнуть без его результатов современная физика, да и не только физика. Но вернемся к «несостоявшимся большим ученым», как бы глупо этот термин ни звучал. Они в состоянии понимать научную сущность получаемых в данной области исследовательской деятельности результатов. Они в состоянии распределять потоки необходимых средств проведения научной работы. Они не могут породить принципиально нового научного знания в области своей декларируемой специальности, но зато теперь, приступив к руководству научной работой, они могут совершенно честно страдать от того, что чрезвычайная загруженность (и это – правда!), и только она не оставляет времени для научного подвига, который мог бы обессмертить их имена. Материальную удовлетворенность руководящая деятельность обеспечивает. Поэтому такие руководители вполне честно и бескорыстно страдают от недоступности занятия собственной научной работой ввиду чрезвычайной загруженности управленческими заботами. Как правило, такие управленцы добросовестно отрабатывают взятые на себя обязательства и потому заслуживают уважения как к их высокой научной и управленческой квалификации, так и к искренности высоких намерений. Такие люди нужны научной работе и, следовательно, в конечном итоге, науке. Они обучены науке, они знакомы с научной работой, которой обучить нельзя (можно только ознакомить с прецедентами). Без них современная наука, требующая колоссальных кадровых, финансовых и материальных вложений, а также организационных усилий, просто не может существовать и развиваться.

Научные работники Михаил Борисович Пиотровский в его деятельности на посту директора Эрмитажа и Александр Михайлович Прохоров в его деятельности на посту президента Академии наук – организаторы науки. Выдающихся организаторов не науки, но научной работы, вышедших из среды научных работников уровня докторов наук, поименно называть неэтично. Они вполне заслужили доброй памяти как люди, внесшие вклад в науку – и пусть остаются таковыми. Но надо понимать, что за ними нет результатов, которым можно научить. В пределе – нельзя научить человека любой квалификации быть Лаврентием Павловичем Берия или Лесли Гровсом.

И уж подавно научной работой является неустанная проверка научных результатов, тех, которые надежно упакованы и лежат на складе науки. Речь идет, в частности, о границах применимости научных моделей явлений и, следовательно, о границах их непоколебимой адекватности. Кропотливая научная работа в том смысле, о котором мы так подробно говорили выше, позволяет выявить эти границы для того, чтобы наука могла шагнуть за них дальше, расширяя и углубляя наши представления о мире. Выявить – это научная работа, осознать и шагнуть вперед – наука. Честь одного и честь другого – равновелики. Но первое – это искусство умения, терпения и настойчивости, чему научить нельзя. Второе – проявление понимания, и научить ему можно.