Текст книги "Бигуди для извилин. Возьми от мозга все!"

В любом научном исследовании, по словам Эйнштейна, присутствуют явная и неявная стороны: вторая становится первой при сопоставлении нового высказывания со старым. Будет ли при этом полностью или частично отброшено устаревшее знание, ушедшее в тень, ставшее неявным – зависит от радикальности перестройки всей системы знаний, от глубины её творческой переработки[72]72
   Вообще в науке предпочитают сохранять старое знание как частный случай нового. Скажем, риманова геометрия на сфере бесконечного радиуса превращается в евклидову. Физика Аристотеля получается из физики Ньютона при учёте сил тяжести и трения. Но, конечно, такое сведение старого к новому возможно не всегда. Например, утверждение того же Аристотеля о том, что у мухи 8 ног – тривиальная ошибка; правда, из почтения к великому философу её без проверки переписывали из книги в книгу почти две тысячи лет.


[Закрыть].

Отбрасывание – одна из основных черт творческой деятельности – не только имеет внешний, философский аспект (отбрасывание устаревших концепций и т. д.), но и является важным инструментом творческой деятельности. По пути к решению проверяются и отбрасываются различные гипотезы – в этом плане удаление из «оперативной памяти» неудовлетворительных вариантов укорачивает и расчищает путь.

Да, конечно, в науке решение одной частной проблемы практически сразу же приводит к возникновению другой, зачастую более глубокой и общей – но в этом и заключается непрерывность процесса познания.

Можно ли зафиксировать основные этапы решения научной проблемы так чётко, чтобы это творческое действие могло быть осуществлено «по инструкции»? Вряд ли – учитывая тот хорошо известный факт, что чуть ли не самой важной «пружиной» в творческом процессе является своеобразная одержимость задачей. История науки знает огромное число примеров эффективной научной деятельности, завершающейся открытием лишь в результате напряжённейшего процесса сосредоточенных размышлений. Например, тот самый «эффект подсознания» сказывается лишь после загрузки в подсознание множества рабочих вариантов и подключения всех, имеющих хоть малейшее отношение к проблеме, информационных блоков.

Набор советов известного математика Д. Пойа помогает несколько упорядочить работу на этапе подготовки: «Всмотритесь в неизвестное. Всмотритесь в конец. Помните о своей цели. Не забывайте о ней. Удерживайте в уме то, чего вы добиваетесь. Всегда имейте в виду цель, к которой вы стремитесь. Рассмотрите неизвестное. Рассмотрите заключение».

Призывы нечто внимательно рассмотреть и не забывать о цели самой деятельности, повторяемые как заклинания, помогают сконцентрироваться именно на данной проблеме. Но помогают только внушением. Они ничего не говорят о технике мышления, о том, как конкретно – даже имея в виду цель, куда нужно стремиться – строить и исследовать ведущие (или не ведущие) к ней пути.

Упрощая схему поиска решения, можно считать, что она содержит две совместно выполняемые операции.

✓ Зафиксировать проблему в адекватных ей символах, т. е. на соответствующем языке. Далее следует перестраивать способ представления задачи для того, чтобы выявлять в ней новые аспекты, позволяющие или взглянуть на тот же предмет с иной стороны, или проникнуть в глубину темы. Так расширяется запас данных: в растущих информационных массивах мысль может прокладывать всё новые пути и устанавливать дополнительные связи.

✓ Покопаться в памяти – авось удастся вспомнить какую-нибудь аналогичную задачу, решение которой уже известно. Вспоминание, конечно, неотделимо от попыток самостоятельного исследования и поиска. Изменение исходных терминов и способа описания, иная интерпретация первичных данных вполне может протекать, не будучи однозначно оформленной в виде символов и слов. Это этап неартикулированной активности мозга, нащупывание тропинок и постройка мостиков к островкам нового знания.

В дальнейшей работе мышление чередует вычисления и интуицию, отвоёвывая у неизведанного всё новые территории. Это и есть тот спектр интеллектуальных операций, посредством которых «артикуляция дисциплинирует и расширяет возможности человеческого мышления» (М. Полани).

Зависимость хода мышления от узкого понимания контекста, погоню за однозначностью, легко продемонстрировать одним из воспоминаний студенческих лет. Один из моих друзей на пари утверждал, что может спрятать в комнате водку так, что её невозможно будет найти. Остальные приятели, естественно, не могли в это поверить, так что пари было заключено.

Итак, куплена и выдана моему другу бутылка водки. Все, кроме него, удалились из комнаты на пятнадцать минут. Потом мой друг отворил дверь и жестом показал всем: прошу входить! Ищите!

Поиски заняли почти час! Всё было перерыто, простукано и ощупано в лучших традициях НКВД тридцатых годов. Найдено множество считавшихся ранее утерянными вещей. Обнаружена и пустая бутылка из-под водки. Друг был обвинён в том, что попросту выпил содержимое. Попросили дыхнуть. Но и само его поведение явно свидетельствовало об ошибочности этого суждения.

В конце концов, придя в состояние полного изумления, «поисковая группа» возопила: «Где же. это. искомое?» Мой друг спокойно взял со стола стоящий там всё время графин, открыл и дал каждому понюхать. «Искомое» находилось у всех и каждого буквально «под носом». Просто никто не сообразил: ищется не бутылка с водкой, а именно водка. Она и была налита в графин вместо воды.

Это – типичная ошибка при поиске: нужные предметы, информация, сведения, данные. разыскиваются где угодно – под подушкой, за шкафом, в секретном досье, в сейфе, в тайнике. но только не на открытом месте. О разумности хранения важнейшей информации на самом видном месте говаривали ещё Эдгар По и Артур Конан Дойль. Да и Гилберт Кийт Честертон утверждал, что лист лучше всего спрятать в лесу.

Замечу, что сокрытие информации и её добыча – два противоположных, но родственных направления разведывательной деятельности. Ибо зная, как прятать, представляешь, и как искать.

Профи из разведывательных сообществ различных стран, безусловно, не совершают наивных ошибок. Поиски, добывание, хранение, передача, защита важнейшей информации входят в круг обязанностей информационно-аналитических служб. Для получения информации о противнике зачастую оказывается вовсе не нужно ставить «жучки», делать снимки в инфракрасных лучах, записывать спектры колебаний оконных стёкол. И уж тем более не надо часами лежать с пистолетом в грязи под лавочкой или уметь водить всё, что способно двигаться. Зато нужно уметь нечто иное: анализировать то, что на первый – неискушённый – взгляд не может вообще содержать никакой важной информации.

Для извлечения интересующей информации из так называемых «открытых источников» нужен серьёзный труд аналитиков и экспертов. Поиск сильно зависит от самого ищущего: от его эрудиции, таланта и интуиции. И, в общем, оказывается, что обнаружить нечто на самом деле важное с очень большой вероятностью можно, проводя поиск прямо «под фонарём». Нужно «всего лишь» знать, что ищешь, чем искомое отличается от прочего «мусора». И как потратить на поиски меньше времени. И при этом быть уверенным, что ничего важного не осталось незамеченным. По оценкам профессионалов – разведчиков, как западных, так и наших «ГРУшников», от восьмидесяти до девяноста пяти процентов всей разведывательной информации составляет как раз та, что проистекает из открытых источников.

Бигуди № 13

Давайте воспользуемся и мышлением, и интуицией, ещё раз прочтём схему поиска решения. Может быть, этого будет достаточно, чтобы Вы сумели продолжить ещё один ряд, предложенный членами MENSA: 1, 8, 70, 627, 5639…. Подсказка нужна? Есть такое поверье, что у кошек… жизней. Это число вам пригодится!²⁰

Существуют ли общие принципы и методы решения научных проблем?

Например, в естественных науках единым и универсальным считается принцип подобия: различные по природе процессы или явления стремятся описать одинаковыми – при представлении в безразмерной форме – уравнениями. Коэффициенты уравнений понимаются как параметры – критерии сходства, подобия рассматриваемых процессов.

Ещё один вполне строгий метод – Математическая индукция: формализованный логически способ выведения общего утверждения из частного. Исходный пункт при этом – некое твёрдо установленное положение. Затем выдвигается гипотеза о форме и сущности общего умозаключения. Её доказательство опирается на логическую процедуру, позволяющую двигаться шаг за шагом, получая верный вывод на каждом шаге, а следовательно, для всех шагов.

Любую сложную задачу имеет смысл свести к совокупности более лёгких задач. Сначала следует упростить задачу до предела, оставив только её главные черты: на «дереве проблемы» нужно ободрать листья, крону, оставив лишь ствол. Выяснить возможность решения в предельных, частных случаях. Попытаться найти грубое качественное решение. Наконец, на всех этапах следует пытаться опровергнуть полученный результат, используя все соотношения, получаемые из конечного результата в разных предельных случаях. Проверять необходимо и логическую структуру ответа: следует ли он из принятых посылок, не противоречит ли неким общим утверждениям, верны ли границы применимости, можно ли – и насколько – экстраполировать результат и т. д.

Известен некий «закон сохранения трудностей»: если при каком-либо подходе выясняются принципиальные трудности, то они, как правило, должны проявиться и при другом подходе к решению. Если трудности исчезли, надо понять, почему: либо есть прямой способ, либо обходной манёвр неверен.

Результат решения оценивают ещё по одному критерию: ответ должен быть красив, изящен, эстетичен. Если результат не таков – скорее всего, он неверен. На эту особенность решения задачи всегда обращал внимание А. Эйнштейн, считая, что результаты исследования человеком природы отражают внутреннюю гармонию и симметрию устройства мира: «Без веры во внутреннюю гармонию нашего мира не могло бы быть никакой науки. Эта вера есть и всегда останется основным мотивом всякого научного творчества». А поскольку гармонию и симметрию человечество формализовало математикой, не удивительно, что Эйнштейн сказал: «Бог говорит с нами языком математики».

После получения научного результата нужно всесторонне его обдумать, стараясь понять, какие смежные результаты он даёт. Излишняя концентрация внимания в одном направлении иногда мешает получить лежащие рядом результаты! Стремление сначала понять всё-всё до конца, а потом уже начинать работать – частая причина неудач в науке.

Прав был великий немецкий физик, физиолог и психолог Герман Людвиг Фердинанд Гельмгольц: «Требуется хорошая систематизация, чтобы не потеряться безнадежно в лабиринте учености».

Другой, противоположный, недостаток – желание на лету поймать ответ, предугадать результат без упорной, длительной и сконцентрированной работы. Эта своеобразная мозговая лень – причина весьма многих неудач не только в науке, но и в о всех сферах жизни. Человек позволяет своему мозгу, мышлению, интеллекту, как пруду, заплывать ряской, погружаться в тину.

Эта же лень опасна и ещё в одном отношении: человек может быть слишком уверен в своих гипотезах – настолько, что не способен продолжать поиск и анализ. Однако для научной работы (да и не только) нужно правильное сочетание уверенности и сомнения, непреклонности и колебаний.

У всех методик есть свои границы. Хорош тот метод, которым можно свободно пользоваться не обращаясь к инструкции, лучший из подходов тот, что дает результат, не снижая, а повышая творческий потенциал личности.

В сущности, это простая диалектика жизни. А творчество в науке – часть жизни. И принципы здесь одни и те же. Диалектика, гибкость ума, умение создавать новые строительные «леса» мысли «раскачивают» ситуацию, заставляют мозг искать противоречие и снимать его на ином качественном уровне. Вот что не даёт реке мышления стать прудом. То есть труд мышления должен быть непрерывным и интенсивным.

Застойные явления в мышлении гораздо опаснее, чем даже в физиологии.

Анекдот почти на эту тему. Лесоруб в поисках работы приходит в лагерь лесозаготовителей. Управляющий встречает его не слишком обнадёживающе. «Не знаю, подойдёт ли тебе работа, – сказал он. – Мы здесь валим лес». Лесоруб обрадовался: «Вот это дело как раз по мне». Управляющий решил испытать его в деле. «Бери топор, – сказал он. – Посмотрим, сколько времени потребуется тебе, чтобы свалить вон то дерево». Лесоруб подошёл к дереву и свалил его одним ударом топора. Управляющий потрясён, но не сдаётся. «Великолепно, – сказал он, – теперь попробуй повалить вон то большое дерево». Лесоруб подходит к огромному дереву и двумя ударами валит и его. «Потрясающе! – восклицает управляющий. – B жизни не видал ничего подобного. Ты принят! Но где ты научился так валить лес?» «О, я изрядно попрактиковался и набил руку в лесу Сахары», – отвечает лесоруб. Управляющий в недоумении переспрашивает: «Ты хочешь сказать – в пустыне Сахаре?» «Ну да, теперь там пустыня», – поясняет лесоруб.

В «Очерках организационной науки» создатель тектологии Александр Богданов рассуждал так:

«Природа организует сопротивление многих живых организмов действию холода, покрывая их пушистым мехом, перьями или иными мало проводящими тепло оболочками. Человек тем же самым путем достигает тех же результатов, устраивая себе теплую одежду. Стихийное развитие приспособило рыбу к движению в воде, выработавши определенную форму и строение её тела. Человек придает ту же форму своим лодкам и кораблям, причём воспроизводит и строение скелета рыбы: киль и шпангоуты в точности соответствуют её позвоночнику и ребрам. Посредством «паруса» перемещаются семена многих растений, животные с летательными перепонками и т. п. Человек усвоил метод паруса и широко применяет его на памяти истории. Режущим и колющим природным орудиям животных, например, клыкам и когтям хищников, были, вероятно, подражанием ножи и копья первобытных дикарей, и т. п. В истории культуры можно найти сколько угодно таких иллюстраций.

Самая возможность подражания, в сущности, уже достаточное доказательство того, что между стихийной организующей работою природы и сознательно планомерною – людей нет принципиального, непереходимого различия. Не может быть подражания там, где нет ничего общего».

Ещё более общее находится между самими людьми. Действуйте, направленно подражая лучшим образцам изобретательской мысли! Это при должной практике сформирует набор эталонов, аналогий, инвариантов, к которым читатель сможет приложить для сравнения и свои собственные наработки, личностное знание. Умение свести новую задачу к предыдущей, уже решённой кем-то задаче, за счёт нахождения у них общего – один из показателей развитого мышления.

В процессе научного творчества исключительно важным может оказаться умение видеть и исследовать аналогии (можно найти и связь между количественным аппаратом метода подобия и качественным изучением явления – по аналогии). Автор теории тепловых двигателей Сади Карно уподобил тепловые двигатели давно известным водяным. Их приводит в движение вода, падающая с высоты. Значит, так же переносит энергию «теплота», отбираемая от нагревателя и «падающая» на холодильник[73]73
   Впоследствии выяснилось: природа тепла принципиально отличается от природы жидкостей. Но аналогия Карно оказалась столь удачна, что выведенные им формулы ничуть не изменились. Разумеется, дело здесь прежде всего в том, что физик сразу же проверил свои расчёты на совпадение с реальностью. Стоит какой-то аналогии дать хоть один явно неверный результат – и она сразу отбрасывается.


[Закрыть].

Неверная аналогия ставит преграду на пути к открытию. В XVII веке движение крови в организме сравнивали с приливами и отливами – отсюда и специфические методы лечения, и невозможность продвижения в познании анатомии человека. Из тупика анатомию вывел В. Гарвей: он представил сердце в виде насоса – результатом стало открытие непрерывного движения крови, большого и малого кругов кровообращения.

Полагая, что процесс горения подобен дыханию, химик Дж. Пристли экспериментально доказал: растения восстанавливают кислород, израсходованный в процессе дыхания или горения. Д. И. Менделеев вывел принцип периодичности и предугадал открытие некоторых новых химических элементов, пользуясь аналогией со свойствами соседних, уже изученных. Г. Лейбниц нашёл сходство между логическими доказательствами и вычислительными операциями – позднее (правда, через два века) эта аналогия сработала при создании математической логики. Помните, В. Кекуле во сне увидел змею, кусающую свой хвост, и это натолкнуло его на идею структуры бензола в виде кольца – разве это не показывает и то, как работает подсознание, и то, как оно ищет и демонстрирует аналогии в разной форме? А атом в виде Солнечной системы, явившийся Нильсу Бору, по его словам, также во сне?

Как видим, аналогии в науке дают арсенал не только идей, но и решений. Новые идеи в большинстве случаев – давно и хорошо забытые старые, но преобразованные, перелицованные по-новому гипотезы и мысли, которые уже могут быть восприняты, для которых подготовлена почва, пришло время. Для их обоснования подготовлен аппарат – причём не обязательно в этой же области: аналогия, необходимая для прорыва, может придти с совершенно иного направления. Основой такого сближения служит ещё и единообразное устройство материального мира в различных его проявлениях. Говорят: использование картин явлений и процессов по аналогии – твёрдая почва для контролируемого риска.

Аналогия часто удобна для объяснения, облегчения понимания[74]74
   На международной конференции по физике многие коллеги В. Гейзенберга выражали сомнение в том, что атомное ядро не содержит электронов. Как это может быть, говорили они, если электроны явно вылетают из ядра, что хорошо видно в ядерных процессах? Не находя уже других аргументов, Гейзенберг закричал коллегам: «Смотрите в окно, вот идут люди в пальто, входят в бассейн. Но они же не плавают в пальто в бассейне! Откуда же уверенность, что из ядра выходят такие же частицы, что были внутри?»


[Закрыть]. Без красивых аналогий трудно описать сущность важного научного открытия. Причём аналогии должны быть наглядны. Представление в упрощённой форме серьёзных научных трудов требует таких же творческих усилий, как и сама научная работа[75]75
   Эйнштейн говорил: если учёный не может объяснить, что он делает, пятилетнему ребёнку – значит, он шарлатан. Сам он такие объяснения давал не раз.


[Закрыть]. Многие глубокие научно-популярные книги дают не меньший толчок развитию науки, чем оригинальные работы.

Примитивный пример умозаключения по аналогии из области права. По делу о квартирной краже следователь обращает внимание на то, что преступники проникли в квартиру в то время, когда хозяйка развешивала во дворе выстиранное бельё. Оказалось, что несколько месяцев назад прокуратурой было приостановлено расследование по двум другим делам о квартирных кражах, где преступники использовали аналогичное обстоятельство для проникновения в квартиру. Догадка на основе аналогии подтверждается – квартирные кражи совершены одной и той же группой.

Бигуди № 14

А вот ещё вопрос из области права. Двоих людей обвинили в совместном преступлении. Если оба признают себя виновными, каждый получит лёгкое наказание. Если это сделает только один, его освободят, а второго подвергнут суровому наказанию. Если оба не признают своей вины, их обоих освободят от наказания – ибо прямых улик нет. Почему с точки зрения отдельного обвиняемого лучше признаться, а с точки зрения обоих – правильнее не делать этого?²¹

Чрезвычайно эффективный приём творчества – Мысленный эксперимент. Вот один из его примеров. Мы уже вспоминали, как Галилей сбросил с Пизанской башни два пушечных ядра разного калибра – чем наглядно доказал: все тела падают с одинаковым ускорением. Этому предшествовал, как мы уже тоже вспоминали, изящный мысленный эксперимент – тоже весьма наглядный.

Допустим, что прав Аристотель[76]76
   Великий философ опирался на очевидные наблюдения: камень падает несравненно быстрее пера. Чтобы выделить влияние сопротивления воздуха, понадобилось почти две тысячи лет развития науки.


[Закрыть]: лёгкое тело падает медленнее тяжёлого. Возьмём те же два ядра – лёгкое и тяжёлое – и свяжем их вместе. Получившаяся связка тяжелее любого из исходных ядер. Значит, и падать должна быстрей. Но с другой стороны, ведь в эту связку входит лёгкое ядро. Оно будет падать медленнее тяжёлого – и тем самым тормозить его. Таким образом получится, что связка должна падать и быстрее, и медленнее тяжёлого ядра. Очевидная бессмыслица. К такой же бессмыслице приведёт и предположение, что быстрее падает более лёгкое ядро. Значит, приходится придти к выводу: они падают с одинаковой скоростью. А эксперимент на натуре всего лишь подтвердил результаты мысленного.

Заметим: все рассуждения этого мысленного эксперимента вполне логичны. Логика вообще позволяет вывести очень многое. Но логика в чистом виде формальна – перемалывает всё, что будет предложено логически работающей мысли. Нужна подходящая отправная точка. Её правильный выбор – это уже креативный момент.

Такое сочетание логики и креативности ближе к определению диалектической логики, введенному в своё время выдающимся философом Эвальдом Ильенковым. На первый взгляд термин «креативная логика» противоречив: ведь логика – строгое построение цепочки мыслей по единым правилам, а креативность предполагает выход за правила. Но само творчество тоже имеет определённые закономерности построения цепочек. Просто закономерности эти сложнее – но если их удаётся постичь, творчество становится внятным и логичным.

История развития науки свидетельствует о блестящих результатах применения мысленного эксперимента, а современные тенденции развития превращают его в одну из важнейших процедур познания. Мысленный эксперимент использовали Галилей и Ньютон, Мах, Кирхгоф, Максвелл, к нему постоянно обращались Эйнштейн, Бор, Гейзенберг.

Правда, пока отсутствует единая терминология мысленного эксперимента. Его называют умственным, идеализированным, воображаемым, теоретическим.

Мысленный эксперимент – познавательная деятельность, где важное место занимает научное воображение. Д.П. Горский называет мысленным экспериментом метод, «позволяющий прибегнуть к отвлечениям, в результате которых создаётся идеализированный объект (абстракция, идеализация)». С другой стороны мысленный (воображаемый) эксперимент – умственный процесс, строящийся по типу реального эксперимента и принимающий его структуру. Это вид теоретического рассуждения, реализующий одну из основных присущих человеку функций – поиск новых знаний.

Эксперимент[77]77
   Как неоднократно подчёркивал Н. Бор, в научном познании экспериментом мы обозначаем ситуацию, в которой мы нечто наблюдаем, осознаём и можем, пользуясь языком, сообщить о наблюдаемом другому. Вопрос только – какому «другому»: такому же, как мы, или иному? Этот аспект сформулировал Гейзенберг и соотнёс с интеллектуальным диалогом, который возник у него с Эйнштейном в конце 1920-х годов по поводу методологических особенностей возникающей тогда квантовой теории. Как вспоминает Гейзенберг, Эйнштейн подчеркнул своё понимание наблюдаемости так: «лишь теория решает, что наблюдаемо, а что нет». Таким образом, в глазах Эйнштейна – а его точку зрения принял и Гейзенберг – принцип наблюдаемости не является чисто эмпирическим. Однако, наверное, было бы неверным трактовать его и как только теоретически нагруженный. Смысл этого принципа – в диалоге теории и практики.


[Закрыть], осуществляемый практически, есть вид материальной деятельности, имеющий своей целью исследование объекта, проверку полученных знаний и т д. Всякий материальный эксперимент предполагает выбор определённого объекта исследования и определённого способа воздействия на него. Воздействие осуществляется в строго воспроизводимых условиях, что обеспечивает воспроизводимость результата эксперимента[78]78
   Идея воспроизводимости долгое время считалась основой науки. Поэтому столь революционной стала квантовая механика, показавшая: даже в идентичных условиях результаты эксперимента могут отличаться. Понадобилось множество натурных и мысленных экспериментов, чтобы уточнить само понятие воспроизводимости.


[Закрыть].

Мысленный эксперимент, в свою очередь, развивается из реального эксперимента. На каких-то этапах развития эксперимента субъект не отделяет осмысление его течения от объективного хода экспериментального процесса. Позднее появляется способность проделывать эксперимент как бы про себя, в уме, не воздействуя материально на сам ход эксперимента. Это отражает характерную особенность сознательной человеческой жизнедеятельности: прежде чем производить непосредственно, субъект мысленно решает различные практические и теоретические задачи, совершает сложные и разнообразные мысленные операции, предвосхищающие непосредственное действие.

Мысленный эксперимент – вид познавательной деятельности, в котором структура реального эксперимента воспроизводится в воображении. Между мысленным и материальным экспериментом имеется определённая аналогия. Такая аналогия – существенная черта умственного эксперимента. Исследователь мысленно вводит изучаемый объект во всё новые и новые взаимодействия, ставит его в разнообразные условия, постоянно учитывая возникающие причинно-следственные отношения, пространственно-временные и другие изменения, которые должны при этом совершаться в объекте, и соотнося их с первоначальными условиями и связями. Изучаемое явление многократно повторяется в различном составе и порядке. При этом в нём обнаруживаются новые, ранее неизвестные свойства и стороны.

Одно из самых впечатляющих применений мысленного эксперимента – установление основ квантовой механики. Самым крупным её оппонентом был Эйнштейн. Хотя ему самому довелось приложить руку к формулировке квантовой теории (и даже получить Нобелевскую премию именно за эти труды, а не за теорию относительности), он никогда полностью не разделял её идей, считая квантовую теорию либо ошибочной, либо в лучшем случае «истинной наполовину». Известно его изречение: «Бог не играет в кости». Эйнштейн был убеждён: за квантовым миром с его непредсказуемостью, неопределённостью и беспорядком скрывается привычный классический мир конкретной действительности, где объекты обладают чётко определёнными свойствами, такими, как положение и скорость, и детерминированно движутся в соответствии с причинно-следственными закономерностями. «Безумие» атомного мира, по утверждению Эйнштейна, не фундаментальное свойство. Это всего лишь фасад, за которым «безумие» уступает место безраздельному господству разума.

Эйнштейн пытался найти это фундаментальное свойство в нескончаемых дискуссиях с Бором – наиболее ярким выразителем взглядов той группы физиков, которые считали квантовую неопределённость неотъемлемой чертой природы, не сводимой к чему-либо другому. Эйнштейн с завидным упорством продолжал свои атаки на квантовую неопределённость, пытаясь придумать гипотетические («мысленные», как принято говорить) эксперименты, которые обнаружили бы логический изъян в официальной версии квантовой теории. Бор каждый раз отражал нападки Эйнштейна, опровергая его аргументы.

Особенно памятен один эпизод на конференции, где собрались многие ведущие физики Европы в надежде услышать о последних достижениях новой тогда квантовой теории. Эйнштейн направил свою критику против варианта принципа неопределённости, устанавливающего, с какой точностью можно определить энергию частицы и момент времени, когда частица ею обладает. Эйнштейн предложил необычайно остроумную схему, позволяющую обойти неопределённость энергии – времени. Его идея сводилась к точному измерению энергии с помощью взвешивания: знаменитая формула Эйнштейна E = mc² сопоставляет энергию E и массу т, а массу можно измерить взвешиванием.

На этот раз Бор был обеспокоен, и те, кто видел, как он провожал Эйнштейна в гостиницу, заметили, что Бор сильно взволнован. Он провёл бессонную ночь за детальным анализом рассуждений Эйнштейна. И на следующий день, торжествуя, обратился к участникам конференции. Развивая свои аргументы против квантовомеханической неопределённости, Эйнштейн упустил из виду один важный аспект созданной им самим теории относительности. Согласно этой теории, гравитация замедляет течение времени. А при взвешивании без гравитации не обойтись. Значит, эффектом замедления времени пренебречь нельзя. Бор показал: при надлежащем учёте этого эффекта неопределённость восстанавливается на обычном уровне.

Примеры из истории высокой науки можно дополнить иллюстрациями вполне обыденными. Ведь мысленный эксперимент возможен и во вполне бытовых условиях. Например, я в своё время работал в районе Политехнического музея в Москве. Мне надо было часто ходить через Старую площадь – к улице Солянке и обратно. В сквере две дорожки – формально совершенно равноценные. Выбор между ними мог со стороны показаться задачей в духе Буриданова осла. Но если сами дорожки одинаковы, то автомобили вокруг сквера движутся по-разному: с одной стороны вверх по скату, с другой – вниз. Достаточно поставить себя на их место, чтобы понять: машина, идущая вверх, газует куда сильнее – значит, с дальней от центра стороны площади выхлопных газов значительно больше, и гулять здоровее по дорожке, что ближе к центру.

Такое рассуждение выглядит достаточно простым. Но именно поэтому вести мысленные эксперименты можно в любых условиях, почти непрерывно. Голова должна работать постоянно. Тем более что тренировка в мысленном эксперименте ещё и очень приятна.

Потренируемся? Итак, вопрос: «Произойдёт ли затопление материков, если в результате глобального потепления все льды, плавающие в Мировом океане, растают?» Первое ощущение – нет же никаких необходимых для решения задачи данных и слишком большая неопределённость в формулировке задачи: «А сколько льда плавало? В каких широтах? На сколько высоко поднялась температура нижнего слоя атмосферы?». На эти вопросы ответа нет. Но чем больше неопределённость, тем больше свободы для мысленных экспериментов. Поставим мысленно сосуд с водой, где плавает кусок льда, на весы. Пусть стенки сосуда будут достаточно прочными, невесомыми и плотно прилегают к поверхности чаши весов, а дно сосуда отсутствует – вода непосредственно опирается на чашу весов. Но давление воды на чашу не изменится, даже если весь лёд в воде растает – ведь вес содержимого сосуда останется прежним. Так что чаше безразлично, что происходит в сосуде – плавает кусок льда или уже давно растаял. Значит, не меняется и уровень воды в сосуде, так как давление пропорционально высоте столба воды.

На самом деле всё не так просто. Ведь Земля – планета, а не банка с водой и даже не блин на слонах, китах и черепахе. Толщина мирового океана в разных частях планеты (и даже в соседних областях одного и того же моря) отличается, тогда как в идеализированной модели сосуда до дна в любой точке поверхности воды одинаковое расстояние. Земля имеет ядро: оно, судя по всему, не находится точно по центру планеты, а напоминает яичный желток. Вокруг не вполне круглой планеты Земля двигается ещё и Луна, влияя своим тяготением на приливы и отливы. Так что если средний уровень воды в океанах Земли и не изменится от таяния всех айсбергов, плавающих в них, то вследствие разницы в распределении льда по поверхности воды могут быть затоплены значительные (прибрежные) территории. Это пример изначально некорректно сформулированной задачи и идеализированной модели, далёкой от практики.

Бигуди № 15

А как обстоит дело с песочными часами, то есть зависит ли их вес от того, течёт в них песок или нет? А будет ли одинаковым вес закрытого сосуда, в котором или спят на стенках, или летают мухи? Хотите, проведите эти эксперименты на самом деле. Но можно обойтись и мысленными.²²