Томас Кун - После «Структуры научных революций»

Описанная выше работа была проделана в конце 1900 г. Шесть лет спустя, в середине 1906 г., два других физика показали, что результат Планка не мог быть получен тем способом, который он использовал. Требовалось небольшое, но абсолютно решающее изменение рассуждений. Резонаторы не могли располагаться по всей непрерывной линии энергии, они могли располагаться только в особых ячейках. Иначе говоря, резонатор мог обладать энергией о, ε, 2ε, 3ε и т. д., но не (⅓)ε, (⅘)ε и т. д. Энергия резонатора также изменяется не непрерывно, а скачками на величину ε или кратную ε.

После этого рассуждение Планка стало совершенно иным и в то же время почти не изменилось. Математически оно не изменилось, поэтому читатели видели в его статье 1900 г. изложение стандартного нового аргумента. Однако физически сущности, к которым относился математический вывод, стали совершенно иными. В частности, элемент ε, возникший из мысленного разделения общей энергии, превратился в физический атом энергии, который может быть присущ каждому резонатору только в количестве 0, 1, 2, 3 и т. д. На рис. 6 это изменение представлено так, что оно напоминает вывернутую наизнанку электрическую батарею из моего последнего примера. Опять-таки эта трансформация является настолько тонкой, что ее трудно заметить. И вновь изменение носит принципиальный характер. Уже сам резонатор из знакомой вещи, подчиняющейся обычным физическим законам, превращается в нечто странное, несовместимое с традиционными методами физики. Как известно большинству из вас, подобные изменения продолжали происходить на протяжении двадцати лет – по мере того как обнаруживались новые сходные неклассические феномены.

Рис. 6

Я не буду говорить об этих более поздних изменениях, а завершу пример указанием на изменения иного рода, сопровождающие первые. При обсуждении более ранних примеров я упоминал, что за революциями всегда следовало изменение способа, которым термины типа «движение» или «элемент» применялись к природе. В данном примере изменение реально происходило с самими словами, что по-новому освещало особенности ситуации в физике, которые революция выдвинула на передний план.

Когда Планк к 1909 г. пришел к убеждению, что прерывность реальна, он обратился к словарю, который до того был стандартным. Ранее он говорил о ячейке размером s как об энергии «элемента». Теперь, с 1909 г., начал говорить об энергии «кванта», ибо в словаре немецких физиков «квант» истолковывался как отдельный элемент, как сущность, подобная атому и пребывающая сама по себе. Хотя величина s была лишь мерой мысленного разделения, она являлась не квантом, а элементом.

В 1909 г. Планк отбрасывает также и акустическую аналогию. Сущности, которые он сначала ввел в качестве «резонаторов», теперь становятся «осцилляторами». Последний термин нейтрален и относится к любой сущности, которая вибрирует. Напротив, «резонатор» говорит об акустической сущности или о таком вибраторе, колебания которого усиливаются или затухают под влиянием воздействующего стимула. Для того, кто считает изменение энергии прерывным, слово «резонатор» не является подходящим термином, Планк отказывается от него в 1909 г.

Я хочу завершить обсуждение рассмотрением вопроса о том, какие характерные особенности революционного изменения проявились в этих примерах. Мои ответы разделяются на три группы, и я кратко остановлюсь на каждой из них. Они, конечно, требуют более тщательного анализа, к которому я еще не вполне готов.

Первое множество общих характерных особенностей было упомянуто в начале статьи. Революционные изменения являются некоторым образом всеобъемлющими (holistic). Они не могут быть постепенными и тем отличаются от нормальных, или кумулятивных, изменений – таких, например, как открытие закона Бойля.

При нормальном изменении что-то исправляют или добавляют какое-то обобщение, а остальное остается тем же самым. При революционном изменении приходится либо мириться с противоречиями, либо сразу исправлять значительное число взаимосвязанных обобщений. Если бы эти изменения вводились по одному, то не было бы промежуточных остановок. Только первоначальное и финальное множества обобщений дают непротиворечивое истолкование природы.

Даже в третьем примере, близком к кумулятивизму, нельзя было просто изменить описание элемента энергии s. Нужно было также изменить понятие резонатора, ибо резонаторы (в любом нормальном смысле этого слова) не могли себя вести так, как требовалось, – для этого необходимо было изменить одновременно законы механики и электромагнитной теории.