Пётр Капица - Эксперимент, Теория, Практика. Статьи, Выступления

В истории развития физики, как и в любой экспериментальной науке, наиболее интересны как раз те моменты, когда приходится пересматривать фундаментальные научные концепции, и для этого неизменно ученым требуется не только ум и интуиция, но и смелое воображение.

Как иллюстрацию приведу два хорошо известных примера из истории развития физики, которые произвели на меня наибольшее впечатление. Первый пример — это создание Франклином учения об электричестве. В основу этого учения Франклин положил представление о том, что электричество имеет материальную основу: оно как бы пропитывает металл и может проникать через его сплошную среду. Нам известно, что такое представление в корне противоречило представлению того времени о сплошном характере материи, но оно было принято, поскольку давало механизм, полностью объясняющий явления электростатики, известные в то время. Теперь мы знаем, что оно полностью оправдалось, когда Дж. Дж. Томсон уже 150 лет спустя открыл электрон. Но вот что самое удивительное во всей этой истории: как могло случиться, что Франклин, раньше никогда не занимавшийся физикой, живя на отлете, в небольшом городе Америки, вдали от центров мировой науки, будучи уже человеком зрелого возраста, за несколько лет работы смог верно направить развитие целой научной дисциплины? И это произошло в середине XVIII века, когда наука развивалась на уровне таких ученых, как Ньютон, Гюйгенс, Эйлер. Как же мог Франклин достичь результатов, которые оказались недоступными для профессиональных ученых?

Другой аналогичный случай, когда пришлось пересмотреть на основе опыта фундаментальные представления, тоже хорошо известен. Это учение Фарадея об электрическом поле. Трудно найти более революционную и неожиданную идею, чем выдвинутую Фарадеем, по которой электродинамические процессы должны объясняться явлениями, происходящими в окружающем проводник пространстве. Но я привожу этот пример опять же потому, что Фарадей был ученым, не имевшим систематического научного образования, которое в те времена было на высоком уровне даже у среднего ученого Англии.

Я привел эти два хорошо известных примера для того, чтобы показать, что в науке, на определенном этапе развития новых фундаментальных представлений, эрудиция не является той основной чертой, которая позволяет ученому решать задачу, тут главное — воображение, конкретное мышление и в основном смелость. Острое логическое мышление, которое особенно свойственно математикам, при постулировании новых основ скорее мешает, поскольку оно сковывает воображение.

Умение ученого решать такого рода крупные научные проблемы, при этом не выявляя четкого логического построения, обычно называют интуицией. Возможно, что существует такой процесс мышления, происходящий в нашем подсознании, но пока его закономерности нам не известны, и, если я не ошибаюсь, даже Фрейд, глубоко разбиравшийся в подсознательных процессах, этой проблемой не занимался. Но если этот мощный процесс творческого мышления называть интуицией, то, конечно, Франклин и Фарадей им полностью владели. Несомненно, владел им и Резерфорд. Поэтому его часто называли Фарадеем наших дней.

Когда в самом начале нашего столетия Резерфорд начал заниматься радиоактивностью, то опыты уже явно выявили противоречия фундаментальнейшему закону природы — закону сохранения энергии.

Объяснение радиоактивности, впервые данное Резерфордом, как распад до того незыблемой материи, сразу дало ключ к пониманию этих явлений и направило по верному пути дальнейшие изыскания.

То же произошло при создании им планетарной модели атома. Эта модель в корне противоречила классической электродинамике, так как при таком орбитальном движении электронов они должны были непрерывно терять свою кинетическую энергию путем излучения. Но эксперимент по рассеянию а-частиц, сделанный учеником Резерфорда Марсденом (1910 г.), однозначно указал на существование тяжелого ядра в центре атома. Резерфорд так ясно себе представлял все происходящее во время столкновения частиц, что для него противоречие даже с фундаментальными законами электродинамики не послужило препятствием для установления планетарной модели атома. Уже несколько позже, в 1913 году, Бор на основании развивающихся тогда представлений о квантовой структуре света блестяще развил теорию строения атома, которая не только дала полное согласование с планетарной моделью Резерфорда, но количественно объяснила структуру спектров, излучаемых атомом.