* * * * * * * *
Мы говорили о "свойствах вещей" и о степени, до которой эти свойства могут быть исследованы. В качестве крайней мысли был предложен следующий вопрос:
Предполагая, что можно было бы открыть все свойства песчинки, получили бы мы тогда полное знание всей вселенной? Не осталось бы тогда никакого нерешенного компонента нашего понимания вселенной?
Эйнштейн заявил, что на этот вопрос следует ответить безусловным утверждением. "Ибо если бы мы полностью и в научном смысле изучили процессы в песчинке, это было бы возможно только на основе точного знания законов механических событий во времени и пространстве. Эти законы, дифференциальные уравнения, были бы самыми общими законами вселенной, из которых квинтэссенция всех других событий должна была бы быть выводимой".
Эту мысль можно развить и в другом направлении. Любое исследование, каким бы узкоспециализированным оно ни казалось и какого бы малого значения оно ни было, сохраняет связь с исследованиями Вселенной и может оказаться ценным для этой последней задачи. Если мы примем точку зрения, что наука способна достичь совершенства, то любой вклад в знания, даже самый незначительный, по сути, необходим для достижения этой цели.
* * * * * * * *
Может ли физический закон меняться со временем? Говоря точнее, может ли время как таковое явно входить в законы, так что, например, эксперимент, проводимый в разное время, приводит к разным результатам? Этот вопрос неоднократно рассматривался, в частности, Пуанкаре, который ответил на него решительным «Нет!», но также и другими, для кого неизменность физических законов не казалась вечной. Если память мне не изменяет, Гельмгольц однажды выразил слабые сомнения относительно постоянства законов.
Эйнштейн ответил на этот вопрос решительным отрицанием. «Ибо закон физической природы — это, по определению, правило, которому подчиняются события, где бы и когда бы они ни происходили. Таким образом, если бы в результате опыта мы были вынуждены сделать закон зависимым от времени, необходимым шагом было бы поиск закона, независимого от времени, который включал бы в себя закон, зависящий от времени, как частный случай. Последний был бы исключен из категории физических законов и впредь играл бы роль лишь результата, выведенного из закона, независимого от времени».
* * * * * * * *
Какую позицию нам следует занять, если при изучении научной доктрины мы сталкиваемся с парадоксальными результатами, даже если выводы были сделаны правильно — то есть, если мы встречаем дедукцию, против которой возражают наши способности рассуждения, хотя в аргументации не обнаруживается никакой ошибки?
Прежде чем мы перейдем к случаям, которые кажутся мне лично интересными, давайте послушаем, какова позиция Эйнштейна в целом. «Как только возникает парадокс, мы, как правило, можем сделать вывод, что причиной является неточное рассуждение, и поэтому должны в каждом конкретном случае проверять, обнаруживается ли логическая ошибка или же парадоксальный результат означает лишь резкий контраст с нашими нынешними взглядами».
Давайте сначала возьмем примеры из совершенно современной науки, из теории множеств, основанной Георгом Кантором из Галле. Мы будем следовать аргументации единственным возможным для этой книги методом, а именно, с помощью грубых указаний, которые послужат нашей цели и не претендуют на точность в выражении или смысле.
Если мы возьмем совокупность из трех объектов, например, яблоко, грушу и сливу, мы можем, по определению, сформировать шесть частичных совокупностей, а именно:
яблоко; груша; слива; яблоко и груша; яблоко и слива; груша и слива.
Совокупность частичных совокупностей, которая содержит шесть элементов, таким образом, больше (фактически в два раза больше), чем исходная совокупность, в которой встречаются только три элемента.
Если исходная совокупность содержит дополнительный элемент, например, орех, могут быть сформированы следующие частичные совокупности:
яблоко; груша; слива; орех; яблоко и груша; яблоко и слива; яблоко и орех; груша и слива; груша и орех; слива и орех; яблоко, груша и слива; яблоко, груша и орех; яблоко, слива и орех; груша, слива и орех.
Таким образом, в этом случае совокупность частичных совокупностей уже значительно больше исходной совокупности. Этот численный избыток быстро возрастает с каждым последующим увеличением исходной совокупности, так что если мы применим те же рассуждения к бесконечной совокупности, совокупность частичных совокупностей становится бесконечностью более высокого порядка. Это выражается словами, что бесконечная совокупность частичных совокупностей обладает большей потенциальностью, чем бесконечность элементов исходной совокупности.
Итак, мы видим, что одна бесконечность, говоря популярным языком, гораздо более всеобъемлющая, более мощная, чем другая. Нашему разуму не кажется невозможным постичь это. Но в определенном мысленном эксперименте обнаруживается, что эта теорема о прогрессии не только не находит применения, но и ведет к вопиющему противоречию.
Ибо если мы начнем с первичной совокупности «всех мыслимых вещей», ее бесконечность, безусловно, не может быть превзойдена никакой другой бесконечностью. Но согласно вышеприведенной теореме, «совокупность всех частичных совокупностей» обладала бы большей потенциальностью, хотя сама она не может простираться дальше концепции максимума всех мыслимых вещей. Таким образом, мы приходим к неразрешимому парадоксу, типичному примеру того, как в системе вовлеченных концепций что-то является недостаточным или не соответствующим логическому мышлению. И этот скептический взгляд находит поддержку в различных замечаниях Декарта, Локка, Лейбница и особенно Гаусса, который задолго до появления теории множеств выступил с протестом против неточных определений бесконечности.
В другом случае, однако, та же теория, по-видимому, возникает в результате совершенно логических процессов, хотя она снова приводит к утверждению, которое не кажется правильным «здравому смыслу». Ибо она показывает очень тонким и остроумным методом, что все точки поверхности, бесконечно протяженной во всех направлениях, могут быть приведены в обратимое однозначное соответствие с линейными точками линии, какой бы малой она ни была; так что каждой точке неограниченной плоскости соответствует определенная точка линии, и наоборот. Та же теорема может быть распространена на трехмерное пространство, с тем результатом, что мы должны примириться с невероятным фактом, что, выражаясь популярным языком, прямая линия сколь угодно малой длины демонстрирует ту же потенциальность в отношении количества своих точек, что и все точки во Вселенной.
Что касается меня, я должен признаться, что не вижу никаких средств сделать этот парадокс понятным. Но sacrificium intellectus (жертвоприношение интеллекта) оказывается в опасной близости. Эйнштейн, который ценит и восхищается теорией множеств как наукой, или, возможно, скорее как произведением искусства, построенным из материалов науки, всецело поддерживает это доказательство. Он отказывается принимать понятие парадокса — то есть он признает противоречие не в нашем процессе рассуждения, а только в привычке мышления, которая подлежит исправлению. Я бы многое отдал, чтобы найти средства исправления!
* * * * * * * *
Третий пример возникает из специальной теории относительности. Он обладает таинственным парадоксальным характером, который исчезает, когда получено ясное представление о вовлеченных отношениях.
Согласно этой теории, скорость, с которой происходят события, изменяется в зависимости от состояния движения рассматриваемой системы. Давайте теперь рассмотрим двух близнецов, А и Б, которые, хотя и родились в одном месте на Земле, немедленно разлучаются: Б остается в покое, в то время как А устремляется в космос с огромной скоростью, описывая то, что, если смотреть с Земли, является невообразимо большим кругом. Таким образом, скорость протекания всех событий для А уменьшается весьма значительно, причем таким образом, что это можно рассчитать. Если А затем возвращается к Б, может случиться так, что близнец, оставшийся дома, теперь шестидесяти лет, тогда как странник — всего пятнадцати лет, или, возможно, все еще младенец.
Первое знакомство с этим полетом воображения естественно вызывает глубокое недоумение. Тем не менее, мы имеем дело не с царством чудес, а с тем, что находится в пределах понимания.
«В случае с этими двумя близнецами, — заявил Эйнштейн, — мы имеем лишь парадокс чувства. Это был бы парадокс мышления только в том случае, если бы не было предложено достаточного основания для поведения этих двух существ. Это основание, которое объясняет относительную молодость А, дается, с точки зрения специальной теории относительности, тем фактом, что рассматриваемое существо, и только это существо, подвергалось ускорениям. Правильное понимание причины дается только тогда, когда мы принимаем общую теорию относительности, которая говорит нам, что с точки зрения А существует центробежное поле, тогда как оно отсутствует с точки зрения Б. Это поле оказывает влияние на относительную скорость протекания жизненных событий».
Безусловно, требуется колоссальный механизм, чтобы позволить движущемуся близнецу выиграть хотя бы одну секунду времени. Если бы он провел год на карусели, окружность которой составляла около 19 миллиардов миль, ему пришлось бы двигаться по ней со скоростью более 600 миль в секунду, чтобы выиграть секунду у своего брата.
Этот неизбежный результат, который сразу становится очевидным для подготовленного научного ума, проливает свет на природу «здравого смысла», обоснованность которого в качестве окончательного критерия Кант также отказался признать, поскольку этот «здравый смысл» неспособен выйти за пределы примеров, предлагаемых его собственным опытом. Он вращается, как говорит Эйнштейн, в «сферах чувств и аналогий». Он не находит аналогии для такого явления, как описанное выше, и, поскольку он может применять правила только конкретно, многое кажется ему парадоксальным, что в свете усиленной абстракции представляется логичным и необходимым.
* * * * * * * *
Давайте поразмышляем над следующим вопросом. Если бы все вещи во Вселенной увеличились или уменьшились в размерах в огромной степени, и если бы в то же время, совершенно скрытым от нас образом, изменились определенные физические условия, у нас не было бы никаких средств обнаружить разницу между вещами до и после изменения. Ибо, поскольку все измерительные линейки, включая те, что предоставлены нашими чувствами, изменились бы в той же пропорции, два состояния невозможно было бы отличить друг от друга. Легко показать, что это обязательно произошло бы, если бы внемировая сила неравномерно сместила, деформировала, сжала или согнула все вещи во Вселенной, при условии, что наши инструменты и чувства участвовали бы в этой трансформации. Соответственно, допустимо также рассматривать известную нам Вселенную как деформированную, производную от другой, первоначальная форма которой навсегда останется для нас тайной.
Есть ли какая-либо связь между этой гротескной спекуляцией и теорией относительности?
Мы можем установить только одну, которая является отрицательной и возникает e contrario (от противного). «Эти деформации, — сказал Эйнштейн, — сами по себе являются абстракциями, лишенными физического смысла. Только отношения между телами имеют физический смысл, например, отношение между измерительными линейками и объектами, которые они измеряют. Поэтому разумно говорить о деформациях только тогда, когда мы имеем дело с деформациями двух или более тел по отношению друг к другу, тогда как понятие деформации не имеет смысла, если не указан реальный объект, к которому оно относится. Философская заслуга общей теории относительности по сравнению с предыдущими взглядами на физику состоит в том, что первая полностью избегает этих бессмысленных абстракций в отношении пространства и времени».
Согласно этому, не является бесцельным вступать в эти гротескные ходы мысли, даже если они физически несостоятельны. Ибо, поскольку новая физика учит нас избегать этих ложных путей, кажется ценным знать, чего именно следует избегать. Так же, как мы должны изучать схоластическую мысль, если хотим глубоко понять философию, которая возникла после того, как схоластические оковы были разорваны. Более того, эти размышления о скрытых вселенных не лишены определенной привлекательности, напоминающей волшебную палочку, если бы они преследовали какую-либо иную цель, кроме цели искажения вселенных. Правда, они содержат скрытые искушения, которые в некоторых случаях могут привести нас на опасную почву, поощряя нас пускаться в аналогии за пределами геометрии и физики. Возможно ли внезапно войти в мир, который искажен и деформирован по отношению к своей этике, культуре и рассуждающим интеллектам, не заметив разницы? Не живем ли мы сами, возможно, в таких нарушенных условиях, о которых мы не можем знать, потому что наши органы восприятия также деформировались? Я должен откровенно признаться, что не считаю совсем немыслимым, что этот аргумент о деформации может быть развит в этом направлении, но я должен добавить, что Эйнштейн абсолютно отвергает все такие расширения, поскольку, как он подчеркивает, они ведут в области, которые являются лишь полями для демонстрации «словесной гимнастики».
* * * * * * * *
Вопрос о том, делает ли природа скачки или нет, очень стар. В теории происхождения видов он формирует основу различия между революционерами и эволюционистами, которые отстаивают аксиому natura non facit saltus (природа не делает скачков) со всеми ее последствиями. В последнее время были предприняты попытки, особенно психологами, выдвинуть и обосновать естественный принцип прерывности. Они утверждают, что наши собственные восприятия и ощущения сами по себе прерывисты, и что механизм каждого восприятия сродни механизму кинематографа с его чрезвычайно быстрыми прерываниями. Если бы это было действительно так, у нас вряд ли были бы средства окончательно решить вопрос, царит ли непрерывность в природе или нет.
Эйнштейн ни на мгновение не признает возможности этой альтернативы. Если бы когда-либо возникло сомнение, исследований Максвелла самих по себе было бы достаточно, чтобы его развеять. Наша Вселенная, которую следует описывать в терминах дифференциальных уравнений, абсолютно непрерывна.
«Но, — возразил я, — разве современная физика не предлагает определенной поддержки предположению о прерывности? Разве квантовая теория не указывает на атомистическую структуру энергии, а следовательно, и событий, которые следует представлять как происходящие рывками и включающие отношения, выразимые целыми числами?»
Эйнштейн дал ответ эпиграмматической краткости и вкуса. «Тот факт, что эти явления выразимы целыми числами, не должен истолковываться как аргумент против непрерывного протекания. Просто представьте себе на мгновение, что пиво продается только целыми литрами; сделали бы вы тогда вывод, что пиво как таковое прерывисто?»
* * * * * * * *
Каких достижений следует ожидать от астрономии в нынешнюю эпоху?
Этот вопрос имел бы особый смысл, если бы предполагалось, что астроном, работающий в обсерваториях, окружен решенными проблемами и больше не может надеяться решить проблемы, имеющие универсальное значение, подобное проблемам Коперника или Кеплера. Это предположение, однако, не соответствовало бы действительному положению дел.
Эйнштейн указал мне на ряд фундаментальных проблем, которые стоят перед современной астрономией и решение которых он ожидал в будущем.
Прежде всего, геометрическое и физическое строение звездных систем в основном будет раскрыто.
В настоящее время мы еще не знаем, справедлив ли закон притяжения Ньютона, по крайней мере приблизительно, для конфигураций типа Млечного Пути и сферических звездных скоплений — то есть в пределах пространства, в которых влияние кривизны пространства стало бы ощутимым. Быстрый прогресс современной астрономии оправдывает наши большие надежды на то, что решение этой универсальной проблемы будет найдено в ближайшие десятилетия.
В отдаленной связи с этим мы также коснулись вопроса обитаемости других миров. Эта тема Фонтенеля, «la pluralité des mondes habités» (множественность обитаемых миров), которая снова стала центром общественного интереса благодаря исследованиям Марса, вызвала бурю дискуссий. Мы слышим шумные боевые кличи геоцентрических ученых, которые хотят вернуть Земле ее утраченное верховенство в астрономии и которые претендуют на существование органических форм как на исключительную прерогативу нашей планеты. Вряд ли стоит упоминать, что Эйнштейн отвергает мотивы этих человеческих и слишком человеческих индивидов как ограниченные и близорукие. Существа в далеких мирах происходят из условий органической природы и подчиняются им, о которых мы не можем составить никакого представления путем дедукции из мира, в котором мы обитаем. Но отрицать их существование на бесчисленных созвездиях или требовать наглядного доказательства их присутствия — не лучше, чем принять точку зрения инфузории, для которой нет иной жизни, кроме жизни в грязной капле сточной воды.
* * * * * * * *
Идея атома как конечного структурного элемента содержит как филологическое, так и концептуальное противоречие. Ибо atomos означает неделимый, не-далее-делимый, тогда как идея тела, как бы мало оно ни было, структурного элемента, отличного от нуля, требует, по крайней мере геометрически, дальнейшей делимости. Даже первоначальные основатели теории атомов, Левкипп, Эпикур и Демокрит, приписывали конечным компонентам определенные формы, и мы можем прочитать в великолепном труде Лукреция, как он выводит из природы субстанции, что конечные частицы гладкие, круглые или шероховатые, или имеют форму крючков и петель. Чем дальше продвигался анализ, тем больше исчезала простота первоначальной идеи. Микрокосмы стали рассматриваться как копии макрокосмов, и атомы современной науки фактически требуют от нас, чтобы мы рассматривали их как миры сами по себе.
Эйнштейн согласился на мою просьбу дать очерк последних достижений науки, достаточный для того, чтобы дать приблизительное представление об атомной модели. Согласно исследованиям Резерфорда и Нильса Бора, мы должны представлять ее как планетарную систему.