К 100-летию со дня рождения Я.Б. Зельдовича
Социальное
общечеловеческое значение фундаментальной науки
Я.Б. ЗЕЛЬДОВИЧ
В решении задачи максимального удовлетворения материальных и духовных потребностей человека большую роль призвана сыграть наука. Известен тезис о том, что наука стала производительной силой. Характеризуя экономику той или иной страны или области, говорят о наукоемких производствах, то есть о таких, в которых производство и конкурентоспособность прямо связаны с уровнем науки. К наукоемким производствам относятся, например, производство микроэлектронных схем и их применение в вычислительной и информационной технике или производство фармацевтических препаратов с использованием генной инженерии. Список этот можно было бы неограниченно продолжать.
Развитые страны тратят на науку несколько процентов валового национального продукта. Этот факт также подтверждает значение науки в современном производстве.
Наряду с практическими целями наука ставит и такие фундаментальные задачи, как выяснение структуры микромира и исследование Вселенной, понимание жизни и ее происхождения.
Создаются ускорители элементарных частиц - технически сложные и весьма совершенные установки, занимающие много квадратных километров, стоимостью в несколько милли-
44
ардов долларов. Строятся гигантские телескопы. Развивается радиоастрономия. Астрономические приборы выносятся за атмосферу в космос. Теоретические группы, состоящие из чрезвычайно способных людей, с огромным напряжением работают над развитием фундаментальной теории, используя, в частности, и современные вычислительные средства. Специалисты из других областей, вероятно, привели бы тоже большой перечень задач, приборов и методов.
Есть и общая закономерность исследований: во многих областях имеется более или менее отчетливое разделение проводимых работ на два типа. Первый - работы с заранее запланированной практической целью - так называемая "прикладная наука". Второй - работы, ставящие целью познание, создание картины микро- и макромира, без заранее определенных практических задач. Нисколько не умаляя значение работ первого ("прикладного") типа, назовем работы второго типа фундаментальной наукой.
Термин этот не очень хорош. Если понимать под словом "фундаментальный" основательность, незыблемость, прочность, то терминологию нужно было бы менять. Решая практические задачи, мы пользуемся незыблемыми и твердо установленными законами.
© Зельдович Я.Б.
И наоборот: при исследовании нерешенных вопросов микромира и Вселенной в наибольшей степени приходится пользоваться смелыми гипотезами. Часть из них ученые вынуждены отбрасывать под влиянием новых данных опыта или вследствие внутренних противоречий, выявляющихся в ходе развития идей. "Фундаментальность" задач сочетается со смелостью вариантов теории.
Все же за отсутствием лучшего общепринятого термина будем говорить о "фундаментальной" науке. Какова ее социальная роль? Почему общество идет даже на большие затраты для развития фундаментальной науки?
Начну с аргументов скептиков, с которыми не согласен. Крупный советский ученый, ныне покойный, когда-то говорил: "Наука есть способ удовлетворения личного любопытства за государственный счет". Не будем называть имени, замечу только, что скептицизм скорее помешал, а не помог научной деятельности автора хлесткого, но по существу неверного афоризма.
В том же русле рассказывают исторический анекдот. Лапласа интересовала фигура Земли, т.е. отношение длины экватора к длине линии, проходящей через полюса. Однако в бурные и трудные годы Великой Французской революции было крайне сложно получить ассигнования на соответствующие точные геодезические измерения. Заметим мимоходом, что сейчас такие измерения проводят, притом не только в мирных, но и в военных целях. Но вернемся к временам, когда межконтинентальные баллистические ракеты не существовали, и к Лапласу. Лаплас предложил Конвенту новую революционную единицу длины - метр, определенную как одна сорокамиллионная часть земного экватора. Был принят декрет, даны ассигнования и проведены измерения. Наряду с единицей измерения - метром Лаплас узнал также, насколько Земля сплющена по полюсам и растянута по экватору действи-
ем центробежной силы своего вращения. Но не злоупотребил ли доверием членов Конвента великий французский ученый?..
Итак, один взгляд на фундаментальную науку: предмет личного любопытства одного или нескольких ученых, любыми способами получающих государственные деньги. Взгляд не новый, вспомните сатиру Джонатана Свифта "Путешествие Гулливера", описание острова Лапуты, проживающих там ученых и тематику их исследований.
Однако этот взгляд поверхностный и совершенно неправильный. Надеюсь, что дальнейшим изложением я смогу доказать это даже критически настроенному читателю.
Другой взгляд на фундаментальную науку основан на еще более убедительных исторических примерах.
Механика Ньютона необходима для машиностроения - от ткацких станков до авиации, для выхода в космос и его использования в технике связи.
Электродинамика Фарадея и Максвелла явилась основой электрификации промышленности и привела Попова к созданию радиосвязи.
Теория атома - квантовая механика привела Эйнштейна к предсказанию индуцированного излучения. Используя эти предсказания в наибольшей степени, Басов и Прохоров создали лазеры со всеми их применениями в технологии и медицине.
Развитие теории атомного ядра, начатое Резерфордом, привело к созданию ядерной энергетики, сжигающей уран. На очереди термоядерное сжигание дейтерия и трития (тяжелых изотопов водорода). Трагическим побочным эффектом оказалось создание ядерного и термоядерного оружия.
Этот список можно продолжать почти бесконечно, до размера многотомной энциклопедии. В приведенных примерах характерно, что в большинстве случаев первооткрыватели не видели отдаленных последствий своих открытий. Иногда они догадывались об этих
последствиях: на вопрос о значении открытой электромагнитной индукции Фарадей отвечал вопросом: "Можете ли Вы, глядя на новорожденного младенца, сказать, чего он достигнет в своей жизни?" Не конкретизируя, Фа-радей предвидел великое будущее своего открытия.
Но Эйнштейн не подозревал, что будут открыты лазеры. Резерфорд, которому надоели прожектеры, четко до конца своей жизни (1937 г.) отрицал возможность энергетического использования ядерной физики.
Подойдем к концепции, которую можно коротко выразить: "Всякая хорошая фундаментальная наука приносит практические результаты", но отнесемся к этому тезису не предвзято. Не будем опираться на авторитеты, не будем ссылаться на исторический опыт. Его сила - в том, что это опыт, его слабость - в том, что он исторический, т.е. относится к прошлому, к той ситуации, которая была в науке в прошлом, но которая к настоящему времени уже изменилась.
Сейчас мы знаем не только больше отдельных научных фактов - мы гораздо глубже понимаем внутренние соотношения между различными областями науки.
Главное достижение можно назвать принципом соответствия. Это очень широкое обобщение конкретного "принципа соответствия", которым Бор пользовался при разработке теории атома. Кратко принцип характеризуется следующим образом: существуют теории, в своей области установленные навсегда; новые теории обязаны соответствовать этим уже установленным теориям, развивая и изменяя их только в новой области применимости.
Приведем только два общеизвестных примера.
1. Ньютоновская классическая механика установлена навечно для малых скоростей больших тел.
2. Наука проникает в глубину протона и нейтрона, кирпичиков, из которых построены ядра. Оказалось, что они, в свою очередь, состоят из так называемых кварков - частиц с дробным зарядом, которые принципиально невозможно извлечь из ядра. Однако общая схема атома, состоящего из ядра и электронов, не изменилась, она останется навечно. Новая ступень в познании физики ядра не изменит химии и атомной физики и не обещает новых источников энергии!
Вывод, следующий из этих примеров и обобщающего принципа соответствия, таков: появилось знание общих законов развития науки. Это знание не позволяет нам давать неопределенные обещания. Наряду с примерами плодотворного практического применения достижений фундаментальной науки (авиация, электроника, радио и телевидение, атомная энергетика, информатика) можно привести и противоположный пример.
Общая теория относительности, т.е. созданная в 1916 г. Эйнштейном геометрическая теория тяготения, несомненно, является замечательным идейным достижением. Эта теория необычно продвинула наши представления о силах природы, полностью разъяснила сущность одной из этих сил - тяготения, сведя ее к геометрии. Общая теория относительности становится в конце нашего века образцом для дальнейшего развития фундаментальной физики. С этой теорией связан огромный прогресс в астрономии, и в частности в космологии - в науке о Вселенной как целом. Вместе с тем общая теория относительности не имеет практических (энергетических, или информационных, или медицинских) применений. Значит, нельзя (да и не нужно) говорить, что всякая хорошая теория обязательно дает практические плоды.
Все сказанное выше можно считать кратким предисловием к тому треть-
ему взгляду на фундаментальную науку, который является главным тезисом данной статьи.
Фундаментальная наука нужна и потому, что она удовлетворяет духовные потребности человека.
Духовные потребности не сводятся к восприятию искусства, музыки, красоты природы. Знание и понимание устройства природы также являются важнейшей потребностью человека.
Особенно хочу подчеркнуть, что это потребность большинства людей, а отнюдь не только ученых. Здесь уместно сравнение со слушателями музыки (их очень много) и композиторами.
Восприятие красоты науки надо воспитывать. Может быть, специалисты (не исключаю себя) виновны в том, что недостаточно пропагандируют понимание сущности науки. Средняя школа могла бы в большей степени давать учащимся самые общие представления о задачах и методах науки, даже за счет конкретных деталей, нужных специалистам.
В пятидесятых годах драм
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.