Кузнецов Б. Г. Эйнштейн. Жизнь. Смерть. Бессмертие. 5-е изд

Вид материала

Подобный материал:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 62

"Слова, так как они пишутся или произносятся, по видимому, не играют какой-либо роли в моем механизме мышления. В качестве элементов мышления выступают более или менее ясные образы и знаки физических реальностей. Эти образы и знаки как бы произвольно порождаются и комбинируются сознанием. Существует, естественно, некоторая связь между этими элементами мышления и соответствующими логическими понятиями. Стремление в конечном счете прийти к ряду логически связанных одно с другим понятий служит эмоциональным базисом достаточно неопределенной игры с упомянутыми выше элементами мышления. Психологически эта комбинационная игра является существенной стороной продуктивного мышления. Ее значение основано прежде всего на некоторой связи между комбинируемыми образами и логическими конструкциями, которые можно представить с помощью слов или символов и таким образом получить возможность сообщить их другим людям" [1].

Но логические конструкции, которые можно выразить словами и математическими символами, - это вторая ступень. Первоначально в сознании нет ничего, кроме возникающих и ассоциирующихся образов физических реальностей. Эти образы приближаются к зрительным и моторным представлениям.

"У меня упомянутые выше элементы мышления - зрительного и некоторого мышечного типа. Слова и другие символы я старательно ищу и нахожу на второй ступени, когда описанная игра ассоциаций уже установилась и может быть по желанию воспроизведена. Как уже сказано, игра с первоначальными элементами мышления нацелена на достижение соответствия с логической связью понятий" [2].

1 Einstein A. Ideas and opinions. London, 1956, p. 25-26.

2 Ibid., p. 26.

59

Зрительные и мышечные элементы, вступающие в ассоциативную игру, по-видимому, были ближе всего к кинетическим и динамическим представлениям. Неопределенный зрительный образ движущегося или меняющего свою форму тела и неопределенное мышечное ощущение действующей силы - таков был, как можно думать, тип исходных элементов, которые мыслитель вызывал в своем сознании, чтобы начать ассоциативную игру. В последней комбинировались, сближались и противопоставлялись образы, иногда близкие физическим реальностям, а иногда игравшие роль условных символов, соответствующих более сложным, в том числе немеханическим, реальностям. Это были образы волнующегося моря, символизирующего, а отчасти описывающего недоступные непосредственному зрительному представлению электромагнитные колебания, образы движущихся градуированных стержней, изображающих системы отсчета, и т.д.

На второй ступени - уже не интуитивной, а логической - мыслитель как бы слышит слова, выражающие понятия, или видит написанными эти слова либо математические символы. У Эйнштейна зрительные и моторные образы первоначальной ассоциативной стадии сменялись слуховыми представлениями слов, передающих логические конструкции. На вопрос Адамара о господствующем типе "внутренних слов" Эйнштейн отвечал:

"Зрительные и моторные. На той ступени, когда полностью вступают слова, они в моем случае чисто слуховые. Но они, как уже сказано, включаются только на второй ступени" [3].

3 Einstein. Ideas and Opinions, p. 25-26.

Описанный механизм мышления был, по-видимому, в наибольшей степени приспособлен для конструирования логических цепей, допускающих экспериментальную проверку.

Для Эйнштейна понятия не связаны непосредственно с наблюдениями и могут не обладать непосредственным физическим смыслом. Физический смысл они подчас приобретают в результате сложного и многоступенчатого конструирования других понятий. Но в конце концов логические выводы становятся сопоставимыми с наблюдениями и это придает физический смысл всей цепи рассуждений. Как уже говорилось, логика сочетается при таком конструировании с интуицией. Последняя как бы предвосхищает на каждом этапе физические выводы конструируе-

60

мой теории. Каждый раз, когда логический анализ оказывается на распутье, физическая интуиция толкает его к таким дальнейшим шагам, которые делают более близкой экспериментальную проверку. Подобно свету, отражающемуся в сложных системах зеркал так, что путь его требует наименьшего времени, мысль Эйнштейна движется от одного понятия к другому по линии кратчайшего подхода к экспериментальной проверке всей цепи рассуждений, к понятиям, которые допускают такую проверку. При этом Эйнштейн руководствуется физической интуицией. Ее можно было бы назвать "экспериментальной интуицией", имея в виду догадку о наиболее близком пути к эксперименту, позволяющему теории обрести физическую содержательность. Интуицию питало то обстоятельство, что Эйнштейн чувствовал себя в своей стихии в мире понятий и образов экспериментальной физики. Зеркала, отражающие свет, контуры, по которым пробегает ток, жесткие стержни, соединяющие движущиеся части приборов, - все эти образы и понятия обрастали у Эйнштейна множеством зрительных и моторных ассоциаций, были живыми, подвижными, готовыми к новым сочетаниям.

Гений Эйнштейна выражался в способности связывать, сочетать, иногда отождествлять понятия, далеко отстоящие одно от другого. В мозгу мыслителя каждое понятие (на предшествующей стадии - образ) окружено облаком виртуальных связей или полем сил, которые захватывают другие понятия, иногда реконструируют их, связывают с данным понятием, вызывают порождения новых понятий и аннигиляцию некоторых старых. Колоссальная мощность такого облака, напряженность такого поля, радиус действия таких сил - признаки гения.

В конце концов экспериментальная интуиция Эйнштейна стала математической интуицией. Мы встречаемся в его работах с поразительно изящными (т.е. приводящими к большому числу выводов без дополнительных допущений) и мощными приемами. В основе выбора этих математических приемов лежит, как мы увидим, выявление закономерностей, допускающих экспериментальную проверку. Но это появилось позже, когда физическая интуиция уже привела Эйнштейна к новому по сравнению с классической физикой разделению понятий

61

на формальные и физически содержательные, допускающие в принципе сопоставление с наблюдениями. До этого, в Цюрихе, у Эйнштейна не было критериев для выбора той или иной математической дисциплины или проблемы.

"Я видел, - пишет Эйнштейн, - что математика делится на множество специальных областей, и каждая из них может занять всю отпущенную нам короткую жизнь. И я увидел себя в положении Буриданова осла, который не может решить, какую же ему взять охапку сена. Дело было, очевидно, в том, что моя интуиция в области математики была недостаточно сильна, чтобы уверенно отличить основное и важное от остальной учености, без которой еще можно обойтись. Кроме того, и интерес к исследованию природы, несомненно, был сильнее; мне, как студенту, не было еще ясно, что доступ к более глубоким принципиальным проблемам в физике требует тончайших математических методов. Это стало выясняться лишь постепенно, после многих лет самостоятельной научной работы. Конечно, и физика была разделена на специальные области, и каждая из них могла поглотить короткую трудовую жизнь, так и не удовлетворив жажды более глубокого познания. Огромное количество недостаточно увязанных эмпирических фактов действовало и здесь подавляюще. Но здесь я скоро научился выискивать то, что может повести в глубину, и отбрасывать все остальное, все то, что перегружает ум и отвлекает от существенного" [4].

4 Эйнштейн, 4, 264.

Существенным, с точки зрения Эйнштейна, было то, что может послужить материалом или орудием для построения адекватной картины реального мира. В математике подобного критерия у него еще не было. Но уже было неясное, но глубокое представление о том, что в стройной системе геометрических теорем выражается упорядоченность мироздания. Первоначально это представление было элементарным: Эйнштейн думал, что геометрические объекты - псевдонимы реальных тел, что они по своей природе не отличаются от последних. Эйнштейну показалась удивительной ("чудом") возможность чисто логического получения достоверных сведений о наблюдаемых предметах. Позже он понял, что такая возможность исключена.

62

"Хотя это выглядело так, будто путем чистого размышления можно получить достоверные сведения о наблюдаемых предметах, но такое "чудо" было основано на ошибках. Все же тому, кто испытывает это "чудо" в первый раз, кажется удивительным самый факт, что человек способен достигнуть такой степени надежности и чистоты в отвлеченном мышлении, какую нам впервые показали греки в геометрии" [5].

5 Эйнштейн, 4, 262.

Ошибка состояла в следующем. Эйнштейну показалось, что ряд геометрических теорем не требует доказательства, поскольку эти теоремы сводятся к очевидным положениям. Из этих очевидных положений можно вывести другие, уже не очевидные и таким образом получить достоверные сведения о реальных телах без каких-либо наблюдений, чисто логически. Но "очевидность" теорем была основана на том, что фигурирующим в них понятиям приписываются те же связи, которые наблюдаются в природе между реальными телами. Если длина отрезка - это твердый стержень, то все геометрические утверждения, относящиеся к длине отрезка, будут очевидными - пока им соответствуют физические свойства стержня. Мы считаем длину отрезка неизменной при его переносе и склонны рассматривать это утверждение как очевидное, потому что бессознательно сопоставляем геометрические понятия с их физическими прообразами. Но у геометрического понятия может появиться новый физический прообраз. Так и получилось, когда Эйнштейн пришел к теории относительности.

Мы уже знаем, что, согласно Эйнштейну, развитие науки - это не только бегство от "чуда", но и бегство от "очевидности". Наука лишает геометрические построения "очевидности", когда эксперимент обнаруживает неточность наблюдений, придававших геометрическим построениям, казалось, непоколебимую физическую содержательность. Это бегство от очевидности. Но наука каждый раз устанавливает соответствие между новыми наблюдениями и цепями логических конструкций. Первые при этом перестают быть чудом, а вторые обретают физический смысл, который нельзя обрести чисто логическим путем.

63

Соотношение между геометрией и реальностью представляет собой одну из сторон соотношения между логическими и эмпирическими элементами науки. Такому соотношению посвящены многочисленные эпистемологические выступления Эйнштейна. Они очень тесно связаны с собственно физическими работами. Иногда построения, относящиеся к науке в целом, кажутся лишь несколько обобщенным изложением теории относительности. Иногда физические работы кажутся примерами эпистемологических схем. Представление о стихийном творчестве без сознательных и продуманных гносеологических позиций падает так же быстро, как и представление об априорном характере общих концепций Эйнштейна, при первом же столкновении с действительной структурой его научного наследства.

Остановимся на лекции Эйнштейна "О методе теоретической физики" [6].

6 Эйнштейи, 4, 181-186.

Она начинается несколько неожиданным предупреждением: о методе, которым пользуются физики, следует судить не по их заявлениям, а по плодам их работы. "Тому, кто в этой области что-то открывает, плоды его воображения кажутся столь необходимыми и естественными, что он считает их не мысленными образами, а заданной реальностью. И ему хотелось бы, чтобы и другие считали их таковыми".

Тем не менее Эйнштейн хочет изложить не результаты исследований, а метод, которым с большей или меньшей осознанностью пользуются творцы физических теорий. Задача состоит в сопоставлении теоретических основ науки и данных опыта. "Дело идет о вечной противоположности двух неразделимых элементов нашей области знания: эмпирии и рассуждения".

Классическим образцом чисто рациональной науки, уловившей реальные соотношения, остается античная философия. Это великое торжество разума, которое никогда не потеряет своего ореола.

64

"Мы почитаем древнюю Грецию как колыбель западной науки. Там впервые было создано чудо мысли - логическая система, теоремы которой вытекали друг из друга с такой точностью, что каждое из доказанных ею предложений было абсолютно несомненным: я говорю о геометрии Евклида. Этот замечательный триумф мышления придал человеческому интеллекту уверенность в себе, необходимую для последующей деятельности. Если труд Евклида не смог зажечь ваш юношеский энтузиазм, то вы не рождены быть теоретиком".

Вслед за апофеозом логики у Эйнштейна идет апофеоз эмпирии: "Все, что мы знаем о реальности, исходит из опыта и завершается им". Эта формула - эпиграф настоящей главы - ни в малейшей степени не ограничена замечаниями Эйнштейна о мысли, свободно создающей логические конструкции. Как же сочетается царство эмпирии с царством созидающего разума? "Если опыт - альфа и омега нашего знания, какова тогда роль разума в науке?" - спрашивает Эйнштейн.

Физика, по словам Эйнштейна, должна включать исходные понятия, далее - законы, в которых фигурируют понятия, и, наконец, вытекающие из указанных законов утверждения. Такие утверждения должны соответствовать опыту.

Здесь справедливо точно то же, что и в геометрии Евклида, но там фундаментальные законы называются аксиомами и не возникает требования, чтобы выводы соответствовали какому-либо опыту. Если, однако, евклидову геометрию рассматривают как науку о возможности взаимного расположения реальных твердых тел, т.е. если ее трактуют как физическую науку, не абстрагируясь от ее первоначального эмпирического содержания, то логическое сходство геометрии и теоретической физики становится полным.

С подобной точки зрения - она последовательно и систематически проводилась в физике и в геометрии, начиная с теории относительности Эйнштейна, - геометрия свободно, без оглядки на эксперимент конструирует сложную систему логически безупречных выводов. Но эмпирия - и только она одна - придает этим конструкциям физический смысл. Именно так следует понимать слова Эйнштейна о творческой, конструктивной функции математических понятий и методов в физике и об их способности приблизиться к реальности.

65

"Опыт остается, конечно, единственным критерием возможности применения математических конструкций в физике, но именно в математике содержится действительно творческий принцип. С подобной точки зрения я считаю правильным убеждение древних: чистая мысль способна постичь реальное".

Те же мысли, но в несколько ином аспекте Эйнштейн изложил в статье "Проблема пространства, эфира и поля в физике" [7].

Указанная статья позволяет еще точнее представить взгляды Эйнштейна на соотношение математических и экспериментальных корней физической теории. Эйнштейн сопоставляет, с одной стороны, логический анализ с его высокой достоверностью и полной неспособностью сообщить своим конструкциям физический смысл и, с другой стороны, эмпирические источники знания.

Эйнштейн иллюстрирует соотношение этих составляющих науки следующим примером:

"Некий археолог, принадлежащий цивилизации будущих веков, находит курс евклидовой геометрии без чертежей. Он сможет разобраться в том, как применяются слова: точка, прямая, плоскость в различных теоремах; он поймет, как из одной теоремы выводится другая, и даже сможет сам найти по усвоенным правилам новую теорему. Но теоремы останутся для него игрой слов, ему недоступна операция, которую можно выразить словами "представить себе нечто", применительно к терминам: точка, прямая, плоскость и т.д..."

Что значит "представить себе нечто", когда речь идет о точке, прямой, плоскости? Эйнштейн разъясняет, что подобное представление означает возможность опыта и наблюдения. Археолог, нашедший курс евклидовой геометрии, должен произвести опыты в надежде, что некоторые наблюдения будут соответствовать прочитанным в книге и пока еще бессодержательным словам.

66

В 1926 г. Эйнштейн изложил общую концепцию связи между геометрией и физикой в статье "Неевклидова геометрия и физика" [8]. Здесь схема генезиса новой геометрии и теории относительности обобщена в историческом плане. Наука в своем филогенетическом развитии прошла тот же цикл, что и Эйнштейн в своем индивидуальном развитии. Эйнштейн, разумеется, лишь ретроспективно, после создания теории относительности, мог четко сформулировать общую концепцию логических конструкций и наблюдаемых в природе соотношений. Ретроспективно он мог сформулировать и историческую концепцию перехода от первоначального отождествления геометрических и физических понятий к последующему их разграничению и, наконец, к синтезу. Но нельзя думать, что Эйнштейн просто проецировал в прошлое путь, приведший его к теории относительности. Схема, которую Эйнштейн видел в процессе познания в целом, не была ретроспективно навязана истории науки, она действительно вытекает из исторической картины математики и физики. Знакомство с математическими и физическими идеями в их историческом развитии подготовляло в сознании Эйнштейна генезис той схемы "бегства от чуда" и "бегства от очевидности", которая получила свое отчетливое выражение в связи с теорией относительности.

7 Einstein A. Comment je vois le monde. Paris, 1934, p. 214-233. Далее обозначается: Comment je vois le monde, с указанием страницы.

8 См,: Эйнштейн, 2, 178-182.

Эйнштейн говорит, что в древности геометрия была полуэмпирической наукой, рассматривавшей, например, точку как реальное тело, размеры которого можно игнорировать. "Прямая определялась или с помощью точек, которые можно оптически совместить в направлении взгляда, или же с помощью натянутой нити. Мы имеем, таким образом, дело с понятиями, которые, как это и вообще имеет место с понятиями, не взяты непосредственно из опыта или, другими словами, не обусловлены логически опытом, но все же находятся в прямом соотношении с объектами наших переживаний. Предложения относительно точек, прямых, равенства отрезков и углов были при таком состоянии знания в то же время и предложениями относительно известных переживаний, связанных с предметами природы".

В этой характеристике античного представления о геометрии и реальности Эйнштейн повторяет свою общую эпистемологическую концепцию: понятия не выводятся логически из опыта, но тем не менее всегда сохраняют связь с опытом. Вскоре он снова вернется к этой концепции, применительно к общей характеристике пути, ведущего к геометрическим понятиям от их физических прообразов.

67

Античная геометрия - физическая или полуфизическая наука - эволюционировала, освобождаясь от эмпирических корней. Постепенно выяснилось, что большое число геометрических положений можно вывести из аксиом. Тем самым геометрия стала собственно математической наукой. "Стремление извлечь всю геометрию из смутной сферы эмпирического привело незаметным образом к ошибочному заключению, которое можно уподобить превращению чтимых героев древности в богов", - говорит Эйнштейн. Теперь под "очевидным" стали понимать то, что присуще человеческому разуму и не может быть отринуто без появления логических противоречий. Как же могут быть применены эти логически непротиворечивые, присущие человеческому духу и поэтому "очевидные" аксиомы, в частности геометрические аксиомы, к познанию действительности? И тут, продолжает Эйнштейн, на сцену выходит кантовское учение о пространстве как априорной форме познания.

Эйнштейн не только отвергал кантовский априоризм, но вместе с тем указывал реальные проблемы науки и действительные противоречия, из которых при неправомерном абсолютизировании отдельных сторон, отрезков, витков познания вырастали метафизические заблуждения, в данном случае - мысль об априорной природе пространства. Иллюзия априорности создавалась аксиоматизацией геометрии. Второй источник отрыва геометрических понятий от их прообразов находился в самой физике.

"Согласно ставшему гораздо более тонким взгляду физики на природу твердых тел и света, в природе не существует таких объектов, которые бы по своим свойствам точно соответствовали основным понятиям евклидовой геометрии. Твердое тело не может считаться абсолютно неизменяемым, а луч света точно не воспроизводит ни прямую линию, ни даже вообще какой-либо образ одного измерения. По воззрению современной науки, геометрия, отдельно взятая, не соответствует, строго говоря, вообще никаким опытам, она должна быть приложена к объяснению их совместно с механикой, оптикой и т. п. Сверх того, геометрия должна предшествовать физике, поскольку законы последней не могут быть выражены без помощи геометрии. Поэтому геометрия и должна казаться наукой, логически предшествующей всякому опыту и всякой опытной науке".

68

Объясняя такую аберрацию научной мысли, Эйнштейн снова ссылается на свой исходный тезис: понятия сами по себе, логически не следуют из опыта. Этот тезис был обычным выводом из историко-научных экскурсов Эйнштейна.

В одном из писем Соловину Эйнштейн высказал этот тезис чрезвычайно прозрачным образом и при этом пошел далеко вперед по сравнению со всеми предыдущими формулировками [9].

9 См.: Lettres a Solovine, 129.

"Строго говоря, - пишет Эйнштейн, - нельзя сводить геометрию к "твердым" телам, которые ведь не существуют. Твердые тола нельзя считать бесконечно делимыми. Это нужно учитывать".

Здесь Эйнштейн констатирует, что тела, состоящие из атомов, не могут быть точным прообразом геометрических фигур: вершины их углов не совпадают с точками, грани - с плоскостями и т.д., а с позиций волновой теории света луч по может быть прообразом прямой. Отсюда уже вытекает соблазн считать геометрические понятия условными или априорными, независимыми от результатов физического эксперимента и поэтому незыблемыми. Но Эйнштейн прибавляет еще одно соображение. Оно относится к измерению пространственных расстояний и, в частности, к определению положений тел. Мы пользуемся для этого линейками и совмещаем материальные точки, расстояние между которыми требуется определить, с другими точками, расстояние между которыми уже определено. Но если это материальные точки, то нельзя абсолютно игнорировать воздействие линейки на измеряемое тело. Подобное обстоятельство, как можно думать, имел в виду Эйнштейн в строках, которые следуют за приведенными:

Blog

Кузнецов Б. Г. Эйнштейн. Жизнь. Смерть. Бессмертие. 5-е изд