А. И. Жаравин Бесед ы сбудущимимагистрам и
| Вид материала | Документы |
- Биобиблиографическое пособие из цикла «Служа Отечеству искусством» Выпуск 1 Лотошино, 510.86kb.
- Тематика лекций, бесед, коррекционно развивающих занятий, предлагаемая педагогами психологами, 27.38kb.
- С. Д. Джагдиш Медитация: постижение внутреннего пространства, 1129.14kb.
- Анализ творческого опыта по теме, 94.62kb.
- Предлагаемых бесед, 919.11kb.
- Эразм Роттердамский (автор «Домашних бесед» и«Похвального Слова Глупости», последняя, 124.19kb.
- Конкурс рисунков "Мы за здоровый образ жизни" До 15., 38.96kb.
- Игорь блудилин-аверьян эхо и egо выпуск второй «книга бесед», 5864.02kb.
- М. К. Мамардашвили, 4454.21kb.
- М. К. Мамардашвили, 4536.89kb.
А.И. Жаравин
Б е с е д ы
с б у д у щ и м и м а г и с т р а м и
(цикл лекций)
Ижевск, 2007
УДК 621.382
ББК 32.852
Беседы с будущими магистрами являются частью лекционного курса по дисциплинам «Современные проблемы науки» и «История и методология науки».
Вопросы, освещаемые автором в данном цикле лекций, отвечают требованиям к обязательному минимуму содержания специализированной подготовки магистра по направлению 551500 – Приборостроение.
О г л а в л е н и е
Предисловие или краткая историческая справка ……........
Беседа первая
Что такое наука? ………………………………………
Возникновение науки …………………………………
Беседа вторая
Характерные черты науки и исторические примеры их подтверж-
дающие ………………………………………………………
Беседа третья
Некоторые размышления о научном методе и методологии
науки …………………………………………………………
Беседа четвертая
Наука и мистика ………………………………………
Наука и шарлатанство ………………………………..
Беседа пятая
О сознании, подсознании, интуиции и их роль в науке
Беседа шестая
Эксперимент и понятия в науке ……………………….
Заключительные слова …………………………………
Предисловие или краткая историческая справка
Появление этих строк совпадает с началом подготовки в нашей стране людей с ученой степенью магистра. Довольно прохладное отношение руководства страны к науке и научным работникам в последние годы вызывает некоторое удивление, почему для расцвета народного хозяйства понадобились магистры. Поскольку четкого и ясного ответа со стороны лиц, ведающих образованием не поступило, то возникает мысль, что причина кроется в подражании Западу.
Итак, магистратура, как форма обучения для России – дело почти новое. Исторические документы говорят, что магистры существовали в России до 1917 года. Это были люди, имеющие низшую ученую степень. В первые годы после революции. Ученые люди, с подачи рабоче-крестьянской власти, представлялись перед простым малообразованным населением как потенциальные враги пролетариата. В литературе, кинофильмах и на эстраде ученый нередко преподносился как какой-то чудак-полуидиот или хитрый, злобный и коварный враг: шпион или бывший белогвардеец.
Только через 17 лет «верхи» почувствовали, что без ученых государство может захиреть и их пребывание у руля страны окажется под угрозой.
Поэтому в 1934 году появилась первая ученая степень – кандидат наук. Эта степень присуждалась лицам с высшим образованием, сдавшим кандидатский минимум и защитившим кандидатскую диссертацию. В этом же году была учреждена и степень доктора наук, присуждавшаяся лицам, имеющим степень кандидата наук и также публично защитившим докторскую диссертацию.
Необходимо отметить, что уровень кандидатских и докторских диссертаций был высок. По крайней мере, кандидатская работа в СССР по содержанию и научному уровню соответствовала уровню докторских диссертаций во многих западных странах.
Итак, эти две ученые степени присуждаются научным работникам у нас в стране и по сей день.
Считается, что кандидаты наук – это научные работники такого уровня, которые обладают глубокими знаниями и широким кругозором в теоретических и практических вопросах определенных областей наук, способные анализировать и решать поставленные перед ними проблемы.
Доктор наук должен уметь: увидеть проблему, обобщать имеющиеся факты, наметить направления исследований и наконец, разработать теорию, объясняющую результаты исследований.
А по определению известного писателя–фантаста и великолепного ученого Ивана Антоновича Ефремова: профессор – это проповедник науки и человек, выращивающий докторов наук.
Коротко и ясно. Именно, в стиле настоящего ученого.
Но нам надо вернуться к магистрам.
Магистерская степень в наше время является промежуточной между степенями бакалавра и кандидата наук.
Поэтому магистр должен быть подготовленным к научно-исследовательской работе, то есть уметь:
- провести анализ поставленной перед ним задачи на основе изучения литературных и патентных источников,
- конкретизировать направления научного поиска,
- разработать вариант выполнения экспериментальной части работы,
- использовать различные методы моделирования, в том числе и компьютерного,
- организовать измерительную часть работы,
- обработать результаты измерений,
- сделать выводы и дать рекомендации по использованию полученных результатов исследований.
Целью же автора этих бесед является — обратить внимание будущих магистров на то, что такое наука, как она развивалась, как отличить подлинного ученого от шарлатана и еще на многие аспекты, характерные для людей, занимающихся научной работой.
Размышления, приведенные на следующих страницах, составляют часть лекционного курса, читаемого автором лицам, которые решили связать свою жизнь с наукой.
Беседа первая
Что такое наука?
В этой беседе мы, прежде всего, попытаемся определить для себя, что мы будем понимать под термином «наука». На мой взгляд, этот термин не всегда правильно употребляют, когда начинают говорить об интеллектуальной деятельности человека.
Во всех определениях науки, которые встречаются в различных источниках информации, выделяется одна общая мысль: наука – это поиск истины. Леонардо-да-Винчи сказал, что наука – это поиск истины, доказанной математикой.
В конце концов, благодаря жизненному опыту и различным мнениям ученых и неученых людей, я сформулировал такое, наиболее приемлемое для себя, определение.
Наука – это область интеллектуальной деятельности человека в процессе познания мира, оперирующая количественными соотношениями.
Качественные соотношения, такие как, например, «много-мало», «тепло-холодно», «жестко-мягко», «темно-светло» и т. д., относятся к каким-то другим областям и понятиям, где человек также проявляет мыслительные способности, но в большей степени оценивает ситуации, полагаясь на свои органы чувств и принятые общественные нормы морали, права, культуры и прочих нравственных и духовных областей.
К. Маркс повторяет мысль, высказанную Леонардо-да-Винчи. У него встречается замечательная мысль, суть которой можно выразить следующими словами: область знаний только тогда становится наукой, когда она овладевает математикой.
Очень многие люди, особенно преподаватели общественных дисциплин, провозглашали подобную фразу, ссылаясь на К. Маркса, но почему-то никогда ей не следовали, хотя и называли себя верными марксистами.
А если учесть, что математика – это наука о количественных соотношениях, то определение, которое меня удовлетворяет, действительно верное. Для подтверждения данного вывода совершим небольшой исторический экскурс.
Возникновение науки
К сожалению, современное человечество лишено сведений о том, когда человек на Земле стал совершать первые научные открытия. Поэтому мы начнем свой отчет, обратясь за помощью к Библии.
Те, которые всю жизнь боролись с религией, скажут: «Ничего себе, он что, с ума сошел? Настроился говорить о науке, которая не совместима с религией и начинает с Библии. Да-а, ничего тут хорошего не жди».
Не переживайте, граждане. Я обращаюсь к Библии не как к священному писанию, а как к собранию концентрированного продукта ума многих поколений людей, живших до нас. Мудрость, заключенная в Библии – это колоссальный жизненный опыт, передаваемый людям грядущих поколений чаще иносказательно, в виде притч и других литературных приемов. Несомненно, эту книгу необходимо читать вдумчиво, а не листать как гламурный журнал. Вот и я употребил это модное слово «гламурный», которое сейчас употребляют, где надо и не надо и все, кому не лень.
Итак, Библия – это история того, как человек пытался удовлетворить свою потребность в познании самого себя и всего сущего на Земле и во Вселенной.
Поиск истины начался с Адама, после того, как он вкусил яблоко от древа познания. У него проснулся разум и он стал тем, чем сейчас является человек – «homosapiens», то есть человек разумный. Он заинтересовался окружающим миром и стал самому себе задавать вопросы. Его, наверное, интересовало многое; например, почему небо голубое, почему на нем появляются облака и почему с неба иногда идет дождь.
Вот здесь-то, мне кажется, и кроется самое главное, что характерно для науки и для людей, которые ею занимаются. Эти люди стали задавать вопросы природе и стали искать общую причину разных событий.
На самом деле, человечеству известно только то, что дошло до наших дней в виде различных исторических документов, таких как археологические находки и останки различных архитектурных памятников и произведений живописи и скульптуры. Что-то такое из древних записей шумерских мудрецов на глиняных дощечках, да немногочисленные египетские иероглифы.
Поэтому мы с большей уверенностью можем говорить о науке, опираясь лишь на более поздние документы. По этим документам жители процветающих городов Малой Азии, научились абстрактно мыслить, не связывая свои мысли с какими-то божественными и религиозными силами. Отличились в этом люди древней Эллады. И это было величайшим достижением греческого народа.
Вот в этом месте необходимо вспомнить, чем же человек отличается от животного, учитывая все выше сказанное, включая и Адама.
Из многочисленных высказываний по этому поводу, мне больше всего импонирует следующее: наблюдая за полетом птицы, человек в это время может не думать об обеде.
Итак, возвращаемся к нашим древним грекам. Вначале не было деления на то, что сегодня мы называем философией, математикой и естественными науками. Предполагалось, и весьма обоснованно, что правильные заключения о строении мира можно получить только с помощью разума.
Джордано Бруно в своих размышлениях, которые частично, к счастью, сохранились и до наших дней, прекрасно сказал: «Человек познает мир через ощущения, разум и интеллект».
Интересно отметить, что этот великий ученый разделят понятия разум и интеллект и очень оригинально объясняет это различие с помощью лунного света.
Ночью человек видит освещенный участок, то есть ощущает его через органы зрения. Разум подсказывает, что где-то должен быть источник света. Он поднимает голову, смотрит на небо и видит Луну. Внимательно всматриваясь в светлый диск Луны, он догадывается, что это «светило» является отражателем какого-то более сильного источника света. Интеллект говорит, что должно существовать Солнце, которое освещает Луну.
Мы привыкли считать разум и интеллект одним и тем же. Однако если вспомнить «intelligence service» – что означает исследовательские услуги, то становится понятно, что Джордано Бруно был совершенно прав, различая эти два понятия.
Древние греческие философы и естествоиспытатели (которых еще нельзя было отличить по роду их занятий), вооруженные разумом и интеллектом, стали обсуждать свойства чисел, свойства языков, находить первые законы природы. Они поняли, что любые утверждения надо не только проверять на практике, но и доказывать логически (а не ссылаться на волю богов), и они научились это делать. С тех пор неисчерпаемая жажда знаний превратилась в движущую силу развития цивилизации.
Необходимо отметить два достижения древнегреческой науки. Первым достижением была греческая геометрия. Это геометрия известна школьникам всего мира вот уже на протяжении двух тысяч лет, как геометрия Эвклида.
Другое великое достижение – это астрономия. Здесь они подошли значительно ближе к современной науке, проводя поразительно точные наблюдения звезд и особенно планет. Эти наблюдения греки использовали для построения и проверки теории о движении небесных тел.
Надо сказать, что земные успехи науки были гораздо скромнее. Греки знали, что натертый янтарь притягивает соломинки и пылинки, что камень из местечка Магнезия в Малой Азии притягивает железо и замечали, что шест, торчащий из воды, кажется переломленным. Но ни в одной из областей науки, к которым эти явления относятся, они не добились сколько-нибудь значительных результатов.
Истинная причина таких неудач, на мой взгляд, крылась в том, что греки не способны были понять важность этих, на первый взгляд мелких, пустяковых явлений. И это характерно не только для греков, но и для большинства людей и в наше время.
Возьмем геометрию Лобачевского. Тысячи людей до того момента, когда Николай Иванович Лобачевский опубликовал свой труд, глазели на глобус. Моряки научились ориентироваться в море по звездному небу, прокладывая маршруты кораблей. Но до неевклидовой геометрии додуматься никто не смог. Приведу еще один пример. Иногда я задаю такой вопрос своим слушателям: «Сколько человек во всем мире со времен Адама видели, как падают яблоки с яблонь? Наверное, миллионы. Но только один человек, глядя на этот процесс, открыл закон всемирного тяготения».
Опыты с маленькими кусочками бумаги, к которым подносится гребешок или расческа из диэлектрика, которыми только что провели по сухим волосам или полоски железа или гвоздики, взаимодействующие с магнитами, просто забавны, но вряд ли они кажутся особенно важными. С этими опытами знакомятся в раннем детстве, наверное, все люди, живущие на Земле. Ну, и что? Ничего. Просто время провели интересно.
А вот небо для человека было всегда таинственным и величественным, особенно в древние века. Иногда оно внушало страх и желание ему поклоняться, но для мыслящих людей оно, несомненно, всегда вызывало интерес отнюдь не как объект поклонения.
В те времена, когда совершались великие географические открытия, такие, как мореходный путь вокруг Африки в Индию и открытие Америки, человеческий разум стал пытаться сделать открытия иного рода. Например, появился интерес и к самому себе. Как человек мыслит? Разум все больше и больше задавал вопросов и требовал ответов на явления, окружавшие человека.
Главным открытием науки стало то, что человек понял, что существуют вещи, которые стоит открывать. Тогда пустяковые камешки из Магнезии и кусочки янтаря стали приобретать совсем иное значение. А со времен Максвелла людям, постигшим суть этих явлений, стало ясно, что законы, управляющие поведением янтаря и магнитов, столь же фундаментальны, как и другие мировые законы, которым подчиняется материя.
Итак, человек, решившийся посвятить свою жизнь науке, должен быть наблюдательным. Если этого качества нет от рождения, то он должен развивать в себе это качество. Рецепты, как это делать, по всей вероятности, существуют, и их применяют в школах, где учат на разведчиков. К сожалению, в научном мире официально этими вопросами не занимаются. По крайней мере, я не слышал, чтобы занимались.
Беседа вторая
Чем выше человек восходит в познаниях, тем
пространнейшие открываются ему виды.
(Александр Николаевич Радищев)
Характерные черты науки и исторические примеры их подтверждающие
Разговор начнем с одного момента, который в последнее время начинает обсуждаться. Я имею в виду философию. Споры идут на тему:
Философия – это наука или нет? Почему эти споры возникли только сейчас? Ответ на этот вопрос, мне кажется, кроется в следующем.
В период царствования коммунистической идеологии из всех философских течений и направлений, порожденных за историю человечества, признавалась только одно – марксистско-ленинское. Эта марксистско-ленинская философия была единственная, которая не подвергалась критике. Человека, пытавшегося это делать, просто уничтожали как врага народа. И эта философия считалась основной самой главной наукой. Все остальные науки, такие как физика или математика, считались ее служанками. Я слышал подобные утверждения неоднократно, когда был студентом, и позднее, когда был слушателем вечернего университета марксизма-ленинизма. Это провозглашали, естественно, преподаватели этой самой марксистско-ленинской философии, совершенно игнорируя слова К. Маркса о роли математики в науке, как я об этом уже сказал выше.
Давайте попытаемся подойти к этому вопросу объективно. У философии и науки есть один общий характерный признак: они преследуют, в конечном счете, одну общую цель – познать мир и нас самих в этом мире. Но отправные моменты у них разные.
Наука начинает с подробного рассмотрения частного, частных случаев и, если можно, переходит от них к более общим явлениям. Философия же начинает с общего и пытается объяснить частное.
Мне могут с возмущеньем возразить:
– Это что же, вы хотите сказать, что наука не заглядывает действительно глубоко?
– Да! Именно это я и хочу сказать. И в подтверждении своих слов привожу несколько слов из истории науки, показывающих, что все, как правило, начинается с частных случаев.
Очень показателен пример появления понятия «квант». Как известно, термин этот появился в научном мире с подачи Макса Планка. Он впервые предложил рассматривать тепловое излучение как поток неких квантов (порции энергии), равных произведению некоторого коэффициента на частоту излучения, то есть
Коэффициент h – выражал минимальный квант действия и впоследствии получил название «постоянной Планка».
Откуда же в голове ученого появилась идея квантов? Как пишут историки, Макс Планк, будучи студентом Мюнхенского университета, кроме лекций по обязательным дисциплинам, посещал еще и лекции профессора, который работал в области естественных наук, таких как биология и медицина. И тот профессор однажды рассказал слушателям, что сокращения мышц, приводящие к движению балерины во время танца, совершается не плавно, как видят глаза зрителей, наблюдающих изящные и плавные движения балерины, а отдельными микроскопическими импульсами. И он тогда высказал мысль, что эти порции сокращений можно выразить в виде последовательной череды их, и они обеспечат движение того или иного органа человека, да и не только человека, а вообще всего живого на Земле.
Макс Планк запомнил эти слова и когда задумался через несколько лет о механизме излучения тепла от нагретого тела, он вспомнил высказывание своего учителя.
В дальнейшем идею квантования энергии подхватил Альберт Эйнштейн, хотя Макс Планк просил не применять ее к свету. Однако, А. Эйнштейн, будучи в два раза моложе Макса Планка (он был в возрасте 21-го года, а Планк – 42-х лет), все-таки предложил ученому миру сумасшедшую по тому времени идею – представлять световой поток, как поток частиц – квантов, энергия которых равна «
», где «
» – частота света. Эта идея казалась сумасшедшей потому, что к концу 19-го века волновая теория света, казалось, окончательно победила во всем мире.Идея стала жить, так как она объясняла такой необъяснимый эффект, как фотоэффект. В конце концов, появился новый раздел физики, который стал называться квантовой механикой.
В наши дни идея квантования перешла в новые, казалось бы, не имеющие никакого отношения к квантовой механике, области науки и техники. Имеются в виду различные цифровые системы, применяющиеся в областях информационной техники. Эти системы, как известно, служат для передачи, приема, обработки и хранения информации (цифровое телевидение, фотоаппаратура, компьютерные системы и т. д. и т. п.).
Говоря о квантовой механике, уместно упомянуть о курьезном случае, который является не единственным в истории науки. Когда в результате многочисленных экспериментов были установлены волновые свойства электрона, то Шредингер предложил для математического описания движения электрона, как волны, уравнение, которое известно сейчас как волновое уравнение Шредингера и которое он написал без вывода!
Вот это уравнение:
В уравнении функцией независимых переменных координаты «x» и времени «t», является величина, обозначенная Шредингером буквой греческого алфавита «Ψ». Когда Шредингера спросили, что означает величина «Ψ» (пси), он ответил: «Я не знаю!».
И только позже другой ученый Макс Борн объяснил всему миру физический смысл основной величины «Ψ», указывающий на вероятностный характер поведения электрона, которая впоследствии так и осталась в физике под названием пси-функция.
Но на этом история с волновым уравнением не кончилась.
Когда Макс Борн высказал идею о нематериальности пси-волн, то он вызвал бурное оживление среди философов – догматиков.
Один профессор философии называл создателей квантовой механики даже «агентами империализма», которые путем неправильного истолкования пси-волн откровенно намеревались увести пролетариат от классовой борьбы с капиталистами.
Подобные нападки на квантовую механику звучали не только в нашей советской стране, но даже на гнилом Западе.
Один француз окрестил квантовую механику «обскурантистским учением» – чет-то вроде богословской теории. Другой назвал ее вместе с теорией относительности «абракадаброй 20 века».
Но самое удивительное в этой истории было поведение самого Шредингера.
В это время, как я уже сказал, стала формироваться новая физика – «квантовая механика». Одним из главных ее создателей стал молодой ученый Гейзенберг. Это был очень талантливый человек, но при этом довольно безграмотный. Для своей новой физики он выдумал свой математический аппарат – матричное исчисление, – не подозревая о том, что оно уже придумано и ученый образованный народ давно им пользуется.
Шредингер терпеть не мог этого выскочку и шарлатана, как он его называл. И вдруг, когда Шредингер узнал, что в основу квантовой механики (которую он тоже не признавал), положено его уравнение, он сказал: «Если бы я знал, что мое уравнение будет фундаментальным в этой шарлатанской физике, я бы, написав его, тут же выбрасил бы его в мусорную корзину».
Абрам Федорович Иоффе, лекции которого мне посчастливилось слушать, рассказал однажды такую историю.
Будучи молодым ученым в возрасте 22-х лет, он работал в Германии в лаборатории у Рентгена. Конец 19-го века, Джозеф Джон Томсон в 1897 открывает электрон. Весь мир взбудоражен этим открытием, кроме Конрада Рентгена. Он, открывший рентгеновские лучи или «Х»-лучи, как он их называл, заявляет своим коллегам и ученикам в лаборатории о том, что он уволит любого, кто произнесет слово «электрон» в его присутствии. Мог ли думать или точнее догадываться тогда Рентген, как будет использоваться его открытие в дальнейшем. Вряд ли бы он мог предполагать, что с помощью его лучей будет открыта структура ДНК и как следствие этого в 21-м веке будет открыт геном человека. Рентген даже не подозревал, что «Х»-лучи возникают, как результат торможения электронов, существование которых он так и не признал до самой смерти.
Еще об одном примере, показывающим, как научное открытие, представляющее собой узкое, частное направление, начинает применяться во многих других областях и само становится постепенно общим и величественным, что даже самые гениальные умы не могут этого предвидеть.
В мире имелось всего несколько человек, которые трудились и пытались как можно точнее измерить временные промежутки. Астрономия предъявляла все более жесткие требования службе точного времени.
Все существующие до середины 20-го века приборы и устройства не обладали той точностью, которая была необходима для данной области науки. Отклонение самых точных часов на доли секунды в год не устраивали современных астрономов, да и не только астрономов, но и других ученых, занимающихся в некоторых областях физики.
Поэтому шла работа о создании сверхточных часов. Применяемые для стабилизации частоты кварцевые пластинки, не удовлетворяли ученых.
Где-то в середине 20-го века в качестве колебательных элементов стали применять колебания молекул в молекулярных пучках. Эти устройства получили название «мазеры» (от английских слов Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation), что означает усиление микроволн (СВЧ) в результате вынужденного излучения. Такие квантовые генераторы и усилители используются в качестве квантовых стандартов частоты (СВЧ – колебания лежат в диапазоне 108-1011Гц).
Подобный мазер был изготовлен и сконструирован нашими отечественными физиками Николаем Геннадиевичем Басовым и Александром Михайловичем Прохоровым. Сейчас он находится в Пулковской обсерватории, как музейный экспонат.
Рассматриваемый пример ярко показывает, как развивалась научная мысль.
Альберт Эйнштейн еще в 1916 году предсказал явление индуцированного излучения, ввел вероятности спонтанного и вынужденного излучений (коэффициенты Эйнштейна).
Валентин Александрович Фабрикант в 1939 году в пятой главе докторской диссертации изложил и показал возможность усиления света за счет вынужденного испускания в плазме с инверсией населенностей на энергетических уровнях, а в 1951 году сформулировал принцип усиления электромагнитного излучения при прохождении сред с инверсной населенностью (идея квантового усилителя).
Интересно, что на этот факт при защите диссертации, никто из членов ученого совета не обратил внимания.
Однажды где-то вначале 50-х годов прошлого столетия в США собрались на научную конференцию те ученые, которые работали в различных странах в службе точного времени. Конференция была немногочисленна, так как в этой сфере трудились отдельные энтузиасты. И вот на место докладчика вышел очередной участник конференции, притащив с собой какой-то прибор. Провозившись с ним некоторое время, он включил его, и все увидели тонкий красный луч, который не расширялся, как это бывает с обычным световым лучом, а сохранял постоянную площадь поперечного сечения при удалении от источника. Короче говоря, пред глазами изумленных участников конференции сиял луч, подобный тому, который описал Алексей Толстой в своем романе «Гиперболоид инженера Гарина».
Никто из присутствующих не предполагал тогда даже тысячной доли из тех применений, которые нашел лазерный луч сегодня. Подчеркиваю, он был создан как источник монохроматического света, где использовались колебания с частотой 1015Гц, позволяющие получить еще более точный отчет времени, по сравнению с лазерами.
Вновь вспоминаю свои студенческие годы. В это трудно поверить, но все преподаватели – доценты и профессора, специалисты из различных научных областей, как будто сговорившись, пытались внушить нам мысль, что световой луч, подобный лучу, излучаемому гиперболоидом Гарина, создать принципиально невозможно.
По-видимому, никакого сговора не было, а было просто указание «сверху». Дело в том, что из нас готовили специалистов для атомной энергетики, а еще точнее – для производства атомных бомб. Проектом этой кузницы кадров руководил председатель КГБ Л. П. Берия. Руководство считало, что наши мозги должны были быть настроены только на атомную физику и не отвлекались бы на всякую ерунду.
Вообще в течении своей жизни я испытал и наблюдал много всяческих запретов со стороны власти. И среди этих запретов нередко были такие, которые касались непосредственно области науки.
Наконец, последний пример того, как в науке от частного приходят к общему.
Опять же в середине 50-х годов ХХ-го века ученый мир Советского Союза очень робко и осторожно, чтобы не лишиться ученых званий или даже не оказаться в местах не столь отдаленных, как у нас было принято называть сталинские лагеря, заговорил о новой науке – кибернетике.
Эта наука пришла с проклято прогнившего Запада от ее создателя Норберта Винера, прохиндея, шарлатана и лжеученого по оценке наших коммунистических идеологов.
Чем же так не понравилась нашей правящей верхушке эта наука? Да, тем, что термин «кибернетика» произошел от греческого слова «кибернос» – рулевой. А у нас в стране развитого социализма одним из основных партийных лозунгов был лозунг – «Партия – наш рулевой».
У меня еще свежо в памяти событие, которое произошло во время игры КВН. Тогда один из участников решил сострить по этому поводу и сказал:
– Партия, дай порулить.
Об этом веселом и находчивом я больше не слышал, хотя это было, по-моему, уже во времена гласности, при М. С. Горбачеве.
Итак, все было просто и понятно. Партия – наш рулевой. А тут какая-то кибернетика.
Помнится, что в 1956 году, на дверях главного корпуса ленинградского научно-исследовательского института, где я работал, появилось маленькое объявление: «сегодня в 1830 в актовом зале состоится лекция на тему «Что такое кибернетика». Поскольку слово это было до сих пор ругательным и запрещенным, то естественно народ повалил на эту лекцию, даже несмотря на то, что она была назначена после окончания рабочего дня. Как обычно, после окончания рабочего дня институт мгновенно опустевал. Как правило, все трудящиеся настолько быстро покидали учреждение, что это не входило ни в какое сравнение даже с учением по гражданской обороне, когда нужно было можно скорее эвакуироваться, то есть покинуть здание. Ну, не мне вам рассказывать. Вы сами прекрасно знаете, насколько быстро студенты покидают аудиторию после слов преподавателя о том, что занятия окончены.
Но вот в тот раз это запретное слово «кибернетика» как магнитом потянуло людей в актовый зал.
Оказалось, что ничего криминального и контрреволюционного в словах лектора не было и вообще, мало, кто чего понял. Даже было некоторое разочарование, и я ни у кого не заметил проснувшегося желания заниматься этой наукой. А впрочем, лекция, может быть, специально была преподнесена в несколько заумной и суховатой форме. А эта наука, начавшись в 40-х годах 20-го века, впоследствии стала матерью таких наук, как «теория информации», «теория алгоритмов», «теория автоматов», «исследование операций», «теория распознавания образов» и т.д.
Все эти самостоятельные направления пользуются одним общим инструментом – электронной вычислительной техникой.
На электронные вычислительные машины (ЭВМ) легла нагрузка воспринимать, запоминать и перерабатывать информацию, а также обмениваться ею. К ЭВМ стали предъявлять все более и более жесткие требования. Во-первых – высокое быстродействие, во-вторых – высокая надежность. Очень быстро в области развития ЭВМ возникла тупиковая ситуация. Дело было в том, что первые вычислительные машины, как и вся радиоэлектронная аппаратура того времени были созданы на радиолампах и дискретных радиодеталях.
Первые образцы ЭВМ занимали залы площадью в сто и выше квадратных метров, а надежность их была где-то около нуля. Это происходило потому, что основным активным элементом принципиальной электрической схемы являлась радиолампа, которая из всех деталей была самой ненадежной.
А поскольку ЭВМ имели несколько сотен ламп, то такие машины, как, например, «Стрела», работали около часа в течении рабочего дня, а все остальное время простаивали из-за ремонта.
Ученым, нуждающимся в вычислениях на подобных машинах выделялось машинное время. Образовывались безумные очереди и своего машинного времени надо было ждать иногда неделями. Поэтому ученые по-прежнему пользовались механическими калькуляторами или арифмометрами марки «Феликс», которые верой и правдой служи долгие годы всем счетоводам и бухгалтерам во всех конторах нашей необъятной чиновничьей родины, производя исправно четыре арифметических действия, когда пользователь крутил ручку этого безотказного и надежного прибора.
Те задачи, которые решают сейчас на компьютерах, ламповые монстры решать были не способны. Здесь уместно упомянуть о современных мобильных телефонах. Если представить себе ламповую ЭВМ, которая бы была способна выполнять все те функции, который выполняет сотовый, мобильный телефон, умещаясь на ладони, потребовалось бы, как я сказал, помещение в несколько десятков, а то и сотен квадратных метров.
И вот здесь на помощь пришла полупроводниковая техника. Необходимо отметить, что развитие полупроводниковой техники стало возможным благодаря одному из крупных достижений теоретической физики в 20-м веке – это физика полупроводников.
С заменой ламп на полупроводники надежность машин стала повыше, но габариты и быстродействие в лучшую сторону практически не изменились.
Особенно острая ситуация возникла при «начинке» подвижных объектов и, в частности, летающих. На ракетах и самолетах, где ценится каждый грамм веса и кубический сантиметр объема стало просто невозможно размещать приборы и устройства для радионавигации, управления и выполнения прочих функций, которые при возрастающих скоростях все более усложнялись и требовали также усложнения и соответствующих электронных устройств.
Перед учеными возникла задача – во что бы то ни стало необходимо уменьшить габариты и потребляемую мощность радиоэлектронной и вычислительной аппаратуры.
Мозг работал стандартно. Стали уменьшать каждую радиодеталь, входящую в данное устройство. На уменьшение размеров, скажем, конденсатора или резистора в два раза при сохранении всех их электрических параметров тратилось очень много сил и средств.
В результате появились, например, конденсаторы в десять раз меньше по размеру, но той же емкости. Но, в конечном итоге, такое простое уменьшение деталей или, как стали говорить, – «микроминиатюризация» – дела не решало. Габариты уменьшались, а сложность схемы устройства повышалась, так как усовершенствование и добавление каких-то новых функций требовало этого схемного усложнения. В конце концов, все оставалось на прежнем уровне.
Было очевидно, что данный вопрос нужно решать иначе, а именно, принципиально изменить подход к конструированию и технологии радиоэлектронной и вычислительной аппаратуры.
И вот вместо термина «микроминиатюризация» (очень трудно произносимого) появился термин «микроэлектроника».
Микроэлектроника началась с абсолютно непримечательной мелочи: вместо одного транзистора, формируемого на полупроводниковом кристалле, было предложено поместить по еще одному эмиттеру и одному коллектору, а базу сделать общей. Таким образом, на одном и том же кристалле стали формировать уже по две транзисторные структуры. Но объема кристалла вполне хватало для того, чтобы в нем разместить еще несколько подобных структур. И пошло и поехало, как говорится. Вскоре появились первые микросхемы, выполненные с помощью новых технологий: тонкопленочной, диффузионной и планарной. Первые микросхемы в одном корпусе содержали по несколько активных и пассивных элементов и имели до десятка выводов, соединяющих их с другими микросхемами и блоками. В настоящее время появилась реальная возможность размещать в одном кубическом сантиметре объема до нескольких сотен, а иногда и тысяч бывших дискретных элементов. Возникла новая проблема: при такой высокой плотности компоновки потребовалось очень интенсивно отводить тепло. По расчетам ученых, современные технологии позволяют получать такие плотности компоновки, что если даже все элементы будут иметь рабочие токи и напряжения порядка микроампер и микровольт, то без интенсивного отвода тепла в таком устройстве температура поднимется до температуры красного каления.
Тем не менее, работа над повышением плотности компоновки продолжается и достигла таких результатов, что размеры отдельных частей схем, воплощенные в конструкции, достигают порядка нанометров.
Появилась новая нано-технология. Ей принадлежит будущее, и сейчас трудно сказать, к каким удивительным устройствам и открытиям придет человечество благодаря этой технологии.
Уже сегодня кажется фантастическим тот факт, что люди могут переговариваться между собой, находясь за тысячи километров друг от друга, где-нибудь на необитаемых островах, не имея при этом громоздких раций и прочих внушительных устройств и приспособлений, а имеющих только маленькую безделушку (по виду), умещающуюся на ладони – мобильный телефон, о котором упоминалось выше.
Рассмотренных примеров вполне достаточно, чтобы убедится в том, что характерной чертой науки является переход от частного, порой ничем непримечательного, на первый взгляд, явления к нахождению его связи с другими явлениями, обобщению их, созданию теории, и на основе ее, получения уже ожидаемых новых результатов, таких, которые поражают воображение даже самих создателей.