Введение

Наука едина потому,
что едина природа.

Автор

ВВЕДЕНИЕ

Природа… Все существующее входит в это всеобъемлющее понятие. В том числе человек, познающий окружающий мир.
История человечества, развитие его познавательной способности сопровождались расширением и уточнением научных понятий, в том числе такого фундаментального понятия, как природа.
Вряд ли можно согласиться с мнением некоторых экологов, что «природа» — это просто синоним понятия «дикая природа», некая первозданная среда, еще не испытавшая воздействия человека, не тронутая земледелием, животноводством, промышленностью.
В древности человек не отделял себя от окружающего мира, не противопоставлял себя и себе подобных остальной природе. Тогда каждый ученый изучал все и учил всему. Но постепенно, по мере увеличения объема знаний произошло разделение интересов. Оно совпало с формированием рабовладельческих обществ. Неравенство между людьми породило неравенство профессий. Возникли понятия высших и низших наук.
Высшие науки — те, что мы теперь относим к гуманитарным областям знания и искусству, а также грамматика — продукт «чистого» разума, стихосложение, риторика. Геометрия и арифметика родились на почве реальности, когда землемер размечал участки земли шагами, а торговец по пальцам считал товар. Постепенно они стали даже более абстрактными, чем правила стихосложения, и были зачислены в ранг высших наук.
Медицина, механика, архитектура и то, что теперь относится к естественным наукам, наукам о природе, и к технике, были провозглашены низшими науками, занятием, недостойным свободного гражданина. Это считалось уделом рабов и простолюдинов, «пошлым ремеслом».
Лишь на заре эпохи Возрождения вновь появился универсал, который своим примером мог бы разрушить эти предрассудки, ликвидировать искусственные границы между областями знания. Леонардо да Винчи не получил систематического образования, но достиг величайших высот во всех областях науки и в искусстве. Но и он не уничтожил предвзятости. Дифференциация наук и специализация ученых все более углублялись. Коперник, Браге, Кеплер посвятили себя астрономии. Тарталья, Виетта и другие — математике.
Последним универсалом был Ломоносов, одинаково преуспевавший в естественных и гуманитарных науках, в технике и литературе, в организации науки.
К тому времени величайшие ученые стали на путь специализации. Галилей занимался преимущественно механикой и астрономией. Ньютон ограничился физикой, математикой и оптикой. Гюйгенс — механикой и оптикой. Лейбниц отдавал все силы математике. Лавуазье — химии...
Так оно шло и породило горькую поговорку: «Узкий специалист знает всё ни о чем, а широкий специалист не знает ничего, но обо всем».
В наши дни стало очевидно, что искусственные границы препятствуют развитию знаний. Природа многогранна, ее можно и нужно изучать с различных сторон. Но она едина, поэтому едина и наука. Все попытки пренебречь таким единством тормозят прогресс.
Книга «Единство» ставит целью показать наиболее яркие перекрестные связи между различными дисциплинами, связи, которые привели к важнейшим открытиям современности.
Читатель узнает, как периодическая таблица химических элементов — величайшее творение Менделеева (посвятившего себя химии, в его время весьма обособленной, специальной науке)—оказалась неразрывно связанной с космологией и ядерной физикой, термодинамикой и теорией элементарных частиц. Творец периодической таблицы элементов, выражающей один из основополагающих законов природы, не мог знать, куда приведет дорога его поисков. Не мог предположить и того, что не химики, а физики XX века подарят миру новый элемент и назовут его менделевием. И это новое вещество, как и другие неведомые химикам элементы тяжелее урана — кюрий, эйнштейний, фермий, лоуренсий, курчатовий, нильсборий,— будет получено искусственно. Но не с помощью химической реакции, этого давнего, испытанного инструмента в получении новых веществ, а «изготовлено» на основе рекомендаций квантовой физики. Мечта алхимиков осуществилась...
Читатель наверняка будет удивлен, узнав, что многие важные сведения о свойствах элементарных частиц сегодня получены не физиками на основе экспериментов с этими
частицами, а космологами, сумевшими заглянуть в далекое прошлое, отстоящее от нас на миллиарды лет. Там они познакомились с биографией кирпичиков мироздания.
Мы сосредоточимся на космологии, науке о Вселенной, имеющей огромное философское значение и одновременно превратившейся в своеобразную физическую лабораторию.
Говоря о лаборатории, обычно имеют в виду помещение или ряд помещений, оборудованных для проведения исследований в какой-либо конкретной области знания — физике, химии, биологии, оптике, генетике... И вдруг в качестве лабораторного полигона одна из наук — космология?
Первоначальной задачей космологии было изучение строения Вселенной. Она основывалась на материале наблюдательной астрономии, изучающей положение и движение небесных тел. Затем, после создания спектрального анализа и рождения астрофизики, космология приобрела возможность изучать эволюцию Вселенной. Для этого пришлось привлечь различные разделы физики и химии, ибо развитие Вселенной складывается из множества взаимосвязанных процессов, в которых участвуют элементарные частицы, атомы и молекулы.
С середины XX века выяснилось, что космология — наука о макрокосмосе, рассматриваемом во всей его безграничности,— тесным образом связана с наукой о микрокосмосе, изучающей процессы, протекающие в глубинах атомных ядер.
Космология оказалась способной не только объяснить то, что ранее считалось непонятным, но и делать предсказания. И эти предсказания подтверждаются специальными опытами. Такая способность — один из главных критериев правильности научной теории.
Совсем недавно, когда двадцатый век вступил в свою третью четверть, космология достигла столь высокого уровня развития, что с ее помощью можно проверять
Предсказания теории элементарных частиц — например, о свойствах ядерных частиц, которые нельзя подвергнуть контролю в наилучших современных лабораториях и в лабораториях обозримого будущего.
Так космология стала лабораторией физики.
Мы встретимся и с другими убедительными подтверждениями единства науки, изучающей природу.
Рассматривая под этим углом зрения важнейшие достижения сегодняшнего дня, нельзя обойти вниманием удивительное явление, получившее название «странный аттрактор». Впервые он появился перед учеными при изучении атмосферы. В нем как бы воплотились древние злые духи, стремящиеся ввергнуть мир в хаос,— вот когда стало ясно, почему так трудна задача предсказания погоды!
Встретившись со странным аттрактором в земной атмосфере, ученые сумели разглядеть его козни в самых разнообразных явлениях природы и в некоторых технических системах. Он появлялся почти во всех случаях, ранее казавшихся следствием неправильных расчетов или случайных воздействий. Выяснилось, что он повинен в опасных для человека нарушениях сердечного ритма, вызывает фибрилляции, с которыми так трудно бороться медикам. Нарушает работу некоторых машин и радиоприемников. Словом, сфера его деятельности обширна и затрагивает интересы медицины и метеорологии, термодинамики и биологии, радиотехники и теории механизмов и машин...
Осознав нрав странного аттрактора, представители столь полярных наук, объединившись, сумели укротить его и поставить на службу человечеству. Однако подробно речь о нем впереди.
Познакомившись с важнейшими открытиями современности, читатель подойдет к пониманию важнейшего положения материалистической философии о единстве законов, действующих в природе и отраженных в науке, этом слепке с законов природы. Читатель убедится: в единстве законов, общих для самых различных явлений природы, заключены необозримые резервы для прогресса науки и техники.
Сегодня набирает силу особый метод исследования природы, основанный на глубокой общности процессов, внешне весьма разных, относящихся к разнообразным областям науки, но допускающих описание их свойств при помощи сходных математических уравнений.
Ученый, воспринявший этот метод мышления и обладающий опытом в одной из конкретных областей знания, способен быстро и успешно входить в другие, часто весьма удаленные научные проблемы и более легко получать в них важные результаты.
Книга «Единство» ставит целью воспитание современного научного мышления у молодого человека, только вступающего в самостоятельную жизнь, чтобы помочь ему шагнуть выше и дальше предшественников на пути прогресса