Роберт Криз - Призма и маятник. Десять самых красивых экспериментов в истории науки
Как указывает Уллика Сегерстрале, данное противоречие возникает из-за применения двух совершенно различных и практически несовместимых подходов к научному процессу. Согласно одному из них, кантианскому (или «деонтологическому»), этически правильное поведение заключается в том, что субъект применяет к себе те же законы, которые можно назвать всеобщими, то есть те, которые одинаковы для всех человеческих существ. С позиций этого подхода, Милликен – плохой ученый, потому что он не следовал общепринятым правилам, которые требуют полностью представлять полученную в ходе исследований информацию.
Однако с прагматической точки зрения основной целью науки считается получение правильного результата, чем как раз и занимался Милликен. Наука, замечает Сегерстрале, – это сфера, отличающаяся такой высокой степенью соревновательности, что те, кто не рвется вперед, получая быстрые (пусть и не совсем точные) результаты, безнадежно отстает и сходит с дистанции.
Из-за споров вокруг этической стороны работы Милликена сложно обсуждать красоту его эксперимента. Однако все-таки стоит попробовать. Прежде всего зададимся вопросом, что же на самом деле видел Милликен. Он всматривался через микроскоп в пространство камеры, которую разработал сам. Устройство представляло собой маленькую сцену для специфического научного спектакля, разыгрываемого совершенно особыми актерами – крошечными каплями масла по нескольку микронов в диаметре. Величина поистине микроскопическая: их диаметр сравним с длиной волны видимого света, который как будто завивался вокруг капель так, что можно было видеть его дифракцию. Появляясь по одной в перекрестии визира, капли представали в виде размазанных дисков, окруженных дифракционными кольцами.
Именно по этой причине Милликен не мог измерить их размер оптическим способом, а вынужден был прибегнуть для измерений к уравнению Стокса. Каждая капля, освещенная дуговой лампой, напоминала Милликену мерцающую звезду на ночном небе. Капли, чрезвычайно чувствительные к состоянию окружающей среды, реагировали на любые потоки воздуха, на столкновения с молекулами воздуха, на электромагнитные поля, которые Милликен использовал для того, чтобы заставить капли двигаться. Он видел, как капли перемещаются вверх и вниз, реагируя на изменение электромагнитного поля. Он видел, как они мечутся под воздействием броуновского движения. Наблюдая за движением капли в электромагнитном поле, он вдруг замечал, что она подскакивает, столкнувшись с другим ионом. «Один электрон оседлал каплю! Мы на самом деле уловили то мгновение, когда электрон оседлал каплю, а затем спрыгнул с нее!»123 Когда капля масла «двигалась вверх с наименьшей возможной для нее скоростью, я был абсолютно уверен, что на ней сидит один изолированный электрон», пишет исследователь. Милликен умел заставлять капли подниматься вверх или опускаться вниз или пребывать совершенно неподвижными.
Экспериментатор хорошо ознакомился с поведением капель и разобрался во всем, что с ними происходит. Это открыло ему совершенно новый аспект окружающего нас мира. Зримое подтверждение того, что в сложных ситуациях предмет наблюдения ведет себя в точном соответствии с хорошо известными законами, вызывает у нас почти чувственное удовольствие. Примерно то же чувствует баскетболист, наблюдающий за мячом, который плавно движется по воздуху, ударяется об обод корзины, затем рикошетит в щит и наконец проваливается в корзину. Более того, процесс, свидетелем которого стал Милликен, демонстрировал нечто поистине основополагающее – фундаментальный электрический заряд. Это была именно та разновидность красоты, о которой в свое время писал Шиллер, – нечто такое, что «вводит нас в мир идей, не уводя из мира чувственных ощущений».
Однажды в Чикаго я решил отыскать место, где Милликен провел свою знаменитую серию экспериментов по измерению заряда электрона, за которую получил Нобелевскую премию, – место, которое было свидетелем решающего мгновения в рождении нашей электронной эпохи. Я отправился в Чикагский университет, прошел в Райерсон-холл, но так и не смог отыскать лабораторию, где были проведены прославленные эксперименты. Среди встреченных мной в университетских коридорах людей не оказалось ни одного, кто смог бы показать мне историческое помещение. Некоторые в ответ на мой вопрос даже спрашивали у меня: «А кто такой этот Милликен?» Секретарь направила меня в университетский отдел связей с общественностью, но и они не смогли мне ничем помочь. Ни малейших следов Милликена и его эксперимента не сохранилось в здании, где сейчас размещается факультет компьютерных технологий. Лабораторные демонстрации и дискуссии о переоценке вклада того или другого ученого будут продолжаться и впредь, но сам эксперимент Милликена, как и большинство научных экспериментов, стал фактом истории, мало кому известным.
Интерлюдия Особенности научного восприятия
Ученые часто говорят, что они «видят» те объекты, с которыми работают, какими бы крошечными или абстрактными те ни были. Цитогенетик Барбара Макклинток как-то заметила в связи со своими исследованиями хромосом:
...
«Я обнаружила, что чем больше работаю с хромосомами, тем больше и больше они становятся. Работая с ними, я была буквально рядом с ними. Я стала частью системы. Я была рядом с ними, и все вокруг делалось большим. Я даже могла разглядеть внутренние части хромосом»124.
Астрономы часто говорят, что они «видят» планету, обращающуюся вокруг пульсара, хотя на самом деле они лишь уловили в радиоволнах, излучаемых пульсаром, определенные флуктуации, вызванные гравитационным воздействием обращающегося вокруг звезды тела. После того как вокруг Ио, одного из спутников Юпитера, обнаружили натриевое облако, пресса цитировала заявление одного астронома, который сказал, что это «самое крупное постоянно видимое явление в Солнечной системе»125.
Подобные формулировки, конечно, не стоит понимать буквально – как и распространенные фразы типа «Вижу, вот-вот пойдет дождь», которые также не подразумевают «видения» в прямом смысле слова. Всем хорошо известно, что истинно научные сущности – от электронов до черных дыр – недоступны непосредственному человеческому зрению. Для их наблюдения необходимо посредничество тех или иных инструментов.
Но насколько важно для разговора о соотношении науки и прекрасного, на самом ли деле ученые видят объект своего исследования? Для большинства из нас красота подразумевает чувственное, непосредственное и интуитивное восприятие объекта. Если же ученые работают только с абстракциями, подобное чувственное восприятие должно быть для них недоступно.
Процесс восприятия в науке – увлекательный и сложный вопрос, однако по своей сути он мало чем отличается от обычного процесса человеческого восприятия126. При обычном восприятии мы «видим» не только очертания предметов и цвета, но и гораздо более сложные явления: проявления мужества и мудрости, самообмана и привязанности, честолюбия и авантюризма. Как подобное возможно? В предыдущей главе упоминалось, что, следуя фундаментальному феноменологическому принципу, наше восприятие – не автоматический и заранее предрешенный процесс; оно зависит от того, что мы воспринимаем в качестве переднего плана, а что – в качестве фона и горизонта. Можно сказать, что воспринимаемое нами «считывается», подобно системе знаков на данном конкретном фоне. В повседневном восприятии фон обычно задан заранее, в науке же мы вольны выбирать фон с помощью надежного инструментария и технологий, что позволяет нам воспринимать совершенно новые объекты.
Данный процесс может быть предельно простым – например, определение направления ветра по флюгеру или температуры воздуха по термометру. Но он может быть и значительно более сложным, как, например, наблюдение за электронами в камере Вильсона или наблюдение различных анатомических особенностей в рентгеновском аппарате (последнее в настоящее время доступно не только ученым). На ранних этапах развития физики высоких энергий, до начала активного распространения компьютерной техники, исследователи часто приглашали студентов-гуманитариев и домохозяек на демонстрацию следов мюонов, пионов и других частиц. Человеческое восприятие не всегда функционирует на одном и том же фоне, восприятие можно формировать и развивать.
Всякий раз, когда мы воспринимаем какой-либо объект, мы ощущаем определенную регулярность, повторяемость в его проявлениях. Восприятие письменного стола включает в себя знание, что если мы обойдем вокруг него, то обязательно увидим его противоположную сторону, которая в данный момент нам не видна, зато не будем видеть сторону стола, которая видна нам сейчас. И при этом, несмотря на все эти изменения в нашем ви́дении, будем по-прежнему видеть стол как один и тот же предмет.
