Павел Амнуэль - Загадки для знатоков: История открытия и исследования пульсаров.
Конечно, дело не в случае. Ясно, что к истине можно пробиться быстрее, если систематически пробовать все возможности. Не упуская ни одной. Истина будет обнаружена обязательно — вопрос во времени.
Цвикки создал морфологический метод, названный им методом направленной интуиции. Метод, заставляющий исследователя видеть не только тот путь, что привычен, что перед глазами, но и все боковые ответвления, все возможные варианты.
Известен такой анекдот. Знаменитый немецкий микробиолог Р. Кох работал в своей лаборатории возле сосуда, окутанного паром и дымом. В комнату вошел помощник.
— Угадай, — обратился к нему Кох, — что здесь варится?
Ассистент перечислил все известные ему бактерии, но Кох отрицательно качал головой. Не дождавшись правильного ответа, он, смеясь, сказал:
— Да там же сосиски…
Вот прекрасный пример того, как психологическая инерция не позволяет разглядеть все возможные варианты явления. Метод, разработанный Цвикки, позволил это сделать. Цвикки предложил строить на бумаге так называемые морфологические ящики — таблицы, где на одной оси записаны основные параметры будущей теории (механизма, конструкции, явления), а на другой оси — все возможные значения этих параметров.
В начале тридцатых годов Цвикки только начинал размышлять о морфологическом методе. Но и тогда сумел использовать его для предсказания нейтронных звезд. Много позднее он написал об этом в книге «Морфологическая астрономия», опубликованной в 1957 году. В 1971 году Цвикки был в Москве и рассказал об открытии нейтронных звезд на лекции в Московском университете.
«За основной параметр одной из осей морфологического ящика, — рассказывал Цвикки, — я взял характерные размеры звезды. Эти размеры являются комбинациями мировых постоянных: постоянной Планка, постоянной тяготения, скорости света, массы протона, а также массы и заряда электрона. Пусть самая большая из возможных комбинаций соответствует звездам-гигантам. Вторая комбинация постоянных меньше в 20 раз. Пусть она соответствует звездам-карликам, таким, как наше Солнце. Следующая характерная длина еще в тысячу раз меньше. В звездных масштабах она соответствует размерам белых карликов — около 10 тысяч километров. Обычно все исследователи здесь и останавливаются. Но давайте отбросим инерцию. Нам нужно избавиться от психологической инерции в представлениях о размерах звезд. Пересилим себя и пойдем дальше. Очередное сочетание постоянных дает характерную длину в несколько сотен раз меньшую, чем предыдущая. Что это — звезда размером в несколько километров?! Первое, что хочется сказать, — это невозможно! Но мы должны заставить себя забыть это слово. Пусть возможно. Что это за звезда? Подсчитаем ее плотность. Разделим массу, равную массе Солнца, на объем шара радиусом в один километр. Получим невероятное значение: 100 миллиардов тонн в кубическом сантиметре! Обычное вещество из атомных ядер и электронов при такой плотности существовать не может — не позволяют электрические силы отталкивания. Нужны нейтральные частицы. Мы их знаем — это нейтроны. Звезда состоит из нейтронов, тесно прижатых друг к другу. Но для того чтобы сжать звезду до такой огромной плотности, возражает психологическая инерция, нужно совершить колоссальную работу против сил тяжести, скомпенсировать потенциальную энергию тяготения. Для нейтронной звезды величина этой потенциальной энергии около 1053 эргов. Но… ведь как раз такая энергия выделяется при взрыве сверхновой! Вот и решение. Да, нейтронные звезды могут существовать. Более того, никакие другие звезды, кроме нейтронных (гиганты, обычные и белые карлики), не могут объяснить такого огромного выделения энергии во вспышке. Отлично. Теперь можно остановиться, продумать эту идею, полученную методом направленной интуиции. Но… разве уже все ячейки заполнены? Есть еще одна характерная длина, еще одна комбинация мировых постоянных — на восемнадцать порядков меньше предыдущей длины! Этой длине соответствует звезда с радиусом… 10-13 сантиметров. Размер электрона. Звезда, сжатая почти в точку. Да можно ли назвать такие объекты звездами? Если и звездами, то поистине адскими…»
В книге «Морфологическая астрономия» Цвикки писал об адских звездах, а в МГУ рассказал. Сейчас мы знаем, что по-видимому существуют безгранично сжимающиеся звезды — черные дыры. Название, ненамного экзотичнее придуманного Цвикки.
Впрочем, в статье 1934 года об адских звездах речи не было. Видимо, мало сказать: давайте забудем о психологической инерции. Даже метод направленной интуиции, хотя и ослабляет инерцию мысли систематическим перебором вариантов, все же не гасит ее окончательно. И шага от нейтронных звезд к адским в работе 1934 года Цвикки не сделал…
Таким было первое применение морфологического анализа. Даже в простейшем «ящике», содержащем всего одну ось, уже нашлись два верных предсказания. Два открытия. А если бы Цвикки действовал методом проб и ошибок?
Приведем прекрасный пример сочетания метода проб и ошибок с психологической инерцией. Всем известен закон Кеплера: планеты движутся по эллипсам, причем в одном из их фокусов находится Солнце. Кеплер был великим тружеником и одним из самых незаурядных умов своего времени. Чтобы быть в то время сторонником Коперника, требовалось немалое мужество. Да, Кеплер был смел, но все же не мог отрешиться от инерции, происходящей из его эстетических представлений о природе. Природа стремится к гармонии (точнее — бог, создавший природу, создал ее, несомненно, гармоничной). Поэтому и планеты должн ы обращаться вокруг Солнца, описывая самые гармоничные из фигур — окружности.
Отрешиться от этого представления Кеплер не мог в течение многих лет. Он перебрал все возможные комбинации кругов и сфер с планетными орбитами. Но согласия с наблюдениями не получил и понял, что окружности не могут объяснить расхождения в восемь угловых минут между предсказанным и наблюдаемым движением Марса. Кеплер не сразу вышел на верную дорогу. Вряд ли кто-нибудь иной на его месте отринул бы идею окружности, вряд ли кто-нибудь еще осмелился бы начать поиск в ином направлении. Галилей ведь до конца жизни не принимал идеи Кеплера о том, что орбиты планет отличаются от круговых. Кеплер переступил через внутренний запрет. Если бы он знал морфологический метод, он сразу построил бы (ведь инерция ему уже не мешала!) ось возможных геометрических фигур, не обладающих углами, среди них был бы и эллипс. Но Кеплер пробовал и, естественно, ошибался. Сначала он принял, что планеты движутся по овалу, похожему на яйцо. И лишь убедившись в очередной ошибке, обратил внимание на эллипс…
Что ж, возможно, морфологический анализ является шагом вперед. Но не преувеличиваем ли мы его возможности? Разве Цвикки открыл нейтронные звезды? Предсказал их открытие — так будет точнее. Впрочем, и здесь возникают сомнения: разве можно предсказать открытие?
А получение закономерности — не открытие? Разве мы не говорим, что Ньютон открыл закон всемирного тяготения, а Кеплер — законы движения планет?
Чтобы в дальнейшем не возникало путаницы, внесем ясность. В Положении об открытиях говорится: «Открытием признается установление неизвестных ранее объективно существующих закономерностей, свойств и явлений материального мира».
Речь идет, таким образом, о выявлении неизвестного прежде факта или закона природы. Гипотеза, пусть и оправдавшаяся, не в счет. В счет пойдет эксперимент, который гипотезу подтвердит. Поэтому Цвикки, конечно, не получит диплома на открытие нейтронных звезд. Он высказал идею, которая оказалась верной. А космические лучи, к примеру, были открыты. И явление радиоактивности.
Возможны открытия экспериментальные: они могут быть следствием настойчивого поиска, но очень часто совершаются вдруг, неожиданно, случайно. Возможны открытия теоретические: они неожиданными не бывают. Это всегда плоды упорного труда.
В дальнейшем мы будем называть открытиями лишь то, что обнаруживает наблюдатель или экспериментатор. Открыть можно факт, явление, процесс в материальном мире, регистрируемый прибором и нашими органами чувств. А объяснение факта, закон природы открыть нельзя — это плоды творческого воображения. Можно открыть, что существуют силы притяжения между всеми телами в той или иной области Вселенной. Для расчета же действия этой силы Ньютон изобрел способ выражения ее в виде формулы. Поэтому в дальнейшем теоретические открытия мы будем называть научными изобретениями. Такое название лучше отражает их суть. В том же Положении сказано: «Изобретением признается отличающееся новизной решение технической задачи».
По-видимому, открытия и научные изобретения можно предвидеть. Более того, можно научиться делать такие предсказания систематически. Первое приближение — метод направленной интуиции, морфологический анализ.
