Построение научных моделей
ФизикаОткрытия в области физики и применение физических эффектов и моделей в других областях деятельности
X
«Каждый шаг в изучении природы - это всегда только приближение к истине, вернее, к тому, что мы считаем истиной.
Всё, что мы узнаем,- это какое-то приближение, ибо мы знаем, что не все ещё законы мы знаем. Всё изучается лишь для того, чтобы снова стать непонятным или, в лучшем случае, потребовать исправления.
Принцип науки, почти что её определение, состоит в следующем: пробный камень всех наших знаний - это опыт. Опыт, эксперимент - это единственный судья научной «истины».
А в чём же источник знаний? Откуда приходят те законы, которые мы проверяем? Да из того же опыта; он помогает нам выводить законы, в нём таятся намёки на них. А сверх того нужно ещё воображение, чтобы за намёками увидеть что-то большое и главное, чтобы отгадать нежданную, простую и прекрасную кар-тину, встающую за ними, и потом поставить опыт, который убедил бы нас в правильности догадки. Этот процесс воображения настолько труден, что происходит разделение труда: бывают физики-теоретики, они воображают, соображают и отгадывают новые законы, но опытов не ставят, и бывают физики-экспериментаторы, чьё занятие - ставить опыты, воображать, соображать и отгадывать.
Мы сказали, что законы природы - это приближения; сперва открывают «неправильные» законы, а потом уж - «правильные». Но как опыт может быть «неверным»?
Ну, во-первых, по самой простой причине: когда в ваших приборах что-то неладно, а вы этого не замечаете. Но такую ошибку легко уловить, надо лишь всё проверять и проверять. Ну, а если не придираться к мелочам, могут ли всё-таки результаты опыта быть ошибочными?
Могут, из-за нехватки точности. Например, масса предмета кажется неизменной; вращающийся волчок весит столько же, сколько лежащий на месте. Вот вам и готов «закон»: масса постоянна и от скорости не зависит. Но этот «закон», как выясняется, неверен.
Оказалось, что масса с увеличением скорости растёт, но только для заметного роста нужны скорости, близкие к световой.
Правильный закон таков: если скорость предмета меньше 100 км/сек, масса с точностью до одной миллионной постоянна. Вот примерно в такой приближённой форме этот закон верен.
Можно подумать, что практически нет существенной разницы между старым законом и новым. И да, и нет. Для обычных скоростей можно забыть об оговорках и в хорошем приближении считать законом утверждение, что масса постоянна. Но на больших скоростях мы начнём ошибаться, и тем больше, чем скорость выше.
Но самое замечательное, что с общей точки зрения любой приближённый закон абсолютно ошибочен. Наш взгляд на мир потребует пересмотра даже тогда, когда масса изменится хоть на капельку. Это - характерное свойство общей картины мира, которая стоит за законами. Даже незначительный эффект иногда требует глубокого изменения наших воззрений.
Так что же нам нужно изучить сначала? Учить ли нам правильные, но необычные законы с их странными и трудными понятиями, например теорию относительности, четырехмерное пространство-время и т. д.? Или же начать с простого закона «постоянной массы»?
Он хоть и приближённый, но зато обходится без трудных представлений. Первое, бесспорно, прият-ней, притягательней; первое очень соблазняет, но со второго начать легче, и потом ведь это первый шаг к углублённому пониманию правильной идеи. Этот вопрос встаёт всё время, когда преподаёшь физику. На разных этапах курса мы по-разному будем решать его, но на каждой стадии мы будем стараться изложить, что именно сейчас известно и с какой точностью, как это согласуется с остальным и что может измениться, когда мы узнаем об этом больше».
Ричард Фейнман и др., Фейнмановские лекции по физике: современная наука о природе. Законы механики, Выпуск 1, М., «Мир», 1967 г., с. 22-23.
