История науки свидетельствует о том, что не существует никакой
"высшей инстанции", стоящей над природой и диктующей ей свои законы. Все
то, что нам известно о природе, мы находим лишь в ней самой. И способы
описания (в частности, математического) природы должны соответствовать
ее свойствам. И чем полнее нам это удается, тем ближе к истинной
создаваемая нами картина мира.
Физика использует в качестве рабочего материала лишь факты,
подтвержденные систематическими наблюдениями и опытами. Высшей и
единственной инстанцией, которая вправе выносить суждение о верности или
ошибочности физической теории, был и остается эксперимент. При всей
глубине и законченности физических теорий физика была и остается
экспериментальной наукой.
Поверхностное наблюдение происходящих в природе процессов и более или
менее остроумные комментарии, безуслов-йо, не решают дела. В основе
любой работы по физике лежат прежде всего точные измерения величин,
характер которых заранее определен. Основное свойство любой физической
величины состоит в том, что ее можно выразить с помощью масштабов и
чисел и производить с ней определенные математические операции.
"К физике относится только то, что может быть измерено", - так коротко
определил содержание этой науки один
известный физик1. И это действительно не преувеличение, так как
физическая наука преимущественно состоит в измерениях и дальнейшем
упорядочении полученных данных в соответствии с уже известными
зависимостями. Подобные зависимости образуют замкнутую систему законов,
которые допускают обобщения в рамках данной системы. Физика ставит перед
собой обширную программу: свести все многообразие явлений и процессов в
неживой природе к небольшому числу соотношений, которые можно
представить в виде математических формул. В первую очередь это относится
к деятельности физиков-теоретиков. Гениальный английский ученый Джеймс
Клерк Максвелл (1831-1879) говорил: "Точные науки стремятся к тому,
чтобы свести загадки природы к определению некоторых величин путем
операций над числами".
Живой контакт с действительностью не позволяет нам успокаиваться.
Копилка нашего опыта пополняется день ото дня, и охватить накопленное не
под силу одному человеку. С каждым новым открытием обнаруживаются все
новые свойства природы, и это вынуждает нас к дальнейшему изменению
привычного образа мыслей. Не существует готовой схемы, в которую можно
было бы непротиворечивым образом уложить весь физический мир.
В начале нашего столетия пришлось пересмотреть, дополнить и расширить
многие понятия, считавшиеся прежде непоколебимыми; были также созданы и
совершенно новые понятия. Целые разделы математики обязаны своим
возникновением необходимости объяснить новые явления на соответствующем
языке. Поэтому картина современной физики, обогащаемой непрерывно
увеличивающимся экспериментальным материалом, в настоящее время
значительно более содержательна и обширна, чем прежде. Процесс
становления физики продолжается и сегодня; он требует от каждого, кто
занимается физикой, готовности к отказу от привычных схем мышления и
освоению новых понятий.
Но, как и прежде, опыт остается основой всего физического познания.
Любое высказываемое утверждение или предположение вытекает из целого
ряда промежуточных следствий, берущих свое начало в некоторых аксиомах.
Правильность тех или иных основных положений устанавливается не с
помощью логических следствий из других положений, но следует лишь из
непосредственно наблюдаемых фактов. Предметом логики являются лишь
законы мышления, а не сами явления, о которых мы размышляем1. Так,
например, первое правило Архимеда (287-212 гг. до н. э.) гласит, что два
равных груза, расположенных на равных расстояниях от точки опоры рычага,
находятся в равновесии. Равные грузы, помещенные на разных расстояниях
от опоры, не находятся в равновесии, и рычаг наклоняется в сторону того
груза, который более удален от точки опоры.
Это утверждение нельзя доказать логически, его можно лишь
продемонстрировать экспериментально. Более общее "правило рычага",
согласно которому в состоянии равновесия точка опоры делит расстояние
между грузами на части, обратно пропорциональные их массам, можно
вывести из приведенного утверждения чисто логическим путем. При этом
можно исходить из других основных теорем, например из закона сохранения
энергии. Последний также является примером обобщения опытных данных, так
что, по существу, дело сводится к простой замене одного правила другим.
Таким способом можно вывести все основные положения статики и объяснить
соответствующий круг явлений, а это лишь означает, что каждое явление
должно быть непротиворечивым образом "уложено" в уже имеющуюся систему
твердо установленных взаимосвязей. Чем полнее и однозначнее при этом
цепочка следствий из основных положений, тем лучше "понятым" считаем мы
данное явление.
