Інститут повільного і болісного з'ясування напрочуд очевидних речей

Еще о научном методе (очередная банальность)

Главная проблема, общая для практически всех “неученых любителей наук” и для многих научных работников (хотя большинство последних просто не парится, а следует лозунгу “заткнись и вычисляй” или каким-то его аналогам) – это представление о научном знании как совокупности элементарных “фактов”. Этакий логический атомизм. Отсюда популярность Поппера и подобных построений (если “фактов” нет, а их, как мы увидим ниже, нет, то что фальсифицировать?). Классики нашей науки отлично понимали всю вредоносность этих измышлений. В потрясающе интересной многолетней переписке Борна и Эйнштейна*, когда страсти накалялись (из-за разногласий по интерпретации квантовой механики), они начинали обзывать собеседника “позитивистом”, на что немедленно следовала реакция “за козла (зачеркнуто) позитивиста ответишь” (в более профессорском стиле, но мессидж понятен). Удивительно, что решающе важное заявление о научном методе Эйнштейн вообще, кажется, не опубликовал, мы его знаем в пересказе Гейзенберга (“Физика и философия”): Что можно, а что нельзя наблюдать, зависит от теории, которой вы пользуетесь.
“Фактов” не существует вне контекста понимания. Например. Говорят (и говорят правильно, если правильно это понимать, если же нет, то нет), что сканирующий туннельный микроскоп позволяет нам видеть атомы. Отлично. Но не объясните ли тогда, почему на поверхности графита он видит только половину атомов (треугольная решетка вместо гексагональной), в то время как в однослойном графене – все (гексагональная решетка)? Чтобы ответить на этот вопрос, нужно знать теорию – и теорию сканирующей туннельной микроскопии, и теорию электронной структуры графита. И это еще самый простой случай. Что люди на самом деле видят, когда они “наблюдают квазичастицы с зарядом 1/3 в режиме дробного квантового Холл-эффекта”, вообще без поллитры (зачеркнуто) “волновой функции Лаффлина”, а также без теории дробового шума и прочее, и прочее, и прочее не разберешь. Чего там говорить о кварках, массе нейтрино и хиггс-бозонах.
Казалось бы, ладно. Физика – наука, страдающая повышенной теоретичностью, в более приближенных к жизни случаях каждая собака знает (и каждому ежу понятно), что факт, а что нет.
Авотфиг. “Исторические документы”. Область, мягко говоря, повышенной опасности. Страсти иногда так накалены… Бесспорно (для меня), что для профессионального историка любая публикация ранее неизвестного документа есть благо. Он это сможет встроить в контекст (конечно, лучше, если он понимает, что он неизбежно встраивает в контекст, а не пребывает в младенчески невинном убеждении, что он “имеет дело только с документами”**). А как насчет общей публики?
Что есть документ? Допустим, письмо. Опубликовали какое-нибудь письмо Энгельса Каутскому, и “все понятно”. Потому что факт. Вот, сам написал. А если письмо процитировано не полностью? Если из него вырваны две строчки? Э, нет, скажут. Так нельзя. Это манипуляция.
Очевидно ли, что есть принципиальная разница между выдиранием двух строчек из письма и вырыванием одного письма из всей переписки между этими двумя людьми? А из всего массива подобной информации (скажем, сравнить с письмами других людей того же круга, написанных в то же время, чтоб выделить штампы времени и среды)? А из последующей и предыдущей литературы по этому вопросу? А не по этому? Кто решает, какой вопрос этот, а какой не этот? Когда мы выделяем “факт” или “документ”, мы неизбежно руководствуемся своими теоретическими представлениями о том, что имеет отношение к делу, а что не имеет. Хоть в физике, хоть в истории.
И так далее, господа. И так далее. Где остановиться, где поставить точку в тексте – решать можно только на основе своих общих представлений о мире, человеческом общении и все остальном.
А для любителей четких коротких утверждений: Проверяется всегда картина мира в целом.
_________
*Интересно, кто-нибудь поправит “не Борна, а Бора, опечатка у вас”?
**”Если ты знаешь, что делаешь, ты благословен, если же нет – ты проклят как преступивший Закон”.
01.11.2015
(с) Professor Mikhail Katsnelson

Теория, эксперимент и фальсифицируемость

“Насколько я понимаю – физик в основном работает все же с опровержимыми теориями. И проверяет их как раз посредством измерений. При чем теория направляет и определяет его эксперименты, которые являются по отношению к ней вторичными, то есть проверками. Это говорил Поппер, и это, наверное, правда. Сначала нечто считается на бумаге (на компьютере), потом меряется. Нет?” (Елена Косилова)
Ну, давайте я попробую рассказать, как работаю я и мои коллеги. Важно при этом подчеркнуть – это мейнстримная наука. То, что мы делаем что-то “важное” и делаем это “хорошо” – можно обсуждать и опровергать, но мейнстримность вполне измерима формальными показателями (публикации, цитируемость, доклады на конференциях, гранты, премии, членство в научных сообществах и т.п.). Более того, и с “экспертными оценками” тут ситуация вполне однозначна. Скажем, у наших коллег из теории струн с цитируемостью, наградами и т.п. все более чем в порядке, но время от времени кто-нибудь из мейнстримных (см. выше) физиков или математиков публично заявляет, что теория струн – это какая-то неправильная наука. Про физику (и, в частности, теорию) конденсированного состояния никогда ничего подобного не слышал. Это вот совершенно базовая, хардкорная наука при _любом_ понимании.
Это я к тому, что, возможно, кто-то, кто точно знает и понимает, как устроена наука, увидев расхождения с моим рассказом, придет к хармсовскому выводу “ты не химик, а говно”. Почему бы и нет, люди на все пойдут, чтобы сохранить свою картину мира в неприкосновенности. Но это будет примерно такая ситуация: специалист по зоологии строит модель медведя из шарниров, пружинок и пластмассы (палка-палка-огуречик), а, когда ему указывают на некоторую переупрощенность модели и в качестве аргумента демонстрируют живого медведя, отвечает: а это у вас неправильный медведь, потому что где же у него пружинки.
Итак. Бывает ли такое, что, вот, теоретики что-то предсказали, а экспериментаторы потом померяли? Бывает. Но очень, очень редко. У меня было раза четыре в жизни, и это очень много – у подавляющего большинства моих коллег не было ни разу. Более того, эти экспериментальные подтверждения обычно немногочисленны и далеки от однозначности (дальше я объясню, в каком смысле). Чем же мы в основном занимаемся? Всяким разным.
Очень существенная часть современной теории конденсированного состояния – это исследование моделей, аналитическое (редко) или компьютерное. Экспериментальная проверка тут невозможна принципиально, потому что нет в природе такого объекта, как “модель Хаббарда”. Ну, то есть, одно время думали, что есть (“квантовые симуляции” в опыте с ультрахолоднми газами), но там столько ограничений и оговорок, что вряд ли сейчас кто-то относится к этому с полной серьезностью. Так что это – умозрительная гипотеза? Недоработанная, за которой потом, в процессе развития науки, последует настоящая фальсифицируемая (экспериментально) теория? Да нет. Связь с экспериментом есть. Но она другая. Скажем, та же “модель Хаббарда” вошла в моду в связи с исследованием высокотемпературной сверхпроводимости. Думает ли кто-нибудь, находясь в здравом уме, что реальные сверхпроводящие купраты описываются моделью Хаббарда? Это вряд ли. Более того, можно “фальсифицировать” это утверждение и опровергнуть его (скажем, рассчитать взаимодействие на разных узлах, отсутствующее в модели Хаббарда, и увидеть, что оно совсем не мало). Значит ли это, что “гипотеза не подтвердилась” и нужно предлагать следующую? Нет, совершенно не значит. Потому что мотивация исходно другая: понять, какие _в принципе_ могут быть механизмы сверхпроводимости, кроме уже известных, понять, чего _в принципе_ можно ожидать от “сильно коррелированных систем”, выработать правильный язык для обсуждения экспериментов (например, spectral density transfer). В общем, я бы сказал, что исследование, углубление и развитие _языка_ науки и является основной целью теоретика. Прямое сравнение с экспериментом возможно, но не обязательно.
Я, по стандартам своей науки, очень много работаю с экспериментаторами. И никогда – никогда! – это не выглядит так, что “теория направляет и определяет его эксперименты, которые являются по отношению к ней вторичными, то есть проверками”. В типичных (или, во всяком случае, наиболее успешных) случаях, это действительно _совместная_ работа, не разделимая на “теоретический” и “экспериментальный” этапы. Одни что-то “меряют”, другие “делают прикидки”, практически, одновременно и параллельно.
Предпоследнее (для такого короткого текста, по-хорошему, тут можно писать книги на сотни страниц). Современные эксперименты практически всегда косвенные. В конце концов, “экспериментальные данные” – это нечто нарисованное компьютером в условных цветах и имеющее смысл только в рамках определенной теоретической схемы. Скажем, то, что сканирующий туннельный микроскоп меряет “положение атомов” – это сугубо теоретическое утверждение, полученное с кучей оговорок и приближений, некоторые хорошо контролируемые, некоторые не очень. А уж как расшифровывают в мало-мальски сложных случаях рентгенограммы и нейтронограммы… Важная оговорка: это я не к тому, что экспериментальные данные “ненадежны”. Это я к тому, что они встроены в очень сложную картину мира, и их выделение в качестве “факта”, который может что-то “подтвердить” или “опровергнуть” – в высшей степени нетривиальная операция. Какая там “фальсификация”.
И последнее – это существование огромной серой зоны, которая, собственно, и составляет основное “тело” науки. “Ибо мы отчасти знаем, и отчасти пророчествуем”.
Из чего _не_ следует, что “наука – это не про истину”. А следует, что истина (в том числе, научная) – это процесс, а не состояние.
01.11.2019
(с) Professor Mikhail Katsnelson

Научный метод

Научный метод, исторически, был призван избавить человечество от таких ненадежных опор как авторитеты, или как общественное мнение, неизбежно отягощенное предрассудками эпохи, и сделать поиски истины занятием вполне общедоступным.
В сущности, чудо, как много удалось – если речь идет о математике и “точных” естественных науках, таких как физика и астрономия. Есть более-менее общепризнанные нормы – что такое математическое доказательство, как должен “правильно” проводиться эксперимент, как должны “правильно” собираться и обрабатываться данные наблюдений. Эти правила рассматриваются как общеобязательные. Академик и лауреат должен в своей научной работе доказывать теорему с той же степенью строгости, что и студент в своей. Шутка (Вл. Бахнова) о звании Главного Фонетика, которое дает право на орфографические ошибки, в общем и целом, воспринимается как шутка. Конечно, человек зачат во грехе и рожден в мерзости, путь его – от зловонных пеленок до смердящего савана, поэтому в реальной жизни бывает всякое (и, чем дальше от математики и физики, тем, видимо, чаще), но, к удивлению и радости, в общем и целом, это работает. Потому и наука возможна.
Когда говорят, что в науке все равны, что наука – самое демократическое занятие, и т.п., имеют в виду (конечно, если не занимаются демагогией) именно это: научный метод открыт для всех и правила его обязательны для всех.
Это не имеет никакого отношения ко многим крайне важным способам познания, которые, однако, не поддаются формализации. Например, интуиция. Она действительно крайне важна, но нет правил и способов, как гарантированно развить в себе интуицию (в то же время, доказывать теоремы или проводить физические эксперименты, в принципе, можно научить любого нормального человека, и многих ненормальных тоже). У некоторых она сильнее от природы, у некоторых слабее. Она приходит, или развивается, с опытом, и в этом отношении академик и студент уже не равны. Молодежь это обычно не понимает. Когда я был студентом, я, к стыду своему, довел учителя до того, что он сказал: “Пожалуйста, не ссылайтесь на интуицию, которой у вас пока еще нет”.
И уж, конечно, не может быть никакого равенства мнений о перспективности/бесперспективности тех или иных научных направлений, о ценности того или иного научного результата. Эти мнения не вырабатываются применением научного метода. Они основаны на опыте, на имеющихся (или отсутствующих) научных достижениях, зависят от общей эрудиции и уровня умственных способностей. Сила научного метода еще и в том, что он сделал процесс исследования доступным для дураков, и вы таки будете смеяться, многие дураки этой возможностью воспользовались. Так что замечание про умственные способности, когда речь идет о людях науки, лишним не является.
Равенство в науке обусловлено общедоступностью (принципиальной) научного метода и этим ограничено. Те же шахматы: гроссмейстер так же не имеет права на рокировку через битое поле, как и третьеразрядник, но их мнение “в этой позиции я бы пошел так”, или “величайшим шахматистом является Фишер vs является Колька из соседнего подъезда, которому я вчера продул”, несомненно, должно (и будет) восприниматься с разным весом.
Вроде бы, это все банальности, да?
11.10.2015
(с) Professor Mikhail Katsnelson

Антропный принцип

В результате развития модели “горячей Вселенной” выяснилось, что в какой-то момент (когда первичные процессы нуклеосинтеза уже закончились) Вселенная представляла собой однородную горячую плазму, состоящую (приблизительно) на 75% из водорода и на 25% из гелия. Потом (очень пунктирно) – остывание… рекомбинация протонов и электронов с образованием атомарного водорода… отделение излучения от вещества (потому что газ атомарного водорода практически прозрачен для излучения, в противоположность водородной плазме)… формирование, в результате цепочки гравитационных неустойчивостей, скоплений галактик, отдельных галактик, звёзд…
Звёзды первого поколения состояли, естественно, из водорода и гелия. Когда в процессе гравитационного сжатия протозвезд температура повысилась в достаточной мере, начались термоядерные реакции, в результате которых водород превращался в гелий. И здесь мы приходим к первому узлу этой удивительной истории. Когда весь водород выгорает, должен, по идее, вступать в термоядерные реакции гелий. При слиянии двух альфа-частиц (ядер гелия) должно возникать ядро изотопа бериллия с атомным весом 8. Но штука в том, что оно нестабильно! Дорога к синтезу тяжелых элементов перекрыта. В принципе, не исключены процессы столкновения _трёх_ альфа-частиц, но, естественно, их вероятность, в норме, очень мала. И вот, Хойл и Салпитер предположили (а впоследствии это подтвердилось экспериментально), что этот процесс имеет резонансный характер. У образующегося при этом ядра углерода-12 есть энергетический уровень, близкий к энергии трех альфа-частиц. Это усиливает вероятность процесса до приемлемых значений и открывает путь к синтезу элементов тяжелее углерода. Так это всё и идет, вплоть до образования самого стабильного изотопа – железа-56. При определённых условиях железная звезда превращается в Сверхновую (всё очень, очень пунктиром…), при этом (и только при этом) синтезируются элементы тяжелее железа (вплоть до трансурановых). Взрыв выбрасывает их в межзвёздное пространство, так что звезды следующего поколения (и формирующиеся вокруг них планетные системы!) уже содержат тяжёлые элементы.
Итак, первый звоночек. Если бы по случайным причинам реакция синтеза углерода из трех ядер гелия не была резонансной, элементы, составляющие живое вещество (углерод, азот, кислород, фосфор…), равно как и формирующие планеты земного типа (железо, кремний…) просто-напросто не возникли бы. Но ядро углерода – сложнейшая многочастичная система; оно состоит из 6 нейтронов и 6 протонов, в свою очередь, состоящих из кварков… Чуть пошевели “мировые константы” – резонанс пропадёт.
Дальше. В нашем мире нейтрон несколько тяжелее, чем атом водорода (электрон плюс протон). Поэтому водород стабилен. Если было бы по-другому, произошла бы нейтронизация всего вещества во вселенной (сейчас такой процесс идёт только внутри некоторых звёзд). Ни химия, ни, понятно, биохимия в такой вселенной были бы невозможны.
Дальше. Гравитационная постоянная определяет скорость звездной эволюции. Вместе с другой, так называемой, космологической, постоянной, она определяет время жизни вселенной. Пошевели эти константы – и у звёзд не будет времени доэволюционировать до второго поколения, всё преждевременно сгорит в пламени апокалиптического пожара.
И так далее. В общем, получается, что физические постоянные в нашей вселенной таковы, что обеспечивают существование тяжелых элементов, планет земного типа, органических веществ, и т.д. Что это значит?
До сравнительно недавнего времени, господствовало убеждение, что все безразмерные физические постоянные должны однозначно выводиться из какой-то Единой Теории Всего (выражаясь через какие-то математические постоянные, типа нулей Бесселевых функций). Тогда, естественно, вопрос о том, подходят они для жизни или нет, бессмыслен – они таковы, каковы они есть. По современным же представлениям, вселенные рождаются во множестве из пространственно-временной пены “планковского масштаба” (время – 10^{-43} секунд, длины – 10^{-33} сантиметров, т.е. на двадцать порядков меньше диаметра атомного ядра) – и характеризуются _разными_ наборами мировых констант. (При больших энергиях всё это, возможно, более-менее унифицировано, но мир, как он есть, возникает при остывании Первичной Капли через цепочку “фазовых переходов” с “нарушением симметрии” – в принципе случайном! – так что тут мы сразу имеем огромное разнообразие возможностей). Подавляющее большинство этих вселенных живёт время порядка планковского и снова исчезает. Исключительно в поэтических целях – цитата:
“Сосуды стеклянные и сосуды глиняные появляются с помощью огня. Но сосуды стеклянные, если они разбиваются, создаются снова, ибо они появляются от дуновения. Сосуды же глиняные, если они разбиваются, уничтожаются, ибо появляются они без дуновения” (Евангелие Филиппа 51).
Некоторые вселенные, возможно, даже имеют другое число пространственных и временных измерений. Интересно, что тройка – выделена: в пространстве размерности больше трёх нет связанных состояний (от атомов до Солнечных систем), в одномерном и двумерном пространстве – _все_ системы связаны. Опять же, жизнь в нашем понимании в таких вселенных невозможна.
Итак, вывод: там, где физические константы имеют “неподходящие” для появления жизни значения, просто некому хлопать глазками и спрашивать, почему они такие. «Мы являемся свидетелями процессов определенного типа, потому что процессы другого типа протекают без свидетелей» (А.Зельманов).
01.09.2006

(с) Михаил Иосифович Кацнельсон

О доказательствах в физике

Начнем с банальности: никакой строгой, полной и непротиворечивой системы доказательств не бывает. Но об этом “все”, по крайней мере, слышали звон, говорить про это не очень интересно, и вообще, пусть математики и логики хоронят своих мудрецов… то есть, простите, мертвецов. Вопрос, наверно, не в этом. Вопрос (как понял) в том, как возможна хотя бы приблизительная уверенность в правильности утверждений в принципиально открытом мире, где, потенциально, все связано со всем. Всегда ведь можно сказать, что какой-нибудь новый неучтенный фактор перевернет все с ног на голову или наоборот.
Про это можно писать тома, со ссылками, примерами и подробными обоснованиями. В формате записи в блоге можно и уместно отметить следующее:
1. Познание начинается с середины, с попыток описать более-менее систематически мир вокруг нас. Потом мы движемся к “основам” (которые на самом деле никакими основами не меняются). Там новые факторы могут заставить нас радикально пересмотреть подход, но на описание мира вокруг нас это почти не влияет. Законы термодинамики более надежны, чем квантовая теория поля. Эйнштейн говорил, что классическая термодинамика – единственная теория, в отношении которой он убежден, что в пределах своей применимости она останется верной навсегда.
2. Это частный случай более общего свойства: наше описание мира иерархично, причем – и это очень важно – описание каждого уровня реальности в очень сильной степени не зависит от описания более глубинных уровней. По этому поводу часто произносится слово emergence. Речь идет о некоторых “классах универсальности” поведения сложных систем, причем, о сравнительно небольшом числе таких классов. Малые неучтенные взаимодействия не выводят, как правило, систему из данного класса.
3. Требование устойчивости (robustness) такого рода может даже использоваться для вывода законов природы – как, например, в нашем подходе к квантовой механике. То есть, те теории, которые не обладают этим свойством устойчивости, независимости от неизвестных деталей на глубинном уровне, просто не должны рассматриваться.
4. С этим, кстати, связано требование перенормируемости в квантовой теории поля. Неперенормируемые теории нефизичны именно потому, что зависят от тех масштабов, где мы ничего не знаем и, возможно, не узнаем. Нетривиальное утверждение состоит в том, что устойчивые теории возможны и существуют.
5. В более общем плане, речь идет вообще о возможности феноменологической науки (прототипом как раз и является классическая термодинамика).
6. Вот по всему по этому принцип соответствия является основным законом развития физики, а болтовня о “научных революциях” пользуется популярностью в основном среди “неученых любителей наук”. Профессионалы знают, что квантовая механика не отменила классическую, более того, в двадцатом веке последняя расцвела пышным цветом (детерминированный хаос, нетривиальные полностью интегрируемые системы, и так далее).
7. И так далее.
14.05.2017

(с) Михаил Иосифович Кацнельсон

Вы врёте обманываете своих детей / Сложности популяризации

В университете мудрый преподаватель спросил нас:
– Можно ли врать детям?
– Нет, – ответили почти хором мы, – это не педагогично.
– Тогда рассмотрим определение интеграла что мы даем в школе…
Далее примерно как у физиков.
P.S. Прочитав этот текст теперь каждый раз отвечая на вопрос ребенка “почему небо голубое?” вы, скорее всего, осознанно будете врать.
Вывод: мы обманываем детей в школе, и делаем это осознанно. И где граница это “лжи во благо”…
* * *
*Сложности популяризации*
Кстати, о том, почему медь хорошо проводит электрический ток. В давние времена (“Эпоха относительной вменяемости в ЖЖ” – так назовут ее будущие историки) у меня было очень интересное обсуждение со Шкробиусом, про популяризацию науки.
С одной стороны, в основе науки лежит естественное удивление перед часто встречающимися явлениями окружающего нас мира, и кажется очень естественным, рассказывая широкой публике о науке, начинать с глубокого смысла простых житейских вещей.
С другой стороны, эти житейские вещи обычно в научном отношении очень сложные и запутанные. Естественно начинать знакомство с электричеством с электризации трением (как это и было исторически). Но я _не знаю_, почему, когда гладишь кота (или сам причесываешься пластмассовой расческой), летят искры. Не уверен, что мировая наука знает, но наверняка, если и знает – это какие-то жутко сложные процессы, там чего только нет. Про сухое трение, с которого более-менее начинается школьная физика (одна из “простейших” сил, да и впрямь – без нее ничего не поймешь в окружающем нас мире) я кое-что знаю – читал книжки, работал с людьми, которые занимались этим профессионально, соответственно, участвовал в обсуждениях на тему, – но популярно объяснить не берусь. Там черт ногу сломит.
Конкретно с Ш. мы обсуждали два примера. Один – это “почему небо голубое”. Полагается давать ответ: потому что релеевское рассеяние. Но Ш. заметил, что релеевское рассеяние, оно и на Марсе релеевское рассеяние, а небо там, по слухам, красное. Красное оно, потому что атмосфера очень пыльная, и рассеяние света частичками пыли забивает все остальное. Тем самым, отвечать нужно на вопрос – почему на Земле атмосфера не пыльная. Ш. объяснил (не помню уже детали, в конце концов, это он у нас химик, а не я), но, в конечном счете, это как-то свелось к тому, что на Земле есть океаны. Дальше нужно объяснять, почему на Земле есть океаны. И понеслась популяризация по кочкам.
Другой пример: почему небо ночью черное. Полагается рассказать про фотометрический парадокс, а потом про основы релятивистской космологии, горизонт и т.п., что вроде объясняет этот самый парадокс. Но Ш. заметил, что, если бы мы жили в звездном скоплении, небо было бы нифига не черное (см. рассказа Азимова “Приход ночи”). Значит, нужно объяснять, почему _обитаемая_ планета должна находиться на периферии Галактики, в сравнительной удаленности от других звезд, и т.п. Объяснить, наверно, можно, но от простоты и ясности не остается ничего.
Используют обычно псевдообъяснения. Такоже и в школьных программах. В свое время, дочь попросила помочь с домашним заданием по химии. Там просили объяснить, почему именно углерод, из всех элементов, склонен образовывать длинные разветвленные цепи. Я охренел. Совсем недавно, внучка (седьмой класс) попросила помочь со своим домашним заданием. Один из вопросов был – почему металлы пластичные. Я по привычке начал что-то бормотать про дислокации и пайерлсовский рельеф – но понял, что это явно не тот ответ, который имели в виду составители. А что они имели в виду, знают только Высшие Силы.
Иногда удается выстраивать очень красивые цепочки. Я рассказываю студентам, что сажа черная, и уголь черный, потому что взаимодействие безмассовых дираковских фермионов со светом определяется исключительно постоянной тонкой структуры и не зависит от свойств материала. Но, если меня спросят, почему _это_, я вынужден буду сказать: вот, берем такую-то формулу… подставляем гамильтониан… – что вряд ли сочтет объяснением архетипический восьмилетний мальчик (или его реинкарнация в виде уборщицы). К тому же, существенный элемент объяснения – это что в оптическом диапазоне графен и графит ведут себя похоже, и тогда тут же лезет в башку наша собственная работа, что вот в черном фосфоре все совсем не так… и понеслась.
Так что, выбор у нас нелегкий: либо врать, либо шипеть: молчи, дурак, я все сказал.
14.11.2020

(с) Михаил Иосифович Кацнельсон

Тол/Тол

А кто-нибудь обращал внимание на поразительное сходство Льва Толстого и Толкиена? Нет, я не только про страсть к эпопеям. Я про “сделанность” художественного мира. Каждый из них знает про их мир все – не только внешние проявления, но и мотивацию, и кто что подумал или почувствовал. Все под контролем. Здесь уместно впомнить про разницу между “чудом для себя” и “чудом для всех”:
Спросили равви Элимелека: “В Писании читаем, что фараон сказал Моисею и Аарону: “Сделайте чудо для себя”. Как нам следует это понимать? Не более ли правильно было бы ему сказать: “Сделайте чудо для меня”?” Равви Элимелек истолковал: “Маги всегда знают, что и как они собираются сделать. То, что они делают, – чудо не для них, а для всех остальных. Но кто действует потому, что Бог дает ему силу делать это, не знает, как, почему и что он делает, и чудо, которое возникает из его деяний, удивляет и его самого. Именно это и имеет в виду фараон: не хвалитесь передо мной понапрасну, а сотворите истинное чудо, которое могло бы подтвердить слова ваши” (М.Бубер, Хасидские предания).
То, что происходит у Толстого и у Толкиена – это чудо для читателя, но не для автора. Нет, это не просто “реализм”, и даже совсем не реализм. В жизни мы не имеем представления даже о собственных мотивациях, тем более, о мыслях других. Жизнь куда более похожа на фильмы Линча, со странными совпадениями, непонятными силами, неожиданными и необъяснимыми поступками, чем на упорядоченный космос “Войны и мира” (тем более – “Анны Карениной”) или “Властелина колец”.
Этой упорядоченности, кстати сказать, нет у основоположников русской классической литературы – и Пушкин, и Лермонтов (в Герое нашего времени), и Гоголь не играли в демиургов, они рассказывали истории. Когда Татьяна выскочила замуж, это было чудо для Пушкина – но уж выверенное, идеологически обоснованное замужество Наташи Ростовой чудом для автора не назовешь никак.
12.09.2016
(с) Михаил Иосифович Кацнельсон

Вавилон

Когда строители Вавилонской Башни перестали понимать друг друга, строительство продолжалось. Никто не мог (и, разумеется, не хотел) брать на себя ответственность за прекращение работ по столь важному проекту. Трудности, понятно, возникли, и достаточно серьезные. О переводчиках, например, не могло быть и речи. На то, чтобы сформировалась сама концепция перевода, необходимо время. Не было, во всяком случае, сначала ни словарей, ни даже такого понятия, как словарь. Наихудшие, с производственной точки зрения, проблемы были связаны с отсутствием общепринятых обозначений для чисел. Пытались объясняться жестами, рисовали картинки. Это давало возможность худо-бедно продолжать строительство. К сожалению, исходные планы и чертежи стали непонятны, но опытные инженеры и мастера за долгие годы смогли многое запомнить и продолжали давать более-менее разумные указания рабочим, которые, в свою очередь, воспринимали эти указания более-менее правильно. Каждый конкретный участок кирпичной кладки был, в результате, более-менее ровным (или, по крайней мере, казался таковым). Разумеется, даже небольшие отклонения от проекта, в конце концов, должны были нарушить равновесие конструкции, однако гигантские размеры Башни надолго отсрочили неизбежное. Фактически, успело вырасти целое поколение строителей, которые воспринимали сложившиеся условия как единственно возможные и не очень верили рассказам стариков о прежних временах. Что касается богоборческой цели строительства, о ней и раньше не очень-то задумывались. Большинство, как всегда и везде, работало, чтобы обеспечить себя и своих близких пропитанием и избежать наказаний. Экономика почти наладилась, продукты подвозились исправно, хотя прежнего уровня потребления достичь так и не удалось до самой Катастрофы. Разумеется, не было недостатка в мрачных пророчествах, но каждое такое пророчество могло быть понятным лишь для сравнительно немногих и, отчасти, поэтому не имело никаких серьезных последствий. Когда кладка обрушилась по всей высоте чудовищной конструкции, и осколки кирпичей, перемешанные с фрагментами человеческих тел и обломками строительных механизмов, покрыли всю землю Вавилонскую и сделали ее надолго непригодной для жизни, это оказалось совершенно неожиданным для (немногочисленных, впрочем) уцелевших. К большому сожалению, совсем уж немногие из них смогли связать Катастрофу с давним Смешением языков, что в значительной степени ослабило педагогический эффект всего мероприятия.

(с) Михаил Иосифович Кацнельсон

Галилей и Кеплер

Историю современной науки начинают обычно со связки Галилей – Ньютон. В действительности, для Ньютона куда важнее было сделанное не Галилеем, а Кеплером. “Математические начала натуральной философии” решают, главным образом, одну задачу – вывод законов Кеплера. Две вещи кажутся тут особенно важными.
1. Принято считать, что современная наука основана на эксперименте. До некоторой степени, это можно отнести к Галилею. Но не к Кеплеру. Законы Кеплера основаны на анализе результатов астрономических _наблюдений_. Методологическая разница между экспериментом и наблюдением огромна.
2. Сделанное Кеплером воспринимается как куда менее тривиальное, чем сделанное Галилеем. Достаточно представить себе, о чем идет речь. Наблюдения Тихо Браге (на которых основывался Кеплер), естественно, сообщают нечто о движении Марса, видимом с Земли. Догадаться, что переход от кругов к эллипсам, и только он, позволяет обойтись без эпициклов (причем, только поместив Солнце не в центр, а в фокус эллипса)… Это непостижимо.
Впрочем, второй пункт – возможно, результат аберрации. Сделанное Галилеем “очевидно”, потому что вошло в плоть и кровь современной культуры, это учат в школах, и т.п. Сделанное Кеплером (не “что”, а “как”) было отторгнуто, и именно поэтому выглядит почти непостижимым. Возможно, именно потому, что его подходы (в отличие от подхода Галилея) не были приспособлены для массового тиражирования в чужих головах.
“Идеи [Иоганна Кеплера] знаменуют важный промежуточный этап между прежним магико-символическим и современным количественно-математическим описанием природы. Многое из того, что позднее было критически отделено друг от друга, в те времена еще составляло единое целое, мировоззрение еще не делилось на религиозное и научное. Религиозные высказывания, почти математический символ Троицы, отдельные положения оптики того времени, серьезные достижения в теории зрения, в частности, указание на то, что сетчатка должна быть воспринимающим органом глаза — все это содержится в одной книге «Дополнение к Витело»… Кеплера восхищала старая пифагорейская идея о «музыке сфер», игравшая в его время немалую роль и в алхимии… У Кеплера планеты еще были живыми существами, наделенными индивидуальной душей… И все же отказ от представления об одушевленности материального мира у Кеплера уже начался… Хотя влияние Парацельса и его учеников на идеи Кеплера неоспоримо, все же естественнонаучное мышление Кеплера от магико-символического мышления алхимиков отличается настолько сильно, что известный в свое время алхимик и член ордена розенкрейцеров Флудд (1574—1637) открыл яростную полемику, выступив против основного труда Кеплера «Гармония мира»… Взгляды Флудда станут несколько понятнее, если мы укажем на их связь с общим, происходящим на протяжении всей истории разделением мыслителей на два класса, одни считают существенным количественные отношения между частями, другие, наоборот — качественную неделимость целого… Именно эта целостность составляет содержание идеи об аналогии между микрокосмом и макрокосмом. По-видимому, она отсутствует уже у Кеплера и полностью выпадает из картины мира классического естествознания” (В. Паули, Физические очерки, М.: Наука, 1975, С. 137—175).
“Со смертью Кеплера об его открытиях забывают. Даже мудрый Декарт ничего о них не знает. Галилей не счел нужным прочесть его книги. Только у Ньютона законы Кеплера обретают новую жизнь. Но Ньютона гармония уже не интересовала. У него были Уравнения. Пришли новые времена” (Ю. А. Данилов, Я. А. Смородинский, Иоганн Кеплер: от «Мистерии» до «Гармонии». Успехи Физ. Наук, 1973, Т. 109, С. 17).

20.08.2008 – физик-теоретик, доктор физико-математических наук Михаил Иосифович Кацнельсон

Вы все еще верите в существование “реальности”?

Когда физики учатся на физиков, они не проделывают бОльшую часть экспериментов, описанных в учебниках. Они верят авторитету – учебников, преподавателей, Нобелевских лауреатов, и т.п. Потом, постепенно, в процессе работы вырабатывают свое отношение к _части_ этих фактов. Основной массив информации так или иначе принимается на веру. Невозможно заниматься всем. “Физическая реальность” основана на доверии. Фальсификация научных данных поэтому – самое страшное преступление научного работника именно как научного работника. Она подрывает основы. Но есть и некоторые средство контроля: это конгруэнтость получающейся картины мира. Те “факты”, которые явно не стыкуются с основным массивом информации, будут отвергнуты. Хорошо это или плохо, но так вот устроен процесс познания.
В обычной ситуации наша повседневная, житейская картина мира строится похожим образом: что-то мы знаем из личного опыта, бесконечно больше – из книг, рассказов, фильмов, кому-то и чему-то мы верим больше, кому-то меньше… “факты”, не укладывающиеся в нашу картину мира, отторгаются. Естественно, некоторые отвергают такие факты с порога без размышлений, некоторые сначала вертят их так и сяк, иногда находят способ пристроить их неочевидным образом – в результате их картина мира обогащается и расширяется. Способных на такое расширение мы называем “умными”.
Но в критических ситуациях на нас льется поток информации, состоящей из взаимоисключающих утверждений. Более того, в отличие от науки, в общественной жизни можно и должно предполагать, что бОльшая часть фактов злонамеренно искажена в чьих-то интересах. Ценность всей этой информации поэтому нулевая. Она ни во что не складывается. Какие-то “факты” прилепляются к каким-то готовым “мировоззрениям” по принципу химического сродства. Разные факты – к разным мировоззрениям. Остальные игнорируются. _Никого ни в чем нельзя переубедить_. Люди смотрят на фотографию зебры и, с полной убежденностью, один говорит – это животное белое (потому что его мировоззрение не допускает существования черного, он черное поэтому в упор не видит), другой – это животное черное (симметричная ситуация).
“Ум” здесь тоже не помогает, так как поток информации слишком велик, и скорость, с которой добавляются новые “факты”, существенно превышает скорость их обдумывания.
Отличие с наукой лишь в том, что для значительной части людей, поставляющих “факты”, умышленное вранье в порядке вещей. Что делает попытки разобраться в чем бы то ни было заведомо обреченными на неудачу.
И вы все еще верите в существование “реальности”?

14.08.2008 – физик-теоретик, доктор физико-математических наук Михаил Иосифович Кацнельсон

1 2