Физика без камней в голове - Э. Серга

В случае проверки соответствия фундаментальной теории опытным данным следует использовать объективные критерии, выраженные в научных понятиях и числовых характеристиках, используемых, например, в теории вероятностей. В книге [1] были выполнены оценки согласования теоретически определённых согласно ОТО значений смещений перигелия с наблюдаемыми для Земли и Марса. Если множество наблюдаемых значений смещений рассматривать как Х, а теоретически определённое значение как случайную величину х0, то вероятность того, что х0 принадлежит множеству Х, составляет: для Земли 0.09, для Марса 10—4. Таким образом, на основе использования объективных критериев мы приходим к выводу, что ОТО не подтверждается данными измерений. Следует отметить, что в дальнейшем после проведения более точных измерений появились трудности с объяснением эффекта смещения и для Меркурия.

Приведенный пример говорит о том, что при решении научной проблемы её необходимо расчленить на простые высказывания (утверждения), истинность которых можно объективно оценить. Недопустимо какие-либо из этих простых высказываний изначально без достаточного обоснования принимать за истинные. При этом не обязательно использовать символику формальной логики, но обязательным является соблюдение логических правил.

Исторический опыт познания убеждает нас в том, что нарушение логических правил приводит к потерям времени, сил и средств на проведение исследований, не имеющих реальной перспективы их практического применения. При этом отрицательный эффект заключается не только в потере времени, сил и средств, но и в появлении в большом количестве информационного балласта и теоретического хлама. Многие научные работники, понимая свои ограниченные возможности в решении серьёзных научных задач, занимаются в основном развитием уже существующих, в том числе ошибочных, теоретических представлений, без критического их осмысления. Это приводит к нарастающему объёму ненужной информации, среди которой бывает трудно увидеть что-то новое и полезное.

1.3. Этапы решения научной проблемы

Мотивация исследователей, занимающихся решением научных проблем, может быть различной. Это может быть связано с выполнением служебных обязанностей или личным интересом учёного к данной проблеме и творческой потребностью в её решении, независимо от каких-либо обязанностей и материальных стимулов. При этом одно не исключает другого. Известны случаи, когда исследования, выполняемые вначале в инициативном порядке, в последующем признавались общественно значимыми и получали необходимую поддержку руководства.

В конце 40-х годов ХХ века в НИИ-4 МО была создана группа под руководством Михаила Тихонравова, которая занималась разработкой математического обеспечения пусков баллистических ракет. В инициативном порядке группа стала заниматься также проблемой создания искусственных спутников Земли. Эти исследования не получили поддержку руководства института, как не имеющие конкретной области применения и отвлекающие сотрудников от выполнения основных обязанностей. Однако группа Тихонравова не прекратила работы по ИСЗ. В 1954 г. в АН СССР состоялось совещание, на котором рассматривался вопрос о том, нужны ли будут в будущем ИСЗ и надо ли развёртывать работы по их созданию. Мнения участников совещания разделились, так как перспективы применения ИСЗ тогда явно не просматривались. Решающим оказалось мнение академика Петра Капицы. Он сказал, что на основе существующих в данное время представлений трудно предвидеть области применения ИСЗ. Но, как показывает исторический опыт, научно-технические достижения такого уровня впоследствии находят различные области применения. Поэтому работы по созданию ИСЗ следует развёртывать.

В результате было принято решение рекомендовать развёртывание в стране работ по созданию ИСЗ. Выполненные группой Тихонравова в инициативном порядке исследования были востребованы. В октябре 1957 г. был выведен на орбиту первый в мире ИСЗ. Так началась космическая эра.

В качестве второго примера можно привести работу Эйнштейна в области создания единой теории поля. Он занимался этой проблемой вторую половину своей жизни, почти 4 десятилетия. Что заставляло учёного, обладающего мировой славой и не имеющего каких-либо материальных проблем, долго и упорно заниматься этой трудной проблемой, которая так и не была им решена? Как и в первом примере, эта мотивация обусловлена, по-видимому, свойством характера, которое отличает творческую личность от наёмного работника. Приступив к решению проблемы, такие учёные уже не могут остановиться и готовы трудиться, пока проблема не будет решена и результаты востребованы. Таким образом, можно утверждать, что мотивация учёного решить научную проблему не всегда связана с материальными стимулами, а может быть обусловлена творческой потребностью.

В решении научной проблемы важную роль играет методология, т.е. общие принципы, которыми руководствуется учёный. Причины неудач обычно связаны с используемой основополагающей идеей решения проблемы, а также тем, что называем камнями в голове. В поисках истины учёный может пойти по ложному пути и тогда теряется время, напрасно тратятся силы. Каждая проблема должна быть разбита на отдельные этапы, а в этапах предусмотрены простые положения (высказывания), истинность которых следует научно обосновать. Это позволит учёному правильно ориентироваться в определении пути решения проблемы. В общем случае можно выделить следующие основные этапы решения научной проблемы:

постановка задачи;

обоснование гипотезы, которая может быть положена в основу решения проблемы;

проверка гипотезы.

Дадим необходимые пояснения каждому из этапов.

Постановка задачи включает обобщение имеющихся данных по проблеме, анализ противоречий и обоснование требований к решению, которое позволит устранить противоречия.

Обоснование гипотезы. Этот этап часто состоит в поиске нового возможного решения, устраняющего имеющиеся противоречия. Это предполагаемое решение часто основано на идее, противоречащей существующим представлениям. Основная причина многочисленных неудач в решении научных проблем состоит именно в ошибочности изначально принятой идеи, положенной в основу предполагаемого решения.

Проверка гипотезы. Возможны различные способы проверки гипотезы, включая мысленный эксперимент, математическое моделирование, натурный эксперимент. Использование одного из методов, не означает отсутствие необходимости использования других методов. При этом должны быть определены объективные критерии оценки достоверности данных проверки.

Следует отметить, что решение отдельно взятой научной проблемы означает, как правило, появление новой проблемы, которую необходимо решить. В природе всё взаимосвязано, в ней нет деления на науки как в современном естествознании. Поэтому научную проблему нельзя считать окончательно решённой, если в результате такого решения возникают вопросы, на которые нет ответа в смежных областях науки.

Рассмотрим приведенные этапы решения научной проблемы на конкретных примерах, а именно, аномальных смещений перигелиев планет и управляемого термоядерного синтеза.

Аномальные смещения перигелиев планет.

Постановка задачи. Анализ состояния проблемы был выполнен ранее. В теории Эйнштейна было дано объяснение смещения только для Меркурия Для других планет предсказания теории не подтверждаются данными наблюдений. Требования к решению, которое может устранить имеющиеся противоречия состоит в следующем: удовлетворительная теория должна объяснить аномальные смещения для Меркурия и Марса, т.е. двух планет, у которых погрешности измерений приемлемы для анализа.

Обоснование гипотезы. Поиск решения проблемы состоит в определении и анализе ранее не учтённых факторов, которые могут объяснить смещения в рамках теории Ньютона. Прежде всего, следует обратить внимание на определение факторов, о которых не знал Эйнштейн, когда занимался этой проблемой, а также не знали другие исследователи, пытавшиеся решить проблему до Эйнштейна.

Одним из таких факторов является новое знание о физическом (космическом) вакууме, который является материальной средой, а не пустотой, как у Эйнштейна. Согласно представлениям физики конденсированных сред, вакуум можно рассматривать как квантовую жидкость, состоящую из двух компонент: невозбуждённой сверхтекучей и возбуждённой, обладающей свойствами, присущими обычным жидкостям, включая вязкость. Наличие вязкой компоненты вакуума должно было бы привести к движению планеты по свёртывающейся спирали и, в конечном счёте, её падению на Солнце. Но кроме влияния вакуума на планеты действуют и другие возмущения, из которых наиболее сильными являются гравитационные возмущения от других планет. Совокупное влияние всех возмущающих факторов обеспечивает устойчивость планетных орбит. Но при этом могут изменяться параметры орбит, которые не влияют на их устойчивость, в частности долгота перигелия.