Роман Подольный - Чем мир держится?

У эксперимента есть одно важное достоинство — в принципе его всегда можно повторить. У эксперимента есть один важный недостаток — его очень трудно не только поставить первый раз, но и повторить. Тут с расчетами теоретика куда легче. Чтобы проверить, не вкралась ли в них ошибка (теоретическая же!), нужны бумага, карандаш… и другой теоретик [14] Впрочем, надо сделать оговорку. Легко заметить ошибку в вычислениях. Ошибку принципиальную иногда не замечают очень долго. . А «другому» экспериментатору нужно оборудование…

Поэтому плохо поставленный эксперимент, давший неверный результат, гораздо вреднее и опаснее, чем неудачная теория или гипотеза. Гипотеза ведь не выдает свои утверждения за факты, эксперимент же, по определению, источник именно фактов.

Наверное, поэтому за теоретиками чаще признают право на ошибку. Опровержение гипотезы не подрывает катастрофически репутацию ее автора, хотя, конечно, и не украшает ее. Тем более, что, случается, теоретик делает вполне правомерные допущения, но мир-то устроен иначе, чем он думает. А вот опровержение эксперимента обходится куда дороже. Оно, впрочем, и понятно. По некоторым подсчетам, из ста новых гипотез в физике неверны девяносто девять. Можно уверенно сказать, что из сотни физических экспериментов по крайней мере девяносто правильно поставлены и верно истолкованы.

Теоретики — поэты физики. Даже знаменитыми они становятся (если становятся) как поэты — совсем молодыми. Экспериментатор созревает медленнее, ему надо научить не только голову — думать, но и руки — работать. Поэзия физики освещает путь прозе и идет впереди нее — так в истории литературы каждой страны поэзия предшествует прозе. Конечно, и эта аналогия, как всякое сравнение, хромает. Многие поэты постепенно частично или целиком переходили к прозе, но случаи, когда теоретик становится экспериментатором, по меньшей мере редки. Чаще случается, что экспериментатор начинает выступать и с теоретическими работами.

Много лет висел над теорией относительности опыт итальянского физика Майораны. Он свидетельствовал, что тяготение можно экранировать, что два тела, если их разделить третьим, слабее притягиваются друг к другу, а этого не следовало из теории тяготения. Только когда опыт повторили и он не дал прежнего эффекта, смогли перевести дух. Правда, с другой стороны, физики порою утверждают, что самые ценные эксперименты. — те, результаты которых не соответствуют ожидаемым. Французский физик Жолио-Кюри как-то заметил; чем дальше эксперимент от теории, тем ближе он к Нобелевской премии.

Отношения между теорией и экспериментом сложны и многообразны, хотя на первый взгляд все кристально ясно: на результатах экспериментов теорию строят, по результатам экспериментов ее проверяют. А эксперимент ставят на основе тех или иных теоретических положений. Надо ведь знать, что именно требуется проверить!

Экспериментаторы и теоретики подтрунивают друг над другом, но, в общем, понимают, что они — это левая и правая руки науки, и спор может идти только о том, кому зваться ее правой рукой. Да и то, наверное, придется признать, что у науки обе руки — правые. Только экспериментатор бывает прав, так сказать, абсолютно, теоретик же всегда — лишь относительно. Есть такой шутливый афоризм: теоретик верит себе, а другие ему не верят, экспериментатор себе не верит, а другие ему верят.

Может быть, и сегодня есть в физике области, где можно чего-то добиться относительно простыми средствами, но, увы, к гравитации это не относится. Силы тяготения слабее электромагнитных на тридцать шесть, тридцать восемь, сорок и даже сорок три порядка — в зависимости от того, взаимодействие между какими частицами тут брать за эталон. Слон, имеющий массу пять тонн, больше микроба с массой в пять миллионных долей грамма всего-то в триллион раз. Остается еще минимум двадцать четыре порядка. Одна песчинка против целой Сахары, капля воды — против океана — даже так не вы глядит в земных условиях разница между гравитационными силами и электромагнитными. Не тому надо удив литься, что до сих пор немало предсказанных теорией гравитационных эффектов не открыто, а тому, сколько их все-таки открыто.

Прямо противоположные причины, как ни странно вывели науку о гравитации на передний план в теории и эксперименте. В теории — мощь гравитации, управляю щей движением небесных тел. В эксперименте — слабость гравитации, заставившая так изощрить соответствующую экспериментальную технику, что сейчас ее опыт перенимают ядерщики, которых бог тоже не обидел сложностями.

Как нигде, тонка в области гравитации грань между экспериментатором и теоретиком. Каждый опыт над; разрабатывать с такой максимальной тонкостью, что при этом случается делать открытия в теории.

Если уже применяемый геологами гравиметр достаточно совершенен, чтобы на его показания не влиял притяжение тела гравиметриста, то техника гравитационного эксперимента требует стократной защиты от любых посторонних помех. Вот одна поучительна история.

Группа физиков проверяла, как скажется во время солнечного затмения то обстоятельство, что в поле тяготения между Солнцем и Землею оказалась Луна. Бы, сделан очень тонкий и чувствительный прибор, который показал: притяжение к Солнцу уменьшилось.

Луна отошла в сторону, Солнце снова сияло, физики смотрели друг на друга, не зная, радоваться или paсстраиваться. С одной стороны, могла рассыпаться теория, с которой они были согласны, с другой стороны тем важнее результат для науки. Эксперимент подтверждающий— лишь подкрепление, эксперимент опровергающий — открытие.

А в конце концов оказалось, что прибор приходит в движение и тогда, когда Солнце… закрыто облаками. Это уже было невероятно: как облако, закрыв Солнце, могло воздействовать на аппаратуру?

Оказалось, могло. Понижение температуры воздуха, вызванное сначала солнечным затмением, потом облаком, прикрывшим Солнце, чуть-чуть охладило стену дома, у которой стоял прибор, произошли ничтожнейшие изменения в его равновесии — и результат оказался налицо. Хорошо еще, что день был облачным. Иначе итоги эксперимента были бы опубликованы, а потом репутация экспериментаторов пострадала бы. Но до этого пострадала бы наука.

Общая теория относительности при своем появлении объяснила движение перигелия Меркурия, а спустя три года была подписана Солнцем. Но затем дело с новыми ее экспериментальными проверками застопорилось. Слишком незначительно по величине было большинство предсказываемых ею эффектов, чтобы их можно было проверить при тогдашней измерительной технике.

Вот как пишут об этом Мизнер, Торн и Уилер: «В первые полвека своего существования общая теория относительности была раем для теоретиков и адом для экспериментаторов. Нельзя было представить себе теорию более прекрасную, но в то же время с таким трудом поддающуюся проверке. Но ситуация изменилась. За последние несколько лет общая теория относительности превратилась в одну из наиболее оживленных и плодотворных областей экспериментальной физики. Спустя полвека развитие техники наконец-то достигло уровня эйнштейновского гения — не только в области астрономии, но и в лабораторных экспериментах». Закапчивается это рассуждение фразой: «Теперь она (общая теория относительности. — Р. П .) рай для всех…»