Вот вам классический пример научного противоречия, ведущего к открытию. Теория одна и та же, черное тело, естественно, тоже, а формулы, описывающее его излучение — разные, причем обе правильные! Противоречие казалось настолько драматическим, что физик П.Эренфест назвал его "ультрафиолетовой катастрофой". И для того, чтобы эту катастрофу предотвратить, другой великий физик М. Планк был вынужден ввести понятие кванта энергии — мельчайшей порции излучения, меньше которой ничего нет и быть не может. Я написал "вынужден был", и это так — у Планка просто не было иного выхода, только открытие квантов — и ничто иное — могло вывести физику из кризиса.
Сейчас любой ученый и каждый писатель-фантаст пользуется приемом квантования, но для того, чтобы этот прием ввести в обиход, понадобилось огромное мужество ученого.
Один из самых популярных приемов, с помощью которых писатели-фантасты придумывают свои идеи, — это прием объединения. Рассказывая в одной из статей о том, как пользоваться этим приемом, я приводил примеры использования его в жизни и технике. Помните задачу о похищении картины из музея? Воры, будучи людьми не без фантазии, объединили в одной раме две картины — копию и подлинник. Эксперты поставили свои подписи на копии, думая, что подписываются на подлиннике…
Но сейчас речь не о технике и не о литературе даже, а о самой настоящей науке и законах ее развития. Как и техника, как и всякая человеческая деятельность, связанная с воображением, наука развивается, устраняя противоречия, возникающие на ее пути. И пользуется при этом такими же приемами, какие взяты на вооружение изобретателями и писателями-фантастами.
Как "работает" прием объединения в науке? Вот классический, можно сказать, пример, хотя определение "классический" звучит в данном случае чуть двусмысленно, поскольку история эта привела-таки к поражению так называемой классической физики и появлению физики квантовой.
Началась эта история с великого Ньютона. Сэр Исаак исследовал природу света — распространение, отражение, преломление. Впечатление было таким, будто свет — это мельчайшие частицы, которые, подобно мячикам, брошенным меткой рукой, летят по прямым линиям, отражаются, ударяясь о зеркальную поверхность, и так далее. Ньютон так и заявил: свет — это поток частиц-корпускул.
И все бы хорошо, но корпускулярная теория никак не могла объяснить, как же частицы света проникают в область тени, где их быть вроде бы не должно. Явление это называется дифракцией, и объяснил его современник сэра Ньютона — Гюйгенс. В отличие от своего великого коллеги, он заявил, что свет — это волна, которая распространяется в особой среде — эфире. Помните у Пушкина: "Ночной Зефир струит эфир…"
Волновая теория света замечательно описывала явление дифракции, но не могла ответить на простой вопрос: почему же свет распространяется прямолинейно? А ведь этот вопрос для физики был куда важнее, чем частная проблема дифракции. Пришлось Гюйгенсу отойти в тень, а Ньютон одержал очередную победу. Его корпускулярная теория главенствовала в физике больше ста лет. А потом физики Юнг и Френкель, будучи сторонниками не корпускулярной, а волновой теории, сумели объяснить, как же все-таки удается световой волне распространяться по прямой линии.
И корпускулярная теория пала. Вместо нее в физике воцарилась волновая, срок жизни которой был отмерен примерно такой же — около ста лет. Двести лет потратили величайшие физики мира для того, чтобы убедиться в простой, казалось бы, истине: если две теории противоречат друг другу, не нужно доказывать, какая из них главнее. Не нужно говорить: "или та, или эта". А нужно воспользоваться приемом объединения и попытаться соединить вместе обе теории.
Физиков можно понять: не может же быть свет и частицей, и волной. Либо так, либо иначе, как несовместимы друг с другом день и ночь.
Противоречие разрешил Нильс Бор в 1929 году, введя в физику новый принцип: принцип дополнительности. Попросту говоря, это научная формулировка приема объединения! Оба объяснения света дополняют друг друга. У света, как у Януса, как бы два лица. Свет имеет двойственную природу: излучается и поглощается он, как поток частиц, а распространяется, как волна.
И оказалось, в мире микрочастиц все устроено именно так: все частицы имеют двойственную природу. Это и волны, и корпускулы — все зависит от того, какая сторона жизни микромира нас интересует.