Эйнштейну и его сторонникам не удалось победить в этой борьбе. Сегодняшние учебники физики наперебой твердят нечто вроде следующего: "Квантовая и электромагнитно-полевая концепции дополнительны в смысле Бора. Эта дополнительность - одно из величайших достижений натуральной философии. Копенгагенская интерпретация квантовой теории разрешила древний конфликт между корпускулярной и волновой теориями света. Эта контроверза пронизала всю историю оптики: от Герона из Александрии, указавшего прямолинейность распространения света и геометрические свойства процессов отражения (1 в. н. э.) к Юнгу и Максвеллу, исследовавшим интерференцию и волновые свойства (XIX в.). Лишь в первой половине XX века квантовая теория излучения, вполне по-гегелевски, полностью разрешила этот спор".[169]
Теперь вернемся к логике открытия старой квантовой теории, в частности, остановимся подробнее на ее положительной эвристике. По замыслу Бора, вначале должна была войти в игру теория атома водорода. Его первая модель состояла из ядра-протона и электрона на круговой орбите; во второй модели он вычислил эмпирическую орбиту электрона в фиксированной плоскости; затем он отказывается от явно искусственных ограничений, связанных с неподвижностью ядра и фиксированностью плоскости вращения электрона; далее, он хотел учесть возможность вращения (спин) электрона;' [170] затем он надеялся распространить свою программу на структуру сложных атомов и молекул, учитывая воздействие на них электромагнитных полей, и т. д. Этот замысел существовал с самого начала: идея аналогии между строением атома и планетарной системой уже намечала в общих чертах весьма обнадеживающую, хотя длительную и нелегкую, программу исследований и даже указывала достаточно ясные принципы, которыми эта программа должна была руководствоваться. [171] "В 1913 году казалось, что тем самым найден подходящий ключ к проблеме спектра, и нужны только время и терпение, чтобы разрешить эту проблему окончательно". [172]
Знаменитая статья Н. Бора 1913 года была первым шагом в реализации этой исследовательской программы. В ней содержалась первая модель (обозначим ее M1), которая уже была способна предсказывать факты, до этого не предсказуемые ни одной из предшествующих теорий: длины волн спектральных линий водорода [в ультрафиолетовой и дальней инфракрасной областях]. Хотя некоторые длины волн водородного спектра были известны до 1913 г. [серии Бальмера (1885) и серии Пашена (1908)], теория Бора предсказывала значительно больше, чем следовало из этих известный серий. Опыты вскоре подкрепили это новое содержание теории: дополнительные боровские серии были открыты Лайманом (1914), Брэккетом (1922) и Пфундом (1924).
Поскольку серии Бальмера и Пашена были известны до 1913 г., некоторые историки видят в этом пример бэконовского "индуктивного восхождения": 1) хаос спектральных линий, 2) "эмпирический закон" (Бальмер), 3) теоретическое объяснение (Бор). Это сильно напоминает три "этажа" Уэвелла. Но прогресс науки, наверняка, был бы замедлен, если полагаться на набивший оскомину метод проб и ошибок остроумного швейцарского школьного учителя: магистраль научной абстрагирующей мысли, проложенная смелыми умозрениями Планка, Резерфорда, Эйнштейна и Бора, дедуктивным образом привела бы к результатам Бальмера как к проверочным предложениям по отношению к их теориям, обходясь без так называемого "первопроходчества" Бальмера. Рациональная реконструкция истории науки не обещает авторам "наивных догадок" достойного вознаграждения за их муки. [173]
На самом деле проблема Бора заключалась не в том, чтобы объяснить серии Бальмера и Пашена, а в том, чтобы объяснить парадоксальную устойчивость атома Резерфорда. Более того, Бор даже не знал об этих формулах до того, как была написана первая версия его статьи. [174]
Не все новое содержание первой боровской модели M1 нашло подкрепление. Например, M1 претендовала на предсказание всех спектральных линий водорода. Однако были получены экспериментальные свидетельства о таких водородных сериях, которых не могло быть по боровской M1. Это были аномальные ультрафиолетовые серии Пикеринга-Фаулера.
Пикеринг нашел эти серии в 1896 г. в спектре звезды t, Кормы. Фаулер, после того как первый член серии был подтвержден также наблюдениями во время солнечного затмения в 1898 г., получил всю серию в экспериментах с разрядной трубкой, содержащей смесь водорода и гелия. Конечно, можно было предположить, что линии-монстры не имели ничего общего с водородом, поскольку и Солнце, и звезда t, Кормы содержат множество газов, а разрядная трубка содержала также гелий. И в самом деле серия не могла быть получена в трубке с чистым водородом. Но "экспериментальная техника" Пике-ринга и Фаулера, с помощью которой была фальсифицирована гипотеза Бальмера, имела достаточно разумное, хотя никогда специально не проверявшееся, теоретическое основание: а) их серии имели то же число схождения, что в серии Бальмера, и, следовательно, могли считаться водородными сериями; б) Фаулер дал приемлемое объяснение, почему гелий не должен приниматься в расчет при образовании этих серий. [175]
169
[169], р. 31, курсив мой. Выражение "полностью" здесь надо понимать буквально. Вот еще пример: "Предположение, что какой-либо элемент оснований квантовой теории может быть ложным - абсурдно.. . Неприемлема и аргументация, согласно которой научные результаты всегда преходящи. Это скорее относится к философским концепциям современной физики, поскольку еще многим не ясно, как глубоко открытия квантовой физики воздействуют на всю эпистемологию. . . Условия наблюдения в квантовой физике убедительно говорят о том, что обычный язык является необходимым источником определенности физического описания" ("Nature", 1969, vol. 222. р. 1034-1035).
170
Это рациональная реконструкция. На самом деле Бор признал эту возможность только в [17].
171
Помимо этой аналогии, в положительной эвристике Бора имелась и другая фундаментальная идея: "принцип соответствия". Это было намечено им еще в 1913 г.; см. вторую часть 5-го постулата; но развита она была позже, когда стала использоваться как ведущий принцип при решении некоторых проблем, возникших в последующих, более тонких моделях (таких как интенсивность и состояния поляризации). Характерной особенностью этой второй части положительной эвристики было то, что Бор не придавал ей метафизического (:мысла: по его мнению, это было временное правило, которым следовало пользоваться до тех пор, пока классическая теория электромагнетизма (и, возможно, механика) не будут заменены.
172
[35]. Подобную эйфорию испытывал Маклорен в 1748 г. по отношению к программе Ньютона: ньютоновская философия, писал он, "основанная на эксперименте и доказательстве, не может пасть, покуда разум или природа вещей останутся неизменными. .. [Ньютон] оставил потомству сделать не так уж много: наблюдать небесные тела и вычислять их путь по его формулам" ([114], р. 8).
173
"Наивная догадка" здесь-это специальный термин, смысл которого разъясняется в моей работе [92]. Ситуационное исследование и подробную критику мифа об "индуктивном базисе" науки (естествознания или математики) см. там же, гл. 7, в особенности р. 298-307 [русск. перев., с. 97- 106]. Там я показал, что "наивная догадка" Декарта и Эйлера о том, что для всех многогранников справедлива формула V-E+P=2, была неверна и избыточна в свете дальнейшего развития математики; в качестве других примеров можно вспомнить, что попытки Бойля и его последователей установить соотношение pV=RT оказались иррелевантными для дальнейших теоретических разработок (за исключением некоторых экспериментальных установок), так же как три закона Кеплера могли быть излишними для ньютоновской теории тяготения.
175
[59]. Между прочим, "наблюдательная" теория Фаулера была основана на теоретических исследованиях Ридберга, которые "при отсутствии строгого экспериментальаого доказательства он рассматривал как оправдание его экспериментальных результатов" (р. 65). Но его коллега, физик-теоретик, проф. Никольсон спустя всего три месяца ссылался на результаты Фаулера как на "лабораторное подтверждение теоретических выводов Ридберга" [140]. Мие кажется, этот небольшой эпизод хорошо иллюстрирует мою поговорку: большинство ученых имеют такое же представление о том, что такое наука, как рыбы-о гидродинамике. В докладе на 93-м ежегодном общем собрании Королевского астрономического Обществ "экспериментально-лабораторные наблюдения" новых "водородных линий, которым отдано так много усилий физиков" характеризовалось как "достижение огромной значимости" и "триумф хорошо ориентированной экспериментальной работы".