Подобные цитаты, если ими злоупотреблять могут вызвать скуку, однако они, по крайней мере, убеждают в том, что никаких быстро признаваемых решающих экспериментов нет. Опровержение Луммера и Прингсгейма не устранило классический подход к проблеме излучения. Мы лучше поймем ситуацию, если обратим внимание на то, что первоначальная планковская формула ad hoc, которая подгоняла (и исправляла) данные Луммера и Прингсгейма, [241] могла быть объяснена прогрессивным образом лишь в новой квантовой теоретической программе [242] в то же время ни эта формула, ни ее "полу-эмпи-рические" соперницы не могли найти объяснения в рамках классической программы иначе, чем ценой регрессивного проблемного сдвига. "Прогрессивное" развитие, кроме того. зависело и от "креативного сдвига": замещения статистики Больцмана-Максвелла статистикой Бозе-Эйнштейна (это было сделано Эйнштейном). [243] Прогрессивность нового развития была более чем очевидной: в версии Планка было правильно предсказано значение постоянной Больцмана-Планка, в версии Эйнштейна была предсказана целая серия впечатляющих новых фактов. [244] Но до выдвижения новых, к сожалению ad hoc, вспомогательных гипотез в рамках старой программы, до развертывания новой программы и открытия новых фактов, свидетельствующих о прогрессивном сдвиге проблем в последней, - до всего этого объективное значение экспериментов Луммера-Прингсгейма было весьма ограниченным.
(г3) b -распад против законов сохранения
Наконец, рассмотрим историю эксперимента, который чуть ли не стал еще одним "величайшим негативным экспериментом истории науки". Это послужит еще одной иллюстрацией того, как трудно в точности решить, чему учит нас опыт, что он "доказывает" и "опровергает". Нам предстоит внимательно проанализировать "наблюдение" Чедвиком (3-распада в 1914 г. Мы увидим, что эксперимент, который вначале рассматривался как обычная головоломка в рамках исследовательской программы, затем был возведен в ранг " решающего эксперимента", но потом опять низведен до обычной головоломки - и все это в зависимости от целостного изменения теоретического и эмпирического ландшафта. Эти изменения ввели в заблуждение многих летописцев, привыкших к определенным историческим стереотипам, что и привело к искажениям действительной истории. [245]
Когда Чедвик открыл непрерывный спектр радиоактивного (3-излучения в 1914 г., никто не мог подумать, что этот курьезный феномен имеет какое-то отношение к законам сохранения. В 1922 г. были предложены два остроумных объяснения, соперничавших одно с другим. Оба объяснения исходили из атомной физики того времен. Одно принадлежало Л. Мейтнер, другое К. Эллису. Согласно Л. Мейтнер, электроны частью были первичными, исходящими из ядер, частью вторичными - из электронных оболочек. По Эллису, все электроны были первичными. Обе теории опирались на утонченные вспомогательные гипотезы, но обе предсказывали новые факты. Предсказанные факты противоречили друг другу, а экспериментальные данные поддержали теорию Эллиса. [246] Л. Мейтнер апеллировала, "апелляционный суд" экспериментаторов отклонил ее иск, но отметил, что одна из вспомогательных гипотез в теории Эллиса, имеющая принципиальное значение, должна быть отвергнута. [247] Спор закончился вничью.
И никто бы не подумал, что эксперимент Чедвика поставит под сомнение закон сохранения энергии, если бы Бор и Крамерс не пришли в то же самое время, когда разгорался спор между Мейтнер и Эллисом, к идее о том, что последовательная теория может быть развита лишь при условии, что принцип сохранения энергии в единичных процессах будет отринут. Одна из главных особенностей захватывающей теории Бора-Крамерса- Слэтера (1924 г.) заключалась в том, что классические законы сохранения энергии и импульса уступают место статистическим законам. [248] Эта теория (или, скорее, "программа") была сразу же "опровергнута" и ни одно следствие ее не нашло подкрепления; она так и не была разработана настолько, чтобы объяснить b -распад.
Но несмотря на столь быстрое отвержение этой программы, - дело было не только в "опровержении" Комптона и Саймона и эксперименте Боте и Гейгера, но и в возникновении мощной соперницы: программы Гейзенберга-Шредингера [249] - Бор остался при убеждении, что нестатистические законы сохранения в конце концов должны быть отброшены и что бета-распадная аномалия никогда не найдет надлежащего объяснения, пока эти законы не будут замещены; если бы это произошло, (b -распад стал бы пониматься как решающий эксперимент, свидетельствующий против законов сохранения. Гамов рассказывает, как Бор пытался применить идею несохранения энергии при b -распаде для остроумного объяснения по-видимому вечного воспроизводства энергии в звездах. [250] Только Паули со своим мефистофельским стремлением бросить вызов Господу остался консерватором [251] и в 1930 г. выдвинул свою теорию нейтрино, чтобы объяснить b -распад и вместе с тем спасти принцип сохранения энергии. О своей идее он сообщил в шутливом письме на конференцию в Тюбингене, сам же предпочел остаться в Цюрихе, чтобы поболеть за бейсбольную команду. [252] Впервые об этой идее он публично заявил на лекции в Пасадене (1931 г.), но не согласился на публикацию своей лекции, ибо ощущал "неуверенность". В это время (1932 г.) Бор все еще полагал, что, по крайней мере, в ядерной физике можно "отказаться от самой идеи сохранения энергии". [253] Наконец, Паули решил опубликовать свои размышления о нейтрино, представив их на Сольвеевский конгресс в 1933г., несмотря на то, что "реакция конгресса, за исключением двух молодых физиков, была скептической". [254] Но теория Паули имела некоторые методологические преимущества. Она спасала не только принцип сохранения энергии, но и принцип сохранения спина и статистику; она объяснила не только спектр b -распада, но и "азотную аномалию". [255] По критериям Уэвелла, это "совпадение индукций" должно быть достаточным, чтобы упрочить репутацию теории Паули. Но по нашим критериям, для этого необходимо еще и успешное предсказание новых фактов. Теория Паули удовлетворяла и этому критерию. У нее имелось интересное наблюдаемое следствие: b -спектр должен иметь ясную верхнюю границу. В то время проблема была открыта, но Эллис и Мотт уже занимались ей, [256] и вскоре ученик Эллиса Гендерсон показал, что их эксперименты говорят в пользу программы Паули. [257]
241
Я имею в виду формулу Планка в том виде, как она приведена в его [145], где он признает, что после длительных попыток доказать, что "закон Вина необходимо должен быть справедлив", этот "закон" был опровергнут. Так он перешел от доказывания величественных вечных законов к "построению совершенно произвольных выражений". Однако, по джастификационистским критериям, вообще любая физическая теория становится "совершенно произвольной На самом же деле произвольная формула Планка противоречила наличным эмпирическим данным и властно исправляла их. (Планк рас сказывает об этом в своей "Научной автобиографии"). Конечно, в известном смысле первоначальная формула Планка действительно была "произвольной", "формальной", "ad hoc" - ведь это была скорее изолированная формула, которая еще не являлась частью исследовательской программы Как он сам отмечал "Даже если формулу для излучения предполагать справедливой с абсолютной точностью, то все же она имеет только формальный смысл удачно угаданного закона Поэтому со дня установления этой формулы я был занят тем, что старался придать ей ее истинный физический смысл" ([148], р. 41, [русск. перев , с. 660]) Но главное значение того, что Планк называет "приданием формуле физического смыслах-не обязательно "истинного физического смысла",- состоит в том, что это часто ведет к формированию убеди тельной научной программы и росту знания.
242
Впервые это было сделано самим Планком [146], где заложены основы исследовательской программы квантовой теории
243
Это было сделано уже Планком, но лишь нечаянно, так сказать, по ошибке. См.: [191], р. 18. Действительно, результаты Прингсгейма и Луммера, помимо прочего, стимулировали критический анализ неформальных выводов в квантовой теории излучения, в которых неявно фигурировали чрезвычайно важные "скрытые леммы", что выяснилось только в более поздних разработках. Самый важный шаг в этом "проясняющем процессе" был сделан Эренфестом [42]
245
Важное исключение-описание Паули [141]. Далее я постараюсь скорректировать это описание и показать, что его рациональность легко понятна в свете моего подхода.
248
Слэтер с большой неохотой участвовал в жертвенном заклании принципа сохранения. В 1964 г. он писал Ван дер Вардену: "Как Вы могли бы предположить, идея статистического сохранения энергии и импульса была заложена в теорию Бором и Крамерсом, вопреки моим лучшим намерениям". Ван дер Варден приложил немало стараний, чтобы реабилитировать Слэтера, чье преступление заключалось в том, что он взял на себя ответственность за ложную теорию ([198], р. 13).
249
Поппер заблуждается, утверждая, что "опровержений" было достаточно, чтобы привести эту теорию к краху ([161], р. 242; русск. перев., с. 367, 496).
250
[65], р. 72-74. Бор никогда не публиковал эту теорию (она была непроверяемой в тех условиях), но, как пишет Гамов, "похоже, он не был бы слишком удивлен, если бы она оказалась истинной". Гамов не приводит эту неопубликованную теорию, но вероятно, что Бор разработал ее в 1928-1929 гг., когда Гамов работал в Копенгагене.
251
См. пародийную постановку "Фауста", исполнявшуюся в Институте Бора в 1932 г.; опубликована Гамовым в приложении к его [65]. (См. Р. Мур. Нильс Бор - человек и ученый. М., 1969. С. 213-214. - Прим. перев.).
253
[19]; русск. перев., с. 109. Эренфест также вначале выступил вместе с Бором против нейтрино. Открытие Чедвиком нейтрона в 1932 г. только слегка поколебало их оппозицию: их все же отпугивала идея частицы без заряда, возможно, даже без массы (покоя), с одним только "бестелесным" спином.
255
Захватывающее обсуждение нерешенных проблем, связанных с бета-распадом и "азотной аномалией" см. в Фарадеевс-кой лекции Бора, прочитанной до, а опубликованной после решения Паули ([19], р. 380-383; русск. перев., с. 105-110]).