Вселенная в электроне

Надежды и трудности

Мы привыкли к быстрому и все ускоряющемуся прогрессу науки и спешащей за ней техники. Но насколько «вечен» такой прогресс? Продвижение вперед становится все более сложным и дорогостоящим. Оно сопровождается оскудением и без того уже истощенных природных богатств планеты. Вместе с тем резко возрастает объем научной информации, которую необходимо освоить, прежде чем приступить к исследовательской работе. Учиться приходится все дольше и дольше: семь классов, десять, институт, аспирантура, стажировка на производстве или в лаборатории… Возникает что-то вроде информационного барьера — чем больше мы узнаем, тем труднее двигаться дальше. Как жадному грибнику, который собирает все грибы подряд и сам не может унести то, что собрал. Невольно закрадывается подозрение: не может ли это стать причиной сначала замедления, а затем и конца науки?

Может быть, выход в том, чтобы ограничиться основными, наиболее перспективными направлениями, наикратчайшим путем ведущими к открытию новых законов природы? Но как узнать, какое направление является более перспективным?

А может быть, следует вообще прекратить самые дорогие научные исследования, ведь ученые и так открыли уже очень много законов, может, хватит?

Так что же все-таки ожидает науку в будущем? Где ее границы? Какие проблемы будут волновать ученых через много лет?

Золушка или принцесса?

На пути науки есть несколько трудных барьеров, которые ей предстоит преодолеть. Первый из них, его «дыхание», ощущается уже сегодня, — это быстро растущая стоимость науки. Если все затраты на научные исследования от времен Архимеда до второй мировой войны составили всего лишь несколько миллиардов долларов, то в наше время на науку только за один год в мире тратится более ста пятидесяти миллиардов долларов. В ее сфере занято более трех миллионов научных работников и инженеров и в несколько раз большее число техников, лаборантов, рабочих и другого обслуживающего персонала. Стоимость крупных исследовательских установок, таких, как ускорители частиц, достигает миллиарда рублей. В конце прошлого века, проводя свой знаменитый опыт по измерению скорости света, Альберт Майкельсон затратил ровно десять долларов, а сегодня рядовой эксперимент по физике высоких энергий стоит уже около миллиона. Современный эксперимент имеет «индустриальный характер». Крупные физические лаборатории превратились в настоящие города с опытными заводами, конструкторскими бюро, сложным энергохозяйством. Давно прошли те времена, когда для опыта было достаточно маленького прибора на лабораторном столе.

Усложнение и удорожание опытов связано с тем, что наука стремится проникнуть все глубже в недра материи, а это требует постоянно увеличивать энергию зондирующих частиц, то есть создавать все более сложные экспериментальные установки. То же самое с космическими объектами — чем они дальше, тем более мощные и изощренные приборы нужны для их изучения. Это и понятно: чем глубже и дальше, тем труднее и дороже. Поэтому стоимость опытов будет возрастать и далее.

А раз так, то, может, и вправду лучше совсем отказаться от фундаментальных исследований микромира и космоса и сосредоточиться на прикладных разделах науки, на практическом использовании уже открытых законов природы, и не растрачивать ресурсы на «пустое» удовлетворение любопытства, которое становится слишком обременительным и малопонятным всем, кроме самих ученых? Особенно часто такие сомнения высказывают далекие от науки люди, которым кажется, что, экономя на «ненужных», чисто научных исследованиях, можно даже ускорить развитие общества. Однажды в «Литературной газете» мне попалась статья, автор которой для повышения эффективности науки предлагал оплачивать лишь те разработки, которые имеют очевидный выход в практику, а так называемые «чисто научные» исследования вообще не оплачивать, пусть желающие занимаются ими в свободное время, для своего удовольствия, так же, как, например, коллекционеры занимаются сбором почтовых марок или старых монет. Такая стратегия, если бы ее действительно взяли за основу, — верный и быстрый способ вообще покончить с наукой. Смещение акцентов исследований в сторону «потребительских интересов» хотя и дает гарантированные практические результаты, тем не менее в долгосрочной перспективе крайне невыгодно, так как уничтожает источник, питающий технику новыми идеями, и довольно скоро обернется снижением темпов научно-технического прогресса.

Даже весьма далекие от практики научные исследования далекого космоса и микромира оказывают влияние на технику, медицину и другие, «более близкие к жизни» разделы науки не только практическим использованием открываемых принципиально новых явлений, но и тем, что в процессе таких исследований, выполняемых, как правило, в экстремальных, предельных по своим параметрам условиях, разрабатываются новые приборы, оригинальные методы и неожиданная технология, которые затем также находят широкое практическое применение. Так, физика элементарных частиц содействовала быстрому внедрению в электротехнику сверхпроводящих магнитов и связанной с этим технологии сверхнизких температур, помогая резко снизить потери электроэнергии на ненужное, а во многих случаях и очень вредное нагревание питаемых электрическим током устройств. В исследованиях реакций рождения и распада элементарных частиц, где в поисках нужных процессов приходится просматривать десятки тысяч, а то и миллионы фотографий отдельных событий, были впервые разработаны методы автоматической обработки огромных массивов экспериментальной информации. Для этого впервые были использованы мощные ЭВМ, которые по заданным признакам с большой скоростью сортируют и расшифровывают микрофотографии. Теперь эти методы применяются при аэрофотосъемке, при наблюдениях за земной поверхностью со спутников и во многих других областях. Как показал экономический анализ, разработки, выполненные в связи с исследованиями по физике элементарных частиц, оказали влияние даже на такие далекие отрасли, как сталелитейное дело и железнодорожный транспорт. Полученная прибыль окупила все затраты на опыты с частицами.

Огромный экономический эффект дали космические исследования, которые на первом этапе выглядели тоже «чисто научными».

Как видим, практический опыт убедительно говорит о том, что «чистая наука» жизненно необходима и занятие ею — достойное и важное дело. В научно-техническом прогрессе она, образно говоря, играет роль генератора и ускорителя. Поэтому можно с уверенностью сказать, что человечество никогда не утратит к ней интереса. Наука, изучающая глубинные проблемы окружающей природы, не золушка, которую терпят из милости и сострадания, а принцесса, способная одарить человечество фантастическим богатством. Говоря словами Циолковского, «фундаментальные изыскания имеют чрезвычайно осязаемую, так сказать, хлебную важность для общества».

В недалекой перспективе — создание работающих при комнатной температуре сверхпроводников, по которым электрический ток, не ослабевая, может циркулировать в течение многих суток, сверхдальняя космическая связь на нейтрино, создание мощных генераторов гравитационного поля и множество других вещей. Но самое важное в том, что продвижение в глубь материи связано с открытием и освоением новых источников энергии взамен постепенно истощающихся старых. И если не выполнять исследований впрок, с дальним прицелом, то может случиться, что имеющихся источников просто не хватит для того, чтобы овладеть новыми, — ведь спуск по ступенькам структурной лестницы в недра вещества связан с затратами все большей и большей энергии. И здесь у «чистой науки» есть уже несколько многообещающих заделов. Один из них касается практического использования больших ускорителей частиц, которые часто называют «пирамидами XX века», подчеркивая этим их дорогую цену и кажущуюся практическую бесполезность.

Ускорители — фабрики энергии

Производство энергии в мире за последние десятилетия возрастало в среднем на пять процентов в год. Если этот темп сохранится, то энергетические потребности человечества во второй половине следующего века в пятьдесят — сто раз превзойдут современный уровень. В то же время запасы наиболее энергоемких и удобных для использования видов органического топлива, нефти и газа, в основном будут исчерпаны уже в сравнительно недалеком будущем. Лучше обстоит дело с каменным углем. При современных темпах развития экономики его хватит по крайней мере на несколько сотен лет. Но в этом случае придется сжечь значительную часть атмосферного кислорода. Экологические последствия будут, по-видимому, катастрофическими. Конечно, есть еще солнечные батареи, ветряные двигатели, энергия, запасенная в земной коре, в морях и океанах. Все это — важное подспорье, но полностью удовлетворить потребности экономики таким путем нельзя.

Единственный выход — использование энергии атома. Атомные электростанции уже сегодня дают весьма заметный вклад в производство электроэнергии. В некоторых странах — например, во Франции и ФРГ, где мало нефти и угля, — он приближается к 50 — 70 процентам. Предполагается, что к концу столетия мощность атомной энергетики в мире возрастет по крайней мере втрое.

Радикальным решением энергетической проблемы, освобождающим нашу планету от забот об источниках энергии по крайней мере на ближайшую тысячу лет, был бы переход к «термояду» — использованию энергии термоядерного синтеза. В воде морей и океанов содержатся практически неограниченные запасы необходимого для этого сырья — атомов тяжелого водорода — дейтерия. Однако перед физиками здесь стоят еще чрезвычайно трудные научно-технические задачи, и пройдет очень много времени, прежде чем будут созданы экономически выгодные термоядерные реакторы.

Сегодня атомную энергию получают с помощью реакции деления ядер урана. Именно эта реакция «работает» на атомных электростанциях, приводит в движение подводные лодки и ледоколы. Запасы ядерного горючего, урана, на нашей планете хотя и не столь велики, как запасы тяжелого водорода, тем не менее вполне достаточны для того, чтобы в течение столетий служить надежной основой земной энергетики. Но вот что плохо: топливом для современных атомных реакторов может служить не весь уран, а только весьма редкая его разновидность — изотоп с атомным весом 235, доля которого в природном уране составляет менее процента. Остальная часть урана — а это ни много ни мало более девяноста девяти процентов всей его добычи! — идет пока на склады и сохраняется до лучших времен, когда будут созданы реакторы, способные использовать весь уран, оба его изотопа 235 и 238, которых много. В опытном порядке подобные системы уже действуют в нашей стране и за рубежом. Они 'перерабатывают уран в новый элемент — плутоний, который, как и уран 235, является хорошим топливом для «атомных печей». К сожалению, переработка в плутоний происходит пока еще довольно медленно и обходится дорого.

Есть еще один путь для переработки неиспользуемого урана 238 в плутоний — с помощью установки, которая является гибридом мощного ускорителя частиц и уранового реактора. Представьте себе большой кусок урана, скажем, кубический метр в объеме, — мишень, в которую бьет пучок протонов, ускоренных до высоких энергий. Сталкиваясь с ядрами, энергичные протоны дробят их на множество протонов и нейтронов — расшибают в веер нуклонных «брызг». Родившиеся при этом частицы дробят следующие ядра и так далее, до тех пор, пока их энергия не станет такой маленькой, что они уже будут не способны расколоть атомное ядро. В урановой мишени образуется мощный каскад, лавина постепенно замедляющихся частиц. Как в горах, когда сорвавшийся камень сбивает несколько следующих, те сбивают другие — и грохочущий веер камней летит вниз!

Часть образовавшихся в каскаде и постепенно замедлившихся нейтронов захватывается ядрами урана, и в результате образуется плутоний. Другие нейтроны делят ядра урана, как в обычном атомном реакторе. При этом в мишени выделяется так много энергии, что ее достаточно для того, чтобы возместить затраты электростанции на ускорение протонов, а образовавшийся плутоний можно «сжечь» с выделением большого количества энергии либо в самой мишени, либо в других атомных реакторах.

Это так называемый электроядерный метод получения атомной энергии, или, как говорят физики, «электрояд». Ускоритель становится фабрикой энергии. Скорость наработки плутония здесь во много раз больше, чем в реакторах деления, работающих без «подсветки» пучком ускорителя.

История науки убедительно говорит о том, что исследования фундаментальных явлений природы никогда не бывают напрасными, хотя на первых порах иногда и кажутся не имеющими никакого отношения к практике. С течением времени они обязательно дают выход в жизнь, сторицей окупая все затраты. Такой процесс «отдачи» уже начался в физике высоких энергий. Правда, как это всегда бывает, для того, чтобы от физических моделей перейти к мощным и надежно работающим промышленным установкам, требуется определенное время, когда главными фигурами становятся инженер и конструктор. Обычные ускорители, используемые сегодня для экспериментов с элементарными частицами, для «электрояда» не годятся. Здесь нужны так называемые сильноточные ускорители, которые могут за раз ускорять по меньшей мере в десять или даже в сто тысяч раз большее число частиц, чем, например, ускорители, работающие в подмосковном городке физиков Дубне. Различные типы сильноточных ускорителей проектируются и уже строятся во многих странах мира, в том числе и в нашей.

Некоторые ученые считают, что в будущем электроядерные установки с сильноточными ускорителями будут размещаться где-нибудь в космосе или на Луне, где высокий вакуум, не требуется специального охлаждения для сверхпроводников, а главное, не нужно заботиться о защите от мощного и опасного для людей радиоактивного излучения, испускаемого ускорителем и урановой мишенью. Там же можно хранить и радиоактивные отходы производства, которые представляют большую опасность для окружающей среды.

И вот тут мы встречаемся еще с одной очень важной проблемой современной науки — с опасностью, которой чреваты научные изыскания.

Опасна ли «чистая наука»?

Как повествуют исторические хроники, стремясь обезопасить себя от воинственных соседей, правители Персии всеми способами старались убить македонского царя Филиппа. Однако, когда, наконец, это им удалось, последствия были катастрофические. Новый царь Александр Македонский не стал следовать политике своего более осторожного отца и уже через несколько лет разгромил и уничтожил Персидское государство. Подобных примеров, когда, стремясь к определенной цели, люди забывают о том, что ее достижение может вызвать лавину нежелательных событий, в истории немало. Это относится и к науке. Еще сто лет назад Карл Маркс отмечал, что наука и технология, если они развиваются стихийно, а не направляются сознательно, оставляют после себя пустыню. Человечество в своем стремлении к благу не должно быть похожим на героев рассказа английского писателя Джекобса, престарелых родителей единственного сына, которые нашли волшебный талисман — обезьянью лапу, способную выполнить любое желание их владельца, и, неосторожно попросив у него немного денег, немедленно получили их в виде извещения о пенсии, назначенной им за неожиданно умершего сына. Сиюминутная выгода может не стоить и сотой доли того, что потом придется за нее заплатить.

В наше время могущество человека достигло планетарных масштабов, и он может легко нанести огромный и труднопоправимый вред и себе, и окружающей природе, поэтому тщательное изучение и учет возможных последствий человеческой деятельности, в том числе и научной, становятся обязательным условием. Этим занимаются и сами ученые, и специальные государственные организации.

Еще одна проблема, которая волнует сегодня ученых, касается их моральной ответственности за последствия «чисто научных» исследований, которые, будучи применены на практике, могут принести горе и страдания миллионам людей. Несут ли ученые ответственность за это? Все ли подряд можно подвергать исследованию, или же здесь тоже должны быть какие-то ограничения морального характера?

В последнее время, особенно в зарубежной прессе, часто встречаются высказывания о том, что сама по себе наука, как поиск истины, вне морали. Мораль касается лишь того, как использовать ее результаты, — ведь один и тот же нож годен для того, чтобы нарезать хлеб, и им же можно убить человека. А раз так, то ученый в своей работе не подвластен суду гражданской совести и не несет никакой ответственности за последствия своих исследований. Это совершенно неприемлемая, антигуманистическая точка зрения. Она уводит ученых от того факта, что использование результатов их работы уже заранее предопределено строем и политическими установками общества, в котором они живут Не случайно, что такая идеология особенно пропагандируется в Соединенных Штатах Америки.

Когда в секретном атомном городке Лос-Аламосе ученые готовили атомную бомбу, итальянский физик Энрико Ферми успокаивал себя и своих коллег: «Что бы там ни было, а мы занимаемся настоящей физикой!» «А в это время, — вспоминал позднее Роберт Оппенгеймер — американский физик, руководивший работами по созданию бомбы, — в верхних эшелонах власти не состоялось ни одного достаточно ответственного обсуждения моральных проблем, связанных с появлением нового оружия. Атомная бомба была хладнокровно испытана на сотнях тысяч жителей Хиросимы и Нагасаки».

Физик Коуэн, который изобрел нейтронную бомбу, оставляющую почти без повреждений материальные ценности, но уничтожающую все живое в радиусе сотен метров, несет такую же ответственность, как и руководители США, размещающие это оружие в густонаселенных областях Западной Европы.

«Как страшен может быть разум, если он не служит человеку!» Это сказал Софокл почти две с половиной тысячи лет назад.

Сам собой напрашивается вопрос: а нельзя ли запретить или, как принято теперь говорить, наложить мораторий на те исследования, которые могут быть использованы для создания нового страшного оружия, грозящего гибелью нашей планете? Кроме того, и некоторые «невоенные» исследования, если общество в силу социально-экономических условий или просто из-за недостатка знаний не готово к использованию их результатов, могут сыграть роковую роль джинна, выпущенного из бутылки. Например, много писалось о потенциальной опасности бесконтрольных коммерческих исследований по генной инженерии — выведению путем воздействия на генный аппарат клеток совершенно новых организмов, о направленном воздействии электромагнитных полей на психическое состояние человека и так далее. Современная научно-фантастическая литература полна романами-предупреждениями о том, к чему могут привести подобные «чисто научные» эксперименты. Не разумно ли воздержаться от потенциально опасных исследований до тех пор, пока не создадутся условия, необходимые для безопасного их продолжения?

Казалось бы, здесь нет проблемы, нужно только принять соответствующий закон или издать распоряжение. Но это только с первого взгляда. На самом же деле задача ограничения и контроля научных исследований чрезвычайно сложна. Прежде всего потому, что мы живем в разобщенном, раздираемом противоречиями мире. Конечно, соглашения возможны и в этом случае. Вспомним, например, о заключенном, по инициативе нашей страны, договоре о запрете испытаний атомного оружия в воздухе и в космическом пространстве.

Еще одна трудность связана с тем, что научно-технический прогресс делает невозможным полный запрет и необходимую для этого полную изоляцию какой-либо области знания. Рано или поздно неизбежно обнаружатся неожиданные, достаточно простые для осуществления и неподдающиеся контролю выходы в эту область. У американского писателя-фантаста Айзека Азимова есть рассказ о том, как строго охранявшееся направление исследований, грозивших человечеству неисчислимыми социальными и психологическими катаклизмами, оставалось запретным лишь до тех пор, пока открытия в смежных науках не привели к тому, что запрещенные исследования стало возможным проводить в домашних условиях, с помощью обычных бытовых приборов, которые продаются в любом магазине. Мораль этого замечательного рассказа в том, что люди должны с большим вниманием присматриваться к так называемым «чисто научным» разработкам.

Как остроумно заметил однажды Д. И. Блохинцев, «чистая наука» — это волшебная курочка, несущая для нас золотые яйца, некоторые из которых, однако, начинены динамитом.

Абсолютно безвредной науки не бывает. Используя ее достижения, мы каждый раз должны чем-то поступиться, пожертвовать менее важным в пользу более существенного и перспективного. Строительство гидростанций связано с затоплением земель, а создание атомных электростанций требует затрат на защиту окружающей среды от радиоактивных излучений, создания специальных «могильников» для захоронения радиоактивных шлаков. Скоростные воздушные лайнеры, за считанные часы переносящие нас с одного края страны в другой, сжигают массу атмосферного кислорода, а их шум мало приятен жителям поселков вблизи аэродромов. И так далее.

В повести писателей А. и Б. Стругацких «Понедельник начинается в субботу» рассказывается о неком выдающемся ученом Саваофе Бааловиче Одина, который вывел и решил Уравнения Высшего Совершенства и мог бы стать богом: он обрел способность удовлетворить любое желание и совершить любое чудо. Однако на деле он был беспомощным, поскольку Уравнения имели решения при обязательном граничном условии: выполнение желания не должно причинять вреда ни одному разумному существу во всей Вселенной. А это было невозможно.

Итак, мы видим, что при соответствующем контроле «чистая наука» не только очень прибыльный для общества, но и необходимый вид человеческой деятельности. Общество всегда будет поддерживать исследования новых фундаментальных законов природы. Однако не наступит ли время, когда все законы будут открыты и наука прекратит свое существование, поскольку нечего будет изучать?

Когда откроют все законы

Есть ученые, которые считают, что такое время может наступить. Например, по мнению Фейнмана, может случиться, что мы будем иметь ответ сначала на 99% вопросов, а затем на 99,99%, после чего исследования потеряют свой смысл, так как мы будем знать практически все. Такого же мнения придерживался недавно умерший советский физик А. С. Компанеец. В своей книге «Может ли окончиться физическая наука» он обосновывал это тем, что число различных видов взаимодействий в физике конечно, по крайней мере для двух из них, для электромагнитного и гравитационного (а теперь можно добавить, что и для слабого распадного), созданы точные, согласующиеся с экспериментом теории. Нет оснований сомневаться, что такие теории вскоре будут разработаны и для остальных взаимодействий. И тогда физики смогут объяснить и рассчитать любое явление природы, подобно тому как, например, ученые-механики используют давно открытые законы Ньютона для конструирования и расчета разнообразных механизмов. Никаких тебе тайн и загадок!

С такими утверждениями никак нельзя согласиться. Ученым уже не раз казалось, что они почти достигли полного понимания законов природы, когда неясности оставались лишь в деталях. Но каждый раз получалось так, что избавиться от этого «почти» и создать совершенно законченную и абсолютно непротиворечивую теорию никак не удавалось. Всегда оставались вопросы, которые упорно не находили ответа. Они превращались в парадоксы, в проблемы, и в конечном счете отсюда возникала новая теория. Так, в самом конце уходившего в историю XIX века Филипп Жолли, учитель Макса Планка, наставлял своего ученика:

— Конечно, в том или ином уголке еще можно заметить или удалить пылинку, но система, как целое, стоит прочно, и теоретическая физика заметно приближается к той степени совершенства, каким уже столетия обладает геометрия. Поэтому едва ли стоит посвящать жизнь и тратить силы на завершение практически уже написанной картины.

Однако прошло всего несколько лет, и Планк вместе с Эйнштейном, де Бройлем и другими физиками открыл ворота в необозримый мир квантовых явлений.

Как мы видели в предыдущих главах, квантовая механика и теория относительности — два кита, на которых покоится фундамент современной физики, содержат уйму нерешенных проблем и неясностей, каждая из которых может стать воротами в новую теорию. Природа неисчерпаема в многообразии своих законов, и надеждам построить окончательную Всеобщую Теорию, которая объясняла бы все явления мира, не суждено сбыться. Такой теории просто не может быть. По мере углубления наших знаний все большее число явлений будет получать точное истолкование. Однако абсолютно точного объяснения дать нельзя. При увеличении точности эксперимента обязательно обнаружатся отклонения, и потребуется новая теория, уточняющая известные законы. Она откроет неизвестные явления и создаст массу новых проблем — трамплин для следующей теории. И так без конца. В этом как раз и проявляется неисчерпаемость природы. С развитием науки число наших вопросов к ней не уменьшается, как это предполагает Фейнман, а, наоборот, их становится все больше — ведь, образно говоря, граница, по которой наше знание соприкасается с океаном неизвестного, становится все длиннее!

Каждый новый шаг на бесконечном пути познания увеличивает могущество человечества, поэтому оно никогда не утратит интереса к получению нового здания. Прекращение фундаментальных исследований равнозначно прекращению поступательного развития общества. Едва ли такое «научно замороженное» общество сможет просуществовать достаточно долго. Рано или поздно оно непременно начнет деградировать.

Вместе с тем неограниченное развитие науки, постоянное расширение ее границ тоже приводит к трудностям, которые в будущем могут существенно затормозить, а потом, возможно, и вообще остановить научно-технический прогресс. Речь идет о быстро возрастающем потоке информации, в котором наука может просто захлебнуться. Это еще один барьер, который предстоит ей преодолеть.

Горе от ума

Первая библиотека была создана Аристотелем в Афинах 2300 лет назад. В январе 1665 года в Париже стала выходить «Газета ученых» — первое в мире периодическое издание, посвященное научным вопросам. В том же году вышел первый номер «Философских протоколов» Английского королевского общества. Сегодня в мире уже свыше трехсот тысяч специальных научных и научно-технических журналов, ежегодно появляется не менее пятидесяти тысяч книг, посвященных науке и ее применению. Поток научной информации удваивается приблизительно каждые десять лет, а в ведущих областях естественных наук даже каждые два-три года. Настоящий информационный потоп!

Учёный теперь уже не в состоянии уследить, что происходит во всех областях его науки. Он едва успевает ознакомиться с информацией, относящейся к той конкретной проблеме, которой он занят в данное время. Размышлять над далеко отстоящими вопросами у него просто нет времени. Чтобы не отстать, ученый вынужден суживать фронт своих исследований. В результате наука дробится, возникает множество отдельных, весьма слабо контактирующих друг с другом разделов, которые иногда рассматриваются даже как новые науки. Сегодня плохо понимают друг друга даже те ученые, которые работают в близких областях. Физик-ядерщик подчас чувствует себя чужестранцем среди коллег, обсуждающих теорию поля, а для радиофизика, попавшего на семинар по элементарным частицам, непонятны не только идеи, но и сам язык, терминология, используемая участниками семинара. Работа ученых все больше напоминает строительство вавилонской башни, которая, по преданию, рухнула из-за того, что у ее создателей не было единого языка и плана.

Быстрое увеличение объема информации, с которой приходится иметь дело специалисту, приводит к удлинению сроков обучения. Чтобы получить высшую научную квалификацию — стать доктором наук, — нужно около двадцати пяти лет. Если человек начал учиться в семь лет, то к двадцати пяти он становится кандидатом наук, а доктором — когда ему уже за тридцать. А в будущем учиться придется еще дольше. Правда, ученый пополняет свои знания всю жизнь. Стоит на несколько месяцев перестать читать статьи в специальных журналах, слушать доклады на семинарах, и вы уже чувствуете, как отстали от своих коллег!

Но еще более важным следствием «информационного потопа» является то, что специалисту становится все труднее привести в систему, осмыслить, а следовательно, и использовать эти знания. В условиях лавинообразного роста информации все большая часть его оказывается попросту утерянной. В книгохранилищах накапливаются издания, которые ни разу не были затребованы читателями. В библиотеке им. В. И. Ленина фонд таких забытых книг насчитывает миллионы наименований. Иногда бывает проще повторить исследование и заново найти решение, чем перерыть горы литературы. Подсчитано, что шестьдесят — восемьдесят процентов инженерных решений в мире предлагается повторно. Только в США убытки от таких повторных решений достигают миллиардов долларов в год.

Создается парадоксальная ситуация, настоящий информационный барьер: чем больше мы узнаем, тем труднее становится приобретать новое и использовать уже имеющееся знание. Вот уж действительно горе от ума!

Положение выглядит настолько серьезным, что, по мнению многих ученых, дальнейшая судьба и сам вид нашей цивилизации в значительной степени определяются тем, какой конкретный путь изберет человечество для преодоления информационного барьера. В решении этой проблемы в конечном счете состоит одна из главных задач современной научно-технической революции. Первая промышленная революция путем широкого внедрения машин в сферу физического труда неизмеримо расширила весьма ограниченные мускульные возможности человека. Новая научно-техническая революция связана с использованием машин в области умственной деятельности для расширения возможностей накопления, хранения и переработки огромных массивов информации.

Для сравнительно небольших интервалов времени, если не заглядывать далеко в будущее, здесь нет принципиальных трудностей. Однако в более далекой перспективе — а при современных темпах развития это, вообще говоря, не такое уж далекое будущее — положение выглядит не столь ясным.

Электронные помощники

Есть оптимисты, которые считают, что острота информационного кризиса будет спадать по мере изобретения все более мощных ЭВМ с огромным резервом электронной памяти, способных почти мгновенно «впитывать» в себя миллиарды слов и чисел, автоматически с огромной скоростью просматривать и сортировать содержимое своей памяти, обмениваться им с другими ЭВМ. Ведь уже сегодня стоимость электронного хранения одного слова значительно ниже стоимости его хранения на бумаге, а применение лазерного луча для чтения и записи позволяет уместить содержание крупной библиотеки на одном-двух дисках размером с обычную долгоиграющую пластинку.

Нет спора, кибернетические системы — важные помощники человека, тем более что уже сегодня ЭВМ способны выполнять за секунду до миллиарда операций типа сложения, умножения, пересылки информации из одной ячейки памяти в другую и так далее. Следующее их поколение сможет выполнять до триллиона операций в секунду. Возможности колоссальные! И все же… Кибернетические устройства не устраняют, а лишь отодвигают наступление «информационного потопа». Для того чтобы они могли оперировать с быстро усложняющейся информацией, распределять ее и обрабатывать в соответствии с вновь возникающими задачами, для них необходимо создавать все более сложные и разветвленные математические программы. А это требует затраты труда высококвалифицированных программистов, хорошо знакомых к тому же с другими разделами науки. Кроме того, чем программа сложнее и чем больше объем просматриваемых ею данных, тем медленнее эта программа работает, — ведь скорость передачи сигналов в системе не может быть бесконечной, она ограничена скоростью света. Удвоение мощности вычислительного центра практически никогда не означает удвоения объема обрабатываемой информации.

Долго и тщательно готовившийся запуск американской ракеты на Венеру сорвался из-за того, что в управляющей программе была допущена, казалось бы, пустяковая ошибка: при кодировании программы действий одна из запятых была случайно заменена на точку. Обычно подобные ошибки приводят к тому, что вычислительная машина не понимает смысла команды, «спотыкается», и к оператору поступает «сигнал бедствия». Однако иногда бывает так, что ошибка лишь несколько изменяет смысл команды. Никакого тревожного сигнала в этом случае не вырабатывается, система проходит все тесты, но при каких-то особых условиях «теряет голову», начинает сбиваться. Так и случилось при запуске американской ракеты. Выявить подобный сбой в работе кибернетической системы очень трудно, а чем сложнее система, тем больше вероятность сбоев… Для надежности приходится вводить специальные программы автоматического контроля, которые часто оказываются сложнее самой контролируемой программы.

Обслуживание программного обеспечения крупной вычислительной машины уже сегодня стоит больше, чем затраты на эксплуатацию всех ее электронных и механических устройств. Если же принять во внимание стоимость разработки программ, то в целом программное обеспечение обходится на порядок дороже стоимости самой машины — «железок», как говорят инженеры, хотя эти «железки», а точнее, кристаллы и микросхемы с сотнями и тысячами деталей, стоят тоже довольно дорого. В будущем «ножницы» между «техническим» и «интеллектуальным» наполнением ЭВМ раздвинутся еще шире. Так что надеждам перескочить через информационный барьер на «кибернетических ходулях», можно думать, не суждено сбыться.

По преданию, правитель одной из восточных стран решил овладеть всей мудростью мира. По его приказу придворные мудрецы собрали самые умные книги, но царь пришел в ужас, увидев длинный караван верблюдов, груженных тысячами тысяч больших и малых книг, и повелел выбрать лишь самое главное, из чего можно вывести все остальное. Несколько десятков лет мудрецы прилежно трудились и, наконец, пригнали к царю всего лишь нескольких груженных рукописями верблюдов. Однако и этого было слишком много, и царь опять отослал мудрецов выбрать самое главное из главного. И снова много лет трудились ученые, пока не свели всю «соль науки» в одну-единственную тоненькую тетрадь, зато теперь такую трудную, что правитель не смог понять в ней ни строчки.

Подобное «сворачивание» науки в информационно более емкие образы и понятия происходит и сегодня. Создаются все более общие и абстрактные теории. Но пробиться к их смыслу становится все труднее. Чтобы понять «язык» физики элементарных частиц, нужно быть знакомым с идеями теории поля, которые, в свою очередь, основаны на квантовой механике и теории относительности, а последние нельзя понять, не имея представлений об электродинамике Максвелла и механике Ньютона. Эта цепочка становится все длиннее.

Математик и философ Анри Пуанкаре когда-то сравнивал науку с беспрерывно расширяющейся библиотекой, где эксперимент обеспечивает новые поступления, а теория их упорядочивает и каталогизирует. Похоже, что теперь эта библиотека близка к такому состоянию, когда для ее пополнения в прежнем темпе не хватает уже ни средств, ни помещений…

Какая наука важнее?

Чтобы вести исследования сразу по всем направлениям, теперь не хватает ни средств, ни людских резервов. Приходится выбирать наиболее важные. Но как узнать, что важнее? Ведь были случаи, когда, казалось бы, второстепенные исследования приводили к выдающимся открытиям! Историки науки любят вспоминать случай, происшедший с Фарадеем, когда посетивший его лабораторию титулованный гость посчитал его опыты с движением магнита внутри катушки с намотанной проволокой бесцельной забавой. Однако из этой «забавы» в последующем выросла вся электротехника. А вспомним опыты австрийца Георга Менделя по скрещиванию различных сортов гороха. К ним тоже относились как к ненужному занятию, из которого, однако, родилась генетика. Как заранее угадать, приведет исследование к важному открытию или закончится тупиком?

В коридоре физического института, о котором рассказывается в известном кинофильме А. Ромма «Девять дней одного года», висела стенгазета с призывом: «Откроем новую частицу в третьем квартале!» Но открытия потому и называются открытиями, что совершенно непредсказуемы.

Сегодня все согласны с тем, что следует планировать прикладные исследования, цель которых — применение открытых «чистой наукой» законов природы в решении конкретных практических задач. Здесь можно оценить, какая задача на данном этапе является более важной. Что же касается «чистой науки», то допустимо ли вообще отдавать предпочтение одним ее разделам в ущерб другим? Не получится ли так, что при этом мы пропустим нечто очень важное? Может, через пропущенные области как раз и проходит «столбовая дорога» в Страну Неизвестного. Польский писатель и философ С. Лем считает, что нельзя отбросить ни одного научного направления. Чем выше развитие науки, тем больше проявляется связей, соединяющих отдельные ее ветви, поэтому нельзя ограничить физику без ущерба для химии или медицины и, наоборот, новые физические проблемы могут приходить, например, из биологии. Другими словами, ограничение темпа развития какой-либо области исследований, которую почему-либо сочли менее важной, может отрицательно сказаться именно на тех областях, для блага которых решено было ею пожертвовать. Такой подход к науке С. Лем считает проигрышем человечества в его противостоянии силам природы. По его мнению, продвигаясь в туманной Стране Неизвестного, наука должна исследовать все пути и тропинки, иначе есть вероятность заблудиться и не найти «столбовой дороги».

Конечно, выбор наиболее важных тем исследований можно было бы поручить самим ученым, наиболее квалифицированным специалистам. Они, на основании своего опыта, могут судить, что является перспективным, а что — нет. Им и карты в руки. Однако как иллюстрацию, насколько могут ошибаться в оценках перспектив даже самые выдающиеся ученые, можно привести высказывание Резерфорда — человека, исследования которого открыли ядерную физику. Он говорил, что пройдут, может быть, столетия, прежде чем энергия атома станет доступной людям. Неожиданное открытие деления тяжелых ядер «сжало» эти столетия в несколько лет. Поразительные просчеты случаются даже в более простых случаях — при прогнозе технических достижений. Так, Герберт Уэллс, писатель-фантаст, которого едва ли можно упрекнуть в робости мышления, в 1902 году утверждал, что военное применение летательных аппаратов тяжелее воздуха станет возможным не ранее середины века, и считал это предположение чрезвычайно смелым.

Безусловно, отсутствие каких-либо ограничений было бы наилучшим условием развития науки — изучай все, что интересно, и никаких забот ни о средствах, ни о помощниках, всего вдоволь! К сожалению, естественная ограниченность наших возможностей предопределяет и неизбежное ограничение научных изысканий. Они существовали на протяжении всей истории науки. Распределение усилий никогда не было одинаковым по всему фронту, какая-то наука — иногда естественная, иногда гуманитарная — всегда была «самой главной». Современное положение специфично лишь в том отношении, что этот фактор развития науки приобрел жизненно важное значение, когда ошибки планирования могут нанести непоправимый ущерб в планетарных масштабах.

Не исключено, что в результате неравномерного развития науки какие-то очень важные сведения об окружающем нас мире будут действительно пропущены и останутся нам неизвестными, однако это вовсе не означает, что дальнейшее развитие человеческого общества в каком-то смысле станет ущербным. Трудно поверить в то, что у человечества только один-единственный «столбовой путь» прогресса. Естественно предположить, что таких, в общем-то, эквивалентных путей много.

Выбор цели

Планирование науки — чрезвычайно сложная задача, которая должна учитывать не только логику развития самой науки, но и многогранные экономические, политические, моральные критерии. В физике, где исследования особенно дороги, необходимость планирования стала остро ощущаться в начале шестидесятых годов. Тогда в основном были уже завершены фундаментальные исследования, связанные с развитием ядерной энергетики, и перед физиками встала задача выработать долгосрочную, на десять — двадцать лет, стратегию научного поиска. Эти вопросы интенсивно обсуждались как в нашей стране, так и за рубежом. Американские ученые пришли к выводу, что, с точки зрения возможных открытий, наиболее обещающей является физика элементарных частиц, за ней следовали эксперименты по проверке общей теории относительности, астрофизические исследования и работы с пучками лазеров. Это, так сказать, очередь чисто научной важности проблем. Однако учет их влияния на военное дело, экономику и другие смежные области вывели на первое место изучение лазеров, на второе — опыты с элементарными частицами, а проблемы астрофизики сдвинулись далеко назад, на двенадцатое место. Внешние факторы оказались очень весомыми.

Близкая программа была разработана в нашей стране, хотя у астрофизики нашлось большее число сторонников. Глядя в прошлое, можно сказать, что сколько-нибудь значительных просчетов при этом не было допущено. Такому планированию доступны и все другие области знания.

Прогноз развития науки на пару десятков лет — задача очень сложная, тем более трудно это сделать на длительный период, скажем, до середины следующего столетия. Это требует оценки возможных изменений в экономических и социальных условиях жизни общества, а они в ближайшие десятилетия могут быть очень значительными. Если быть оптимистом и рассчитывать на то, что мудрость возьмет верх над безрассудством фабрикантов оружия и генералов и человечеству удастся избежать атомной катастрофы, то можно предполагать, что в следующие десятилетия резко возрастет интерес к биологии и вообще к сложным самоорганизующимся системам, естественным и искусственным. Здесь масса фундаментальных и прикладных проблем, решение которых может в корне преобразить жизнь на нашей планете. Несомненно, по-прежнему важное значение будут иметь работы, связанные с освоением и поиском новых источников энергии, — задача, к которой человечество никогда не утратит интереса. Останется интерес к исследованиям микромира и далекого космоса, хотя предсказать их направление невозможно, — эта область науки развивается необычайно быстро, и можно быть уверенным, что в течение ближайших десятилетий будет открыто много такого, о чем мы сегодня и не помышляем.

Ну а дальше, чем будут заниматься ученые в очень отдаленном будущем?

Через тысячу лет

Пожалуй, единственный, хотя и не очень надежный способ разведки столь далекой перспективы — научная фантастика. Очень часто, особенно учеными, этот термин используется как синоним чего-то сомнительного, необоснованного, выходящего за рамки научной логики. Это действительно так, фантастика всегда связана с допущениями и экстраполяциями, порой настолько далекими, что они выглядят уже произвольной игрой ума. И тем не менее фантастика — это уникальный способ познания будущего.

В меру своих знаний и таланта писатель-фантаст — всегда исследователь. Не случайно, когда речь идет об очень дискуссионных или о только еще намечающихся проблемах, к фантастике, как способу удобного и весьма эффективного анализа, обращаются сами ученые. Научная фантастика предоставляет неограниченные возможности мысленного экспериментирования, что особенно ценится учеными. Таким путем можно подняться над гипнотизирующими целями ближайшего будущего и ощутить дыхание последствий научных достижений.

И вот, отдавая себе отчет в шаткости используемого метода, попытаемся, блуждая по страницам научно-фантастических книг, заглянуть в далекое будущее. Самый простой способ для этого — экстраполировать современное состояние науки и техники, предположив, что все будет побольше, поярче и посильнее. Подобно тому как древнеегипетский жрец, дав волю своему воображению, мог предвидеть, что через тысячу лет люди «достанут луну», будут жить в огромных домах-пирамидах, смогут летать, как птицы, и плавать, подобно дельфинам, мы также можем предсказать, что в будущем человечество в несравненно большей степени, чем ныне, овладеет пространством и временем. В книгах нет недостатка в различных «нуль-транспортировках», «Т-переходах», «четырехмерных проколах» и других способах «покорять» пространство и время. Аналогичным образом можно экстраполировать современные кибернетические проблемы и представить себе мыслящих роботов, работающих в кипятке и в космическом холоде, летающих на умных и добрых драконах счастливых и сильных людей-долгожителей с атомными батареями в кармане комбинезона и тому подобное. И в этом есть большая доля истины. Многие из таких предсказаний — может быть, в несколько отличной форме — действительно осуществятся. Однако едва ли древнеегипетский жрец мог бы предположить, что в наше время наука станет не тайным деянием кучки избранных, а одной из главных сторон человеческой деятельности. Но именно эта особенность современной науки, а не конкретные инженерные достижения в виде самолетов, кораблей и тому подобного, является характерной чертой нашего времени. Вид науки — вот это предугадать очень трудно.

По мнению некоторых футурологов — людей, для которых прогнозы являются специальностью, — одно из главных отличий человеческого общества, каким оно будет через тысячу лет, от его современного состояния должно состоять в полной потере различий между естественным и искусственным — изготовленным на заводе и в лаборатории. В еще более далекой перспективе можно предвидеть проблемы создания искусственных миров путем воздействия на основные физические константы — скорость света, заряд электрона и так далее.

Вполне возможно, что в этих прогнозах мы похожи на неандертальца, размышляющего о судьбах мира, но так уж устроен человек, он не может не задумываться о будущем.

Как повествует древний греческий миф, по приказу грозного Зевса искусник Гефест из воды и земли изготовил Пандору — женщину необыкновенной красоты. К дню рождения боги подарили ей шкатулку, в которой были заперты все человеческие несчастья. Движимая любопытством, Пандора неосторожно открыла шкатулку, и несчастья вырвались на волю. В растерянности она захлопнула ящик, успев задержать одну только Надежду. Наука будущего призвана сыграть роль доброго волшебника, который, в конце концов, спрячет все несчастья обратно в шкатулку Пандоры.

Теперь самое время поставить точку. Однако книга, посвященная современной науке, была бы неполной, если не коснуться еще одной интересной и дискуссионной темы — о соотношении науки и искусства. Эти две области нашей культуры часто рассматриваются чуть ли не как антиподы: в науке — расчет и логика, в искусстве, напротив, — чувства и эмоции; наука размышляет, искусство переживает. Что между ними общего?

Формулы и ноты

Чтобы подчеркнуть, какая пропасть разделяет науку и искусство, мой знакомый, художник, как-то заметил, что если нам когда-либо повстречаются инопланетяне, их науку мы поймем — законы логики везде одинаковы, — а вот их искусство, возможно, так и останется для нас тайной за семью печатями. Формы его могут быть такими, что нам даже в голову не придет назвать их искусством! Когда мы встречаем дикие племена с особым образом изуродованной (с нашей точки зрения!) формой головы или шеи, с носом, проткнутым палочкой, и до безобразия вывернутыми губами, мы с трудом, но все же можем осознать, что это — искусство. А вот что бы мы сказали, встретив осьминогоподобное существо с подрезанными и надорванными щупальцами? Искусство в первую очередь обращено к чувствам, его восприятие основано на близости порождаемых им ассоциаций, а это возможно лишь при общности культуры. Наше искусство выражает то особое, специфическое, что свойственно нам, людям. Наука же, напротив, выражает существующие независимо от нас законы. В этом смысле она универсальна, одна для всей Вселенной. Отсюда видно, насколько различны по своей сути теория относительности и музыкальная симфония, хотя и ту и другую можно изобразить значками — формулами и нотами.

Конечно, у искусства тоже есть свои законы, но от этого оно не теряет своих характерных особенностей, и для того, чтобы его понять, нужно не столько знать его законы, сколько иметь связь с соответствующей культурой. Свести гармонию к алгебре никогда не удастся!

И все же… Несмотря на все сказанное, наука и искусство имеют очень много общего. Более того, можно утверждать, что в своей сущности это, так сказать, две стороны одной медали, различие лишь в акцентах.

Наше познание мира — нас самих и всего, что нас окружает, — имеет две стороны, два аспекта: логику и непосредственное восприятие — интуицию, когда человек посмотрел, и ему без всяких рассуждений вдруг стало ясно, что дело обстоит вот так-то, а не иначе. В науке логический аспект преобладает. Однако в ней непременно присутствует и интуитивный элемент, хотя бы уже потому, что всякая наука начинается с первичных, логически недоказуемых положений, получаемых путем прямого обобщения опытных данных. Плохому ученому такое обобщение дается с трудом; напротив, талантливый исследователь в хаосе экспериментальных фактов, так сказать, внутренним чутьем усматривает определенную закономерность. Говорят: его осенило. Как совершается такой процесс внутренней подсознательной деятельности в нашем мозгу, наука пока не знает. Но и после того как будут выяснены его законы, когда мы поймем, как рождается мысль, различие между логикой и интуицией сохранится. В общем, хотя наука — логическое построение, она не может существовать без интуиции.

В искусстве интуиция — главное, в отличие от науки, логика играет тут подчиненную роль. Искусство не всегда логично, более того, его основная цель — убедить в том, чего нельзя доказать чисто логически. Говоря словами Гаршина, одного из лучших русских писателей, часто один мощный художественный образ вносит в нашу душу более, чем добыто многими годами жизни. Искусство «работает» там, где наука бессильна. Вместе с экспериментом оно формирует ее фундамент, создает почву, из которой вырастет ее интуитивная сторона.

Получается, что наука и искусство дополняют друг друга и вместе составляют единое целое — способ познания мира. Решать, что из них важнее — пресловутый спор «физиков и лириков», — бессмыслица. Искусство нужно вовсе не потому (точнее, не только потому!), что и в космосе человеку захочется любоваться веткой сирени. Все значительно глубже: без искусства мы не смогли бы выйти в космос, а теперь просто не сможем его по-настоящему освоить.

В научно-фантастических романах частенько идет речь о цивилизации отбившихся от рук разумных роботов, пожелавших, подобно людям, создать свое собственное общество. Не будем спорить с фантастами, может такое случиться с роботами или нет. Допустим на минутку, что может. И вот тогда роботам тоже потребуется искусство. Оно может быть очень своеобразным, совсем непохожим на наше человеческое, но оно непременно должно возникнуть, если роботы начнут осваивать окружающий мир и развивать науку. Читатель не согласен с этим? Вопрос действительно спорный…

Особое место занимает литература. Это нечто промежуточное между наукой и искусством. Масса интуитивного и наряду с этим — модели жизненных ситуаций, где важную роль играет логика. Чтобы убедить читателя, писатель, подобно ученому, прибегает к логике и одновременно широко использует для этого эмоциональные образы и ассоциации. Правда, формы литературы очень разнообразны, их трудно подвести «под одну черту». Например, рассказы Айзека Азимова о приключениях робопсихолога Сюзен Кэлвин — это почти научное обсуждение неожиданных конфликтов, которые могут возникнуть в общении людей и роботов. Это интересно даже для специалистов. А с другой стороны, поэзия Есенина или Бальмонта. Огромный интуитивный заряд.

У чешского писателя Карела Чапека есть рассказ о том, как, будучи невольным свидетелем уличного происшествия, поэт выразил свои впечатления стихотворной фразой: «О шея лебедя! О грудь! О барабан и эти палочки — трагедии знаменья!» Полицейскому чиновнику пришлось изрядно попотеть, прежде чем он сообразил, что это эмоциональный образ быстро умчавшейся автомашины с номером 235. Цифра «2» вызвала у поэта ассоциации с изогнутой шеей лебедя, цифра «3» напомнила ему округлости грудей, а цифра «5» — это кружок внизу, словно барабан, а над ним палочки!

— Так вы уверены, что номер авто был двести тридцать пять? — спросил поэта полицейский.

— Номер? Я не заметил никакого номера, — решительно ответил тот. — Но что-то там было, иначе я бы так не написал!

Литература и искусство по-своему, но не менее информативно, чем наука, отражают мир. Это звенья единого целого, и ни одно из них нельзя отбросить без ущерба для других.