Версия для печати
Вернуться к списку

Популяризация науки зачастую формирует искаженную физическую картину мира

Об авторе: Александр Александрович Самохин – доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник Института общей физики им. А.М. Прохорова РАН.

В поисках терминологической гармонии

Наука занимается добыванием новых знаний о природе, обществе и нас самих. Как и во многих других сферах деятельности, важную роль при этом играет четкость и определенность используемых терминов, то есть названий рассматриваемых объектов, состояний, процессов и т.п.

Слова, используемые в качестве термина, могут быть связаны с его содержанием весьма условно, что отражено в известном анекдотическом вопросе о том, как астрономам удается узнавать истинные названия звезд. В этом смысле словесное выражение термина не ограничивается какими-либо особыми рамками. В физике, например, для некоторых квантовых чисел используются такие слова как, «странность», «очарование» или «прелесть», нисколько не влияющие на принадлежность физики к точным наукам.

В то же время вопросы о происхождении конкретных терминов в некоторых случаях оказываются достаточно поучительными и заслуживающими специального обсуждения. Условность терминологии не исключает возможности влияния на ее формирование различных общечеловеческих факторов, накладывающих свой отпечаток не только на общественные, но и на точные науки.

Проявления научной моды

Развитие науки естественным образом влечет за собой изменение ее терминологической системы. Однако переход от использования в физике слова «субмиллиметры» к слову «терагерцы» в названии одного и того же диапазона шкалы электромагнитных волн вряд ли обусловлен такой естественной необходимостью. Аналогичное замечание можно отнести и к смене названия «мелкодисперсные частицы» на «наночастицы». Подобные терминологические эволюции являются скорее проявлениями специфической «научной моды», чем изначальными потребностями науки.

В физике имеются также случаи использования терминов без достаточно общего определения их содержания и пределов применимости. В качестве примера можно назвать такие термины, как «спонтанное» и «вынужденное излучение». Считается, что первый из этих процессов происходит без участия внешнего поля, а второй вынуждается (индуцируется) внешним полем. Однако ограниченность такой терминологии не всегда осознается с необходимой полнотой. А ведь это очевидно уже из классической формулы для дипольного излучения заряженной частицы с заданным ускоренным движением, где нет каких-либо признаков «спонтанности» или «вынужденности». Недостаточность общности и универсальности каких-либо названий не препятствует, разумеется, их конкретному использованию в отдельных частных случаях, если не забывать о пределах их применимости.

На некоторые возникающие в связи с обсуждаемой терминологией недоразумения обратил внимание в методических заметках «О природе спонтанного излучения» (журнал «Успехи физических наук», август 1983 года) академик Виталий Гинзбург. Он отметил при этом, что недоразумения, с которыми приходится сталкиваться в вопросе о природе спонтанного излучения, порождены ходом исторического развития квантовой теории в целом и квантовой теории излучения в частности.

Терминологические «загогулины»

Исторический контекст развития науки так или иначе находит отражение в названии терминов. Некоторые из них содержат имена ученых, внесших определяющий вклад в данное открытие: уравнения Максвелла, постоянная Планка, эффект Комптона, преобразования Лоренца…

При отсутствии приоритетных споров использование подобной терминологии не порождает каких-либо проблем. В противном случае в различных странах могут использоваться различающиеся термины для одного и того же явления. Например, вектор Пойнтинга и вектор Умова–Пойнтинга для потока энергии. Рассеяние Бриллюэна и рассеяние Мандельштама–Бриллюэна; рамановское и комбинационное рассеяние – в случае рассеяния падающего излучения соответственно на звуковых волнах и локализованных колебаниях среды.

Термин «рассеяние» описывает изменение свойств исходного излучения при его взаимодействии со средой. В монографии «Теории поля» Ландау и Лифшица отмечается: «Если на систему зарядов падает электромагнитная волна, то под ее влиянием заряды приходят в движение. Это движение, в свою очередь, сопровождается излучением во все стороны; происходит, как говорят, рассеяние первоначальной волны».

Такое расширение терминологического набора вроде бы избавляет от необходимости отвечать на вопрос о спонтанности или вынужденности излучения заряда в поле волны, поскольку это уже не излучение, а рассеяние. Однако полная терминологическая гармония все же не достигается, поскольку рассеяние при относительно слабом внешнем поле называется не вынужденным, а спонтанным.

Впрочем, эти терминологические «загогулины» уже давно стали привычными и вряд ли обращают на себя больше внимания, чем словосочетания «отрезанный ломоть», «красные чернила» или «оптические мазеры» – как именовались лазеры на начальном этапе их создания.

Кто-то может, наверное, без особого труда привыкнуть и к утверждению о том, что треугольники на самом деле бывают разными: треугольными, четырехугольными и т.д. Но такого рода привыкание, деформирующее элементарную логику, неизбежно влечет за собой различные негативные последствия, усугубляемые под действием средств массовой информации.

Великолепный пример подобного не всегда осознаваемого влияния дается в сатирической повести «Светлая личность» Ильи Ильфа и Евгения Петрова: «Удивительный монумент украшал город с прошлого года. Воздвигая его, пищеславцы подражали Москве. В стремлении добиться превосходства над столицей, поставившей у Никитских ворот пеший памятник Тимирязеву, город Пищеслав заказал скульптору Шацу конную статую. Весь город, а вместе с ним и скульптор Шац думали, что Тимирязев – герой гражданских фронтов в должности комбрига.

Шац на время забросил обязанности управдома, которые обычно исправлял, ввиду затишья в художественной жизни города и в четыре месяца отлил памятник. В первоначальном своем виде Тимирязев держал в руке кривую турецкую саблю. Только во время приема памятника комиссией выяснилось, что Тимирязев был человек партикулярный. Саблю заменили большой чугунной свеклой с длинным хвостиком, но грозная улыбка воина осталась. Заменить ее более штатским или ученым выражением оказалось технически невыполнимым. Так великий агроном и скакал по бывшей Соборной площади, разрывая шпорами бока своего коня».

Эйнштейн тут ни при чем

В знаменитых «Лекциях по физике» нобелевского лауреата Ричарда Фейнмана, где говорится о релятивистской связи между энергией и массой покоя атомного ядра М, читаем: «Вычтя одно значение массы из другого, можно прикинуть, сколько энергии высвободится, если М распадется «пополам». По этой причине все газеты считали Эйнштейна «отцом» атомной бомбы. На самом же деле под этим подразумевалось только, что он мог бы заранее подсчитать выделившуюся энергию, если бы ему указали, какой процесс произойдет. Энергию, которая должна высвободиться, когда атом урана подвергнется распаду, подсчитали лишь за полгода до первого прямого испытания. И как только энергия действительно выделилась, ее непосредственно измерили (не будь формулы Эйнштейна, энергию измерили бы другим способом), а с момента, когда ее измерили, формула уже была не нужна. Это отнюдь не принижение заслуг Эйнштейна, а скорее критика газетных высказываний и популярных описаний развития физики и техники. Проблема, как добиться того, чтобы процесс выделения энергии прошел эффективно и быстро, ничего общего с формулой не имеет».

Эти слова нобелевского лауреата, напечатанные в знаменитом учебном пособии, казалось бы, должны были поспособствовать возвращению вспенившегося информационного потока в нормальное русло. Однако ничего подобного не происходит.

Спустя почти полвека после опубликования фейнмановских лекций появляется, например, книга Д. Боданиса «Е=мс2. Биография самого знаменитого уравнения в мире», в рекламном описании которой сообщается: «В 1905 году, выведя свое знаменитое уравнение E=мc2, Альберт Эйнштейн подарил миру мощный источник энергии и открыл новые пути к познанию Вселенной. И теперь, более ста лет спустя, блестящий популяризатор науки Дэвид Боданиc увлекательно и просто рассказывает об этом великом открытии. Герои его захватывающей, как детектив, книги – выдающиеся физики, среди которых Фарадей, Резерфорд, Ферми, Оппенгеймер, Гейзенберг и, конечно же, гениальный Эйнштейн».

В другом комментарии обозреватель и преподаватель Высшей школы экономики К. Мартынов по поводу книги Боданиса пишет: «Последняя часть книги рассказывает о том, какие практические применения этому уравнению были найдены в двадцатом веке, включая, разумеется, атомную бомбу, а также открытие черных дыр во Вселенной».

Подобные перекосы в процессе популяризации науки недопустимы, поскольку они деформируют восприятие реальной действительности.

Война за термины

Можно напомнить, что условность в выборе словесного выражения того или иного термина имеет свои ограничения. «Как корабль назовешь, так он и поплывет» – это выражение в определенном смысле относится и к некоторым физическим терминам.

В большинстве случаев подобное влияние в физике либо вообще отсутствует, либо достаточно легко корректируется соответствующим изменением или дополнением исходной терминологии. При этом один и тот же, по сути, физический термин может иметь различные словесные выражения.

Например, одна из характеристик черных дыр – радиус Шварцшильда. Он терминологически эквивалентен словосочетанию «гравитационный радиус», введенному в научный обиход немецким ученым Карлом Шварцшильдом в 1916 году. В связи с этим обычно поясняется, что на важность этой величины впервые обратил внимание Джон Мичелл в своем письме к Генри Кавендишу, опубликованном в 1784 году.

Информация о подобных исторических фактах не только демонстрирует этапы реального развития научных исследований, но и способствует более углубленному восприятию фундаментальных законов природы, вызывает к ним дополнительный интерес у любознательной части человечества.

На рубеже XIX и XХ веков происходило формирование двух новых частей современной физики, связанных с фундаментальными значениями кванта действия (постоянной Планка) и скорости света в вакууме. В отличие от квантовой механики одно из названий другой части («теория относительности»), использованное Эйнштейном в 1907 году, вызвало много продолжающихся до сих пор разномасштабных страстей с участием СМИ и научно-популярных изданий. Поскольку даже краткое обсуждение этой темы далеко выходит за рамки данной статьи, ограничимся здесь только несколькими замечаниями.

Википедия сообщает, что термин «теория относительности» иногда используется как эквивалент понятия «релятивистская физика» с примечанием: релятивистская физика – раздел физики, изучающий явления, происходящие при движениях со скоростями, сравнимыми со скоростью света. В этих условиях движение описывается согласно теории относительности.

При таком терминологическом раскладе возникает вопрос о соотношении теории относительности и уравнений электродинамики, которые являются релятивистски инвариантными, то есть сохраняющими свой вид при преобразованиях Лоренца с постоянной скоростью света. Эти уравнения были сформулированы задолго до создания теории относительности. Дополнительную остроту этому вопросу придает и факт недостаточного цитирования Эйнштейном своих предшественников: Максвелла, Лоренца, Пуанкаре и других ученых, которые внесли основной вклад в формирование физического содержания введенного им нового термина. Немного упрощая, можно сказать, что Эйнштейн в значительной мере «переназвал» уже существовавший термин «релятивистская физика» на «теория относительности». Ведь уже уравнения Максвелла являются примером полностью релятивистской теории.

Между тем в статье М.И. Панова, А.А. Тяпкина и А.С. Шибанова «Анри Пуанкаре и наука начала ХХ века», помещенной в книге «Анри Пуанкаре. О науке», можно прочитать: «Им были высказаны исходные принципы новой теории, пришедшей на смену классической механике и потребовавшей пересмотра физических представлений о времени и пространстве. Именно в его работах впервые были сформулированы в достаточно полной и ясной математической форме все основные положения специальной теории относительности».

В то же время в той же Википедии в статье «Теория относительности» имя Пуанкаре и классическая электродинамика Моксвелла упоминаются в таких контекстах: «В истории физики термин теория относительности иногда используется для отграничения взглядов Эйнштейна, Минковского и их последователей, отвергающих концепцию светоносного эфира, от взглядов некоторых их предшественников, таких как Лоренц и Пуанкаре»; «Специальная теория относительности возникла как разрешение противоречия между классической электродинамикой (включая оптику) и классическим галилеевским принципом относительности».

В результате такого информационного напора далеко не все, даже учившие физику, могут правильно назвать имя создателя первой релятивистской теории или те релятивистские эффекты, проявления которых используются в нашей повседневной жизни.

Для устранения подобных перекосов требуется более активная позиция не только отдельных ученых или научного сообщества в лице Российской академии наук и других причастных к науке структур. Эта задача стоит также перед всем гражданским обществом, осознающим все вызовы и опасности нынешнего бытия в условиях текущей информационной войны.