Конечно, нужно напомнить, что здесь «прогноз» — это только псевдоним констатации наметившейся тенденции.
Чтобы придать слову «прогноз» несколько более прямой смысл, нам недостаточно характеристики интеллектуального потенциала науки (констатации общности и широты ее исходных допущений и синтеза «углубления в себя» и «продвижения вперед») и характеристики тальвегов — назревших и нерешенных проблем. Нам нужно еще обратиться к тем силам развития науки, которые связаны с ее эффектом и с тем объемом интеллектуальных и материальных усилий, которые общество выделяет для решения научных проблем.
Мы говорили до сих пор об идеях относительности, идеях единой теории поля, об идейных коллизиях, о синтезе логического углубления идей и экспериментального постижения мира. Мы видели во всем этом исходные звенья научного прогноза. Следует ли отсюда, что идеи правят миром, что они могут объяснить ход научного и общественного прогресса?
Нет, идеи не правят миром. Движущей силой общественного прогресса служит в последнем счете развитие производительных сил человечества. Такая роль производительных сил подтверждена всей историей человечества, и в наиболее яркой форме — историей последних десятилетий. Сейчас все знают, что освобождение атомной энергии определило важнейшие технико-экономические, социальные и культурные процессы современности. Вместе с тем все знают, что к освобождению атомной энергии привело не логическое саморазвитие идеи в умах людей, а развитие промышленности и эксперимента. Наука сейчас не отличается от промышленности в том отношении, что она входит вместе с промышленностью в единый комплекс, где каждая отрасль не может существовать и развиваться без других. Что же касается эксперимента, то современная наука насквозь экспериментальна — больше, чем когда-либо. Здесь следует вернуться к уже удивившему нас эффекту экспериментальных схем с зеркалами, лучами света и кабинами лифта. Все дело в том, что сейчас величайшие революции мысли, величайшие преобразования стиля и логики научного мышления (самые крупные «углубления разума самого в себя») неотделимы от однозначного постижения все новых и новых фактов («продвижения разума вперед»). Этот синтез двух движений разума, которые когда-то противопоставил друг другу Лаплас, является главной тайной науки XX в., он получил наиболее отчетливое выражение в слиянии критериев «внутреннего совершенства» и «внешнего оправдания», а наиболее важным результатом их слияния была теория относительности. Основная идея этой книги состоит в том, что перспектива дальнейшего, еще более глубокого синтеза «углубления разума самого в себя» и его «продвижения вперед» является исходным пунктом прогнозов научного прогресса. Подчеркнем еще раз, что речь может идти отнюдь не о логическом саморазвитии идей как фундаментальной движущей силы прогресса. Такое саморазвитие всегда опиралось на эксперимент, промышленность, эмпирическую проверку — на «внешнее оправдание». Теперь же развитие идей само происходит в форме мысленных и реальных экспериментов. Для теории относительности характерно радикальное исключение из концепции мира всех понятий, которые принципиально не ведут к эксперименту, всех представлений (например, представления о движении в эфире и самого эфира), которые не могут стать объектом экспериментальной проверки. Именно поэтому изложение теории относительности обычно требует экспериментальных схем с зеркалами и лучами света, схем, которые оказываются в последнем счете столь важными для духовной эволюции и развития производительных сил человечества.
Из экспериментального стиля современного научного мышления, из синтеза «внутреннего совершенства» и «внешнего оправдания», из синтеза «углубления в себя» и «продвижения вперед» вытекает более высокая форма динамичности, свойственная современной науке. В свое время научные концепции выводились из логических схем, казавшихся незыблемыми. Экспериментальные данные входили в науку, не колебля ее исходных принципов. Сейчас эксперимент служит основой радикального пересмотра исходных принципов. Отсюда — новая динамика научного и технического прогресса. Уже говорилось о контрольных исследованиях в заводских лабораториях как гарантии заданного технического уровня, о поисках новых конструкций и технических приемов как гарантии ненулевой скорости технического прогресса, о поисках новых идеальных физических схем как гарантии его ускорения и о фундаментальных исследованиях, приводящих к возрастанию самого ускорения. Именно динамизм исходных принципов, которые стали объектом экспериментальной проверки (в этом и состоят фундаментальные исследования), характерен для науки XX в., и связан он с синтезом логики и эксперимента, «углубления разума самого в себя» и его «продвижения вперед».
С таким синтезом связан явный характер той зависимости научного прогресса от развития производства, которая была открыта еще в XIX в. Сейчас мы попытаемся, исходя из этой зависимости, определить, какой более высокий синтез «углубления в себя» и «продвижения вперед» вытекает из широкого производственного применения релятивистской и квантовой физики. Мы убеждены, что такой синтез и является главным прогнозом для науки конца XX в.
Атом
В первой части этой книги, в очерке «Начальные условия» уже шла речь о ноозонах, о тех областях, где законы одного ряда явлений переходят в иные законы, специфические для другого ряда, несводимые к первым. Теперь мы можем проиллюстрировать подобные переходы и вместе с тем показать, что именно здесь — наиболее пластичные зоны, где целесообразная деятельность человека создает начальные условия, упорядочивает мир, создает исходную негэнтропию, предопределяющую в той или иной мере ход объективных процессов. В современной науке и технике ноозонами становятся такие звенья иерархии дискретных частей вещества, которые раньше не могли испытать упорядочивающее воздействие человека. Сейчас речь пойдет об атомном ядре и ядерных реакциях. Здесь создается зона перехода от законов и соотношений, определяющих существование стабильных ядер, к законам деления и синтеза ядер, их превращения в иные ядра. Для реакций ядерного деления существенно наличие некоторой критической массы, при которой деление ядер приобретает характер цепной реакции. Получение делящегося вещества в блоках критической массы — пример создания начальных условий, предопределяющих ход используемого процесса. В случае синтеза ядер начальные условия включают очень высокую температуру. В обоих случаях речь идет о такой перекомпоновке исходных, начальных условий, при которой начинается заранее представимый (и поэтому могущий играть роль цели человеческой деятельности) процесс. Создание блоков делящегося урана или плутония в сущности аналогично созданию концентрированного перепада потенциала воды в верхнем и нижнем бьефах у плотины или перепаду температуры между котлом и конденсатором паровой машины. Только в ядерной энергетике мы сталкиваемся с несравненно большими концентрациями энергии, с несравненно большими перепадами, с пластичной, допускающей целесообразное вмешательство структурой в очень малых пространственно-временных областях. Однако здесь лучше остановиться и вспомнить о читателях, которые ожидают пояснений, чтобы понять, о чем идет речь, о каких ядрах, о каких процессах деления и синтеза. Таких читателей, вероятно, меньшинство: представления о ядерных процессах, освобождающих 2,2 тыс. квтч из каждого грамма делящегося вещества, сейчас широко распространены. Но интересы меньшинства должны учитываться, и краткие пояснения здесь уместны.
Теория относительности связала энергию тела с его массой соотношением Е = mс2. Это соотношение впоследствии позволило объяснить один важный результат ядерной физики. Масса ядра немного меньше, чем сумма масс ядерных частиц — протонов и нейтронов, из которых состоит ядро. Разность (ее назвали «дефектом массы») у одних элементов больше, у других меньше. С точки зрения теории относительности эту разность можно связать с энергией связи частиц в ядре, объяснить разностью энергии ядерных частиц, взятых порознь (т. е. суммарной энергией распавшегося ядра, суммарной энергией еще не соединенных воедино частиц, из которых состоит ядро), и полной энергией ядра. Энергия ядра меньше суммы энергий составляющих его частиц, поэтому и масса его меньше суммы масс частиц. Когда частицы соединяются в ядро, освобождается энергия и соответственно уменьшается масса. В одних ядрах частицы упакованы более компактно, разность между энергией ядра и суммарной энергией частиц, составляющих это ядро, здесь относительно больше и соответственно дефект массы больше. В ядрах других элементов частицы упакованы не так компактно и дефект массы меньше. Разумеется, речь идет не о различии, зависящем от сравнительной величины ядер (они могут состоять из нескольких частиц, из нескольких десятков частиц, вплоть до самых тяжелых элементов, где в ядрах сгруппировано больше двухсот частиц), а о дефекте массы, приходящемся на одну частицу, об удельном дефекте массы.
Предположим, что мы перегруппировали частицы и уложили их в ядре так, что дефект массы возрос. Тогда за счет подобной более компактной, более экономной упаковки часть энергии освободится. Каким переходам от одного элемента к другому соответствует такое освобождение энергии?
Таблица Менделеева начинается водородом, атомное ядро которого состоит из одного протона. Здесь дефект массы, конечно, отсутствует. У следующего элемента, гелия, ядро состоит из двух протонов и двух нейтронов, здесь есть значительный дефект массы, и синтез ядер гелия из ядер водорода (т. е. протонов) и нейтронов освободил бы относительно большое количество энергии. В середине таблицы Менделеева находятся элементы с большим удельным дефектом массы, чем в начале таблицы, у легких элементов, и большим, чем в конце таблицы, у тяжелых элементов. Поэтому, разделив ядро урана (238 ядерных частиц) на два ядра по 115–120 ядерных частиц, мы перешли бы к более экономной упаковке частиц и соответственно большему удельному дефекту массы. Энергия при этом выделилась бы. Такое выделение энергии освободило бы только небольшую часть энергии, соответствующей всей массе вещества. Здесь еще не используется энергия, близкая к массе частиц, умноженной на квадрат скорости света. Но освобождающаяся при таком делении энергия в миллионы раз бо