БУДУЩЕЕ НАУКИ

Речь на Международном симпозиуме по планированию науки Прага, 20 сентября 1959 г.

Опубликована в журналах «Мир науки» 4, № 3—4, 2 (1960) и «Наука и жизнь», № 3, 18 (1962).

Меня попросили выступить на тему о будущем развитии науки. Это трудная, но интересная и полезная задача: только имея ясную перспективу будущего, мы можем правильно направлять нашу работу в настоящем.

Мне хочется отметить, что здесь, на конференции, я являюсь одним из старейших ее участников. На протяжении моей сорокалетней научной деятельности я имел возможность наблюдать те многочисленные изменения, которые происходили в развитии науки и в ее задачах. Окидывая мысленно взглядом этот период развития науки, трудно не отметить те коренные изменения в отношении к ней, которые сейчас происходят. В дни моей молодости часто говорили о «чистой науке», науке для науки. Теперь об этом нет и речи. Наука сейчас стала рассматриваться как необходимая составная часть общественного строя и не только как полезная, но и как неотъемлемая его часть. Государство все больше уделяет внимание науке как важнейшему элементу государственной жизни; теперь научные учреждения ставятся наравне с другими ответвлениями общественного устройства, например, народным образованием, транспортом, армией. Этого не было 50 лет тому назад; тогда в организации науки господствовали случайные факторы, а ее развитие основывалось на частной инициативе.

Сейчас с расширением масштабов научно-исследовательской работы во всех странах государственные ассигнования на развитие науки продолжают расти как в академических научных учреждениях, так и в промышленных. Строятся сложнейшие установки громадного размера, как ускорители на много миллионов вольт, мощные атомные реакторы, пускаются спутники для исследования космоса и т. д. Решение таких задач не может быть делом отдельных лиц, но является результатом коллективного творчества и требует больших организационных усилий и средств, посильных только крупным государствам.

В связи с ростом масштабов научной работы происходит деление науки на базисную (познавательную) и прикладную. Я думаю, что это деление во многом следует считать искусственным, и трудно указать точку, где кончается базисная и начинается прикладная наука. Это деление связано с тем, какие непосредственные цели преследует ученый — познавательные или прикладные. Поэтому базисная наука все больше сосредоточивается в академических институтах и университетах, а прикладная — в научно-исследовательских учреждениях при промышленности. Такое разделение науки больше связано с необходимостью финансирования, планирования и контролирования научных работ.

В деятельности ряда крупных ученых трудно проследить, когда они преследовали прикладную цель, а когда познавательную. Например, крупнейший ученый Лангмюр всю свою жизнь работал на промышленных предприятиях и решил ряд крупнейших технических задач в электроламповой промышленности, но хорошо известно, что в ходе этих работ он сделал ряд фундаментальных исследований в электронике и в вакуумной физике.

Коллективная работа в науке и роль руководителя.

Теперь мы часто обсуждаем, как должна быть организована научная работа, которая по своим масштабам требует участия большого, слаженного творческого коллектива. Кто должен руководить работой такого коллектива — ученый или администратор?

Профессор Бернал в своем выступлении сказал, что администраторы здесь играют решающую роль и они необходимы для организационной работы над крупными научными проблемами. Я не согласен с профессором Берналом — не в том, что такие организаторы для коллективной работы в науке необходимы, —это правильно, но, по-моему, ими должны быть не администраторы, а непосредственно сами ученые. Я смогу лучше всего выразить свою мысль, прибегнув к сравнению с другими областями творчества, а именно с театром и кино.

Некогда театр состоял только из труппы актеров, и режиссер был незаметной фигурой. Теперь же, особенно с развитием кино, в котором участвуют тысячи и десятки тысяч актеров, главная роль, определяющая успех постановки, перешла к режиссерам. При большой коллективной работе режиссер стал теперь необходим также и в науке. Какие требования мы ставим перед ним? Главное требование то, что его роль должна быть творческой, а не чисто административной. Он должен понимать смысл и цель решений научной работы и должен правильно оценивать творческие возможности исполнителей, распределять роли по талантливости и так целесообразно расставить силы, чтобы все стороны решаемой проблемы развивались гармонично.

Поскольку для организации решения всякой новой научной проблемы надо находить свои организационные формы, руководитель крупной научной проблемы, даже если он сам лично и не работает в науке, должен быть человеком с большим творческим талантом. Не знаю, почему руководитель такого великолепного достижения в науке, как пуск первого спутника, не достоин Нобелевской премии, хотя может быть, он лично и не выполнял научной работы, связанной с подготовкой этого уникального опыта? Разве он не организовал его? Такие кинорежиссеры, как Сергей Эйзенштейн или Рене Клер, о которых можно сказать, что они крупные творческие руководители, и которые, как всем нам хорошо известно, создали самые замечательные художественные фильмы, сами не были при этом актерами. Мы знаем случаи, когда большой актер вместе с тем является и большим режиссером, например, Чарли Чаплин. Так и в науке, известны случаи, когда большой ученый является и большим организатором коллективной научной работы. Такими разносторонними учеными были, например, Резерфорд и Ферми. Но это, конечно, — счастливое исключение, а не правило. Несомненно, что сейчас наступает такой период развития науки, когда организаторам науки будет отводиться все более и более крупная роль.

Мне кажется, что теперь мы должны начинать специально воспитывать и готовить людей — организаторов больших научных проблем и, чтобы сделать эту должность привлекательной, относиться к таким людям с большим уважением, а не относить их просто к некоторой разновидности бюрократов-администраторов. В коротком докладе трудно сформулировать, по каким принципам нужно отбирать этих людей и как их учить и воспитывать. Они встречаются очень редко, и, по-видимому, это один из уникальных видов человеческого таланта, и поэтому они нуждаются в очень большом внимании и в большой заботе.

Итак, я предполагаю, что одна из задач будущего — это воспитание и развитие нового типа ученого-организатора, деятельность и значение которого я только что описал. Этот тип ученых-руководителей в настоящее время находится в начальной стадии своего развития, но в будущей науке больших масштабов будет играть решающую роль.

Масштабы научной работы.

Следующая проблема, на которой я хочу остановиться, — это масштабы, которых научная работа достигнет в будущем. Попробуем разобрать вопрос, какой объем средств (людские резервы, материальные и денежные средства) со временем будет выделять государство на научную работу? В настоящее время даже в самых развитых государствах этот объем составляет только три — четыре процента всего бюджета. Но с каждым годом эта доля неукоснительно растет как в социалистических, так и в капиталистических странах.

Сейчас многие экономисты отмечают крупные социальные явления в связи с поднятием технической культуры. И в промышленности и в сельском производстве роль физического труда непрерывно уменьшается. Уже неоднократно отмечалось в печати, что с ростом ресурсов электроэнергии, с внедрением механизации и автоматизации производство будет брать от человека только небольшую часть его сил: за счет энергии электростанций эту работу будут выполнять кибернетические машины, а освобожденные творческие силы и духовная энергия людей будут главным образом направляться на науку и искусство. Спрашивается, какая же часть человечества будет со временем заниматься наукой и искусствами? Здесь мы можем прибегнуть к аналогии в стиле Герберта Спенсера. Если сравнить государственный организм с животным и вес той части тела животного, которая выполняет умственную работу, а именно головы, сравнить с весом всех остальных частей тела, которые выполняют физическую работу, мы получим интересный результат. Начнем с допотопного животного, например, динозавра. Это было животное с маленькой головой и гигантским телом. Мы знаем, что в эволюционном развитии жизни на Земле такому животному не принадлежало будущее. Будущее в борьбе за существование принадлежало человеку, вес головы которого составляет примерно 5—10% от веса тела.

Так и в эволюционном развитии человеческого общества культура будет непрерывно расти и на нее будет тратиться все больше и больше средств. Здесь можно заметить, что природа пока что предоставила развитию духовного начала человека по сравнению с физическим качественно более щедрые возможности, чем до сих пор предоставляли даже наиболее развитые государства. В одной из своих статей академик Н. Н. Семенов писал, что в будущем тем или иным путем половина человечества будет участвовать в созидательном научном труде. Таким образом, одна половина населения государства будет выполнять общественные функции, другая же будет работать в институтах, конструкторских бюро, на опытных заводах, там, где не может иметь место механизация и автоматизация, но необходим индивидуальный подход к решению каждой поставленной новой проблемы. Профессор Бернал научно-творческую деятельность людей в будущем рисует иначе. Он предполагает, что каждый человек часть своего времени будет отдавать умственной творческой работе, а другую часть времени — производительному труду. Мне лично кажется более вероятным предположение Семенова, поскольку люди, склонные к творческой деятельности, будут ей отдаваться всецело. Это дает людям большее удовлетворение, и это делает их творческий труд более производительным.

Научные открытия будущего.

Сейчас я хочу остановиться на тех областях науки, которые, как можно предполагать, будут заново возникать в будущем. Тут прогнозы можно делать исходя из разных предпосылок. Я предполагаю это сделать по принципу экстраполяции и поэтому начать рассмотрение с оценки количества новых явлений природы, которые были открыты наукой в течение прошедших лет. Я хочу оговориться, что выражение «новое явление» я прилагаю к такому физическому явлению, которое нельзя ни полностью предсказать, ни объяснить на основе уже имеющихся теоретических концепций, и поэтому они открывают новые области исследований. Чтобы сделать предложенную экстраполяцию более ясной, я назову главные, основные новые явления в физике, которые были открыты за последние сто пятьдесят лет.

Прежде всего я хочу назвать открытие Гальвани в 1789 г. электрического тока, которое, конечно, никак не вытекало из существовавших тогда теоретических концепций о природе электричества, в основном созданных Франклином.

Следующее открытие, подходящее под данное определение, — это открытие Эрстэдом в 1820 г. влияния электрического тока на магнитную стрелку. С нашей точки зрения, сделанное позже открытие Фарадеем магнитной индукции не является новым, так как магнитная индукция по своему существу представляет собой явление, обратное открытому Эрстедом, и, таким образом, в то время его можно было предвидеть. Работы Эрстеда и Фарадея привели к закону Ленца, к созданию уравнений Максвелла и к ряду других фундаментальных выводов, но все они были разработкой основного открытия Эрстеда, предсказать которое на теоретической основе было совершенно невозможно. Следующий пример нового явления — внешний фотоэффект, открытый в 1887 г. Герцем (мы все, конечно, гораздо больше чтим Герца за обнаружение им электромагнитных волн). Это явление также невозможно было предвидеть теоретически. На основе изучения фотоэффекта лет тридцать спустя вывел свои знаменитые уравнения Эйнштейн, определивший квантовую природу этих явлений. Принцип неопределенности и квантовая теория были предопределены открытием фотоэффекта, и все замечательные научные разработки этого явления составляют лишь дальнейшую методическую работу.

Затем можно назвать открытие Беккерелем в 1896 г. радиоактивности (которую также нельзя было предугадать на основе существовавших тогда теорий), заложившей начало ядерной физики.

Далее, обнаружение Томсоном электрона тоже можно рассматривать как открытие нового явления, заложившего основание современной электроники. Эксперимент Майкельсона и Морли, поскольку он дал результат, который нельзя было предвидеть теоретически, тоже можно назвать открытием новых явлений, установивших основные принципы теории относительности. Нельзя было предугадать открытие Гессом в 1919 г. космических лучей. Я полагаю, что нужно отметить как новое открытие также деление урана, сделанное Мейтнер и Ганом.

Что типично для всех прежних открытий? Прежде всего ценность их осознавалась полностью лишь через 20—30 лет, когда становилось понятным, что они не могут быть объяснены научными взглядами того времени, и поэтому под их влиянием менялись и развивались новые направления в основных теоретических концепциях.

Возможны ли подобные открытия в будущем? Исчерпаны ли в настоящее время все физические открытия в природе? Есть ли еще такие фундаментальные новые явления в природе, которые ждут своего открытия?

Если построить кривую и по горизонтальной оси отложить время, а по вертикальной — число открытий и если добросовестно рассмотреть эту кривую открытий, то мы увидим, что она не имеет тенденции падать к нулю. Поэтому, экстраполируя эту кривую, мы видим, что в ближайшем будущем мы будем свидетелями еще не одного не менее важного и «нового» открытия, чем только что перечисленные. Они позволят еще глубже понимать окружающую нас природу и предоставят в распоряжение людей новые возможности для роста нашей культуры. Обычно можно видеть, что люди склонны считать, что они уже знают о природе все, что можно знать. Так было всегда. Достаточно почитать труды современников Ньютона, чтобы видеть, что и тогда многие считали, что с открытием классических законов механики закончено познание мертвой природы. Хотя это часто и противоречит нашему субъективному ощущению, но мы не должны впредь делать ту же ошибку — считать, что в будущем новых открытий не будет сделано.

Возможно, вы спросите меня, какие же это будут открытия? Если бы я мог их предсказать, то тем самым они не стали бы неожиданными и новыми. И все же я хочу привести один пример, когда мне казалось, что я мог бы сделать открытие, которое уже было передо мной, но я не попытался его осуществить. В этом примере есть поучительный элемент.

Когда в 30-е годы я получил очень сильные магнитные поля, в 10 раз сильнее тех, которые получали до меня, ряд ученых советовал мне провести опыты по исследованию влияния сильного магнитного поля на скорость света. Настойчивее всех со мной говорил об этом Эйнштейн. Он сказал: «Я не верю, что бог создал вселенную такой, что в ней скорость света ни от чего не зависит». Эйнштейн любил в подобных случаях ссылаться на бога, когда более разумного довода не было. Из сделанных уже в этом направлении опытов было известно, что если бы я осуществил такой опыт с моими более сильными полями, то все же эффект был бы очень маленький, только второго порядка. При этом, конечно, истинную величину эффекта, поскольку явление было бы новое, предвидеть было нельзя. В то же время опыт обещал быть исключительно сложным, так как до этого проводились подобные эксперименты с полями до 20 тысяч эрстед, и они показали, что даже при очень чувствительном методе измерения магнитное поле заметно не влияет на скорость света.

Другим человеком, настаивающим на этом эксперименте и даже предлагавшим финансовую поддержку, был Оливер Лодж. Он также обращался ко мне с советом осуществить этот исключительно трудный и тонкий опыт. И все же я отказался. Почему? Поясню это следующим поучительным примером, который, может быть, многим неизвестен.

Как вы помните, закон сохранения вещества был экспериментально открыт Ломоносовым в 1756 г. и несколько позже Лавуазье. В начале нашего века Ландольт проверил его с большой точностью. Он также поместил вещество в запаянных сосудах, и точно взвесил его до и после реакции, и показал, что вес остался неизменным с точностью не меньше чем до десятого знака. Если взять энергию, которая высвобождается при химической реакции, и, согласно уравнению из теории относительности, выведенной Эйнштейном, рассчитать изменение в весе вещества, то окажется, что если бы Ландольт провел свой опыт с точностью на два — три порядка больше, то он смог бы заметить изменение веса в прореагировавшем веществе. Таким образом, мы знаем теперь, что Ландольт очень близко подошел к открытию одного из самых фундаментальных законов природы. Но предположим, что Ландольт затратил бы еще больше сил на этот опыт, проработал бы еще лет пять и поднял бы точность на два — три порядка и заметил бы это изменение в весе, то большинство ученых ему все же не поверили бы. Известно, что один опыт, сделанный с предельной точностью, всегда неубедителен и, чтобы его проверить, надо, чтобы нашелся еще один экспериментатор, готовый затратить на него тоже лет десять усиленной работы. Жизнь подсказывает, что пока решение задачи известными методами лежит на пределе точности эксперимента, убедительными они могут быть, лишь когда сама природа подскажет новый метод решения. В данном случае так и было: закон Эйнштейна был довольно просто проверен Астоном, когда он изобрел и разработал новый, точный метод определения массы радиоактивных изотопов по отклонению ионного пучка. Поэтому мы должны ждать и в описанном мною случае, когда сама природа предоставит нам новые методические возможности изучать влияние магнитного поля на скорость света, и, вероятно, тогда появится простой и убедительный эксперимент для изучения этого явления. Вот почему я отказывался от проведения этих сложных опытов. Заканчивая этот раздел, я думаю, что с полной уверенностью можно сказать, что в недалеком будущем физикам предстоит открыть еще очень много нового и интересного, и уместно вспомнить слова Гамлета: «Есть многое на свете, друг Горацио, что и не снилось нашим мудрецам». Так было триста лет назад, во времена Шекспира, и так будет всегда. В сущности, здесь идет речь не о чем ином, как о законе непрерывного диалектического развития познания человеком природы.

Важнейшие научные проблемы ближайшего будущего. Помимо открытия новых явлений природы, которые мы не можем предвидеть, главные усилия ученых всегда будут направлены на более глубокое изучение уже открытых явлений природы, на решение методических и прикладных задач. Чтобы найти те направления научных работ, которые в ближайшем будущем станут ведущими, надо определить области естествознания, которые теснее всего связаны с наиболее актуальными запросами жизни.

Всем хорошо известны наиболее важные и интересные проблемы, которые сейчас стоят перед наукой, и я на них не буду останавливаться детально. Первая из таких проблем — это завоевание космического пространства. Для осуществления этой цели сделано основное — человек вырвался из гравитационного поля Земли; главная задача будущего в том, что нам предстоит использовать ядерную энергетику как двигательную силу космических кораблей. Какие практические результаты даст решение этой проблемы? Увеличится возможность заселения других планет. Это, конечно, задача весьма далекого будущего, нам пока не тесно и здесь, на Земле. Но красота и увлекательность проникновения в новые, неизведанные области и заключается в том, что человек не может предвидеть того, что он там для себя найдет. Весь накопленный исторический опыт неизменно показывает, что проникновение в новые области всегда открывает и новые возможности поднятия человеческой культуры. Несомненно, так будет и здесь.

Можно отметить, что и сейчас уже существуют практические возможности использования космических ракет: это — удаление радиоактивных отходов и шлаков, остающихся от атомных реакторов. Не раз уже указывалось, что в ближайшем будущем начнет скапливаться такое большое количество радиоактивных отходов от атомных энергетических установок, что их хранение станет затруднительным и опасным, и многие считают, что это будет главным препятствием на пути крупного развития атомной техники. Если отправлять эти радиоактивные шлаки в космическое пространство на ракетах, это будет вполне безопасно для человечества и, по-видимому, не повлечет за собой больших расходов. Избавление от радиоактивных отходов таким способом может явиться решением этого вопроса.

Одна из постоянных важнейших проблем настоящего и будущего — это получение дешевой электроэнергии.

Важнейшее возможное решение этой проблемы — управляемая термоядерная реакция. Это самая важная проблема современной физики, она даст людям неиссякаемый источник энергии; ее решение зависит от создания плазмы при достаточно высокой температуре. Путь решения этой проблемы ученые пока ищут.

Более близка нам проблема эффективного использования тепла от сгорания топлива. Известно, что для превращения энергии сгорания угля в электрическую теперь создают цепочки процессов: сперва химическую энергию превращают в топке в тепло, потом в котлах превращают тепло в пар, далее в паровых машинах — в механическую энергию и, наконец, в генераторах — в электроэнергию. Но так удается использовать только 30—35% химической энергии угля, и это при больших капиталовложениях в машины. Чтобы сделать этот процесс более эффективным в будущем, намечается создание нового направления, я имею в виду так называемые магнитогидродинамические генераторы. Идея этих генераторов была предложена в начале века. Она заключается в том, что если быстротекущую струю хорошо проводящей плазмы пропускать через магнитное поле, то возникает поперечная электродвижущая сила. За счет этой силы можно получать ток и таким образом превращать кинетическую энергию струи в электроэнергию. За последнее время благодаря развитию реактивной авиации и ракетной техники процесс получения мощных струи высокотемпературного газа хорошо освоен; поэтому осуществление старой идеи магнитогидродинамического генератора стало реальным, и над этим сейчас серьезно работают крупные институты и у нас и в США. Можно предвидеть, что этот генератор будет эффективно работать, когда будет давать большие мощности, порядка нескольких сот мегаватт; при этом вся установка будет очень малогабаритна.

Но все же наиболее привлекательным должно быть осуществление прямого перехода химической энергии в электроэнергию. В обычных гальванических элементах и в аккумуляторах это уже давно осуществлено, и, как известно, тут возможен почти полный переход химической энергии в электроэнергию, и теоретически к.п.д. может быть близким к единице. Основная задача, которая стоит перед учеными, — это создать такой гальванический элемент, где бы непосредственно получалась электроэнергия от реакции окисления угля. Осуществление таких газовых элементов, работающих при повышенных температурах и давлении, оказалось возможным, и тут за последние десятилетия имеются заметные успехи, хотя задача еще не доведена до практического решения. К сожалению, сомнительно, что вообще удастся осуществить подобные установки для больших мощностей, поскольку это связано с принципиальными трудностями. Дело в том, что химическое окисление газовых элементов приходится осуществлять на поверхности электродов, а не в объеме электролита, а при этих условиях для больших мощностей потребуется очень развитая поверхность, что осуществимо только в больших масштабах. Поэтому этот принцип генерирования электроэнергии будет иметь значение только при энергетике малых форм.

Никогда не следует забывать об одной проблеме энергетики: о прямом превращении химической энергии в механическую. Тут люди отстали от природы. Мускульный двигатель все еще самый распространенный. Если взять количество механической энергии, производимой мускулами всех животных, то пока она еще в несколько раз больше, чем энергия от всех тепловых двигателей, созданных людьми. Кроме того, мускульный двигатель, как показывает опыт, является весьма эффективно работающим, с большим коэффициентом полезного действия, чем моторы, турбины и другие тепловые двигатели. Но самое удивительное, и в этом нужно сознаться, — это то, что до сих пор учеными не понята сущность мускульного процесса. Есть много гипотез, но пока ученым не удастся воспроизвести искусственно процесс сокращения мускульного волокна, до тех пор нельзя считать этот процесс понятым.

Несомненно, работа по изучению механизма мускульного сокращения будет одной из центральных проблем научных исследований будущего. В этой работе будут участвовать физики, химики и биологи. Какова вероятность ее завершения в ближайшие годы? Задачу можно будет считать решенной, если нам удастся воспроизвести обратимое сокращение синтетического волокна под влиянием изменения свойств окружающей среды, то есть смоделировать мускульные процессы. Сейчас непрерывно увеличивается число типов звеньев цепочек, образующих волокна синтезируемых полимеров. Все глубже начинают понимать характер и свойства молекулярных связей в полимерах, и все это дает надежду, что секрет мускульного сокращения будет раскрыт на искусственном волокне. Во всяком случае, это одна из важнейших задач ближайшего будущего, решив которую, люди, возможно, получат в руки эффективный механический двигатель. Естественно ожидать, что такой двигатель будет портативен и будет пригоден только для получения небольших мощностей.

Попутно отметим, что в волокнах полимеров скрыто еще много секретов, знать которые очень полезно людям. Например, хорошо известно, что по нервным волокнам, которые мы рассматриваем как диэлектрики, может свободно распространяться электрический импульс — сигнал. Мы знаем, что это, несомненно, имеет место в нервных волокнах, но механизм этого интересного явления пока еще совсем не понят, и воспроизводить его мы не умеем. Когда и эта задача будет решена, то мы сможем делать сигнализационные схемы, счетчики и другие элементы кибернетических машин без металлических проводов. Понять это явление — тоже одна из больших проблем будущего.

Научно-методические проблемы будущего.

Имеется ряд важнейших научных и научно-технических проблем, которые мы сейчас не можем решить из-за ограниченных методических возможностей, которыми мы располагаем. Эти методические возможности могут быть ограничены либо комплексностью самого явления, которое приводит к неразрешимой по своей сложности математической задаче, либо ограничены той измерительной методикой, которой мы располагаем; она может быть недостаточно чувствительна и недостаточно точна, или вообще изучаемое явление может не поддаваться измерениям.

Поэтому успех решения ряда проблем определяется расширением наших методических возможностей. В основном успех тут определяется изобретением новых методов наблюдения, изобретением измерительной аппаратуры, работающей на новых принципах, и, наконец, изобретением методов теоретических и математических обобщений научного опыта.

Все эти изобретения можно рассматривать как своего рода научные открытия; крупнейшие из них делаются так же неожиданно и так же непредвиденно, как и научные открытия, и также являются проявлениями человеческого гения. Большие методические изобретения так же, как и научные открытия, могут привести к созданию целой научной области и привести к решению основных задач, стоящих перед наукой уже много времени. Как пример из прошлого можно указать на изобретение Ньютоном дифференциального исчисления или изобретение Гюйгенсом маятника часов.

Одним из таких крупнейших современных методических изобретений, которое сильно продвинуло ряд областей, является создание электронных кибернетических машин. Происходящее сейчас бурное развитие кибернетических машин дает возможность решения ряда задач большой сложности, которые еще недавно лежали за пределами доступности (быстрые и точные расчеты траекторий полетов космических кораблей, расчеты структур атомов, молекул, кристаллических решеток и ряд других проблем). Несомненно, электронно-кибернетические машины будут в ближайшем будущем интенсивно развиваться, и с их помощью будет решено еще много важных задач, которые лежали до сих пор за пределами досягаемости.

Сейчас я хочу обратить внимание на несколько важнейших задач, которые необходимо решить и иметь их теоретическое решение; но пока они столь сложны, что их приходится решать грубым эмпирическим или полуэмпирическим путем. Нужно помнить, что эмпиризм как метод научного искания еще далеко не изжил себя.

Применение эмпиризма в этих исследованиях обычно связано с трудоемким накоплением больших количеств опытных данных и с большой сложностью их систематизации и использования. Разберем как пример такого рода эмпирических исследований, которые часто производятся теперь, проблему создания вещества с определенными механическими свойствами — прочностью, жароустойчивостью, пластичностью и пр. Хорошо известно, что в области достижений предельных показателей в авиации, космонавтике, турбостроении прочность и жаропрочность материалов являются обычно главным ограничивающим фактором. Достаточно было бы поднять жаропрочность сплава на несколько сот градусов и предельную прочность — на 20—30%, и это дало бы возможность решить ряд новых технических задач. Однако несмотря на то, что все механические свойства металлов сейчас хорошо и быстро измеряются, количественной теории, связывающей эти свойства вещества с его химическим составом и физической структурой, пока нет, хотя природа сил между атомами хорошо известна. Математическая задача столь сложна, что даже не может быть сформулирована. Поэтому основной путь искания здесь — эмпиризм. Но нетрудно показать, что даже эмпиризм не может полностью решить эту задачу. Нам известно около 100 элементов, которые образуют сплавы. Положим, что описание новых свойств одного металла или сплава, его прочность, жаропрочность, упругость, электропроводность и т. д., занимает одну страницу. Для описания свойств самих элементов потребуется 100 страниц, для описания бинарных сплавов потребуется уже 10 тысяч страниц. Сплавы тройных систем уже займут миллион страниц. Легко видеть, что исследовать и систематически описать тройные сплавы является предельной возможностью. Таким образом, эмпирический метод изучения имеет свои естественные пределы. Изобретение кибернетических машин табуляторного типа, конечно, и тут тоже расширит наши возможности, но все же нужно признать, что проблема научного создания новых сплавов с заданными свойствами более чем из трех компонентов не разрешена. Но известно, что на практике уже используются сплавы из четырех компонентов или даже больше и такими сплавами уже были решены важные задачи.

Будет ли это всегда так? Я не думаю. Такие многокомпонентные сплавы, может быть, были найдены случайно, но вероятнее — интуитивным «нюхом» талантливого ученого, который, как искусный повар, умеет готовить вкуснее других. Если есть интуиция, значит, есть и закономерность. Задача науки — выявить эти закономерности, но метод решения таких сложных проблем до сих пор не найден, и это, несомненно, одна из проблем будущего.

Существует еще одна, менее известная проблема, которая в ближайшем будущем представит большой интерес, — она пока что тоже решается эмпирически. Это — создание сверхпроводящего сплава с критической температурой, близкой к комнатной, и с достаточно высоким критическим магнитным полем, то есть полем, которое разрешает эту сверхпроводимость. Как известно, в сверхпроводниках электрический ток течет без потерь, поэтому уже сейчас сверхпроводимостью начинают широко пользоваться для создания высокодобротных радиоколебательных систем, для катушек, создающих сильное магнитное поле, для конструирования малогабаритных запоминающих устройств в электронных счетно-решающих машинах.

Но главное затруднение практического использования сверхпроводимости в том, что все эти устройства работают при очень низкой температуре, температуре жидкого гелия (4,2° К). Поэтому наибольшее практическое значение имело бы открытие материала, обладающего сверхпроводимостью при комнатной температуре. Это вызвало бы революцию в современной электротехнике, так как позволило бы вести передачу электроэнергии без потерь. Но пока что теория указывает, что сверхпроводимость в чистом металле не может существовать при температуре выше температуры Дебая, и, следовательно, в настоящее время открытие такого материала можно ждать только в сплавах, теория свойств сверхпроводимости которых полностью еще не понята. Тут тоже встает проблема эмпирического изучения многокомпонентного соединения, о котором я уже говорил.

Одна из крупнейших задач, стоящих перед физикой твердого тела, — это создание полимеров с заданными свойствами. Полимеры в живой природе всегда являются основным «строительным материалом», который выполняет всевозможные функции. Наш век не только будет веком использования атомной энергии, но и веком, когда человечество научится приготовлять полимеры, а также широко использовать их в жизни как основной «строительный материал».

Разнообразие полимеров беспредельно, их может быть даже больше, чем сплавов. Механические, электрические, магнитные свойства полимеров так же разнообразны. Перед наукой будет стоять задача создания полимеров с заданными свойствами. Тут эмпиризм будет недостаточно эффективным, как и в примере со сплавами. Возможно, что из-за большой регулярности в строении полимеров тут скорее, чем для сплавов, удастся найти теоретическое обобщение, которое избавит исследовательские работы по отысканию полимеров с заданными свойствами от эмпирического пути.

Успехи в изобретении новых методов экспериментальных исследований явлений природы за последние годы исключительно крупны. По-видимому, это надо связывать с бурным развитием теоретической и промышленной электроники и теми новыми возможностями, которые открыло развитие ядерной промышленности и физики.

Интересно отметить, что сейчас изменение частоты измеряется с точностью до 16-го знака (используется Мёссбауэр-эффект), а время — с точностью до 11-го знака (с помощью молекулярных генераторов). Используя электронные пучки и различные методы увеличения, можно видеть молекулы и т. д. Такие достижения в изобретении новых методов наблюдения и измерения сейчас идут непрерывным потоком. Нет никаких признаков, что в будущем развитие наших экспериментальных возможностей прекратится. Какие будут следующие достижения в изобретении методов наблюдения или измерения, так же трудно предвидеть, как и указать новые открытия. Но все же мне хотелось бы указать одну область измерения, где люди отстают от природы и где следует в ближайшем будущем ждать новых изобретений.

Надо отметить, что сейчас физика располагает приборами во много раз чувствительнее наших органов чувств. Микрофон слышит лучше, чем человеческое ухо, фотоэлемент видит лучше и большую часть спектра, чем глаз. Сейсмограф более чувствителен, чем наше осязание, и, конечно, температуру по сравнению с термометром человек совсем плохо определяет.

Только одно чувство — обоняние, то есть определение и обнаружение небольших количеств примесей органического вещества, у животного более совершенно, чем у существующих приборов.

Или возьмем дегустаторов. Им, например, был крупнейший физик Ланжевен. Я хорошо помню — на меня это произвело большое впечатление, — как однажды перед обедом на конгрессе в Цюрихе в 1925 г. Ланжевен попробовал вино и сразу правильно определил по вкусу не только марку вина, но и год урожая. Он был признанным дегустатором и очень гордился этим, может быть, даже больше, чем своими успехами в физике. Но нет таких физических приборов, которые могли бы даже приблизительно проделать то же, что и он.

Самым чувствительным методом для определения примесей неорганического вещества сейчас считается радиоактивационный анализ. Таким путем можно обнаружить примеси в количестве 10-8— 10-9. Если сравнить его с обонянием собаки, то окажется, что она обнаруживает гораздо меньшее количество примесей и при этом ее обоняние может их идентифицировать. Спрашивается, почему человек не создал еще таких приборов, которые могли бы уловить такое ничтожное количество атомов, как это доступно обонянию собаки?

Как известно, органы обоняния — наиболее сложные из всех органов чувств, и природа того явления, на основе которого они функционируют, до сих пор не открыта. Таким образом, «догнать обоняние собаки» есть одна из проблем физики будущего.

Можно упомянуть, что есть еще одна область, где природа изобрела лучший механизм, чем человек. Это механизм памяти мозга. Этот механизм во много тысяч раз компактнее и эффективнее запоминающих устройств в современных счетно-решающих машинах. Природа механизма памяти мозга нам тоже неизвестна.

Все эти проблемы — проблемы будущего, и тут физики должны отнять у природы интересные и увлекательные секреты.

Будущее биологических наук.

Ряд крупных задач в области биологии, связанных с запросами агротехники, зоотехники, медицины, хорошо известен, и я на них останавливаться не буду.

В предыдущих разделах я уже указывал на некоторые из проблем биологии, которые важно решить в будущем. Это природа мускульных сокращений, передача нервными волокнами электрических сигналов, механизм памяти мозга и механизм обоняния. Уже достигнутые успехи в решении этих проблем, несомненно, обязаны происходящему сейчас проникновению физики и химии в биологию. Исследования дают полное основание предполагать, что не только эти проблемы будут описаны известными закономерностями неодушевленной природы, но что эти процессы могут быть воспроизведены искусственно и использованы на практике. Познание механизмов этих процессов не только откроет их биологическую сущность, но также обогатит физику и химию. Поэтому в будущем мы можем ждать еще более полного слияния в научных работах физики и химии с биологией.

Полное понимание очень сложных и своеобразных биологических процессов, несомненно, должно углубить наше познание неодушевленной природы. Поэтому сейчас наступает время говорить уже о благоприятном влиянии биологии на развитие физики и химии. Развитие химии полимеров и изучение их физических свойств, которое сейчас так интенсивно ведется, являются примером этого благоприятного влияния. На примере структур полимеров, используемых в природе, видно, что она является лучшим «инженером-конструктором», чем человек, и пока нам есть чему у нее поучиться. Следует отметить, что в некоторых вопросах ученые превзошли природу, создав такие процессы, которые естественно не происходят. Так, например, цепная реакция урана, используемая для получения ядерной энергии, в естественных природных условиях не идет. Мы можем с большой уверенностью считать, что в ближайшем будущем решение больших биологических проблем будет определяться развитием так называемых комплексных проблем, то есть проблем, в решении которых будут участвовать не только биологи, но и физики, и химики, и даже математики. Таким образом, развертывание крупных коллективных работ, о которых я говорил вначале, будет иметь место и при решении задач биологических наук.

Одной из самых важных и интересных комплексных проблем в области биологии, где придется участвовать физикам, химикам и математикам, является генетика. Уже широко известны те громадные успехи, которые в последние годы достигнуты в генетике. Сейчас ученые не только научились производить искусственные мутации, но начали детально понимать их физическую сущность. Это стало возможным благодаря определению строения хромосом, расшифровке того кода, которым в гене записана информация, необходимая для развития данного организма, и, наконец, пониманию самого механизма процесса размножения.

Конечно, основная прикладная задача, которую ставит перед собой генетика, — это изменять согласно запросам практики вид организма. Пока еще далеко до полного осуществления этих задач, но пути их решения намечаются. Существующим сейчас способом воздействия на хромосомы — облучением или воздействием химических соединений — можно производить только случайные мутации. Пока можно проводить желаемые изменения видов только самых простейших организмов — вирусов, микробов, грибков. Все эти организмы быстро размножаются, и в них число возможных мутаций уже не так велико, поэтому, разработав эффективный способ искусственного отбора, можно создать вид организма с нужными для прикладных целей свойствами. Как раз таким путем сейчас получают наиболее активные препараты антибиотиков. Облучая культуру грибков, вызывают в них мутации и отбирают те, у которых наблюдается наибольшая активность по отношению к заданной бацилле. Но, конечно, таким методом невозможно производить желаемые изменения в сложных организмах, так же как невозможно улучшить сложный механизм случайным ударом по нему молотком.

Но если ученым удастся найти метод производить мутации в желаемом направлении, то, конечно, человек получит в свои руки метод изменять в больших масштабах виды организмов несравненно более мощный, чем существующий сейчас метод селекции и гибридизации. Тут предстоит долгая поисковая работа. Нетрудно предвидеть, что умение изменять виды будет сначала достигнуто на простейших организмах и затем распространится на все более и более сложные.

Положим, что ученым в конечном счете удастся найти метод производства искусственных направленных мутаций, который изменит вид человека. Тогда возникнет интересный и весьма дискуссионный вопрос — вопрос об изменении вида у человека. Это открывает возможность менять и структуру общества аналогично тому, как описано у Олдоса Хаксли в смелой фантастической утопии «The New Brave World». История культуры учит нас, что фантастическое со временем становится реальным.

Но это вопрос далекого будущего, и пока на нем вряд ли следует останавливаться. Пока интересно поставить вопрос: каковы же шансы, что в ближайшие годы будет найден метод контролировать направление мутаций? Надо сказать, что мы еще очень далеки от решения этой трудной задачи. Возможно, что изучение физических свойств синтезированных полимеров все же может открыть метод более организованного воздействия на структуру их цепочек.

Трудно сказать, как скоро это будет сделано, но, во всяком случае, задача теперь имеет конкретный характер и лежит в рамках известных нам законов физики и химии.

Трудно не отметить, что казавшаяся наиболее сложной задача одушевленной природы — наследственность и прямое влияние на изменение вида — оказалась понятой раньше других ее свойств, и, возможно, наследственность первая будет контролироваться человеком. В заключение я хочу поставить еще следующий фундаментальный вопрос, связанный с изучением живой природы, который предстоит решить в будущем.

Вопрос заключается в следующем: являются ли современные познания закономерностей неодушевленной природы достаточными, чтобы описать все явления, характерные для живого мира?

Мы знаем, что большинство явлений описываются существующими закономерностями, но все же мне думается, что одно из основных свойств живой природы — самовоспроизводитъ себя — может явиться проявлением некоторых сил в природе, пока еще неизвестных и необъяснимых известными закономерностями взаимодействия между элементарными частицами. У нас нет никаких данных отрицать, что в цепочках достаточной длины из атомов с их чередованием по определенным правилам не может появиться новое свойство, аналогичное свойству самовоспроизводства в живой природе. В отдельных атомах и несложных молекулах такое свойство может быть незаметным. Что такая возможность не исключается, мы можем проиллюстрировать следующим примером.

Известно, что только при больших скоплениях элементарных частиц между ними начинает играть роль сила тяготения. Ведь природа тяготения не учитывается при описании квантовых и электрических взаимодействий атомов и проявляется в природе только в больших массах. Аналогично и другие, пока еще неизвестные свойства взаимодействия атомов могут проявиться только при их упорядоченном взаиморасположении.

Задача науки состоит в том, чтобы на эксперименте выявить эти закономерности самовоспроизводства и найти те параметры, которыми будет возможно количественно описать эти закономерности. Если это удастся сделать, то будут открыты новые свойства природы вещества, ускользнувшие от нас при изучении неодушевленного мира.

Но подхода к решению этой задачи еще даже не намечается, и решение ее мы можем только отнести к далекому будущему.

Будущее и общественные науки.

Есть еще одна важная область науки, которой я коснусь только вкратце, — это наука о человеческом обществе. Эта область общественных наук характерна тем, что в ней для выявления закономерностей существуют свои собственные теоретические методы изучения и обобщения, которые отличаются от принятых в естественных науках. Благодаря этому между естественными и общественными науками существует четкая граница, которая разделяет их на две самостоятельные и обособленные области знания.

Общепризнано, что базисная наука о законах развития и построения человеческого общества — исторический материализм — была основана Марксом. Он первый выявил такие основные параметры, как классовая структура, производительность труда и т. д., которыми можно характеризовать структуру общества и которыми определяются законы его развития. Маркс, Энгельс, Ленин и их последователи создали научную базу для построения нового вида структуры общества — коммунистического.

К области общественных наук следует отнести и науки о высшей нервной деятельности человека. Основателями этой базисной науки считаются И. П. Павлов и Зигмунд Фрейд. Они первые положили эксперимент в основу изучения процессов мышления. Ими были найдены закономерности восприятия человеком внешней среды, возникновения условных рефлексов, влияние подсознания на деятельность человека.

Результатом этих исследований и также исследований их учеников уже сейчас широко пользуются в педагогике, психиатрии, судебной практике, а в капиталистических странах — и в целях рекламы и пропаганды. По мере развития науки о высшей нервной деятельности, несомненно, возникнут еще более тесные связи ее с общественными науками.

Естественно предположить: аналогично тому, как успешное развитие биологических наук должно основываться на физике и химии, так и развитие науки о законах, лежащих в основе организации общества, должно основываться на науке о высшей нервной деятельности человека. Только на этой научной базе можно создать организации для правильного воспитания и обучения людей. Только на этой научной базе можно искать правильные формы организации труда и досуга человека.

И главное, только на научной базе можно создать здоровую и эффективную структуру общества. Государственную машину мы должны научиться строить на основе науки об обществе, и ее нужно научиться рассчитывать так же, как сейчас инженеры рассчитывают электрическую машину: она должна быть просто построена и действовать с высоким к.п.д. Значение для человечества развития общественных наук совершенно очевидно.

Естественно поставить вопрос: почему даже в наше время, которое многими называется временем научно-технической революции, общественные науки так слабо развиваются? Мне думается, что наиболее естественное объяснение задержки развития общественных наук заключается, как всегда в таких случаях, в существующих сейчас неблагоприятных условиях в капиталистических странах.

Я позволю себе пояснить эту мысль несколько прямолинейной аналогией, которая объясняет то состояние, в котором сейчас находятся общественные науки.

Мне думается, что создавшиеся сейчас внешние условия для общественных наук несколько подобны тем, в которых естественные науки были в средние века. Хорошо известно, что главным тормозом развития естественных наук в то время было схоластическое окружение. В те времена церковь брала на себя монополию схоластически-догматического толкования всех явлений природы, решительно отметая все, что хоть в малейшей мере противоречило каноническим писаниям. Этим и тормозилось развитие естественных наук. Только триста лет тому назад естественные науки вырвались из-под опеки церкви и стали быстро развиваться, и это развитие идет нарастающими темпами по сей день! Сейчас существует большое разнообразие государственных структур, которые признают за истину только то в общественных науках, что доказывает целесообразность этих структур. Естественно, что при таких условиях развитие общественных наук сильно стеснено.

Возьмем в качестве иллюстрации обучение молодежи общественным наукам в капиталистических странах.

Там в средней школе, как и всюду, учат одним и тем же законам механики Ньютона, но там в школе не учат молодежь историческому материализму и законам, открытым Марксом, на основании которых функционирует капиталистическое общество. Ведь законы развития общества тоже везде должны быть одни и те же. Законы Маркса так же универсальны, как и законы Ньютона. Почему же в общественных науках не достигнуто признание единых законов?

Ответ ясен: к науке об обществе нет объективного подхода. До тех пор, пока не удастся его создать, общественные науки будут развиваться с большим трудом.

Этим, мне кажется, объясняется тот разительный контраст, который сейчас существует в масштабах развития естественных и социальных наук.

Мне думается, что не за горами то время, когда люди на всей планете придут к необходимости признания единых законов развития общества и на такой основе установят у себя наиболее эффективный и справедливый общественный строй.

Хорошо известно, что те технические возможности, которые вложены сейчас в руки человечеству современной наукой, приводят к таким острым противоречиям между государствами, что перед лицом возможной гибели народы всего мира будут приходить к выводу о необходимости научно обоснованного и эффективного общественного строя, свободного от войн.

Нетрудно предвидеть, что развитие борьбы за мир и признание опасности создавшегося тупика, в который попали взаимоотношения между различными общественными системами, в ближайшем будущем неизбежно должны привести к интенсивному развитию общественных наук.