Краса науки

М. Волькенштейн

Наукове творчість завжди в тій чи іншій мірі пов'язано з естетичними переживаннями. Естетика в науці має і прагматичне значення - естетичні критерії з особливою ясністю відсікають псевдонауку від науки і служать реальною основою при оцінкою значущості дослідження. Як і чому? Проблеми естетики в науці становлять великий інтерес і далекі ще від свого рішення. У сучасній філософській літературі поняття естетики віднесені головним чином до мистецтва -- естетичний зміст наукової творчості та інших видів людської діяльності, не пов'язаних з мистецтвом, практично не розглядається. Естетичне виховання має на увазі залучення до художньої літератури, до образотворчим мистецтвам, до музики, але не розкриття краси наукових і технічних побудов, не естетичні оцінки людської поведінки. Це, безсумнівно, збіднює воспітуемих.

В 1931 голу була опублікована книга мого батька - драматург і мистецтвознавця В. М. Волькенштейн - «Досвід сучасної естетики». Книга вийшла з великим, змістовним передмовою А. В. Луначарського. Основна ідея книги, вперше представлена у філософській літературі, полягала в широкому, універсальному значенні понять про красу. Предметом естетичного сприйняття виявляються і природа, і всі види людської діяльності - мистецтво, наука, техніка, спорт (зокрема, шахи), і сама поведінка людини - етика нерозривно пов'язана з естетикою.

Згідно «Досвіду» результати експериментальних і теоретичних досліджень в природознавстві, що приводять до встановлення нових фактів і законів природи, естетичні, якщо в цих дослідженнях реалізується зведення складності до простоти. Це зведення виникає шляхом доцільного важкого подолання.

Необхідно, проте, строго визначити поняття. Що таке складність, простота, зведення?

Визначення складності дано в математиці, в роботах видатного радянського вченого А. H. Колмогорова (я також у статтях математиків Мартіна-Лефа і Чаітіна). Складність об'єкта може бути представлена числом біт, що містяться в інформації про об'єкті, достатньої для його відтворення. Іншими словами, складність повідомлення про об'єкт вимірюється мінімальною програмою, що генерує і тим самим декодуючі це повідомлення. У випадках вищої складності - індивідуума, твори мистецтва, невпорядкованою, випадкової послідовності чисел -- мінімальної програми немає, вона збігається з самим об'єктом, який нічим не може бути замінений.

Навколишній світ неймовірно складний. Розуміння світу означає його спрощує уявлення. У донаукових період, спостерігаючи грозу, чоловік пояснював її діями Зевса-громовержця. «Мінімальна програма» давалася релігією. Починаючи з епохи Відродження мінімальна програма явищ природи створюється наукою - завдання науки в цьому і полягає. Як писав Ейнштейн: «Ціль теоретичної фізики полягає в тому, щоб створити систему понять, засновану на можливо меншому числі логічно незалежних гіпотез, яка дозволила б встановити причинний взаємозалежність всього комплексу фізичних явищ ».

А Л. Д. Ландау говорив, що завдання теоретичної фізики полягає в знаходженні нових зв'язків між явищами, що здаються далекими один від одного. Але це і означає пошук простоти, пошук мінімальної системи, що поєднує різноманітні явища.

Визначаючи складність зазначеним способом, ми розуміємо під зведенням її до простоти саме знаходження мінімальної програми, найбільш загальної та універсальної закономірності для даного кола явищ. Можна стверджувати, що це знаходження і є головний естетично значущий момент в науковому пізнанні. Можна уявити естетику науки також свого роду мінімальної програмою - простою формулою:

Естетична значимість = Видимий складність/Мінімальна програма

І чисельник, і знаменник у правій частині виражені в бітах - одиницях кількості інформації. Мінімізація програми означає відсікання надлишкової інформації, що характеризує що спостерігається складність.

Розглянемо деякі приклади. Ясний, класичний зразок зростання естетичної цінності наукової теорії - картина світу. Планети виконують складні рухи на небосхилі. Геоцентрична теорія Птолемея дала упрошенную програму цих складних, початково загадкових рухів, включивши в неї так звані епіциклом. Здатність програми передбачати видимі маршрути планет, сонячні і місячні затемнення була естетично значимою. Наступний етап мінімізації - геліоцентрична система Коперника, не потребує епіциклом. Далі Кеплер встановив суворі закони руху планет навколо Сонця, а потім Ньютон відкрив закон тяжіння, що пояснює і рух планет, і падіння яблука на Землю. Закони Кеплера виявилися прямим наслідком закону тяжіння. Нарешті, Ейнштейн, пояснивши особливості руху Меркурія на основі загальної теорії відносності (див. «Наука и жизнь », № 4, 1987р., № 6, 1988р.), включив рух планет в єдину систему уявлень про простір, час і тяжіння.

У цьому розвитку науки відбувалася послідовна мінімізація програми, яка охоплює всі ширший і, виходить, що володіє все більшої спостерігається складністю коло явищ. Відбувалося послідовне підвищення естетичної цінності теорії. При цьому необхідним критерієм істинності теорії та її краси служить розкриття реальних властивостей матеріального світу, Предсказательная сила теорії. «Жоден фізик не вірить, що зовнішній світ є похідним від свідомості, інакше він не був би фізиком »(А. Ейнштейн). Відкриття планети Нептун, зроблене Левер'є і Адамсом «на кінчику пера» на основі теорії Ньютона та її подальшого розвитку в небесної механіки, свідчило про силу теорії і само по собі мало естетичне значення.

Треба підкреслити, що естетична цінність теорії, перебореною подальшим розвитком науки, зникає, точніше, вона зберігається для істориків науки, але не для вчених. Епіциклом Птолемея перестали бути прекрасними після відкриття Коперника. Програма Птолемея перестала бути мінімальною.

Звернемося до інших прикладів. Найбільші досягнення природознавства, що мають неминуще наукове та естетичне значення, полягають у знаходженні загальних законів, які зводять грандіозну складність різноманітних явищ природи до грандіозної простоті. Це і класична механіка Ньютона, і спеціальна і загальна теорії відносності Ейнштейна.

Головна ідея Фарадея полягала в розкритті єдності різних сил природи. На цьому шляху Фарадей відкрив взаємозв'язок електрики і магнетизму - електромагнітну індукцію. Згодом закон Фарадея ліг в основу динамо-машини.

Знайомство з працями Фарадея викликає естетичні переживання. Слідом за Фарадеєм Максвелл побудував математичну теорію електромагнітних явищ, представлену в гранично лаконічних формулах. Було зроблено новий крок на шляху мінімізації програми, на шляху підвищення естетичної значимості.

Знаходження простоти і складності не тільки естетично, але має і творче значення, відкриваючи нові шляхи пізнання. З рівнянь Максвелла слідувала електромагнітна теорія заспівана - був знайдений шлях, першими віхами якого виявилися відкриття радіохвиль Герцем та основ радіофізики Поповим і побудова електродинаміки рухомих тіл, тобто спеціальної теорії відносності Ейнштейном.

В абсолютно іншій області Дарвін побачив у фантастичному різноманітті явищ живої природи єдиний закон її еволюційного розвитку - закон природного відбору.

У XIX столітті хімія вже знала безліч речовин, знала близько половини відомих сьогодні елементів. Знаходження періодичного закону Д. І. Менделєєвим знаменувало зведення спостерігається складності до вищої простоті.

Сказане тут безпосередньо підтверджується думками творців науки, що свідчать про важливому значенні їх естетичних переживань. Обмежимося деякими прикладами.

Сильне і цілком усвідомлене естетичне почуття властиве творчості Ейнштейна.

Одне з головних спонукань до заняття наукою, за словами Ейнштейна, полягає в тому, щоб «Якимось адекватним способом створити в собі просту і ясну картину світу ... Цим займається художник, поет, теоретизує філософ і дослідник, кожен по-своєму ». Наука зближується з мистецтвом, тобто з естетикою, а вища естетичне значення має «проста і ясна картина світу».

Ейнштейн писав про Планка: «... вимога художності є однією з головних пружин його творчості ». «Книга Планка являє собою ясне і послідовне запровадження в проблеми випромінювання, читання якої доставляє навіть «присвяченому» велику естетичне задоволення ». Про Борі: «... це - найвища музикальність в області думки ».

У наведених словах естетика традиційно зв'язується з мистецтвом ( «художність», «Музичність»), але мова йде саме про красу науки.

Відомо глибоке увагу Ейнштейна до мистецтва - до художньої літератури й музики, відомі його слова про те, що Достоєвський дає йому більше, ніж математик Гаусс. Ейнштейн безпосередньо відчував нерозривний зв'язок науки і мистецтва, завдання яких в кінцевому рахунку єдині - вони зводяться до пізнання і відображенню гармонії реального світу. Зв'язок науки і мистецтва одночасно означає зв'язок науки і естетики.

Інший великий вчений нашого століття, Дірак, вважав естетичний критерій першорядним в науковій творчості. Естетика - вищий критерій наукової істини.

Наведемо слова Больцмана, написані про роботу Максвелла: «Спочатку велично виступають варіації швидкостей, потім вступають, з одного боку, рівняння стану, а з інший, рівняння центрального руху, і все вище здіймається хаос формул, але раптом звучать чотири слова: «Візьмемо n = 5". Злий демон