Да, Нильсу Бору стоило идти неторной тропой! Стоило, хотя и не на его долю выпала честь стать создателем квантовой механики в ее современной форме — математической основы всей современной физики. К этому открытию пришли другие ученые. Их было двое: Вернер Гейзенберг и несколько позже Эрвин Шредингер. Первый исходил из экспериментальных данных, второй — из чисто математических соображений. И что самое поразительное — именно математическая неудача привела к новому и важному физическому открытию!
«Шредингер рассказывал мне, — вспоминает известный физик Поль Дирак, — что, впервые выведя свое уравнение, он немедленно применил его для описания поведения электрона в атоме водорода, но результаты вычислений не совпали с опытными данными. Автор, естественно, был глубоко разочарован и несколько месяцев не возвращался к теме исследования. Затем он обнаружил, что если не учитывать некоторых требований теории относительности, то в приближенном виде его теоретические выводы хорошо будут согласованы с экспериментальными результатами. Именно в таком грубом приближении волновое уравнение Шредингера и увидело свет».
Какое открытие было вызвано расхождением расчета и опыта, читатель узнает на странице 144.
Сейчас нам важно одно: математический подход к явлениям природы — идет ли речь об атоме или молекуле, кристалле или клетке — не только правомерен, но и плодотворен.
«Но позвольте, — поспешит возразить читатель, — все приведенные до сих пор аргументы в пользу математизации относились к физике! А как же быть с химией и биологией?»
Физика есть механика молекул, химия есть физика атома, биология есть химия белка… Трудно поверить, что эти слова были произнесены почти столетие назад. Но факт остается фактом: они принадлежат Фридриху Энгельсу. Минула эпоха. Науку и общество не раз потрясали революции. Однако ни одно открытие не поколебало справедливости энгельсовского высказывания. И никому еще не удалось более точно, более лаконично и, если угодно, более афористично определить внутреннюю взаимосвязь между ведущими областями естествознания.
Когда мы говорим: «атом делим», мы имеем в виду два обстоятельства. Во-первых, он состоит из элементарных частиц: протонов, нейтронов, электронов и так далее. Во-вторых, может распадаться в результате радиоактивного превращения.
Этот третий не лишний ли? Быть может, пора издать «закон исключенного третьего»?
Но, помимо всего прочего, атом оказался делимым еще и в третьем смысле! Он поделен на «сферы влияния». Атомное ядро сделали объектом изучения физики. Зато электроны облюбовали прежде всего химики. Оно и понятно: любое химическое превращение связано с перестройкой электронных «архитектур». На более высоких уровнях тоже отмечается тяготение к «местничеству». Физики узурпировали власть над кристаллами, химики — над молекулами. В фокусе внимания биологов по-прежнему находится клетка. Неспроста, видать, на той же Брюссельской выставке 1958 года, где высилась громада «Атомиума», каждой области знаний в одном из павильонов был отведен свой уголок. Разделы так и назывались: «Атомное ядро», «Атом», «Кристалл», «Клетка». Дескать, всяк сверчок знай свой шесток!
Но природа не признает никаких «демаркационных линий»: она едина.
Ядро и электрон — части атома. Атом — часть молекулы. Молекула — часть кристалла или клетки. Клетка — часть организма. Сколько разных архитектурных стилей! А кирпичики — одни и те же.
В одном из сочинений Вольтера мы встречаемся с мудрецом Задигом. Он умел видеть различия между вещами, которые простым смертным казались абсолютно одинаковыми. Гораздо труднее усмотреть то общее, что объединяет совершенно разнородные на первый взгляд предметы и явления.
Древо познания становится все ветвистее, а специализация ученых все уже и уже. Углубление в частные проблемы — вещь хорошая. Именно оно позволяет собрать богатейшую коллекцию экспериментальных наблюдений. А зачастую даже и разработать свой теоретический подход. При этом, случается, ученые, занятые близкими темами исследования, подобно строителям Вавилонской башни, вдруг теряют общий язык. Но такова уж диалектика научного прогресса: через накопление частных фактов человеческая мысль идет к широким обобщениям!
Современная физика, химия и биология подошли к такому рубежу, когда наметился общий подход к самым далеким явлениям, на самых разных уровнях — от элементарных частиц до думающего мозга. Такое взаимопонимание породили физика и ее сестра математика. Значит ли это, что химические или, скажем, биологические процессы не имеют своей «особинки», своей специфики?
Живое и неживое. Существо и вещество… Они составлены из одинаковых «кирпичиков». Но разве не отличить холодную статую от живого оригинала, пусть даже она схожа с ним, как две капли воды?
Рассказывают, в музее мадам Тюссо в Лондоне представлены восковые копии некоторых усопших знаменитостей. Сделанные в натуральный рост, с мерно вздымающейся и опускающейся (от моторчика) грудью, с мигающими ресницами, искусно подкрашенные, они так похожи на живых людей, что смущенные посетители невольно отшатываются: уж не мертвецы ли воскресли?
Нет, это куклы. Правда, воск — скопление органических веществ. Живая ткань — тоже. Тем не менее никому еще не удалось вдохнуть жизнь в мертвую статую подобно мифическому Пигмалиону. Впрочем, что там живой организм! Биохимики не знают еще, как синтезировать простейшие клеточные «детали».
Помните, у Чехова: дважды два — стеариновая свечка? Если бы органические молекулы и вправду подчинялись арифметике! Как это было бы хорошо! Для математики. И как это было бы плохо… для математиков.
Да, конечно, живое от неживого отделено незримым барьером. И, конечно, биологии свойственны свои закономерности. Взять, к примеру, мозг. Он состоит из 15 миллиардов клеток. Молекулы любой клетки из миллионов атомов. Это ни в коей мере не означает, что нам достаточно проинтегрировать (просуммировать) сведения об атомах, чтобы из кусочков составить мозаичное панно под названием «Мозг».
Шедевр инженерного искусства природы, заключенный в нашей черепной коробке, собран из сравнительно простых деталей. Но в том-то и беда, нет, вернее, в том-то и счастье, что свойства этих элементов неаддитивны! Таким термином математик обозначает нарушение обычного закона сложения. Действительно, мозг не просто арифметическая сумма клеток. Напротив, это сложнейший мир, изумительный своей гармоничной целостностью, намного превосходящий богатством функций любую индивидуальную клетку. Вот почему физика и химия, даже во всеоружии математических идей, не способны подменить науку о жизни — биологию.
Впрочем, они вовсе и не собираются этого делать!
Ясно, что изучение стройматериалов еще не есть архитектура. Тогда, выходит, оправдано существование межей на ниве знаний? Нет, тысячу раз нет! Математики, физики, химики и биологи — это не армии, выведенные на линию огня. Более того: они не просто представители держав, мирно сосуществующих по разные стороны от бдительно охраняемой границы. Это, если так можно выразиться, дружные бригады рабочих, врубающихся в гранит науки. С разных концов, но с единой целью — ради победы разума над незнанием.
На первый взгляд подобное умозаключение выглядит трюизмом — этакой банальной, избитой истиной, затертой, словно старый пятак. Между тем инерция традиций дает себя знать до сих пор, особенно среди биологов. Не умолкают дискуссии: принимать или не принимать физические и математические идеи в арсенал биологических методов? Дескать, «зачем»? Биология запросто обходилась и без них. А поветрие всеобщей математизации — не более как дань скоропреходящей моде. Так ли это?
