Блинкова Н.Г. Какая история науки нам нужна?

Как известно, отличительной чертой развития отечественной системы образования на данном этапе является обновление содержания образования исходя из нового уровня понимания его целей и задач. О конкретных путях реализации нововведений можно судить по изменению содержания учебно-методической литературы, активно разрабатываемой для отечественной школы. Не обсуждая в целом положительных и отрицательных аспектов имеющей место модернизации, обратим внимание на одну ее особенность: вопросы, связанные с изложением историко-научных сведений, по-прежнему находятся на периферии внимания. Несмотря на постоянное обращение к подобного рода знанию, авторы часто делают это несистемно, как правило, с целью облегчить усвоение основного материала, не отдавая себе отчета в том, что та история, которая с завидным постоянством воспроизводится в учебной литературе, далеко не так безобидна, как принято негласно считать, и даже может нанести существенный вред, формируя в общественном сознании негативный социальный портрет науки и неприглядный образ ее служителей. В том, что это так, убеждает, например, появление такого рода изданий, как «Воровство и обман в науке» [1], либо использование ссылок на историю науки в качестве объяснения распространения псевдонаучных взглядов.

В процессе проведенного нами исследования было установлено, что стихийное усвоение – в качестве побочного продукта обучения – сведений исторического характера приводит к формированию у учащихся определенных версий, как правило, неадекватных, о становлении научного знания. В частности, на вопрос о роли случайного в научной деятельности ученого 53 % из опрошенных учащихся одиннадцатых классов ответили, что в большинстве случаев научные открытия происходят случайно. Нередко высказывалось мнение об определяющей роли озарения (18 %).

Возникает естественный вопрос, почему изучение истории физики само по себе, без специально проводимой «компенсирующей» деятельности может иметь негативные последствия. С нашей точки зрения, основной причиной является тот непреложный факт, что история науки неизбежно является реконструкцией (проекцией сегодняшнего дня на исторический материал) и не может не содержать субъективных оценок исследователя истории науки, не всегда коррелирующих с социокультурным фоном, в котором жил ученый.

Кроме того, следует учитывать, что реальный процесс возникновения и становления физики как науки включал в соответствии с логикой формирования и внедрения нового знания этапы развития «по горизонтали», сменявшиеся периодами «вертикальной» перестройки, которая сопровождалась изменением способов построения знания, идеалов доказательства и объяснения. В такие периоды физика представляла собой открытую систему, что способствовало перекачиванию в нее идей, разрабатываемых в других областях культуры. Эти идеи формировались как основные принципы, постулаты, идеалы и нормы построения и развертывания научного знания. Соответственно и их рассмотрение требует выхода за рамки анализа собственно физических концепций, что не предусматривается учебным процессом [2].

В связи с этим возникает вопрос о достоверности используемых в учебной литературе исторических сведений. В частности, обратим внимание на то, что они могут носить следы значительной идеологической обработки. Например, с середины 40-х годов XX столетия логика противостояния с Западом диктовала усиление борьбы за советский патриотизм (против низкопоклонства перед Западом), борьбы против космополитизма, идеологическим обоснованием которой служила фраза К.Маркса о космополитичности буржуазии [3]. Борьба с космополитизмом в науке означала яростную борьбу с тезисом «мировой науки», закрытие отечественных журналов, выходивших на иностранных языках, отказ от членства в иностранных научных обществах, опору на собственную «стотысячную армию ученых» (характерная военная метафора того времени), а также повышенное внимание к истории отечественной науки.

«Социальный заказ» на историю отечественной науки также носил явный отпечаток холодной войны, хотя в целом повышенное внимание к истории отечественной науки было абсолютно оправдано и имело большое позитивное значение для «самопознания» отечественной культуры. Недаром разработка отечественной истории науки была активно поддержана многими крупными отечественными учеными, в том числе С.И.Вавиловым, внесшим и свой вклад в историю физики. Однако всеобщее вынужденное увлечение историей отечественной науки довольно быстро переросло в очередную кампанию, в результате которой приоритет любого научного достижения начал приписываться России и СССР. Доведение до абсурда – неизбежного итога любой кампании, привело эту историко-научную кампанию к закономерному финалу – падению интереса к истории отечественной науки и подозрительному восприятию работ по ее истории через призму кампании конца 1940-х – начала 1950-х годов.

В то время было модно восхвалять своих и поносить иностранных ученых. Профессор К.А.Путилов отстаивал отечественные приоритеты, выступая против «немцев», к которым он относил и Эйлера (Эйлер был швейцарцем). В статье в «Вестнике высшей школы» в 1948 году химик С.А.Балезин написал, что «закон превращения и сохранения энергии открыл великий русский ученый Ломоносов, а не немецкий ученый Гельмгольц или английский пивовар Джоуль». В прекрасном нашем журнале «Успехи физических наук» было опубликовано письмо, в котором утверждалось, что закон Ампера был открыт не Ампером, а русским физиком Уфимцевым, опубликовавшим этот закон в учебнике, изданном в начале XIX века. В следующем номере «Успехов» пришлось напечатать опровержение: Уфимцев, как выяснилось, этот учебник не писал, а перевел с немецкого.

Необходимо заметить также, что использование примеров из истории науки с целью воссоздания логики «научного открытия», развития науки в целом требует известной осторожности. Дело в том, что в ходе самого процесса нормализации и социализации новой идеи естественным образом возникают различные варианты ее изложения и обоснования. При этом та конкретная форма, в которой предложенная концепция фактически включается в систему научного знания, а затем входит в литературу (специальную, научную, учебную и научно-популярную) и культуру, может весьма существенно отличаться от первоначального варианта. Кроме того, «вторичные» варианты зачастую оказываются более логичными, наглядными и доступными для понимания, чем оригинальная версия, в силу чего из чисто дидактических соображений именно они включаются в учебники без каких-либо дополнительных комментариев исторического плана, а затем многократно тиражируются. В итоге возникает своего рода мифологизация истории науки («подразумеваемая история науки»), когда исторические легенды, касающиеся ряда ее ключевых этапов, начинают устойчиво фигурировать в качестве реальных фактов.

В литературе (см., например, [2]) не раз подчеркивалось, что значительная часть историко-научных сведений, приводящихся в учебной литературе, является фактами так называемой «подразумеваемой» (термин Дж. Холтона) (Блинкова Н.Г., Дынич В.И. Легенды и мифы истории физики. – Мн.: НИО, 2001.) истории науки.

Приведем конкретные примеры.

«После длительной борьбы теория близкодействия одержала окончательную победу.

Существование определенного процесса в пространстве между взаимодействующими телами, который длится конечное время, – вот главное, что отличает теорию близкодействия от теории действия на расстоянии».

Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б. Физика: Учеб. для 10 кл. сред. шк. – М.: Просвещение, 1990. – 223 с. (С. 102-103.)

Историко-научные исследования, посвященные развитию физики во второй половине XIX века, свидетельствуют о неоднозначном решении дилеммы «близкодействие – дальнодействие» в рамках домаксвелловской электродинамики, которую, как правило, связывают с безусловным признанием принципа дальнодействия» (Булюбаш Б.В.Проблемы электродинамики в дискуссии Гельмгольца с Вебером. // ИИФМ. – 1986. – С.110-124. – С. 118) и о «размытости границы, отделявшей электродинамику дальнодействия от теории электромагнитного поля».

Действительно, еще в рамках амперо-веберовской трактовки электрических взаимодействий Г.Кирхгоф (1824-1887) вывел волновое уравнение для силы тока в проводе бесконечно большой проводимости. Скорость распространения волны тока в отличалась от скорости света в воздухе (Булюбаш Б.В. На пути к электромагнитной теории света: единство целей или борьба программ? // ВИЕиТ. – 1990. – № 1. -С. 19-28).

К.Гаусс в письме к Веберу от 18.03.1845 выдвинул гипотезу о конечности скорости распространения электрических сил, указывая, однако, на сложности, связанные с формированием конструктивного представления о механизме распространения таких сил (с. 23).

Статья Б.Римана, представленная в 1858 г. (опубликована в 1867 г. после публикации письма Гаусса к Веберу), начиналась с замечания о том, что, предположив конечность скорости действия одной электрической массы на другие, мы получим для распространения электрической силы дифференциальное уравнение такого же вида, как и уравнение для распространения световых и тепловых лучей (с. 23). Интересно, что в статье Римана имеется ссылка на письмо Ньютона к Бентли, где говорится о нелепости принципа дальнодействия в его ортодоксальной формулировке, предполагавшей взаимодействие двух тел через пустоту без участия промежуточной среды (с. 24). Исследование законов движения субстанции и исследование причин, объясняющих возникновение этого движения, Риман рассматривал как две различные по духу задачи, определяя первую как математическую, вторую – как метафизическую.

Л.Лоренц (1829-1891) в статье, опубликованной в том же номере, что и статья Римана, привел уравнение, определяющее распространение волн тока в проводящей среде, причем скорость распространения была равна скорости запаздывания электрического действия. По его мнению, электрическая сила лишь по видимости действует на расстоянии, каждое действие электричества и электрических токов в действительности зависит от электрического состояния ближайшего элемента.

В качестве основных принципов своего исследования («Принципы электродинамики» (1868)) К.Нейман (1832-1925) принял гипотезу о неограниченной справедливости принципа наименьшего действия и гипотезу о том, что «представленное потенциалом» «побуждение к движению» распространяется от одной материальной точки к другой не мгновенно (с. 25). «В гипотезе Неймана можно также увидеть в некотором смысле предвосхищение современного представления об электромагнитном поле, не предполагающего какой-либо модели, передающей взаимодействия среды» (с. 26).

{mospagebreak}Как известно, окончательное признание теории Максвелла – после опытов Герца – было удивительно быстрым. По мнению исследователей, этому способствовала подготовленность научного сообщества (в том числе и сторонников электродинамики дальнодействия) к восприятию теории электромагнитного поля. Таким образом, как отмечается и в статье Б.В.Булюбаша (Булюбаш Б.В. На пути к электромагнитной теории света: единство целей или борьба программ? // ВИЕиТ. – 1990. – № 1. -С. 19-28.), «утверждение о борьбе этих теорий и об их непримиримом противостоянии становится поэтому необоснованным» (с. 19).

«Работы Герца послужили экспериментальным доказательством справедливости теории электромагнитного поля и, в частности, электромагнитной теории света. Уравнения Максвелла в современной форме были записаны Герцем».

Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б. Физика: Учеб. для 11 кл. сред. шк. – 2-е изд., дораб. – М.: Просвещение, 1993. – 254 с. (С. 73.)

Приведенная цитата позволяет предположить, что Герц с самого начала ставил опыты для подтверждения теории Максвелла, а также сделать вывод о признании Герцем этой теории в качестве единственно истинной среди теорий электродинамики XIX в. Но такое заключение, как показано в книге А.Т.Григоряна, А.Н.Вяльцева «Генрих Герц» [4], а также в работе В.И.Стражева и Л.М.Томильчика [5], не соответствует действительности.

В своей первой работе (ноябрь 1886 г. – март 1887 г.) Герц вообще отвергает теорию Максвелла, предпочитая ей одну из дальнодействующих теорий. Показательно, что в своих вычислениях Герц пользуется формулой Неймана при существовании применимой для тех же целей формулы Максвелла.

Во второй работе (сентябрь 1887 г.) Герц также не упоминает ни имени Максвелла, ни термина «электромагнитные волны», хотя работа посвящена изучению структуры электрической составляющей электромагнитных волны, созданных прямолинейным вибратором. Исследователи допускают, что отсутствие ссылки на теорию Максвелла может означать, что сам Герц еще не догадывался о природе исследуемого явления.

Не просто пренебрежение к теории Максвелла при выполнении первых работ главного дела жизни, но выполнение их в убеждении, что они опровергают теорию Максвелла, – таково истинное, как отмечается в [4], умонастроение Герца в тот период.

В третьей работе (октябрь 1887 г.) рассматривается диэлектрическое влияние среды, т.е. эффект, типичный для представлений Фарадея и Максвелла. И Герц подчеркивает это. Он отмечает: «Если верны представления Фарадея и Максвелла, то должно наблюдаться заметное влияние, причем изолятор должен действовать как проводник с очень малым периодом собственных колебаний». Далее он сообщает, что опыт подтвердил указанное предположение.

В четвертой работе (ноябрь-декабрь 1887 г.), в ее первом опубликованном варианте, о теории Максвелла не упоминается ни единым словом.

Влияние теории Максвелла впервые начинает проявляться в дополнении к четвертой работе (вторая публикация). Здесь с первой же строки Герц провозглашает: «Непосредственное следствие работы есть подтверждение представлений Фарадея». Любопытно, что имя Максвелла не встречается и в дополнении, хотя Герц уже широко пользуется его теорией, в частности «электромагнитной гипотезой света».

В основе пятой работы (март 1888 г.) лежит представление об электромагнитных волнах и их отражении от проводящих поверхностей. Здесь Герц с самого начала основывается на положениях теории Максвелла. И на всех последующих этапах исследования он руководствуется этой теорией.

Шестая работа (март и ноябрь-декабрь 1888 г.) написана в свете теории Максвелла. Герц применил ее к расчету гармонического вибратора и объяснил с его помощью свои опыты с интерференцией, блестяще подтвердив теорию Максвелла в столь важном для нее пункте, как электромагнитная теория света.

В письме Гельмгольцу от 24 января 1892 г. Герц писал: «Я думаю, что из этого введения (имеется в виду введение к шестой работе. – авт.) лучше и яснее, чем из отдельных статей, будет видно, что мои работы возникли не столько непосредственно из изучения максвелловских трудов, как я слышу со всех сторон, сколько в гораздо большей мере из изучения работ Вашего превосходительства». Действительно, во введении не раз отмечено, что при постановке опытов автор руководствовался теорией не Максвелла, а Гельмгольца.

Обсуждая возможные причины произошедшей метаморфозы взглядов Герца, исследователи творчества Герца подчеркивают, что среди них не было пиетета перед личностью Максвелла, наоборот, до конца своих дней Герц сохранил к Максвеллу чувство некоторой неприязни. Высказывается даже предположение, что определенную роль здесь могли сыграть национальные чувства Герца.

«Но всегда получался отрицательный результат: движения Земли по отношению к эфиру обнаружить не удалось. Все это было похоже на то, как если бы вы, высунув голову из окна машины, при скорости 100 км/ч не заметили бы встречного ветра.

Таким образом, идея о существовании преимущественной системы отсчета не выдержала опытной проверки. В свою очередь это означало, что никакой особой среды -»светоносного эфира», – с которой можно было бы связать такую преимущественную систему отсчета, не существует».

Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б. Физика: Учеб. для 11 кл. сред. шк. – 2-е изд., дораб. – М.: Просвещение, 1993. – 254 с. (С. 134.)

«Однако от... классически понятного объяснения происхождения электромагнетизма пришлось отказаться после экспериментов А.Майкельсона и Э.Морли. « ...Таким образом, следует признать твердо установленным экспериментальным научным фактом конечность и абсолютность (инвариантность) скорости света в вакууме».

Физика: Учебное пособие для 11 кл. шк. и классов с углубл. изуч. физики / А.Т.Глазунов, О.Ф.Кабардин, А.Н.Мали-нин и др.; Под ред А.А.Пинского. – 2-е изд. – М.: Просвещение, 1995. – 432 с. (С. 206, 208.)

Обычно в учебниках физики опыт Майкельсона-Морли приводится в качестве примера «решающего эксперимента», подтвердившего истинность теории относительности.

Детальный анализ роли серии опытов А.Майкельсона (1852-1931) в процессе возникновения СТО дан, например, в работе Дж. Холтона (Холтон Дж. Опыт Майкельсона // Эйнштейновский сборник. 1982. – С: Наука, 1984). Коротко результаты его исследований можно сформулировать следующим образом: эксперименты Майкельсона-Морли не сыграли в становлении теории относительности той роли, которую им принято приписывать.

Любопытна точка зрения известного английского физика Г.Бонди, который также считает, «что в учебниках отдается незаслуженное предпочтение опыту Майкельсона-Морли» (Бонди Г. Гипотезы и мифы в физической теории. – М.: Мир, 1972. – 104 с. – С. 28.). Упомянув об оценке этого опыта самим Эйнштейном (как известно, Эйнштейн не раз говорил, что он ничего не слышал об опыте в то время, когда писал известную статью по теории относительности), Бонди описывает процесс издания сборника статей классиков релятивизма (в 1935 г. вышел в переводе «Принцип относительности. ОНТИ): «...издатели решили (по чьему-то совету) начать с середины (выделено Бонди) одной из статей Лоренца; в таком виде статья начиналась с описания опыта Майкельсона-Морли. Тон был задан, и с тех пор каждый или почти каждый считал своим долгом начинать именно так» (там же, с. 28-29).

Далее Бонди восклицает: «Но до чего же это неудачное начало! Ведь прежде всего вам нужно изложить основные идеи физики XIX в., ибо именно из этих идей выросло настоятельное желание поставить тот эксперимент, какой осуществили Майкельсон и Морли. Затем, вы должны сказать, что результат, который все ждали, получить не удалось; следовательно, в том, чему нас только что учили, есть что-то ошибочное. Вдобавок в изложение включается изрядная доза описаний громоздкой и сложной экспериментальной техники наряду с мимолетными упоминаниями о сомнениях, которые время от времени возникали по поводу этих экспериментов. Вся эта процедура мало содействует пониманию теории относительности». В основном история физики излагается в позитивном плане. В большей степени это касается классической физики, чем современной.

В заключение отметим, что, несмотря на определенный застой в изложении истории науки в учебной литературе, публикации, в которых обсуждаются роль и место историко-научного знания в процессе обучения, сегодня не редки на страницах печати. Более того, в последнее время их число постоянно растет. Как показывает анализ специальной литературы, в первую очередь это связано с поисками адекватной образовательной парадигмы, и, в частности, с одним из активно разрабатываемых направлений. Речь идет об использовании истории науки как методологического принципа при разработке новых подходов к структурированию содержания учебного предмета. Судя по публикациям ученых-дидактов и практиков образования, эта идея находит довольно широкую поддержку. В качестве примера укажем на предлагаемый одним из авторов журнала «Физика в школе·» путь построения курса физики: ...на основе историко-методологических знаний для учащихся не физико-математической направленности показать, что представляет собой физика как наука, чем она занимается, какими средствами решает свои проблемы и как обосновывает объективность получаемого знания, какое место занимает понятие, закон, теория и эксперимент, в каком взаимоотношении находятся логическое и интуитивное, научное и обыденное мышление, в чем отличие науки от искусства.

Нельзя не согласиться, что подобные знания весьма полезны для учащихся, обладающих нефизическим стилем мышления. В целом они согласуются с подходами, которые предполагается реализовать в ходе реформирования среднего образования. Однако избранный путь формирования перечисленных выше представлений – на основе анализа сведений исторического характера – нам представляется сомнительным. По крайней мере, он требует всестороннего тщательного анализа и предварительного обсуждения целого ряда вопросов, которые до сих пор недостаточно разработаны.

1. Бернатосян С.Г. Воровство и обман в науке. – СПб., 1998. – С. 384.

2. Дынич В.И. Актуализация начал физики: культурологический аспект. – М.: НПО, 2000. – С. 140.

3. Физика XIX-XX вв. в общенаучном и социокультурном контекстах. Физика XX века. – М.: «Янус-К», 1997. – С. 267-269.

4. Григорьян А.Т., Вяльцев А.Н. Генрих Герц. – М.: 1968. – С. 312.

5. Стражев В.И., Томилъчик Л.М. Электродинамика с магнитным зарядом // Мн.: Наука и техника, 1975. – С. 336.