Бот. Максим Кидрук
точки зрения обывателя, научные проблемы бывают трех уровней сложности.
Первый, наименее сложный, характеризуется двумя признаками:
– ученые в чем-то просчитались, но пока не подозревают об этом,
– эта ошибка никак не сказывается на повседневной жизни людей.
Прекрасный пример такой проблемы – теория строения атома. Джозеф Томсон[40] считал, что атом представляет собой однородную положительно заряженную субстанцию, в которую, как изюм в пудинг, вкраплены электроны. Долгое время «пудинговая» теория была общепринятой, пока другой физик, ученик Томсона Эрнест Резерфорд, не доказал ее ошибочность.
По иронии судьбы, Резерфорд проводил эксперимент, который должен был бы подтвердить теорию Томсона о структуре атома. Он взял очень тонкий лист золотой фольги (толщиной в один микрометр, то есть 10–6 м, – буквально в несколько атомов) и стал бомбардировать его альфа-частицами (полностью ионизированными атомами гелия). Он наблюдал за тем, куда попадали альфа-частицы, прошедшие сквозь золотую фольгу. В основном частицы вели себя так, как и ожидал Резерфорд, – проходили сквозь фольгу, не меняя (или почти не меняя) направления своего движения. Но чем больше замеров он делал, тем чаще регистрировал странные альфа-частицы, которые отклонились от первоначального направления на 30 – 60 градусов, а некоторые вообще разворачивались на 120 – 180 градусов, то есть летели в направлении, противоположном начальному. Факт отражения нельзя было объяснить в рамках теории Томсона. Это как если бы установленный перед артиллерийским орудием лист бумаги заставил срикошетить вылетающий снаряд. Резерфорд был поражен. Проанализировав результаты своих измерений, он пришел к непростому выводу: Томсон ошибался. Атом – не однородный протонный пудинг с изюминками электронов. Он в основном состоит из пустоты, а в его центре находится микроскопическое по сравнению с размером атома, но чрезвычайно плотное положительно заряженное ядро, которое и отражает попавшие в него альфа-частицы. Размер этого ядра оказался в 100 тысяч раз меньше радиуса атома. Резерфорд предложил свою планетарную модель атома с ядром в центре и облачками электронов вокруг, на которой до появления квантовой теории и основывались представления о строении вещества.
К счастью, ошибочная теория Томсона не оказала практического влияния на работу тогдашней промышленности или быт людей.
Для того чтобы выявить научную проблему первого (низшего) уровня, нужен ученый с действительно уникальными способностями и интуицией (особенно тогда, когда эксперименты, как это случилось с «атомами Томсона», не сразу проявляют глубинную суть явления). Либо же фантастическое везение.
Научная проблема второго (среднего) уровня возникает тогда, когда неточности, ошибочные теории и неправильные допущения нагромождаются друг на друга (иными словами, когда изучение новых процессов и явлений ведется исходя из неправильной базовой теории). Иногда исследователям просто не хватает базовых знаний, чтобы понять суть того, что получилось из
Джозеф Джон Томсон (18 декабря 1856 – 30 августа 1940) – физик, открывший электрон, лауреат Нобелевской премии по физике 1906 года.