6. Законы природы и религиозный Закон

Современная наука основана на предположении, что существует относительно небольшое число фундаментальных законов природы, каждый из которых применим в огромном числе конкретных случаев. Впервые такая идея была реализована в "Математических началах натуральной философии" И. Ньютона. Им были сформулированы "три закона Ньютона" (из которых первые два в действительности были известны ранее и применялись к рассмотрению конкретных проблем Галилеем, Гуком, Гюйгенсом и другими) и закон всемирного тяготения. Однако величайшее значение "Математических начал..." состоит в разработке общего метода, который позволил выводить из этих законов огромное число ранее известных, а также новых фактов и закономерностей. В частности, Ньютону удалось математически обосновать законы движения планет, открытые ранее Кеплером в результате обработки данных астрономических наблюдений (подробнее см., напр., В. И. Арнольд, "Гюйгенс и Барроу, Ньютон и Гук", М., Наука, 1989, а также главу 4). Тем самым Ньютон сформулировал идеал для западной науки: все огромное многообразие явлений природы должно объясняться на основе ряда фундаментальных математически формулируемых положений. Сами эти положения менялись в ходе развития науки.

В конце XIX века чисто механическую ньютоновскую картину мира сменила электромагнитная теория Максвелла, а в список основных законов природы добавилась система четырех "уравнений Максвелла". В XX веке ньютоновская механика и теория тяготения были заменены в области физики макромира более фундаментальной физической теорией - общей теорией относительности Эйнштейна. Для описания свойств микрообъектов понадобилась квантовая механика со своими законами - уравнение Шредингера в нерелятивистской квантовой механике, уравнение Дирака, описывающее электрон с учетом эффектов теории относительности, принцип тождественности микрочастиц и связанный с ним принцип запрета Паули и т.д. Ряд законов, ранее казавшихся фундаментальными (начала термодинамики), удалось вывести из законов классической и квантовой механики (основополагающие идеи здесь были высказаны в конце XIX века австрийским физиком Л. Больцманом и американцем У. Гиббсом). Были открыты новые виды взаимодействий микрочастиц и соответствующие законы, сформулирована (и частично выполнена) программа построения "единой теории поля", на повестке дня стоит объединение квантовой физики и общей теории относительности, однако сам подход не менялся.

Целью стремлений ряда поколений ученых после Ньютона был список, по возможности короткий, самых-самых главных законов - нечто вроде Моисеевых Десяти Заповедей для природы. Правда, более или менее успешно эту программу удавалось реализовать только в области физики. Законы химии (скажем, Периодическая таблица Менделеева, представления о валентности) действуют скорее как тенденции; во всяком случае, количественная точность их предсказаний несопоставима с точностью, с которой работают физические законы, например, закон сохранения заряда (точность 10[-20]) или принцип эквивалентности инертной и гравитационной массы (точность выше 10[-12]). Разумеется, сказанное относится не ко всем законам физики. Английский математик Р. Пенроуз в "Новом разуме императора" выделяет класс "великолепных" (superb) физических теорий, законы которых и имеют такую высокую точность. Это - евклидова геометрия (как физическая теория, описывающая свойства реального пространства), классическая механика (применимая для "обычных" тел, движущихся со скоростями, много меньшими скорости света), теория относительности, квантовая механика и квантовая электродинамика. В то же время многие важные физические законы выполняются лишь приближенно. Из многочисленных законов сохранения (и связанных с ними принципов симметрии, см. гл.13) некоторые считаются точными и универсальными (законы сохранения энергии, импульса, момента импульса, уже упоминавшийся закон сохранения электрического заряда), другие выполняются лишь в определенных процессах (скажем, закон сохранения четности, то есть симметрия правого и левого, нарушается так называемыми слабыми взаимодействиями), третьи вообще носят грубо приближенный характер ("нарушенные" симметрии в физике элементарных частиц). Следующий отрывок, помимо вопросов науки, косвенно затрагивает и теологическую проблему несовершенства и зла в мире (см. гл.2).

Нас всегда тянет рассматривать симметрию как некоторого рода совершенство. Это напоминает старую идею греков о совершенстве кругов. Им было даже страшно представить, что планетные орбиты не круги, а почти круги. Но между кругом и почти кругом разница немалая, а если говорить об образе мыслей, то это изменение просто огромно... Если бы пути планет были действительно кругами, то проблема не требовала бы пространных объяснений они просты. Но поскольку эти пути только почти круглые, то объяснить нужно очень многое. Результат же превращается в большую динамическую проблему, и теперь нам нужно объяснить, привлекая приливные силы или что-то еще, почему они приблизительно симметричны...

Все это, в общем, не противоречит кардинальной идее европейской науки о том, что законы тем точнее и совершеннее, чем они ближе к "основам". Грубо приближенный характер законов химии и биологии, по сравнению с точностью физических теорий класса "superb", принято объяснять их недостаточно фундаментальным характером. Предполагается, что законы химии сводятся к более фундаментальным законам квантовой механики и электродинамики: современные методы расчета электронной структуры в принципе позволяют объяснить все закономерности образования химических соединений из атомов. Такое объяснение должно вести к большему пониманию и демистификации химических процессов, которые раньше казались совершенно таинственными.