Долгушин М.Д. Эвристические методы квантовой химии или о смысле научных занятий

Предисловие автора

Я долго сомневался, как назвать эту книгу, в которой говорю о своих занятиях наукой. Вернее сказать, сначала я долго сомневался, имею ли я право, вообще, говорить об этом публично. Но желание и тайная надежда быть понятым и, значит, оказаться полезным, в некотором абстрактном смысле, для будущего науки, пересилили все мои сомнения. Я решил написать эту книгу и назвать ее "Эвристические методы квантовой химии или о смысле научных занятий". Такое длинное двойное название требует комментария. Сначала о первой части. Квантовая химия – это та область физики и химии, которая больше всего интересовала меня как ученого, и которой я всегда занимался. Здесь все ясно. Но что такое – эвристические методы? Само словосочетание может вызвать недоумение, и требует хоть каких-то предварительных объяснений. Метод – это нечто определенное, отлаженное, проверенное, а слово "эврика", как известно, означает неуловимый миг понимания. Можно ли сочетать эти два понятия? Может быть, эвристический метод состоит просто в том, что человек думает и думает все время об одном и том же, пока неожиданно не придет решение проблемы? Можно и так сказать, можно иначе, ведь слова сплошь и рядом не могут однозначно передать смысл очень многих представлений человека. Так что не будем формалистами, не все может быть однозначно определено. Вот, например, существует же понятие – интуитивные методы, – никто его как-будто не определял, но, тем не менее, никто вроде бы не спотыкается на этих словах. Каждый для себя имеет определенное представление об интуитивных методах, хотя никто не в состоянии дать им однозначное строгое определение. То же самое относится и к понятию об эвристических методах. Мы еще скажем ниже несколько слов по поводу эвристического метода, и каждый, конечно, сам себе составит определенное представление об этом понятии, а то, что вкладываю в него я, надеюсь, будет ясно из всего дальнейшего изложения. В конце концов, дело не в названии, а в содержании книги, и кто захочет, тот поймет все, что хотел сказать автор, как бы книга не называлась.

Вторая часть названия: "О смысле научных занятий", – объясняется общей идеологией книги, ибо основная ее цель заключается именно в том, чтобы показать и раскрыть внутренние стимулы, побуждающие человека к научному творчеству. Несмотря на то, что перед вами очень личная книга, где я говорю о своих занятиях конкретной наукой – квантовой химией, написал я ее для всех, кто любит науку вообще, кто ищет в ней свое призвание, и я надеюсь, что, прочитав ее, читатель, особенно молодой читатель, почерпнет для себя немало полезного и поучительного, что утвердит его на путях занятий наукой.

В книге, лежащей перед вами, речь будет идти об атомах и молекулах, о межатомных и межмолекулярных взаимодействиях. Первые четыре главы посвящены непосредственно квантовой химии, ее важным проблемам, и тем эвристическим идеям, которые позволили автору получить оригинальные решения этих проблем. В пятой главе мы, для развлечения, поговорим об особых свойствах жидкой воды, о том, как они могут быть поняты, исходя из одного свойства парного межмолекулярного потенциала. Последняя глава книги содержит обсуждение философских проблем науки. Изложение мировоззренческих идей автора, непосредственно не связанных с квантовой химией, необходимо для правильного понимания идейной направленности всей книги.

Теперь, после краткого обсуждения заглавия и содержания книги, и перед тем, как продолжить свое предисловие, я должен извиниться перед читателем за употребление личных местоимений в тексте этой книги. В научной литературе на русском языке это как-то не принято, но у меня без "я, мне, меня" – не получилось. Что же, как уже было сказано, перед вами – очень личная книга автора, его первая книга, и если многочисленные "я" раздражают читателя, то прошу меня простить и поверить, что здесь нет и намека на нескромность, – просто иначе я не сумел изложить свои мысли. А теперь продолжим наше предисловие.

"Наука есть способ удовлетворять свою любознательность..." Лет двадцать тому назад модно было добавить к этой верной мысли некое остроумное дополнение – "...за государственный счет". Обычно это происходило на конференции или симпозиуме и звучало в качестве шутки со стороны какого-нибудь академика или член-корреспондента, при этом присутствующие доктора и кандидаты наук смущенно улыбались, как бы ощущая свою вину и неполноценность. Трудно сказать, что чувствовали изрекающие этот афоризм академики, скорее всего они уже не делали разницы между государством и собой, так что, по-видимому, не испытывали никаких неудобств. Конечно, окончание фразы объясняется реалиями той эпохи, когда без участия государства ничего не могло происходить, тем более удовлетворение любознательности. С течением времени все реже можно услышать вышеприведенную фразу и не из-за того, что государство потеряло свою вездесущую роль и окончание фразы стало как бы неактуальным, а, к сожалению, от того, что само содержание фразы все больше и больше превращается в недостижимую мечту. Все меньше и меньше остается у ученого возможностей для творческого поиска, для удовлетворения своего природного любопытства, и все больше занятия наукой становятся каждодневной рутиной, обыкновенной службой.

Причина такой тенденции очевидна. Жизнь общества все более рационализируется, научный сотрудник превращается сплошь и рядом в бездумного исполнителя, работника, как миллионы других. Наука стала индустрией, вовлеченной в общий процесс, который называется гордым словом Прогресс. Наука давно приобрела экстенсивный характер развития, превратившись в область деятельности больших масс людей, которые исполняют трафаретную работу, расширяя, уточняя области различных наук, давно в принципе познанные. Мы живем в эпоху интенсификации, коммерциализации, кооперации и разделения труда, короче, мы живем в эпоху все ускоряющегося пресловутого Прогресса. Всем известна роль науки в жизни общества. Без науки невозможен технический прогресс, и о важности научных исследований для благосостояния общества можно прочесть, наверное, в любой газете в любой день. Однако, редко кто задумывается об обратном влиянии – о роли общества в развитии науки, а связь здесь, как раньше было принято говорить к месту и не к месту, – "диалектическая". Тот самый технический прогресс, который является результатом научных достижений, ведет к застою науки. Наука открывает дорогу прогрессу, а прогресс в итоге душит науку, превращает ее в трафарет, приводит на конвейер и уводит с путей познания.

Познание нового всегда было, есть и будет уделом одиночек, плодом размышлений одного ума, а не результатом работы многих рук. Но в наше время, как видно, требуется гораздо более мужества, чем это было раньше, для того, чтобы остаться одному, посмотреть вокруг и найти то, что ускользает от взгляда других; теперь труднее остаться наедине с Природой, задать ей вопросы, которые тебя волнуют, и попытаться получить на них ответы. В наше время это гораздо сложнее, чем когда бы то ни было, хотя как всегда привлекательно для настоящего ученого. Для этого нужно оставить проторенные пути, общепринятые мнения, несокрушимые научные истины "в последней инстанции", и только тогда можно стать самим собой, стать любопытным и, невзирая на книжные истины и научные мнения, позволить себе удовлетворить свою любознательность так, как ты сможешь это сделать. И только тогда, только на этом пути можно получить высшее наслаждение, – тебе открывшуюся истину, которую никто еще не знает! В этом цель и смысл жизни ученого. Это так прекрасно, что перевешивает еще более грустную участь, чем одиночество, которая ожидает человека, когда он пытается рассказать о своей истине людям. Если его идеи не лежат в русле общепринятых представлений, а ведь только так открывается новое в науке, его попытки опубликовать их почти наверняка обречены на пpoвал. Какой хор насмешек и "научной критики" обрушивается на этого человека, как будут стараться унизить, вытолкнуть его из своего сообщества те, для кого корпоративное чувство хранителей научной парадигмы превыше всего! Но все равно, нет более прекрасных минут в жизни, чем те, когда ты можешь воскликнуть: "Эврика! Вот оно решение!".

Такие минуты делают жизнь в науке осмысленной, помогают переносить ее будни. Ради этих минут можно идти на все, можно пренебречь тем, призн\'ает ли твои идеи научное сообщество или нет. Твоя жизнь была освящена этими минутами, и это – главное!

В этой книге речь пойдет об атомах, молекулах, их взаимодействиях и превращениях. Применение квантовой механики к расчетам атомных, молекулярных систем – то есть к химическим системам – составляет суть науки, которая называется квантовой химией. Я много лет занимался квантовой химией, защитил кандидатскую диссертацию, писал и публиковал статьи, короче, участвовал в общем "прогрессе науки". Любая дорога в жизни усеяна разочарованиями, в науке это особенно заметно. Как и все, я временами задавался вопросом – зачем? Зачем вновь и вновь подтверждать известную закономерность, повторяя трафаретные расчеты и анализы? Зачем рассчитывать структуру, в принципе не отличающуюся от уже известной? Зачем накапливать никому не нужную информацию, когда ее и без того уже целые Монбланы остаются невостребованными? И так далее, и так далее, и так далее... Эти грустные "зачем" неизбежны, если мы просто наемные работники, влачащие, каждый, свой никчемный скарб к подножию Молоха под названием Прогресс. Сейчас, как и многие другие, я бросил занятия наукой. Сейчас я не имею возможности занимать научную должность и заниматься тем, что мне нравится, что доставляло бы мне удовольствие и приносило удовлетворение, а быть этим самым наемным работником, исполнителем чужих планов я не хочу. Но не всегда, не всегда все было так грустно. Слава Богу, частенько я был предоставлен самому себе в научной работе, оставался один на один с Природой и задавал ей свои вопросы. И ко мне приходили счастливые моменты озарения. Были минуты, когда я видел то, чего не видят другие. И, конечно, они, эти минуты, помогали мне жить в науке, терпеть ее рутину и радоваться ей. Об этих моментах, об откровениях, которые давались мне, в основном будет идти речь в данной книге.

Эта книга основана в большей своей части на неопубликованных работах автора. Почему на неопубликованных – я уже, наверное, объяснил. В книге, в соответствующих местах я опишу это подробнее, ибо каждое "сражение" автора с рецензентом – это иллюстрация того, как жестко в наше время наука защищает свою устойчивую парадигму, как сложно сказать в ней что-то новое, что не укладывается в рамки общепризнанных представлений. Что же, тем хуже для науки. Но, к сожалению, тем хуже и для автора, которому грозит опасность прослыть "лжеученым". В наше время очень модно "бороться" со лженаукой. Это такая приятная область деятельности для тех, кто считает себя непогрешимым в науке. Но непогрешимые не творят. Поэтому не будем бояться. Только тот, кто не боится сказать свое слово, только тот может быть творцом как в науке, так и в жизни.

Не знаю, нужно ли после всего изложенного еще раз объяснять присутствие прилагательного "эвристический" в названии этой книги. С моей точки зрения, только эвристические методы и движут науку. Эвристический метод проще всего объяснить так – сначала возникает готовое решение проблемы, а потом оно проверяется в вычислениях или экспериментах. Эвристическая истина – это интуитивный ответ, который приходит в голову в виде идеи, приходит как озарение, и потом уже ничего не стоит его проверить, и он оказывается истиной. Начиная с Архимеда, ученые используют этот метод, ибо только таким образом истина предстает во всей полноте, является самоочевидной, так что для науки ничего не остается, как только подтвердить ее. Истины, полученные в результате расчетов или накопления экспериментальных знаний, – это просто данные науки, которые могут потом уточняться, могут быть приняты, а могут быть и отвергнуты, могут быть, а могут и не быть востребованы. Во всяком случае, это конец, окончание процесса. Эвристическая же или интуитивная истина – это начало, это только начало, но какое яркое, освещающее путь вперед, далеко и надолго, начало!

Книга, лежащая перед вами, не учебник, здесь нет последовательного изложения ни основ квантовой механики атомов и молекул, ни основ теоретической химии. Но читать ее может всякий человек, владеющий основами современных представлений физики и химии в объеме университетских курсов. Изложение носит замкнутый характер и не требует ссылок на другие источники.

Заканчивая это небольшое предисловие, автор чувствует необходимость заранее предотвратить возможные недоразумения читателя по следующим трем пунктам.

Во-первых, необходимо ясно сказать – читатель не должен искать в дальнейшем тексте каких-то формулировок эвристического метода, тем более пытаться обнаружить формальный список этих методов во множественном числе, как это звучит в названии книги. Эвристические методы, которые я применял, – это те мысли, идеи, подходы, которые приводили меня к решению той или иной конкретной задачи – и ничего более. Эти мысли, идеи, подходы изложены в соответствующих местах книги.

Во-вторых, читатель может посчитать излишними эпизоды, где говорится об отношениях автора с рецензентами его отдельных работ. Кажется, что указанные отношения – это личные дела, не имеющие отношения к науке, то есть дела, которые волнуют автора, но не могут представлять интерес для читателя. Это не совсем так, конечно. Излагая подробности своих отношений с рецензентами, я хотел продемонстрировать корпоративный характер современной науки. Мне кажется, например, что коллизия, описанная в пятой главе, может служить поучительной иллюстрацией того, как ярко эта не самая лучшая черта современной науки может иногда проявляться.

В-третьих, может показаться, что последняя глава книги откровенно "притянута за уши" и не имеет связи с предыдущим текстом. Это недоразумение рассеется, если читатель сумеет понять, для чего написана эта книга. Смысл научных исканий человека, его стремление к истине, сама Истина как таковая – все это не может быть зафиксировано в рамках самой науки, в рамках только науки. Отсюда следует необходимость обращения к философии. Необходимость изложения определенного "символа веры".

Мне очень хотелось написать эту книгу. Потому что написать ее – значит заново пережить те радости открытия, которые я когда-то испытывал. Мне хочется ее опубликовать, потому что я надеюсь, что найдутся люди, которые будут сопереживать той радости перед новым, которую когда-то испытывал я. Я верю, что настанет время, когда научный труд снова станет творчеством, и надеюсь, что если эта книга будет опубликована, то она сможет привести хоть немногих молодых людей на путь творчества, на путь, ведущий человека к удовлетворению от занятий наукой. Теперь, когда свобода слова обеспечена в обществе, и, надо полагать, это касается и свободы самовыражения в науке, я надеюсь, что моя книга будет опубликована. Тогда свою миссию в науке я буду считать выполненной. Если же и на этот раз мне не удастся донести свои мысли до читателя, что же, тогда эту книгу прочтут родственники, друзья и знакомые, а я смогу лишь сказать вместе с философами древности: "Я сделал, что мог, пусть сделает лучше, кто может".

"За мной, читатель", – как звал М.Булгаков в своем знаменитом романе. Я покажу тебе, как в обычной науке физике можно искать и находить неожиданно красивые ответы, если не следовать проторенными путями. Единственный непроторенный путь в науке – это путь личного поиска истины. Пройдя вместе этим путем до конца предлагаемой книги, мы в конце ясно увидим и четко поймем, в чем же заключен истинный смысл научных исканий человека.

М.Долгушин, декабрь 1995 г.

Оглавление