ется
формулами Лоренца и Эйнштейна, а не аксиомами Ньютона. Ньютоновская механика
справедлива разве только как хорошее во многих случаях приближение, которое,
однако,  теперь должно быть улучшено, чтобы  уступить место более строгому и
более точному описанию природы.
     Но  такое утверждение с общей точки  зрения,  наконец-то  достигнутой в
квантовой  теории,  надо рассматривать  как совершенно  неудовлетворительное
изображение действительного положения вещей. Ибо, во-первых, это утверждение
упускает  из  виду  то  обстоятельство,  что  большинство  экспериментов  по
измерению  полей  основывается  на  применении  ньютоновской  механики,   и,
во-вторых, механика Ньютона,  собственно говоря, не может быть улучшена, она
может быть только заменена чем-то от нее существенно отличным.
     Развитие квантовой теории показало, что более правильно положение можно
описать следующими словами. Всюду, где понятия  механики Ньютона могут  быть
применены для описания процессов природы, законы, сформулированные Ньютоном,
также являются справедливыми и  не могут быть улучшены. Электромагнитные  же
явления
     не  могут быть должным образом описаны с помощью  понятий  ньютоновской
механики.  Поэтому  эксперименты  над  электромагнитными полями  и световыми
волнами  совместно  с  их  теоретическим  анализом,  проведенным Максвеллом,
Лоренцом и Эйнштейном, привели к новой замкнутой системе определений, аксиом
и понятий,  которую можно  представить с помощью  математических символов, к
системе, такой же непротиворечивой и замкнутой,  что и  система ньютоновской
механики (хотя и существенно отличающейся от системы Ньютона).
     Отсюда следовало,  что даже  те  ожидания, которые  со времени  Ньютона
сопровождали  труд  ученого,  ныне  должны  быть  изменены.  Прогресс науки,
очевидно, не  мог  быть все время связан  с тем,  что для  объяснения  новых
явлений  применялись  только  известные законы природы. В некоторых  случаях
наблюдаемые новые явления могут быть поняты только с помощью новых  понятий,
которые таким же образом соответствуют новым наблюдаемым фактам,  как в свое
время  ньютоновские  понятия  соответствовали механическим  процессам. Новые
понятия снова  могут быть связаны в  замкнутую систему и выражены  с помощью
математических символов. Но если прогресс физики или,  шире,  естествознания
идет  в  этом  направлении, то  возникает  вопрос: каково  соотношение между
различными системами понятий?  Если, например, одни  и те же понятия и слова
имеются в двух различных  системах  и определяются  в них в  отношении своих
взаимных  связей  по-разному, то в  каком смысле  можно  говорить,  что  эти
понятия отображают реальность?
     Эта  проблема  возникла  уже  в  то  время,  когда  создавалась  теория
относительности.  Понятия  пространства  и  времени необходимы  как механике
Ньютона, так и теории относительности. Но в  механике Ньютона пространство и
время  независимы друг от друга. В теории относительности они связаны друг с
другом  преобразованиями  Лоренца. В  этом  частном  случае  можно,  правда,
показать, что утверждения  теории относительности в предельном случае, когда
все  скорости  тел  системы очень  малы  по  сравнению со  скоростью  света,
переходят в  утверждения ньютоновской  механики. Отсюда можно заключить, что
понятия  ньютоновской механики не могут применяться к процессам, при которых
имеют  место  механические  скорости, сравнимые со  скоростью  света.  Таким
образом,  было в конце концов найдено существенное  ограничение применимости
понятий  ньютоновской  механики,  которое  нельзя  усмотреть  в  самой  этой
замкнутой   системе   понятий   или   посредством   наблюдений   только  над
механическими системами.
     Поэтому  соотношение  двух различных  замкнутых  систем понятий  всегда
требует очень  тщательного  исследования.  Прежде  чем приступить  к  общему
обсуждению структуры таких замкнутых и взаимосвязанных систем  понятий и  их
возможных соотношений, необходимо хотя  бы  кратко  перечислить  те  системы
понятий,  которые определены и разработаны в физике  к настоящему времени. В
наши  дни  можно   различать  четыре  большие  системы,  уже  нашедшие  свою
окончательную форму.
     Первая система -- механика Ньютона -- уже обсуждалась. Она пригодна для
описания всех механических процессов, движения жидкостей и упругих колебаний
тел.   Она  включает  акустику,   статику,   аэродинамику  и  гидродинамику.
Астрономия, в  той  степени,  в  какой  она имеет дело с движениями небесных
светил, также принадлежит к этой системе.
     Вторая замкнутая в себе система сформировалась в XIX столетии в связи с
теорией  теплоты.  Хотя  в  конечном счете теорию теплоты удалось  благодаря
созданию так  называемой  статистической  механики связать с  механикой, эту
систему было бы лучше  все  же не рассматривать как часть механики.  Ибо  по
крайней  мере в  феноменологической теории теплоты используется ряд понятий,
не имеющих аналога  в  других  разделах  физики,  а именно  понятия теплоты,
удельной  теплоты,  энтропии,  свободной  энергии  и  т.  д. Если  от  этого
феноменологического  описания  переходят  к  статистическому,   рассматривая
теплоту как энергию, статистически распределенную по многим степеням свободы
системы,  обусловленным   атомарным  строением  вещества,   теория   теплоты
оказывается тогда связанной с механикой не более, чем с электродинамикой или
какими-нибудь  другими  разделами   физики.  Центральным   понятием   такого
статистического  толкования учения о  теплоте  является понятие вероятности,
тесно  связанное  с  понятием энтропии в феноменологической теории. Наряду с
ним решающую  роль  в  статистической  теории  теплоты играет также  понятие
энергии. Но всякая замкнутая в себе и непротиворечивая система определений и
аксиом  в  физике  обязательно  должна  содержать   также  понятия  энергии,
количества движения,  вращательного  момента,  а также  требования,  что эти
величины при  определенных внешних  условиях  должны  сохраняться. Последнее
имеет место, как  показывает более точное исследование, только тогда,  когда
замкнутая  система  должна  описывать  черты природы,  относящиеся  ко  всем
моментам времени  и положениям, другими  словами  --  черты, не зависящие от
координат  и   времени,  или,   как   выражаются  математики,   инвариантные
относительно определенных сдвигов в пространстве и во времени,  относительно
вращений в  пространстве или преобразований Галилея или  Лоренца. Тем  самым
теория теплоты может быть связана с какой  угодно из других замкнутых систем
понятий в физике.
     Третья замкнутая  система понятий и аксиом выведена из электрических  и
магнитных явлений, получив свою окончательную форму  в первом десятилетии XX
века   в  работах  Лоренца,   Эйнштейна   и   Минковского.   Она  охватывает
электродинамику,  специальную теорию относительности, оптику, магнетизм, и в
нее можно включить даже дебройлевскую теорию волн материи, и при этом -- для
всех   элементарных  частиц  различных  видов.   Правда,  волновая  механика
Шредингера к этой системе не принадлежит.
     Наконец, четвертая замкнутая  система  -- квантовая теория,  в  том  ее
виде, как она  описана  в  первых  двух главах  этой книги.  Ее  центральным
понятием является функция вероятности, или, если использовать более  строгий
математический язык, "статистическая матри-
     ца".  Эта  система охватывает квантовую  и  волновую  механику,  теорию
атомных  спектров, химию  и теорию  других  свойств материи, как,  например,
проводимости, ферромагнетизма и т. д.
     Соотношения между этими четырьмя  замкнутыми  системами  понятий можно,
пожалуй, обрисовать следующим образом. Первая система  содержится в  третьей
как предельный  случай, когда скорость  света можно считать бесконечной; она
содержится также  в четвертой как предельный случай, когда планковский квант
действия  можно  считать бесконечно  малым. Первая и отчасти третья  системы
необходимы для четвертой как априорное основание для описания экспериментов.
Вторая  система может  быть без  труда связана  с каждой  из  трех  других и
особенно важна в соединении с четвертой. Независимость существования третьей
и четвертой систем наводит  на мысль о существовании пятой замкнутой системы
понятий,  в которой первая,  третья  и четвертая  содержатся как  предельные
случаи.  Эта  пятая  система когда-нибудь  будет найдена  в связи с  теорией
элементарных частиц.
     При этом перечислении замкнутых  систем понятий  мы оставили  в стороне
общую теорию относительности, так  как  эта система  понятий еще  не  нашла,
пожалуй, своей окончательной формы, но следует отметить, что она определенно
отличается от четырех других систем.
     После  этого краткого обзора вернемся к более общему вопросу о том, что
именно следует рассматривать в  качестве  основания  таких  замкнутых систем
аксиом и  определений. Важнейшая  черта  состоит, пожалуй, в том, что  можно
найти   непротиворечивое   математическое   представление   системы.   Такое
представление  гарантирует, что сама система  не содержит никаких внутренних
противоречий. Далее,  система  должна быть  пригодной  для описания  широкой
области   опыта.  Многообразию  явлений  в  рассматриваемой  области  должно
соответствовать многообразие решений, допускаемых уравнениями математической
схемы. Границы этой  области опыта не могут быть, вообще говоря, выведены из
понятий. Понятия не определены строго в отношении  их соотнесения с природой
--  в противоположность  их строгому определению  в  отношении  их возможных
взаимных  связей.   Границы  применимости  понятий   должны,  следовательно,
находиться  эмпирически,  то есть  просто  из  того факта,  что  эти понятия
начиная  с определенных моментов  более не достаточны  для полного  описания
наблюдаемых явлений.
     После  этого краткого  анализа  структуры  современной  физики  следует
обсудить  соотношение  между  физикой  и  другими   ветвями  естествознания.
Ближайшая  соседка  физики  --  химия.  Фактически  обе  эти  науки  слились
благодаря квантовой теории в нечто  совершенно единое. Но сто лет  назад они
еще  далеко отстояли друг  от друга, их методы исследования были  совершенно
различны,  и понятия химии  в то  время еще не имели никаких аналогичных  им
понятий в физике. Такие понятия,  как валентность, активность, растворимость
или  летучесть, имели скорее качественный характер, и химия  в то время вряд
ли являлась точной наукой. Как только в середине прошлого
     столетия  была развита теория теплоты, ее начали применять к химическим
процессам,  и с этого времени  научные  работы в этой  области  определялись
надеждой, что в один прекрасный день закономерности химии можно будет свести
к  механике  атома. Но необходимо  подчеркнуть,  что  в  рамках ньютоновской
механики  это  оказалось  невозможным.  Чтобы  дать  количественное описание
химических  закономерностей,  необходимо  сформулировать  значительно  более
глубокую систему понятий атомной физики. Это удалось в  конце концов сделать
в квантовой теории, корни которой, таким образом, лежат  в химии в  такой же
степени, как  и в атомной физике.  Далее было легко осознать, что химические
закономерности не могут быть сведены просто  к ньютоновской механике атомных
частиц, так как  химические элементы обнаруживают в своем поведении  степень
устойчивости, совершенно не свойственную механическим системам.  Но только в
боровской  теории атома 1913 года эта точка зрения была высказана совершенно
отчетливо. В  качестве конечного результата можно, например, установить, что
химические  понятия  в   определенном  смысле  являются  дополнительными  по
отношению  к  механическим понятиям.  Если мы знаем,  что атом  находится  в
"низшем энергетическом состоянии", определяющем его химическое поведение, то
мы не можем говорить в то же самое время о движении электронов в этом атоме.
     Современное соотношение между  биологией, с одной стороны, и физикой  и
химией --  с  другой, имеет, возможно, определенное сходство с  соотношением
между химией и  физикой, имевшимся  сто лет  назад.  Методы  биологии весьма
отличаются  от методов физики и химии, а типично биологические понятия имеют
скорее качественный характер, чем характер понятий точных естественных наук.
Такие понятия, как жизнь,  орган, клетка, функции органа, ощущение, не имеют
подобных себе в физике или  химии. С другой стороны,  существенный прогресс,
достигнутый в последние сто лет в биологии,  получен благодаря применению  к
живым  организмам  законов физики  и  химии,  и все  устремления современной
биологии направлены  на то, чтобы объяснить биологические явления на  основе
известных  физических  и  химических закономерностей. Здесь  встает  вопрос,
обоснованна ли эта надежда.
     Подобно тому  как  ранее  в  химии,  ныне  на  основании самых  простых
биологических  опытов  осознают,  что  живые  организмы  обнаруживают  такую
степень устойчивости,  какую вообще сложные структуры,  состоящие из  многих
различных молекул, без сомнения, не могут иметь только на  основе физических
и  химических  законов.  Поэтому к физическим и  химическим  закономерностям
должно  быть  что-то  добавлено,  прежде  чем  можно  будет полностью понять
биологические явления.
     В отношении этого вопроса в биологической литературе часто  обсуждаются
две четко отличающиеся друг от друга точки  зрения. Одна из них ссылается на
эволюционное учение Дарвина в его отношении к современной генетике. Согласно
этой  теории, единственным понятием, которое необходимо добавить  к физике и
химии,
     чтобы  понять жизнь, является понятие истории. Огромный период времени,
примерно в четыре миллиарда лет, прошедший со времени образования Земли, дал
природе    возможность    перебрать    почти   неограниченное   многообразие
молекулярно-групповых структур. Среди этих структур в конце концов появились
такие,  которые  могли  самоусложняться   на  основе  более   мелких   групп
окружающего  вещества,  и подобные  структуры  могли  поэтому  создаваться в
большом количестве.  Случайные изменения структур обусловливали еще  большее
многообразие имевшихся структур.  Различные  структуры вступали в  борьбу за
вещества,  которые  можно  было  использовать  в  окружающей  материи. Таким
образом,  благодаря  дарвиновскому  отбору,  благодаря  "выживанию  наиболее
приспособленных"  осуществилось в конце  концов развитие  живых  организмов.
Вряд  ли  можно  сомневаться в  том, что  теория содержит очень большую долю
истины,  и многие биологи утверждают, что  для объяснения всех биологических
явлений  вполне  достаточно добавить к замкнутой  системе понятий  физики  и
химии понятия истории и развития. Один из аргументов, который часто приводят
в пользу этой теории, подчеркивает, что повсюду,  где можно проверить законы
физики и химии,  они всегда  оказываются справедливыми также  и в  отношении
живых организмов. Нельзя указать, кажется, ни одной  точки, в  которой можно
было бы обнаружить действие особой жизненной силы, отличной от известных сил
физики.
     С другой стороны, именно этот аргумент очень  много  потерял  в  смысле
своей убедительности в результате развития квантовой теории. Так как понятия
физики  и  химии  образуют  замкнутую и  непротиворечивую систему, а  именно
систему квантовой теории, уже из  этого с необходимостью следует, что всюду,
где  эти понятия вообще могут  быть  применены для описания  явлений, должны
быть справедливы и  связанные с этими понятиями законы. Всегда, когда  живые
организмы рассматриваются как  физические и химические системы, они должны и
вести себя как таковые. Единственный вопрос, касающийся степени правильности
этой точки зрения,  состоит в том,  дают ли физические и химические  понятия
возможность полного  описания организмов. Биологи, отвечающие на этот вопрос
"нет",  склоняются, вообще  говоря, ко второй точке зрения, которая сейчас и
будет нами рассмотрена.
     Эта вторая точка зрения, пожалуй, может быть описана следующим образом.
Трудно  представить себе, что такие  понятия, как ощущение, функционирование
органа, склонность  и т. д.,  должны  принадлежать замкнутой системе понятий
квантовой теории, если даже связать ее с понятием истории. С другой стороны,
именно названные понятия, несомненно, необходимы для полного описания жизни,
даже  если  исключить при таком  рассмотрении  прежде всего людей,  так  как
существование человека ставит проблемы, выходящие за рамки биологии. Поэтому
для понимания  процессов  жизни, вероятно, будет необходимо  выйти за  рамки
квантовой  теории и построить новую замкнутую  систему  понятий, предельными
случая-
     ми  которой  позднее  могут оказаться и физика и  химия. История  может
оказаться  существенной частью этой системы, и такие  понятия, как ощущение,
приспособление,  склонность,  также  будут отнесены к  ней. Если  эта  точка
зрения  правильна,  то  соединения теории Дарвина с  физикой  и химией будет
недостаточно для объяснения органической  жизни. Но всегда  будет оставаться
справедливым то, что живые  организмы  в широком плане могут рассматриваться
как  физико-химические системы  -- как машины,  по  формулировке  Декарта  и
Лапласа, и то, что, если их рассматривать как машины, они будут и вести себя
как машины. Одновременно можно было бы принять, как предложил  Бор, что наше
знание о том, что  клетка живет, возможно, является чем-то дополнительным по
отношению к полному знанию ее молекулярной структуры. Так как полное  знание
этой  структуры,  по-видимому,  может  быть   достигнуто   только  благодаря
вмешательству, которое  уничтожает жизнь клетки,  то логически возможно, что
жизнь  исключает полное установление  лежащих  в ее основе физико-химических
структур.  Но  даже  если  эту  вторую  точку   зрения  считать  правильной,
биологическим исследованиям едва ли  можно рекомендовать иной путь, чем тот,
которому  мы обязаны большинством успехов за  прошедшие столетия. Необходимо
пытаться,  насколько можно,  объяснить все  на основе известных физических и
химических  законов, и поведение организмов необходимо описывать тщательно и
без теоретических предубеждений.
     Первая  из  названных  точек  зрения  распространена  среди современных
биологов  более широко, чем вторая. Но экспериментальный материал, имеющийся
в  распоряжении  в  настоящее  время, вряд  ли может быть  достаточен, чтобы
определенно  выбрать  одну  из них.  Предпочтение,  которое  многие  биологи
оказывают  первой  точке  зрения,  может  быть  снова  косвенным  следствием
картезианского  разделения, оказавшего за  прошедшие столетия столь глубокое
влияние на человеческое мышление. Так как под "существом мыслящим" понимался
только  человек,  я,  то  животные  не  могли  иметь  души,  они  относились
исключительно к  "существам  протяженным".  Отсюда следует, что для изучения
животных  можно  применять  те же  методы исследования,  что и  для  материи
вообще, и что законов физики и  химии вместе с  понятием истории должно быть
достаточно,  чтобы  объяснить  их  поведение.  Если  теперь  в  рассмотрение
включаются "существа мыслящие", согласно Декарту, возникает совершенно новое
положение,  требующее  также  совершенно  новых  понятий.  Но  картезианское
разделение является  опасным  упрощением,  и  поэтому вполне  возможно,  что
правильна вторая точка зрения.
     Независимо от  этого вопроса, который  пока не может  быть  решен,  мы,
по-видимому,  еще  очень  далеки  от  замкнутой и  непротиворечивой  системы
понятий  для  описания биологических явлений.  Степень сложности в  биологии
столь обескураживающа,  что  сейчас еще нельзя представить,  как  может быть
создана какая-нибудь  замкнутая  система, понятия  которой определены  столь
четко, что становится возможным математическое представление.
     Если выходят за  рамки биологии и включают  в обсуждение психологи