Наука в первооснове по своей сути всегда должна быть фундаментальной и всегда должна быть направлена на познание Нового. Но такая наука начинается не с анализа этого неведомого Нового, а с раздумий и размышлений, дискуссий и обсуждений, с постановки вопросов “Что такое...?” и “Почему...?”
Ещё Д. Менделеев говорил, что наука начинается там, где начинаются измерения, то есть там, где начинается количественный анализ. К сожалению, в этом своём рассуждении наш выдающийся учёный был непоследовательным. Его знаменитая периодическая таблица элементов рождалась задолго до того, как он начал анализировать её возможности, причём рождалась мучительно долго и, наконец, предстала её автору во сне! Где здесь строгий количественный анализ, где здесь математика?
Но, однако, в современной науке создалось такое положение, когда, пытаясь ответить на фундаментальный вопрос “Что такое...?”, мы, в своём повсеместном увлечении математикой, неизбежно сразу же скатываемся до примитивного ответа на вопрос “Сколько...?”, присущий, скорее, инженерному, изобретательскому, чем научному уровню. А фундаментальная наука всегда связана с научными открытиями, напрямую не связанными с количественным анализом.
Тогда чем же научное открытие отличается от изобретения? Полушутливо это можно отобразить следующим образом. Научное открытие - поиск или даже угадывание человеком того, что задолго до него сотворено Богом. Изобретение - создание человеком того, до чего у Бога руки не дошли. С этой позиции изобретательство, инженерная деятельность, прикладная физика - более творческий процесс. И именно такой процесс немыслим без численного анализа, без математики.
Но, отдавая предпочтение математическому анализу в фундаментальной науке и игнорируя другие возможные пути познания, мы всегда рискуем, что начнём предписывать Природе какой она должна быть и тем самым уходим от необходимости задуматься над вопросами “А какая же она на самом деле?”.
К сожалению, в увлечении математикой очень многое упускается в физике фундаментальной, например, такая физика так и не смогла объяснить даже действие самого древнего и самого примитивного механизма - рычага. А взамен было придумано математическое понятие момента. Однако, почему он изменяется с изменением плеча, так и не задумались.
Ещё пример: известные законы реального газа, например, законы Ван-дер-Ваальса, Пуассона, Сен-Венана и многие др., недостаточно точны и всего лишь приближенно описывают отдельные фрагменты состояния газа. Поэтому для уточнения картины происходящего вынужденно используются другие законы - законы идеального газа (известные ещё с начала XIX века законы Бойля-Мариотта, Гей-Люссака, Авогадро, Клайперона-Менделеева, Дальтона и др.), которые способны математически описать состояние, статику гипотетического, то есть несуществующего газа. А ведь существует ещё и более сложная проблема описания динамики газа. Хотя современная газодинамика и способна приближённо описать движение газа, но его изменяющиеся свойства ей недоступны.
Получается, что достаточно совершенной теории газа так и не создано. Поэтому до сих пор и существуют загадки в поведении газа. Например, непонятно: почему большинство газов охлаждаются при расширении (эффект Джоуля-Томсона), а тем более непонятно: почему другие газы, например, гелий, при таком же расширении нагреваются? То есть описать процесс расширения газа (его динамику) эти законы не могут.
Такие эффекты до сих пор составляют большую загадку для современной науки, хотя они и зашифрованы в давно сформулированных законах. Однако никто и не попытался их расшифровать, поскольку считается, что если имеется приближённое математическое описание этих природных законов, значит процесс их познания завершён, хотя ответ на упомянутые загадки лежит на поверхности и давно подготовлен предшествующими поколениями исследователей. Нужен пытливый ум, которому достаточно всего лишь дотронуться до того сокровенного, что создано Природой, чтобы ответить на поставленные вопросы.
Такие примеры можно продолжать и продолжать. И в результате мы видим, что физика повсеместно подменяется математикой. Увлекшись ”правильными” ответами, мы с удовольствием умножаем, делим, складываем, вычитаем, дифференцируем, подгоняя полученные численные результаты к результатам эксперимента (а иногда и наоборот). Однако зачастую забываем, что за всеми этими действиями обязательно должен скрываться ещё и некий вполне определенный смысл, поскольку Природа никогда ничего не умножает и не делит, не возводит в степени и не извлекает корни, не дифференцирует и не интегрирует - она либо что-то увеличивает (прибавляет - складывает), либо уменьшает (убавляет - вычитает). И только! В этом сама суть природных проявлений, которые всегда выражаются только в реализации вполне определенных и реальных процессов, а не в условных математических действиях.
Но об этом почему-то всегда забывают.
К тому же такая “забывчивость” нам очень дорого обходится. На вышеприведённом примере (отсутствие понимания принципа действия самого примитивного механизма – рычага) можно показать, что мировая промышленность ежегодно теряет много-много миллиардов рублей, долларов, марок, фунтов, лир, динаров, песет и др., а также и много тысяч тонн металла на изготовление бесчисленного множества дорогостоящих передаточных и регулирующих зубчатых механизмов (коробок передач), которые, похоже, могут быть заменены простейшими рычагами. Но для этого нужно всего лишь понять их принцип действия.
И так уж исторически сложилось, что в подобных проблемах математика зачастую оказывается нам плохой помощницей, но почему-то этого не хотят замечать. Она успешно помогает нам решать наши прикладные количественные проблемы, но никак не фундаментальные качественные.
Знакомясь с некоторыми особо заматематизированными работами, порою кажется, что автор сам не понял, что написал, потому, что его пером руководила не простая логика, а сложная стихия математической последовательности. Но ещё Эйнштейн частенько говорил, что "физики мыслят словами, а не формулами". Так зачем же скрывать свои мысли?
Хотя такая позиция обязательно встретит непонимание, а посему и неодобрительное восприятие профессионалов, да и невозможно отрицать значительную роль математики и численного анализа, но наука “физика” обязательно должна состоять из двух равноправных частей - описательной части и математики, причем описательная часть, связанная с фундаментальным поиском, почти всегда должна опережать математику, направленную на решение прикладных проблем.
К сожалению с первой частью физике не повезло. Эта наука так и не стала общедоступной и интересной для всех (много ли мы знаем обществ "любителей физики"?) именно потому, что в ней слишком слаба, а зачастую и полностью отсутствует именно эта описательная часть. А вспомним, что в недалеком прошлом физика интересовала самые широкие слои населения. Сейчас, несмотря на значительные достижения, на этот аспект не обращают внимания.
Студентов просто заставляют заучивать ничего не значащие для них и быстро забываемые формулы. Но обучение, построенное только на механическом запоминании невнятно изложенного материала, никогда не даст желаемых результатов. Из-за этого величайшая их наук - Физика для многих обывателей (даже с законченным высшим техническим образованием) превращается в Пугало! А жаль. Ведь основы этой интереснейшей науки, описывающей окружающую действительность, должны быть также доступны каждому, как, например, словесность.
Поэтому такое сложившееся положение, похоже, направленное на создание возле физики ореола элитарности и недоступности для непосвященных, искусственно исключает из рядов естествоиспытателей многие потенциально выдающиеся умы, не обладающие математическим мышлением или не имеющие достаточной математической подготовки.
Но вспомним, что многие основы физики создавались не только физиками-профессионалами, но и такими “дилетантами” как пивовар Джоуль, врач Майер, учитель Эрстед, теолог Ньютон, лаборант Фарадей и др. Без этих имён не было бы современной физики. И как знать: скольких оригинальных дилетантов-физиков современная наука не досчитывается сейчас!
И в результате: пренебрежение элементарной логикой в познании Природы привело к тому, что современный научный поиск до сих пор базируется только на методе проб и ошибок и поэтому не позволяет прогнозировать наличие неизвестных законов Природы, т.е. научных открытий, которые всегда обнаруживаются случайно. А отсюда и основания для пессимизма у многих физиков по поводу того, что фундаментальная физика вообще себя уже исчерпала. Но это отрицательно сказывается на подготовке научных кадров, а следовательно, на развитии этой науки.
Такое положение периодически возникает в науке, когда она оказывается не в состоянии преодолеть накопившиеся противоречия. Так было на заре становления теории относительности: тогда говорили, что классическая физика закончилась. Так обстоит дело и сейчас: опять говорят об этом же, относя свои претензии уже к физике релятивистской. И опять для преодоления такого застоя требуют новый подход к описанию законов Природы, который (как кажется некоторым авторам) должен быть не менее сложен, непонятен и запутан, чем нынешняя теория относительности, иначе не "сработает". Да к тому же, как считается, для достижения поставленной цели обязательно вначале нужно разработать ещё более экзотические математические приёмы - иначе не справиться.