Наука работает по законам логики
«Логика и рост научного знания» – так называется знаменитое произведение философа науки Карла Поппера, опубликованное осенью 1934 года издательской компанией Юлиуса Шпрингера в Вене (с указанием года выпуска 1935). В подзаголовке есть ссылка на то, что в книге содержатся статьи «о теории познания в современном естествознании», которые вышли в 1959 году на английском языке, правда, под названием «Логика научного открытия».
В своей часто цитируемой книге Поппер прежде всего констатирует: «Деятельность научного исследователя заключается в том, чтобы разрабатывать и систематически проверять законы и системы законов». При этом в науках, основанных на опыте, – философы называют их эмпирическими – главным являются гипотезы, которые надлежит проверить с помощью экспериментов или наблюдений. Вместе с ними возникает проблема, веками мучившая мыслителей: проводя эксперимент, исследователь делает единичное наблюдение, которое он может сформулировать в частном законе, например: «Кусок медной проволоки при нагревании удлиняется». Но на самом деле его интересует общий закон, например: «Материя расширяется с повышением температуры». Задача, возникающая при этом, – философы говорят о «проблеме индукции», – заключается в том, чтобы понять, при каких обстоятельствах перенос частного на целое, общее может оказаться ошибочным.
Черные лебеди и белые вороны
Поппер поясняет это на ставшем уже широко известным примере (причем белые лебеди в другом месте книги заменены на черных ворон): «Независимо от того, сколько белых лебедей мы наблюдали, у нас нет права считать, что все лебеди белые», и действительно, уже давно были замечены черные лебеди – сначала в Австралии, а позднее и во многих других местах.
Чтобы спасти логику исследования – поскольку речь идет прежде всего о логике, – Поппер делает эффективное предложение, которое закрепилось под названием «фальсификация». По Попперу, научная работа начинается с гипотезы, которую можно проверить, проведя эксперимент (или наблюдения). (Кстати, если этот критерий не выполнен, то, по мнению Поппера, нельзя говорить о научности.) Проводимый с этой целью эксперимент может либо подтвердить, либо опровергнуть гипотезу. В первом (подтвержденном) случае Поппер говорит о верификации, а во втором (отвергнутом) случае – о фальсификации гипотезы. Тем самым он хочет сделать следующее важное разграничение, с помощью которого и сформулирована собственно логика исследования: если гипотеза верифицирована, то наука – как ни странно это звучит – мало что выиграла (или вообще ничего не выиграла, поскольку она осталась при том знании, которым располагала до эксперимента). Если же гипотеза фальсифицирована, то у науки есть шанс продвинуться вперед, так как теперь ученые должны создать новую гипотезу, и проверить это, вероятно, более качественное предположение при помощи новых наблюдений или экспериментов.
Такова логика исследования, говорит Поппер. Она начинается с гипотез, которые можно проверить, и стремится фальсифицировать их.
Многие исследователи твердо верили в логику Поппера и решительно следовали ей (во всяком случае, так они говорят). Среди них – лауреат Нобелевской премии Джон Экклс. В 1940-1950-е годы он пытался выяснить, является ли передача нервных сигналов в мозге химическим или электрическим процессом, и долго не мог найти удовлетворительного ответа. Во время исследований Экклс познакомился с книгой Поппера, которая произвела на него сильное впечатление. «От Поппера я узнал, в чем заключается сущность научного исследования, – писал он. – Создавая гипотезу, можно давать волю своему воображению, но потом следует проверить ее с максимально возможной строгостью, привлекая для этого все существующие знания и проводя самые строгие эксперименты. Поппер даже научил меня радоваться опровержению полюбившейся гипотезы, поскольку это тоже научный прогресс и опровержение теории может многому научить».
На первый взгляд логика фальсификации Поппера кажется действительно убедительной, и представляется совершенно очевидным, что значительные части общепринятой науки, нашедшие отражение в дипломных работах или в докторских диссертациях и в научных публикациях, можно понять при помощи этой схемы. Например, биохимик высказывает гипотезу о том, что энергия, необходимая клетке для обмена веществ, поступает с молекулами сахара. Или генетик исходит из предположения о том, что биологическая информация, наследуемая организмами, сохраняется в форме нуклеиновых кислот. Тому и другому приходится – и в этом заключается конкретная и сложная задача докторантов и дипломантов – придумывать эксперименты, позволяющие проверить сделанные предположения. И если первая гипотеза фальсифицируется, а вторая верифицируется, то можно опубликовать статью в престижном научном журнале.
Проверка практикой
Теория Поппера о фальсификации звучит весьма убедительно, а потому у нее по-прежнему очень много сторонников. Но действительно ли наука делается именно так, как это себе представляют теоретики?
Историки должны сказать в связи с этим категорическое «нет», поскольку они знают мало ученых, отказавшихся от своей теории лишь потому, что эксперимент ее не подтвердил. Им, ученым, скорее свойственно в подобной ситуации предположить, что в ходе только что проведенного опыта что-то пошло не так – подобно тому, как приготовленное по сложному рецепту блюдо может не получится, но ведь это не означает, что в рецепт закралась ошибка! Таких примеров в истории известно очень много. Молодой и в то время еще неизвестный Альберт Эйнштейн получил от французского экспериментатора Жана Перрена, впоследствии нобелевского лауреата, письмо. Перрен писал, что в теории Эйнштейна о броуновском движении молекул не все верно, поскольку измерения показывают нечто иное. Ученый на это ответил, что он ранее уже сделал одно исправление, но теперь «почти уверен, что в теории нет никакой другой ошибки, поэтому вынужден считать возможным наличие ошибки со стороны эксперимента», что и нашло вскоре свое под тверждение.
Другой пример. Американский лауреат Нобелевской премии Роберт Милликен попробовал измерить заряд электрона – и сделал это с помощью получившего известность опыта с заряженными капельками масла, подвешенными между двумя заряженными электродами. Однако он отнюдь не всем измерениям уделил одинаковое внимание и, в конце концов, опубликовал лишь те результаты, которые его устраивали и соответствовали его ожиданиям.
Сложные гипотезы
Конечно, можно было бы возразить, сказав, что Милликен мухлевал, проводя свои эксперименты, но тогда как объяснить то, что при этом он сумел, «обманув» всех, представить правильный результат? Откуда он вообще знал о существовании элементарного электрического заряда? Что же касается плутовства в целом, то и ученые более великие, чем Милликен, немного порой приукрашивали свои результаты. Например, Иоганну Кеплеру, вероятно, были известны законы движения планет еще до того, как он их, наконец, открыл после соответствующей корректировки своих небесных измерений. Английский астрофизик Артур Эддингтон и вовсе рассказывал своим слушателям небылицы, объявив в 1919 году, что новые представления Эйнштейна о времени и пространстве более точно отражают космическую реальность, чем физика Исаака Ньютона. А ведь статьи Эйнштейна даже приблизительно не содержали того, что утверждал Эддингтон, причем можно только удивляться его дерзости, но благодаря такой пропаганде эйнштейновских идей Эддингтон достиг мировой славы! Размышляя обо всем этом, физик-теоретик из Вены Вольфганг Паули решительно отбросил логику Поппера. «Я надеюсь, – написал он совершенно определенно в изданном в 1957 году сочинении «Феномен и физическая реальность», – никто сегодня не полагает, что теории выводятся из протокольных записей посредством железных логических заключений, хотя так и модно было думать еще в мои студенческие годы».
Уже одной своей формулировкой Паули показывает, насколько наивной и отсталой он считает схему Поппера. Он вообще не придает значения четкому разделению на идею и эксперимент, так как наблюдаемый феномен чаще всего носит комплексный характер, а «при его описании используется огромное количество ранее полученных теоретических знаний и опыта, обретенного при работе с приборами». Паули подчеркивает, что это неразрывное переплетение «в повседневной жизни физика является целесообразностью, оно неизбежно».
Все это верно не только для физика, но и для химика и биолога. До какой степени схема Поппера далека от реальной науки, становится ясно, если построить конкретную и специфическую гипотезу, которую можно подтвердить или опровергнуть при помощи всего лишь одного (наиболее простого) эксперимента. При этом необходимо исключить банальные предположения – имеются в виду гипотезы типа «На дне озер Шотландии обитает Лохнесское чудовище» или «Сперма чернокожих мужчин – черная» (причем последнее заключение было признано неправильным еще в античную эпоху только благодаря Аристотелю). В логике Поппера они относятся к научным гипотезам, поскольку их можно фальсифицировать, но по этой же причине они выпадают из предполагаемых рамок из-за отсутствия в них глубины и общего характера. Если же мы имеем дело с гипотезой более сложной, схема Поппера оказывается неприемлемой, ибо как можно в рамках одного эксперимента проверить утверждения типа «Существуют гены агрессивного поведения», «Материя состоит из атомов», «Скорость света постоянна» или «У червей нет сознания»? Тут логика исследования не дает никаких ответов, и прежде всего на вопрос о происхождении важнейшего исходного элемента ее метода – гипотезы. Как у кого-нибудь, например у Пифагора, возникает идея о том, что существуют законы природы (гармонии), которые можно осмыслить при помощи цифр? Как может кто-нибудь, например Коперник, утверждать, что Земля вращается, а Солнце неподвижно (хотя наши наблюдения говорят нам совсем об обратном, а в нашем языке по-прежнему употребляется выражение «солнце заходит»)? Как кому-нибудь, например Лавуазье, приходит в голову, что воздух состоит из различных компонентов, а мы-то видим все как единое целое и дышим этим целым? Как у кого-нибудь, например у Эйнштейна, возникает идея о том, что геометрия пространства не прямолинейна, а имеет скорее изогнутую форму, причем в зависимости от заполняющих его материальных тел?
Взгляд на творчество
Тот, кто отвернется от обычной науки со всеми ее важными и достойными свойствами, такими как тщательная подготовка эксперимента, точность измерений, точность протоколов, воспроизводимость результатов и ясность постановки вопроса, и спросит собственно о прогрессе в науке, который историки приписывают таким творческим индивидуумам, как Кеплер, Ньютон, Эйнштейн и многим другим, тот найдет ответ на вопрос о «логике исследования». Он обнаружит, что не существует такой рациональной лестницы, по которой ступенька за ступенькой можно было бы двигаться к вершинам науки, открытиям. Если же эта проверенная временем и эффективная конструкция упразднена, то чем ее можно заменить?
В 1950-х годах Паули сделал поразительное предположение, к сожалению, не получившее должного признания. Прилагательное «поразительное» используется для того, чтобы подчеркнуть, что он имел в виду не только «процесс понимания природы», когда пытался истолковать взаимосвязь «теории и эксперимента» – таково же и название небольшой статьи, написанной им в 1952 году. Для Паули важно также и «блаженство, которое человек испытывает при понимании, т. е. при осознании новых научных выводов», другими словами, чувство удовлетворения, изнутри охватывающее проводящих исследования и умножающих свои знания людей. Поэтому, «опираясь на философию Платона», он предложил:
научное познание природы интерпретировать как эквивалент, т. е. как совпадение внутренних образов человеческой психики с внешними объектами и их поведением. Мост между чувственными восприятиями, с одной стороны, и идеями – с другой, который не может быть возведен на чистой логике, построен на порядке во Вселенной, не зависящем от нашего произвола, отличающемся от мира явлений и охватывающем как психику, так и физику, т. е. как субъект, так и объект.
Через пять лет Паули выдвинул вторую версию своей теории познания. Он отказался от трудного для понимания выражения «порядок во Вселенной» и вместо этого представил другое описание искомого моста, причем создается впечатление, что он пытался это сделать, используя новый язык:
Теории возникают на основе инспирированного эмпирическим путем понимания, которое, следуя Платону, лучше всего объяснить как переход к совпадению внутренних образов с внешними объектами и их свойствами. Возможность такого понимания еще раз указывает на существование регулирующих типичных предписаний, которым подчиняется как внутренний мир человека, так и мир вне его.
Важно то, что Паули попытался создать научную теорию познания, опирающуюся на исторические примеры и их анализ, но при этом он учитывает и психологию XX века, поскольку она
доказала, что всякий акт понимания – это длительный процесс, который начинается в сфере бессознательного задолго до того, как содержание сознания может получить рациональную формулировку. Это снова привлекает внимание к предсознательной, архаической ступени сознания: на этой ступени место четких концепций занимают образы сильного эмоционального содержания, которые не столько обдумываются, сколько как бы зрительно наблюдаются. Эти образы выражают нечто предчувствуемое, но еще не познанное, а потому их в соответствии с введенным К. Г. Юнгом определением символа можно назвать символическими. В этом мире символических образов архетипы действуют как упорядочивающие операторы и формирующие факторы, образуя как раз искомый мост между чувственными восприятиями и идеями, а потому они составляют также и необходимое условие возникновения естественнонаучной теории. Следует, однако, избегать переноса этого априорного условия познания в сознание и связывания его с определенными идеями, поддающимися рациональной формулировке.
На заднем плане
Итак, речь идет о внутренних образах и о не являющихся образными факторах порядка; для тех и других в процессе европейской духовной истории используется понятие «архетип». Иоганн Кеплер еще в XVII веке впервые сформулировал это понятие, а Карл Гюстав Юнг предложил и применил в XX веке его вторую трактовку. Его концепция очень импонировала Паули, поэтому он попытался уже в первой работе под названием «Физика заднего плана» представить физические понятия как архетипичные символы, причем для самого себя он решил принимать архетипы как действующие образы, существующие вне сознания и способные со временем изменяться. Таким образом, для Паули архетипы – это не неизменная реальность, они скорее развиваются относительно позиции сознания:
Реакция сознания на картины подсознания, неотделимые от обратного их действия на сознание в смысле «принципа дополнительности», представляется мне именно сущностью (…) человеческого познания.
Взаимосвязь между сознанием и подсознанием представляется Паули в принципе пригодной для того, чтобы определить лучше, чем при помощи «логики исследования», в чем заключается научный метод», – он в том, «чтобы снова и снова что-либо предпринимать, размышлять о предмете, потом все откладывать в сторону, а затем вновь собирать свежий эмпирический материал и так продолжать в случае необходимости многие годы. Подсознание стимулирует сознание и что-нибудь может получиться только таким образом. Я думаю, что наукой нельзя заниматься между делом».
«В логике не может быть ничего неожиданного»
В некотором смысле наука в XX веке была весьма запутанной. Во многих областях невозможно ни определить, ни решить, ни тем более предсказать, как развивается наш мир. Невыразимое (несказанное) проявляется все больше и больше, как некогда писал поэт Райнер Мария Рильке, и оно бросает науке вызов, который виден, например, в неопределенности, неуверенности, непредсказуемости и неразрешимости научных проблем. Эти идеи неожиданно прозвучали в математике, в начале 1930-х годов в работах венского логика Курта Гёделя. Во время Второй мировой войны его мысли были затем конкретизированы на практике в результате открытия неразрешимости задач, сделанного английским математиком Аланом Тьюрингом. В своей работе «О формально неразрешимых теоремах “Принципов математики” и других родственных систем», опубликованной в 1931 году, Гёдель смог показать, что высказанная в 1900 году Давидом Гильбертом мечта об аналитической разрешимости всех вопросов математики по-прежнему остается мечтой. Мы можем знать, и мы будем знать – как оптимистически провозгласил Гильберт, но тут со стороны Гёделя последовало опровержение. В логической системе, основанной на ряде определений (аксиом), как показал «господин Почему» (так называли Гёделя в детстве), могут быть сформулированы теоремы и утверждения, которые в данных рамках нельзя ни доказать, ни опровергнуть. Они остаются нерешаемыми. Однако это имеет и положительную сторону, ведь в этом случае они дают разрешение принять открытое решение и даже делают возможной свободу там, где ее не ищут и не ждут.
Что же сделал Тьюринг? Великий англичанин сначала мысленно сконструировал машину, способную шаг за шагом расчетным путем решать конкретно поставленные задачи, а затем доказал, что невозможно решить, дойдет ли эта машина когда-нибудь до конца и справится ли она с поставленной перед ней проблемой.
Конкретный пример теоремы Гёделя сегодня – вопрос о том, существует ли всего лишь несколько или бесконечное множество форм бесконечности. Известны две формы, которые различают как «счетные» и «несчетные». В первом случае имеется в виду прежде всего ряд натуральных чисел, стремящийся в бесконечность. Во втором случае представим себе все другие числа, к которым относятся и числа, именуемые иррациональными, причем в качестве примера приведем корень из «2» (√2). При помощи изысканного (конструктивного) метода подсчета математик Георг Кантор сумел в XIX веке показать, что иррациональных чисел значительно больше, чем натуральных. Это совершенно очевидно для здравого смысла, который обычно имеет мало что общего с бесконечностью. Но тут возникает вопрос: а нельзя ли найти и другие бесконечности, и более того, не существует ли континуума бесконечности, т. е. бесконечности бесконечного?
Между тем стал известным ответ. Правда, он непонятен здравому смыслу. Дело в том, что решить эту задачу не может ни один математик. Можно лишь доказать, что о числе бесконечностей доказать невозможно ничего. Как ни странно это звучит, но даже мир чисел полон недоказуемостей. Кто мог вообразить такое в конце XIX века! Иными словами, даже в якобы самостоятельно возникших мирах математической логики и чисел существуют области, в которых мы выглядим как истинные профаны!
Когда молодой Гёдель в 1930-х годах представил доказанные им теоремы о неполноте, это было действительно неожиданно для всех. Неудивительно, что они привели в замешательство и философа Людвига Витгенштейна. В 1920-х годах Витгенштейн считал, что логика обязательно должна сопровождаться скукой. В его по-прежнему часто читаемом «Логико-философском трактате» вывод под номером 6.1251 гласит: «В логике не может быть ничего неожиданного», и преподаватели согласно кивают в знак одобрения. Да и правда, что может быть неожиданного в логике?
А тут этот Гёдель! Тот, кто действительно любит думать, должен был бы признать ошибочность или фальсификацию своей идеи, дабы предложить новую и более совершенную. Благодаря этому результату можно было бы чему-либо научиться. Но какова была реакция Витгенштейна? Он совершил нечто полностью противоположное и сначала проявил упрямство, а потом и бесцеремонность: «Это не мое дело, – сказал Витгенштейн, – говорить о доказательстве Гёделя, моя задача – избегать говорить об этом». Несомненно, речь здесь идет об известном постулате: этого не может быть, потому что не может быть никогда. Тут встает весьма правомерный вопрос: отчего же на академических семинарах мы изучаем Витгенштейна гораздо больше, чем Гёделя?
Когда Гёдель, покинув свою родину вскоре после аншлюса, вхождения Австрии в состав национал-социалистической Германии, собирался обосноваться в США, один компетентный чиновник спросил его, рад ли он стать гражданином страны, конституция которой категорически исключает диктатуру. Гёдель ответил, что чиновник недостаточно внимательно читал свою конституцию, и диктатура все же возможна. К сожалению, Гёдель не указал нам соответствующее место. Пусть его найдут друзья Витгенштейна.
Наука – это лишь повторяющиеся события
Многие ученые представляли это следующим образом: естествоиспытатель должен принимать во внимание лишь то, что всегда верно или, по меньшей мере, происходит в большинстве случаев. Используя свои методы, он способен узнать только то, что может быть воспроизведено. Так, физику, прежде всего, следует понимать лишь как науку о том, что повторяется, ведь она хочет объяснить не весь мир, а только закономерности, присущие тем или иным предметам и процессам, которые ученые в соответствующих экспериментах могут рассматривать и измерять снова и снова.
Но так ли это на самом деле? Не существует ли науки об эволюции, т. е. о процессе, который постоянно привносит в мир нечто новое и постоянно меняющееся? И не существует ли науки о Вселенной как об образовании, название которого изначально сообщает нам о том, что оно существует только в одном экземпляре? Как можно здесь что-нибудь воспроизвести? И тогда космология – теперь вообще не наука? А как быть с такими редкими явлениями, как извержения вулканов, землетрясения и озоновая дыра, с которой лучше бы вообще не экспериментировать? И как при таких обстоятельствах мы можем научно подойти к вопросу о происхождении жизни, феномене действительно уникальном и скорее всего неповторимом?
Рабочее определение науки
Здесь речь пойдет не о науке вообще, к которой относятся и исторические исследования, а о естествознании. Если мы хотим знать, оперирует ли оно неповторимыми событиями и индивидуальными условиями, нам надо с самого начала определиться, что же мы намерены подразумевать под естествознанием. Ведь сегодня оно представлено многими дисциплинами, каждая из которых обладает своими собственными особенностями и предъявляет свои требования к достоверности.
Итак, нам необходимо рабочее определение науки, и мы выбираем формулировку американского географа и биолога в области эволюции Джареда Даймонда: «Естествознание состоит из трех видов деятельности: во-первых, наблюдение, описание и объяснение окружающего нас мира; во-вторых, встраивание найденных объяснений тех или иных явлений в большие, фундаментальные теории; и в-третьих, использование полученной информации для прогнозирования».
Даймонд подкрепляет свое определение тем, что оно «четко придерживается значения латинского корня scientia, означающего “осведомленность” и “знания”».
Применение определения
Разумеется, можно приводить и другие характеристики естественных наук, учитывая роль эксперимента и статистики, но мы пытаемся здесь ответить на простой вопрос. Оказывается, часть из вышеуказанных элементов определения – наблюдение с описанием и объяснением, встраивание в существующие теории и прогнозирование – в некоторых дисциплинах найти довольно трудно. Например, физиков удивят некоторые биологические исследования, которые мало что могут объяснить и поэтому не могут быть восприняты как часть естествознания. Как-то нобелевский лауреат Эрнест Резерфорд выразил свое пренебрежительное отношение к такой работе, назвав ее «филателией». Для него и его коллег «многие области исследования природы представляют собой лишь наблюдения и описания». Даймонд пишет:
Разумеется, верно, что оба названных вида деятельности не носят научного характера, если при этом не возникает объяснений; однако может случиться так, что они появятся позже, в процессе развития той или иной дисциплины, основанные на длительном накоплении многих наблюдений и описаний. Например, прошло сто лет, прежде чем удалось обобщить наблюдения химиков о свойствах материи в форме периодической системы, и понадобилось еще сорок лет, чтобы объяснить теорию строения атома. В течение трех веков пришлось описывать виды и их естественный отбор, прежде чем Чарлз Дарвин и Альфред Уоллес смогли объяснить накопленные факты теорией эволюции и понять распространение форм жизни на основе биогеографии. Более трехсот лет астрономам пришлось наблюдать в телескопы за звездами и галактиками, прежде чем ученые поняли, как рождаются, живут и умирают небесные тела.
Последнее стало возможным только благодаря теории относительности Эйнштейна, которую применили в отношении Вселенной как целого. В результате этого космология стала научной дисциплиной. Ее пример опровергает предположение о том, что неповторимые процессы не являются предметом науки.
Вопрос терпения
Даймонд напоминает нам, что даже сегодня естествознание состоит большей частью из наблюдения и описания. Например, молекулярная биология работает преимущественно описательно, что не позволяет ей взять на себя часто приписываемую ей роль ведущей науки. Конечно, молекулярные биологи вписывают результаты своей работы в более общие теории, например эволюции, но они хорошо понимают, что их наука сильно отличается от физики. Биологи занимаются клетками, живыми организмами, представляющими собой в большей или меньшей степени единичные случаи, в возникновении которых свою роль играют и случайности. Это значит, что биолог не располагает систематическим методом, позволяющим перенести решение одной проблемы на другую, как это легко происходит в физике. Камни, которые скатываются вниз по склону, со временем изменяются, но это не меняет объяснение, с помощью которого истолковывается это движение. Однако при переходе от глаза мухи к глазу рыбы объяснения ученых меняются.
Как утверждает Даймонд, поставленная перед наукой цель выходит за рамки наблюдения и описания и заключается в объяснении. Однако он также указывает на то, что для этого необходимо запастись терпением: «Возможно, даже несколько столетий придется терпеливо мириться с тем, что не будет ничего, кроме наблюдений и описаний, прежде чем появится надежда на близкое объяснение».
Сила прогноза
Снова дадим слово Даймонду:
Неизменным фирменным знаком науки является ее потенциал полезных прогнозов: правильное понимание мира позволяет использовать эти знания для прогнозирования событий или влияния на их ход. В этом заключается секрет ускорения промышленной революции после 1820 года. Лишь к этому времени химия и физика (термодинамика) накопили достаточные силы для того, чтобы давать объяснения, выйти за рамки описания и найти применение в процессе конструирования машин и разработки химических процессов. Сами естествоиспытатели нередко ложно понимают эту способность прогнозирования, что происходит по двум причинам. Во-первых, физики нередко сожалеют о том, что отдельные науки, такие, как палеонтология, не могут прогнозировать будущее. Однако это является недоразумением. Конечно же, палеонтолог не может предугадать, что он найдет или не найдет в новых открытых пластах земли с ископаемыми остатками, но некие предположения он сделать может. Некоторые науки (биология эволюции, историческая геология и другие) также оказываются полезными, когда речь идет, например, о прогнозировании того, что – если посмотреть в крупном масштабе – произойдет с ледниками, или как в будущем микробы смогут адаптироваться к своему окружению. Второе недоразумение, возникающее как лакмусовая бумажка в научном прогнозировании, заключается в том, что отдельные ученые исследуют очень сложные системы, в которых играют роль тысячи переменных, во многих случаях остающихся без контроля (вспомним об экосистемах, о климате или об отдельных людях). Эта комплексность является препятствием для специфических прогнозов, но она не оказывает негативного влияния на прогнозирование общего характера. А компьютеры и новые методы моделирования создают все больше и больше возможностей специального прогнозирования в области экологии, изучения климата, астрономии и в других областях.
Иными словами, наука вовлекает единичный случай во все более и более широкий круг. Она давно уже вышла за рамки изучения и управления воспроизводимыми процессами.
Наука дает только ясные ответы
Естествознание действует обычно в традиции объяснения, которое можно охарактеризовать при помощи трех принципов. Во-первых, люди способны задавать разумные вопросы, причем имеются в виду вопросы, на которые можно дать понятные и интересные ответы: почему женщины начинают мерзнуть раньше мужчин? Почему лист бумаги падает на землю медленнее, чем карандаш? Во-вторых, разумные ответы на эти вопросы можно найти, используя подходящие методы или соответствующие знания: мускулы – производители и аккумулятор тепла, а у женщин жировая ткань преобладает над мышечной; и сопротивление бумаги воздуху больше. А в-третьих, все представленные ответы совместимы и не противоречат друг другу. В противном случае возникла бы неразбериха.
Двойственная природа света
Если первые два принципа являются неоспоримыми и остаются неприкосновенными, то опыт XX века сделал третий принцип непригодным. Самый известный пример – вышедший в свет в 1905 году труд Альберта Эйнштейна, который сам он охарактеризовал как «революционный» и за который получил Нобелевскую премию в области физики. Когда 26-летний Эйнштейн представил свои соображения «Об одной эвристической точке зрения, касающейся возникновения и превращения света» в авторитетном журнале “Annalen der Physik”, он разрушил уверенность физиков в том, что свет можно рассматривать как движение волны. Эйнштейн показал, что природу света можно понять, лишь признав, что он состоит из частиц. Эти частицы света называются фотонами. Таким образом, свет – это одновременно и волна, и поток частиц. Итак, свету присуща «двойственность», но теперь уже нельзя однозначно сказать, что же это такое – свет. Можно говорить о нем все, что угодно – о его энергии, направлении, интенсивности, поляризации, – но не о его сущности. Эйнштейн это сразу почувствовал и свое ощущение определил так: «У меня почва ушла из-под ног». Всю свою жизнь он продолжал ломать голову над этой проблемой, но к решению так и не приблизился. Иными словами, наука не знает, что такое свет, или, выражая эту мысль иначе, свет сохранит свою тайну, даже если вы попытаетесь раскрыть ее, используя все имеющиеся технические средства.
Метаморфоза тайн
Так можно сформулировать смело звучащий тезис о том, что наука не есть нечто, превращающее загадку природы в понятное и применимое решение. Естествознание скорее превращает таинственный феномен в таинственное объяснение, причем следует добавить, что это обстоятельство уже не раз было на слуху и принималось, но в другой формулировке. Если исследователь говорит, что после того, как он получил ответ на вопрос, вопросов возникло больше, чем было прежде, то он имеет в виду именно то, что мы и назвали метаморфозой тайн. Впрочем, это не минус, а как раз наоборот – самое лучшее, что может случиться с наукой, поскольку, снова цитируя Эйнштейна, «самое прекрасное и глубокое переживание, выпадающее на долю людей, – это ощущение таинственности. Это основное чувство, стоящее у колыбели настоящей науки и искусства. Оно лежит в основе всех наиболее важных явлений в культуре. Тот, кто не испытал этого ощущения, кажется мне если не мертвецом, то, во всяком случае, слепцом».
А теперь покажем, как объяснения порой выглядят еще более таинственными, чем объясняемое явление. Вернемся к свету. В XIX веке – до Эйнштейна – ученые поняли, что свет следует понимать как электромагнитную волну. В физике это описано известными уравнениями Максвелла (которыми Эйнштейн всегда восхищался). На соответствующих иллюстрациях в учебниках показано, как электрическая составляющая световой волны повышается и понижается, при этом повышается и понижается и ее магнитный антипод, который в свою очередь снова увеличивает и уменьшает электрическую составляющую и т. д. Однако в действительности все выглядит иначе. На самом деле непонятно и невообразимо, как магнитное свойство может превратиться в электрическое, и наоборот. Правда, можно себе представить, как это происходит, например, при столкновении атомов газа и обмене импульсами, но как взаимодействуют электрические и магнитные поля? Однако и с атомами происходит нечто более сложное, если вспомнить о зарядах их электронов, а следовательно, об исходящих от них полях, которые сталкиваются именно при столкновении атомов.
Правда, есть математическое описание в форме уравнений Максвелла, которые представляют все это в сконцентрированном и прогнозируемом виде. Но отсюда отнюдь не следует, что теперь все стало ясно и понятно и мы наконец можем проникнуть в самую суть света.
Возьмем другой пример, простое и хорошо знакомое явление, благодаря которому предметы падают на землю, а мы можем опуститься в удобное кресло. Физика объясняет это полем тяготения, или гравитационным полем, описанным еще Ньютоном. Но как понять: а) откуда возникает такое поле, б) как оно распространяется в пространстве, и в) как оно действует? Поля гравитации еще более таинственны, чем земное притяжение, которое создает их. И тут наука превращает одну тайну природы в другую, в значительно глубже скрытую тайну: в данном случае – в тайну поля тяготения. Еще один пример из физики: когда ее представители в начале XX века в результате экспериментов узнали, что в атомах есть ядра, а в них, помимо прочего, находятся положительно заряженные элементарные частицы (протоны), возник вопрос о том, как они удерживаются, ведь, имея одинаковый заряд, они должны отталкиваться друг от друга. В качестве ответа было представлено так называемое сильное взаимодействие, благодаря которому протоны и удерживаются в ядре. Но оно само остается тайной. В заключение еще один пример из биологии: открытие в 1953 году структуры двойной спирали ДНК. Джеймс Дьюи Уотсон и Фрэнсис Крик, двое ученых, которым мы обязаны этому открытию, помчались в пивную с победными криками: «Мы разгадали величайшую загадку жизни!». Как бы им того ни хотелось, но это не так. Структура двойной спирали задачу не решает, а лишь приоткрывает тайну жизни, а потому и сегодня так очаровывает нас.
Книга природы написана на языке математики
Это утверждение принадлежит Галилео Галилею и по сей день воспринимается как неоспоримый и достоверный факт. Сия смелая формулировка появилась в 1623 году и содержится в книге Галилея «Пробирных дел мастер»:
Философия написана в этой величественной Книге (я имею в виду Вселенную), которая всегда открыта нашему взору, но читать ее может лишь тот, кто сначала освоит язык и научится понимать знаки, которыми она начертана. Написана же она на языке математики, и знаки ее – треугольники, окружности и другие геометрические фигуры, без которых нельзя понять ни единого из стоящих в ней слов, а не понимая их смысла, остается лишь блуждать в темном лабиринте.
Эти заключения представляются понятными и в наше время, потому что в школе, среди прочего, мы изучали математические уравнения, составленные Исааком Ньютоном, для описания движения; потому что мы выучили отношение энергии и массы, выведенное Альбертом Эйнштейном, – Е = тc², и слышали остроумное замечание Стивена Хокинга о том, что каждая формула в научно-популярной книге вдвое уменьшает тираж. Итак, утверждает Галилей, истинно научное описание, например, мира должно быть сделано на языке математики. Его мысль звучит весьма смело, поскольку, во-первых, в XVII веке это было еще далеко не очевидно, а, во-вторых, сам Галилей потерпел неудачу, попытавшись математически описать свободное падение тел.
Математика в природе
Как бы то ни было, идея об особой роли математики высказывалась еще в античные времена, например, Платоном в его диалоге «Тимей». Мир там представлен как отображение вечных идей Демиурга (творца мира), приобретающее упорядоченность на элементарном уровне благодаря так называемым платоновым телам, свойства которых позволяют дать математическое описание мира. Даже во времена Галилея Иоганн Кеплер вложил друг в друга пять правильных платоновых тел (многогранников) в надежде решить с помощью этой геометрической конструкции «тайну природы» и понять, что такое Вселенная. Как и многие его современники, Кеплер верил в Бога-творца, создавшего эти прекрасные, совершенные математические структуры, позволяющие взглянуть в Небеса.
Как известно, Кеплер сформулировал три закона движения планет.
1. Каждая планета Солнечной системы обращается по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце.
2. Каждая планета движется в плоскости, проходящей через центр Солнца, причем за равные промежутки времени радиус-вектор, соединяющий Солнце и планету, описывает равные площади.
3. Отношение куба среднего удаления планеты (R) от Солнца к квадрату периода ее обращения (Т) вокруг Солнца – величина, постоянная для всех планет. Иными словами, R³/T² есть константа.
Прежде всего, именно последнее отношение могло послужить Галилею в качестве демонстрации его утверждения – и в таком виде его преподают в школах и в настоящее время. Это значит, нам рассказывают, что когда-нибудь все происходящее в природе можно будет изобразить и понять в форме математических символов. Но так ли это? Особенно в тех многочисленных дисциплинах, которые изучают живую природу?
Современность
Идеи Галилея снова нашли свое подтверждение, когда в 1925 году Вернер Гейзенберг и Эрвин Шрёдингер нашли способы описания поведения атомов. При этом выяснилось, что для этой цели можно использовать матрицы и дифференциальные уравнения– язык, изобретенный математиками еще в XIX веке.
В 1928 году дело продвинулось еще дальше. В этом году британец Поль Дирак предложил уравнение, позволяющее рассчитать движение электрона, которое сочетало в себе теорию относительности Эйнштейна и квантовые скачки. Как выяснилось, существовало два решения уравнения Дирака: положительное и отрицательное. Дирак рекомендовал верить языку математики, причем считать достоверным не только положительное, но и отрицательное решение. И он был прав: сегодня мы знаем о существовании антиматерии. Путь к ней был описан математикой.
Успехи такого рода в 1960 года заставили выходца из Венгрии физика Юджина Вигнера вспомнить о великом предвидении Галилея: «Предположение о том, что законы природы написаны на языке математики, было сделано триста лет назад, – отмечает Вигнер, а затем с гордостью добавляет: – И сегодня оно более актуально, чем когда-либо».
Сомнение
Но так ли это на самом деле? Действительно ли Галилей был прав? Не могло ли случиться так, что мы путаем книгу природы с книгами о физике, написанными чрезвычайно изящно и точно на языке математики? Но действительно ли мы можем познать все, что связано с природой, через физику? Галилей полагал, что без математики люди не смогут понять ни одного слова из книги природы. Однако это утверждение абсолютно неверно. Такие ученые, как Майкл Фарадей, Чарлз Дарвин, Джеймс Д. Уотсон, не знали математику и не нуждались в ней, что не помешало им сделать великие открытия. А Георг Кристоф Лихтенберг, знаменитый физик и поэт XVIII века, писал в своих «Черновиках»:
Один довольно самоуверенный философ, кажется, принц Датский, сказал, что есть многое на свете, что и не снилось нашим мудрецам и о чем ничего не сказано в наших компендиумах. Если этот наивный человек, который, как известно, ни в чем не мог найти утешение, язвил по поводу наших компендиумов по физике, то ему можно совершенно спокойно ответить: пусть так, но зато там есть масса вещей, не происходящих ни на небе, ни на земле.
И действительно, где еще, кроме учебников, есть знаменитые точечные массы, с помощью которых были сформулированы уравнения движения Ньютона? Не обладает ли любое реальное тело хотя бы минимальными размерами? И где что-либо происходит абсолютно без трения, которое предусмотрено физикой, кроме как в экзаменационных работах, когда перед учениками ставятся решаемые задачи? А не может ли быть так, что мы сами себя обманываем с математикой и с изречением Галилея и путаем модель с реальностью?
И тем более это справедливо для биологических наук. Где можно найти эту идеальную и математически совершенную двойную спираль из ДНК, кроме как на страницах элегантных трудов молекулярных биологов? Разве не окружает вожделенную структуру бесчисленное множество других молекул, искажающих и деформирующих ее? И вообще – неужели кто-нибудь действительно полагает, что жизнь и ее развитие столь же предсказуемы и подвержены расчетам, как Солнечная система с ее планетами? В 2009 году в галерее «Ширн» во Франкфурте-на-Майне проходила выставка на тему «Дарвин – искусство и поиск истоков», а в каталоге содержалась абсолютно убедительная констатация: «В отличие от успехов в физике заключения Дарвина были наглядно продемонстрированы всем и каждому. Страницы природы, перелистанные здесь, не были написаны на языке математики».
Другой язык
Предшественник Дарвина Александр фон Гумбольдт еще в XIX веке показал, что существует и другой язык, и именно на нем Природа написала книгу и отдала ее людям для чтения. Это язык поэзии, поскольку мы можем не только наблюдать и измерять Природу, но и наслаждаться ее красотой и совершенством, и в обоих случаях мы что-то получаем от нее. Например, Луна – это и определенный объект на небосводе, к которому даже можно полететь, и источник ласкового света, обволакивающего «сиянием леса и долины». И то, и другое давало Гумбольдту возможность пережить минуты истинного счастья, ибо «в этих двух сторонах мировоззрения отражены два вида наслаждения. Одно из них возбуждает чувство гармонии (…), второе связано с проникновением в порядок Вселенной и во взаимодействие физических сил», – пишет он в книге «Космос: план описания физического мира». Такой космос может быть понят с двух позиций: «из внутреннего ощущения», перед которым Вселенная предстает как «гармонически упорядоченное целое», и извне – «как результат длительного, кропотливо накопленного опыта». Во втором случае требуется математика. В первом случае – нечто иное. Таким образом, Галилей сказал нам лишь половину правды. Бог – не только математик, но и поэт, поэтому мы все можем читать великую книгу Природы, написанную Им.
Теория эволюции неопровержима
Идея эволюции в том виде, как ее понимают со времен Чарлза Дарвина и Альфреда Уоллеса, охватывает изменения – модификации, вариации, варианты, разновидности, мутации, переходы, превращения, новые комбинации, трансформации, происходящие с организмами из поколения в поколения при воспроизведении потомства. Эволюция, выражаясь на родном языке Дарвина, – это «modification by descent». Охарактеризованный этими словами процесс преобразования в процессе происхождения видов представляется одновременно необходимым и уместным в мире, который с момента своего возникновения не делал ничего иного, как лишь постоянно изменялся, и в дальнейшем будет придерживаться этой преобразующей динамики.
Закон статистики
Эта далеко идущая мысль находит свое более широкое и известное выражение в книге, написанной Дарвином в 1859 году под чрезвычайно изысканным названием в стиле «барокко», и здесь мы приведем лишь его первую половину: «Происхождение видов путем естественного отбора». При этом подразумевается адаптация видов к изменяющейся окружающей среде, происходящая в результате естественного отбора, исходным материалом которого являются изменения существующих форм жизни. Возникновение вариантов Дарвин рассматривает как случайность, как одну возможность из великого множества. Таким образом, случай представляет собой важную составную часть концепции под названием «эволюция», что влечет за собой как минимум один специфический вывод: теория эволюции никогда не может быть окончательной. Она также не может иметь свойства теории в том виде, в каком они приняты естествоиспытателями, например в физике. И хотя в конце своего произведения сам Дарвин мечтательно делает заключение о том, что своей идеей о естественном отборе он открыл законы природы, которые как раньше, так и теперь действуют вокруг нас и создают все многообразие жизни, на самом деле его заслуга была значительно больше. Он четко определил, что наряду с первыми законами природы, устанавливающими тот или иной физический или химический процесс, существуют и законы природы, которые этого не делают. Оказалось, что существует вторая форма законов природы, имеющих важное значение для жизни и выживания, а именно – статистические законы. Это описал еще в 1877 году американский философ Чарлз Пирс:
Дискуссия вокруг дарвинизма является в значительной мере вопросом логики. Дарвин намеревался применить статистический метод к биологии. То же самое происходит в совершенно отличной от биологии области науки – в теории газов. Будучи не в состоянии определить, каким будет движение каждой отдельной молекулы газа согласно определенной гипотезе, касающейся строения этого класса тел, Клаузий и Максвелл, тем не менее, еще за восемь лет до публикации бессмертной работы Дарвина сумели с помощью учения о вероятностях предсказать, что в конце концов такое-то количество молекул будет, при данных обстоятельствах, обладать такими-то скоростями, что каждую секунду будет иметь место такое-то относительное количество столкновений и т. д.; и из этих количественных соотношений они могли логически вывести определенные свойства газов, в особенности те, что связаны с их тепловыми отношениями. Сходным образом и Дарвин, хотя он и был не в состоянии сказать, каково будет действие изменчивости и естественного отбора в каждом отдельном случае, показывает, что в конце концов они будут приспосабливать или приспосабливали животных к окружающей среде.
Иными словами, Дарвин открывает универсальную и далеко идущую действенность статистики, а на ее основании со стороны научной философии был сделан вывод о том, что в отношении эволюции речь идет в лучшем случае об исследовательской программе, где идеи Дарвина принимают характер научности. Да и как тут делать точные прогнозы, которые можно эмпирически проверить? Как вообще можно проверить теорию эволюции?
Правота Дарвина
Можно и следует ожидать, что отдельные личности или группы, которые отвергают эволюцию по идеологическим или иным соображениям, – но в то же время верят, что люди произошли от обезьян и являются их близкими родственниками – опирались на эту философскую критику теории эволюции и отказывали ей в какой бы то ни было научности из-за недостаточной возможности фальсификации. При этом они могли сослаться на Карла Поппера, основоположника научной методологии, который, однако, со временем отказался от своего мнения о логическом статусе теории естественного отбора, прежде всего после того, как было доказано, что предположение о селекции вполне допускает прогнозы с возможностью проверки. Так, уже в 1973 году в журнале «Философия науки» была опубликована емкая статья, в которой Мэри Б. Уильямс представила множество «Прогнозов теории эволюции с возможностью фальсификации». То, что не в последнюю очередь убедило Поппера, кроется в собственном отношении Дарвина к своей теории. Для британского биолога эволюция означала историю природы, в которой не только появляется одна форма жизни за другой, но каждый новый вид возникает на базе предыдущего, а виды развиваются при взаимной поддержке. Рассмотрим, например, эволюцию птиц, которую можно проследить по многочисленным ископаемым находкам, относящимся к разным периодам развития Земли. Так, известны экземпляры из мелового периода – около 100 миллионов лет назад – имевшие зубы, а современные птицы с их специфической структурой скелета – улучшающей их летательную способность – встречаются в находках третичного периода, который начался 65 миллионов лет назад и на поздней фазе которого – миоцене – сформировались многие виды певчих птиц. Дарвин был бы готов отказаться от своих идей об эволюции сразу и без промедления (правда, с сожалением), если бы в пластах мелового периода были найдены следы певчих птиц или если бы были сделаны аналогичные находки рыб или других форм жизни в пластах почвы, где, согласно теории, их не должно быть. Это бы означало, что своим разнообразием жизнь обязана не эволюции, а различным созидательным актам.
Иными словами, теория эволюции чрезвычайно подвержена эмпирическим опровержениям. Именно в них она черпает свою силу. В этом Поппер прав.
Чем точнее действовать, тем лучше будет результат
Точность в науке – это уже само по себе ценность, и она, конечно, может играть большую, а иногда и жизненно важную роль. Например, вне всякого сомнения, с максимальной точностью необходимо соблюдать дозировку рентгеновского излучения или предписанного доктором лекарства. И если лазерные лучи с максимальной точностью определяют расстояние между Землей и Луной и становится очевидно, что спутник с каждым годом удаляется от нас на несколько сантиметров, то мы не только можем удивляться точности этого измерения, но у нас могут появиться и совершенно новые идеи о стабильности и будущем нашей Солнечной системы.
Несомненно, точность всегда производит впечатление, но вот плодотворна она не всегда. Стремление к ней может иссушать души, например, если сделать ставки на какой-либо неподходящий метод и затем отказаться от него, но иногда это становится благом для человечества.
Дата сотворения
Рассмотрим пример из жизни Чарлза Дарвина. В то время в науке еще существовало течение теологов-натуралистов. Его приверженцы хотели связать веру в Творца с познанием природы, и их, как многих до них и после них, занимал вопрос о том, когда же Бог создал мир. Когда молодой Дарвин отправился в 1831 году в многолетнее кругосветное путешествие на экспедиционном судне «Бигль», его удивило замечание, которое один такой теолог написал в судовом журнале: «Бог создал мир 28 октября 4004 г. до Рождества Христова в 9.00 утра».
Дату начали рассчитывать в XVII веке, когда ирландский теолог и архиепископ по имени Джеймс Ашшер приступил к тому, чтобы выяснить возраст каждого из названных в Библии патриархов и, суммировав найденные числа, определить таким образом время начала мира – момент сотворения. В этом стремлении проявляются обе вышеназванные тенденции: познать Бога и познать природу. Вскоре Ашшер получил искомый год – 4004 до Р. Х., и если бы он и его сторонники оставили бы все, как есть, то натуральная теология (natural theology), которой они занимались и преподавали в университетах, возможно, осталась бы респектабельной наукой. Но если уж душами овладевает жажда знаний, остановить процесс невозможно. И тогда ученые мужи дополнили год месяцем, месяц – днем и, наконец, вся эта затея стала нелепой и сама себя изжила.
Бессмыслицу эту заметил и Дарвин, заглянув в судовой журнал, как было сказано выше. Стремящаяся все к большей точности натур-теология уже не имела смысла, напротив, она довела себя до абсурда, и ей на смену неизбежно пришло исследование природы. Этим и хотел заняться Дарвин.
Неясная логика
Перенесемся в XX век, который не может просто так следовать точности XIX века и вынужден добавить к многим важным словам приставку «не». Например, после 1900 года была открыта прерывность, повлекшая за собой неопределенность и еще нечто непредсказуемое, к которому, в конечном счете, относится и неточность. Путь к ней начинается в области, где мышление достигает максимальной точности, – в логике.
Сначала скорее незаметно, но затем шаг за шагом в XX веке распространилась альтернатива традиционной логике Аристотеля, которую называют двоичной, так как она следует постулату, соответствующему латинскому выражению «Tertium non datur» («третьего не дано»). Пунктуальность либо есть, либо ее нет, как констатировал Аристотель, третьего не дано. Логики утверждали это до тех пор, пока некоторые из них не заметили, что в большинстве выводов кроется столько неточности, что неопределенная логика сочетается с фактами лучше, чем это четкое разделение. Была введена «расплывчатая логика», которая пытается допустить градации и, например, принимает во внимание, что можно быть более или менее непунктуальным. Разумеется, речь идет о непунктуальности, если вы на полчаса опоздали к ужину, но является ли непунктуальным самолет, вылетевший из Германии в Австралию на 30 минут позже, чем указано в расписании?
Существуют разные степени пунктуальности, и это касается также и других понятий, которые мы свободно «неопределенно-логически» используем в повседневной жизни. Несомненно, существуют и строго определенные понятия – например, «холостяк» или «совершеннолетие» – большей частью в сфере юриспруденции. Но большинство слов сохраняют свою неопределенность, даже если их применять к самому себе. Так, я редко бываю полностью доволен или абсолютно здоров; чаще всего мне что-нибудь мешает – в голове или в теле, – и если мне приходится говорить об этом вразумительно, т. е., по крайней мере, логически, то двоичная логика Аристотеля здесь мало поможет.
«Неясная логика» – это не попытка неясной аргументации. Она скорее старается серьезно воспринимать неизбежную неясность многих понятий (например, «пунктуальный», «маленький», «усталый», «смелый») и, несмотря на это, сделать возможным правильное логическое мышление или правильное логическое использование этих понятий. Тот, кто начнет этим заниматься, обнаружит потрясающие преимущества, причем как в науке, так и в быту. Что касается повседневной жизни, тут существует множество ситуаций, в которых точность крайне нежелательна. Например, тот, кто старается вписаться своей машиной в узкую свободную нишу на парковке и при этом еще и выслушивает указания своего пассажира, заметит, что ему помогает лишь информация типа «еще немного назад» или «еще чуть-чуть правее». Если бы здесь звучали углы и сантиметры, водитель быстро бы вспотел от напряжения.
Этот пример показывает общую взаимосвязь значимости и точности, а именно их несовместимость в сложных ситуациях. Проще говоря, точность измерений полностью теряет смысл, если они касаются компонентов в сильно разветвленной и функционирующей только в этой форме системе. Основная идея принадлежит Лотфи Заде, который в 1972 году так сформулировал свой принцип несовместимости: «Чем сложнее система, тем менее мы способны дать точные и в то же время имеющие практическое значение суждения о ее поведении. Для систем, сложность которых превосходит определенный пороговый уровень, точность и практический смысл становятся почти исключающими друг друга характеристиками. Именно в этом смысле точный качественный анализ поведения общественных систем (т. е. систем, в которых участвует человек) не имеет, по-видимому, большого практического значения в реальных социальных, экономических и других задачах, связанных с участием одного человека или группы людей».
Точные определения
Реальный мир может быть и миром науки, и действительно, принцип несовместимости применим и в этих сферах, но следующим образом: чем точнее определено понятие, тем меньше значения оно имеет для науки. В рассуждении от противного это означает, что важные концепции науки должны быть «неясными» и таковыми остаются. Если бы можно было точно сказать, что такое атом или ген, наука была бы все же скучной. Ее определяющие величины должны быть неясными и оставаться открытыми для дискуссии, что, однако, не означает, что их нужно использовать абсолютно произвольно. Должен существовать постоянный стержень, четкое ядро, с которым можно соотносить такие понятия, как энергия, жизнь, природа или потенциал. Например, если речь идет о чистоте вещества с научной точки зрения, то вопрос заключается в определении свойств, не связанных с наличием примесей. Тем не менее остается неясным, что же означает чистота воды. Понятно, что для эколога это нечто иное, чем для химика или биолога, который видит в ней необходимый атрибут жизни.
Науке мода неведома
В какой зависимости от легкомысленной моды находится строгая наука? Науке известны парадигмы и изменения парадигм. Науке известны систематика, методы и прогресс, но при чем тут мода?
Историки, философы и прочие комментаторы науки слишком долго думали, что понимают, как действуют люди, имея дело с модой. Сначала считалось, что это можно узнать при помощи «логики исследования». В 1960-х годах было замечено, что как минимум необходимо отличать нормальные фазы науки от революционных переворотов, в результате которых возникает нечто, подобное квантовой теории и молекулярной биологии, родилось понятие о новом стиле мышления, получившем название «парадигма». Подразумевается, что каждый активный ученый выполняет свою работу с определенными базовыми предположениями, которые он не оспаривает и разделяет со своими коллегами. Материя состоит из атомов, организмы состоят из клеток, наследственность связана с хромосомами, эволюция протекает путем мутации и селекции – так или примерно так звучат парадигмы. И хотя парадигмы держатся, как правило, довольно долго, время от времени приводимые в них утверждения или гипотезы оказываются несостоятельными. Например, уже не является истиной то, во что верили в XIX веке, а именно что свет – это электромагнитная волна (и только волна), не является правдой и то, что предполагал в свое время молодой Альберт Эйнштейн: существует только одна галактика – наш Млечный Путь, который и образует всю Вселенную.
Перевороты в науке
Так вошла в мир идея научной революции, в результате которой ученые меняют свой стиль мышления или свою парадигму.
Возьмем пример из медицины. В течение многих столетий врачи предполагали, что здоровье зависит от лимфатического баланса. Эту схему, результатом которой стали все клизмы и кровопускания, описанные в литературе, историки называют гуморальной парадигмой. Лишь в XVIII веке, когда смелые анатомы начали выполнять функции патологоанатомов, ученые узнали, что болезни можно увязать с твердыми образованиями, родилась новая парадигма. Впрочем, рекомендуется проверять, насколько велика ваша подверженность парадигме и в какой степени разумным является следование собственным безосновательным утверждениям. Например, если сегодня в качестве причин болезней предпочитают рассматривать гены, при одновременном понимании генов как отдельных структур (как «части ДНК»), то в этом стремлении прежде всего выражено лишь преувеличенное подчинение этой парадигме, которая начинала с органов и в конечном счете проложила путь внутрь клетки до генов. Кроме того, восхищение ею зависит от соответствующей культуры, и в США, например, оно значительно больше, чем в Европе. Исследователь взаимосвязи культуры и медицины снова и снова сможет убедиться в том, что американские врачи предпочитают видеть причины заболеваний в вирусах и бактериях, «основательных элементах», на которые можно целенаправленно направить удар, и не довольствуются такими заключениями, как «сердечная недостаточность» или «старческая немощь». Появляется чувство удовлетворения (с научной точки зрения), если источник эпидемии (например, СПИД) может быть обнаружен в ощутимой точке (вирусе). (Кстати, первоначальное значение вируса – «ядовитая лимфа»; высокое искусство биохимии и электронной микроскопии создало из нее частицы, которые лучше приспособлены к стилю нашего мышления.)
Мода
Книга американского историка Стивена Шапина «Научная революция», вышедшая в свет в 1996 году, начинается знаменательной фразой: «Так называемой научной революции (…) никогда не было». «Революция» на самом деле – неподходящий термин для понимания динамики науки. Для революций характерно нечто социальное, а в науке они являются совершенными лишь в том случае, если о них пишут в учебниках, и все соблюдают новые правила. Однако у творческих индивидуумов снова и снова возникают радикальные или утонченные предложения, которые, собственно, и придают науке остроту.
Одно из предложений заключается в том, чтобы говорить о переворотах. У каждого времени свой дух, и ему трудно противостоять. В 1960-е и в 1970-е годы он, например, требовал, чтобы все верили в то, что людей формирует среда (воспитание), и гены не имеют никакого значения. Но затем задул ветер перемен. Рак стал вдруг генетическим заболеванием, и интеллигентность определялась исключительно генами. Другие перевороты относятся к значению языка. Ссылаясь на предложенное Людвигом Витгенштейном понятие языковых игр, можно говорить о лингвистическом перевороте в науке, который заставляет в наше время прийти к языку изображений. Мы познаем мир на основе изображений и управляем нашими знаниями с их помощью. Мы рисуем главным образом картины сложных процессов, происходящих в клетке, и ищем графическое изображение неопределенности или суперпозиции, дабы понять процессы, происходящие в атомах.
С понятием о переворотах мы приближаемся к понятию моды в естествознании. Сегодня в моде нанотехнология, где речь идет об объектах в области нанометров – тысячных долей миллиметра, и действие которых у всех на устах. Мода на нано появилась примерно в 2002 году, и тогда федеральное министерство образования и научных исследований Германии сообщило об увеличении мер по развитию нанотехнологии на 221 % (!). Такой прирост не имеет ничего общего с идеей, а связан главным образом с модой. То, что до сих было объектом хотя и серьезных, но все же не заслуживающих особого внимания и проводимых без особой суеты исследований под названием «химическая технология» или под другим названием, получило привлекательное имя, известное скорее из научно-фантастической литературы. Оно оказалось на редкость удачным. Все вдруг превратилось в «нано» (от греческого слова «карлик»), а тот, кто использовал это слово, получал деньги от министерств и пользовался вниманием средств массовой информации, причем того и другого было в изобилии.
Аналогичной была ситуация и с биоинформатикой, ставшей в то же самое время модной и опасной конкуренткой обычной, системной биологии. Обе отрасли превозносили себя как междисциплинарные, но это была лишь игра с модными процессами и старыми идеями.
В медицине возникали свои модные течения. Что касается генетики, то специалисты в области биоинформатики, число которых весьма существенно возросло, хотя и установили, приложив немалые усилия, структуру многочисленных клеточных наследственных задатков (генов), но количество выводов не могло соперничать с взрывом данных. Поэтому ученые обращаются к химическим маркировкам и другим модификациям генов и создают эпигенетику, занимающуюся исследованием экспрессии генов или фенотипа клетки, вызванных механизмами, не затрагивающими изменение последовательности ДНК. Таким образом, жизнь создала новый важный научный аспект. Однако эпигенетика становится модной еще и потому, что в настоящее время любой биолог использует это понятие, и спасения от него нет. А может, все уже превратилось в «нано»?