Помоги проекту - поделись книгой:
9
Эксперименты и открытия
Уже со времен Бэкона экспериментирование считается важнейшей составляющей научной деятельности, и потому исследованиям, которые не предусматривают экспериментов, довольно часто отказывают в праве вообще считаться наукой как таковой.
Эксперименты бывают четырех видов[86]; если отталкиваться от философии Бэкона, эксперимент есть механическое, в противоположность естественному, событие, попытка «выявить суть вещей» или просто тщательнее изучить нечто в мироздании.
Причина, по которой Бэкон придавал столь немалое значение экспериментам, будет объяснена далее, а пока отмечу, что именно об экспериментах в бэконовском духе, отвечающих на вопрос «Интересно, а что случится, если?..», наверняка думал Хилэр Беллок, когда писал следующее:
Любой человек, обладающий физическим и душевным здоровьем, может ставить научные эксперименты… Каждый может попытаться выяснить посредством повторных экспериментов, что случится, если смешать вон то вещество вот с этим и в какой пропорции при таких-то и таких-то условиях. Каждый при этом может разнообразить эксперименты, как ему заблагорассудится. Тот, кому повезет открыть этим способом нечто новенькое и полезное, удостоится славы… Эта слава будет плодом достижений промышленности и стечения обстоятельств. Она никак не связана с неким особым даром[87].
На заре науки считалось[88], что истина присутствует во всем вокруг, просто подходи и извлекай; что она ждет, подобно колосьям или гроздям, чтобы ее собрали. Истина проявляла себя, только если мы наблюдали за природой широко раскрытыми глазами, с тем искренним, девственным восприятием, какое было присуще роду человеческому в блаженные дни до грехопадения, прежде чем наши органы чувств утратили ясность из-за грехов и предрассудков. Итак, истина буквально разлита повсюду, и нам нужно лишь приподнять завесу предубеждений и суеверий, нужно наблюдать, каковы вещи в своей естественности. Увы, люди могли потратить целую жизнь на наблюдение за природой – и так и не стать очевидцами событий, способных приоткрыть тайны природы, хотя было понятно, что таковые имеются. Бэкон объяснял, что не стоит полагаться на слепую удачу – на «редкостные совпадения» событий – в стремлении обрести фактическую информацию, необходимую для понимания законов мироздания; мы должны сами придумывать эти события и осуществлять их механически. Если цитировать Джона Ди[89], естествоиспытатель должен быть «архимастером», который продлевает опыт. Примерами экспериментов в бэконовском духе могут служить «электризация» янтаря, если его потереть, и передача магнитных свойств от руды к железным гвоздям. Ладно, мы узнали, что бывает, если очистить забродивший сок; но что будет, если очистить дистиллят повторно? Только благодаря экспериментам такого рода было возможно сложить ту величественную гору фактологических сведений, которая, согласно ошибочному канону индуктивизма (см. главу 11), и составляет наше понимание мироздания.
Не исключено, что именно одержимость экспериментами подобного рода, зачастую с субстанциями неприглядного вида и отвратительного запаха, принесла ученым сомнительную репутацию в глазах благопристойного общества.
В объяснении второго вида экспериментов я в основном следую Джозефу Гленвиллу. Данные эксперименты тоже являются механическими, но призваны продемонстрировать истинность какой-либо умозрительной идеи или воспроизвести некий «исчисленный» педагогический опыт. Если присоединить электроды к седалищному нерву лягушки, мы увидим, как дергаются лапки; если неизменно предварять кормежку собаки звоном колокольчика, этот звон сам по себе вскоре начнет вызывать слюноотделение у животного. Джозеф Гленвилл, сходно с которым мыслили многие его современники – члены Королевского общества, испытывал глубочайшее презрение к Аристотелю, чьи труды он считал «труднопреодолимым препятствием» на пути к приумножению знания: «Аристотель… не прибегал к экспериментам для подтверждения своих теорий; в его правилах было принуждать опыт к смирению и покорности ради умозрительных построений».
Не бэконовские и не аристотелевские, а именно галилеевские эксперименты ближе всего по своей сути к пониманию слова «эксперимент», привычного большинству современных ученых.
Это эксперименты критического толка, то есть такие, которые отсекают определенные возможности и тем самым либо подкрепляют нашу уверенность в своей правоте, либо заставляют вносить исправления в начальные условия.
Сам факт рождения Галилея в Пизе неизбежно привел к распространению мнения, будто свой известнейший критический опыт по свободному падению тел ученый проводил, сбрасывая ядра различного веса с тамошней падающей башни. На самом же деле он не подвергал опасности ничью жизнь.
Вследствие асимметрии доказательств, которая объясняется ниже, эксперименты достаточно часто проводятся не столько для того, чтобы доказать истинность чего-либо (это безнадежная затея), сколько для того, чтобы опровергнуть «нулевую гипотезу». Как указывает Карл Поппер, основную массу главных законов природы можно трактовать как способ предотвратить возникновение тех или иных феноменов или событий. Так, «закон биогенеза» гласит, что все живые существа всегда порождают себе подобных, и этот закон не допускает появления «спонтанного вида», «самозарождения жизни», возможность существования которого была поставлена под сомнение блестящими экспериментами Луи Пастера по бактериальному «истечению»[90]. Аналогичным образом второй закон термодинамики отрицает вероятность возникновение целого ряда явлений, которые не случались даже на заре научной деятельности, когда многое прощалось и признавалось за данность. Запреты, налагаемые вторым законом термодинамики, столь многочисленны и разнообразны, что никто уже не помышляет о возможности «спонтанного» перехода вещей из более вероятного в менее вероятное состояние. К несчастью, эти запреты охватывают, среди прочего, давние и исключительно выгодные на слух мечты человечества о создании вечного двигателя и иных самопитаемых механизмов, об использовании двадцати галлонов теплой воды на кипячение кофейника и т. д.
Шанс отвергнуть множество рассмотренных вариантов позволяет объяснить, почему большинство экспериментов ставится для опровержения нулевой гипотезы: ведь тем самым опровергается достоверность и обоснованность самой гипотезы. Тот же принцип применяется во множестве статистических тестов, и в качестве примера тут вполне подойдет случай, описанный Р. А. Фишером[91]: любитель чая похваляется тем, что всегда способен различить, налили молоко в чашку сначала или потом; но проводится эксперимент, и становится ясно, что все предыдущие догадки обуславливались исключительно удачным стечением обстоятельств.
Хотя все перечисленное можно вывести логически, большинство ученых усваивают эту информацию чрезвычайно быстро и легко, а потому невольно складывается впечатление, будто перед нами некий инстинкт, свойственный людям с научным складом ума. Редко о какой серии экспериментов можно услышать, что она «доказывает» правильность некоей гипотезы; в конце концов, длительная история человеческих промахов и ошибок побуждает ученых говорить, что результаты экспериментов и аналитические данные «соответствуют» (или не соответствуют) гипотезам, которые подвергались экспериментальной проверке.
Не следует ставить эксперименты, не имея ясного представления о том, какую форму могут принимать их результаты. Если только гипотеза не подразумевает какого-то ограниченного числа возможных исходов, такой эксперимент не предоставит исследователю ни малейшей полезной информации. Если гипотеза выглядит тотальной, если она допускает что угодно, эксперимент не принесет нам новых знаний. «Всеохватные» гипотезы совершенно бессмысленны.
Результатом эксперимента никогда не является полная совокупность наблюдаемых явлений. Результат эксперимента – всегда расхождение между минимум двумя наборами данных. В простейшем, элементарном эксперименте два таких набора именуются соответственно «тестовым» и «контрольным» образцами. Для первого допускается воздействие какого-то внешнего фактора в рамках проверки гипотезы, для второго же – нет. Результатом эксперимента в этом случае будет расхождение в состояниях тестового и контрольного образцов. Эксперимент, выполняемый без контрольного образца, нельзя считать галилеевским, но он может быть при этом вполне бэконовским, то есть сводиться к механической попытке имитировать природу, пусть и не слишком информативной. В проведении эксперимента, который заранее обозначается как критический, чрезвычайно важны строгость условий и тщательность их соблюдения.
Увы, очень часто ученые (я тоже отношусь к их числу) прикипают, что называется, всем сердцем к своим гипотезам и не готовы от них отказываться. Такая привязанность может стоить ученому десятков лет, потраченных впустую. Следует помнить, что окончательное «да» звучит крайне редко, зато решительное «нет» слышится постоянно.
Бэконовские, аристотелевские, галилеевские – ими список разновидностей экспериментов не исчерпывается. Есть еще мысленные эксперименты, которые я называю кантианскими – в честь самого дерзкого концептуального предприятия в истории философии. Кант предположил, что вместо общепринятого мнения, будто наше чувственное восприятие определяется вещами (тем, что зримо и осязаемо), следует думать, что мир опыта регулируется нашими способностями к чувственному восприятию. «Эксперимент приносит результат, когда исследователь того желает», – проницательно замечал Кант, и эти рассуждения привели его к широко известному выводу: возможно существование априорного знания, независимого от всякого опыта; по его теории, пространство и время оба представляют собой формы чувственного восприятия и как таковые суть лишь «условия существования вещей в явлении». Не спешите отмахиваться от этих рассуждений как очередной метафизической благоглупости! Нужно вспомнить, что физиология сегодня сама становится все более кантианской[92]. Другой знаменитый эксперимент в кантовском духе есть воспроизведение классической неэвклидовой геометрии (гиперболы, эллипсы) посредством замены аксиомы Евклида о параллельных (или ее аналогов) на некую альтернативу. Демографические и экономические прогнозы тоже являются результатами кантианского экспериментирования. «Давайте-ка прикинем, что получится, если мы посмотрим под немного иным углом…»
Это экспериментирование не подразумевает никакого оборудования – разве что порой может понадобиться компьютер.
Для естественных наук характерны эксперименты, по форме тяготеющие к бэконовским или галилеевским, и можно сказать по зрелом размышлении, что на них зиждется все естествознание. В исторических, поведенческих и прочих преимущественно наблюдательных дисциплинах исследовательская деятельность обычно завершается формулированием вывода, достоверность которого проверяется полевыми данными социологии, радиоуглеродной датировкой, ссылками на исторические документы, материальными свидетельствами – или направлением телескопа на определенный участок небосвода. Вся эта деятельность вполне галилеевская по духу, то есть представляет собой критическую оценку идей.
Вследствие галилеевских экспериментов мы избавляем себя от недостойной приверженности очевидно ошибочным воззрениям (в главе 11 обсуждается постоянное уточнение научного знания). Любой опытный ученый знает в глубине души, что правильным будет эксперимент, не просто аккуратно поставленный и безупречный по технике. Это своего рода вызов, ведь гипотеза должна выстоять под напором эмпирических данных. Следовательно, ценность эксперимента заключается прежде всего в его продуманности и в той критичности мышления, которую предусматривает его проведение.
Бывает, становится насущно необходимой мощная и дорогостоящая аппаратура, но не следует руководствоваться романтическим представлением, будто подлинный ученый в состоянии поставить эксперимент, как говорится, на коленке – с использованием струны, воска и нескольких пустых консервных банок; нет такого «ручного» способа, каким возможно было бы измерить коэффициент седиментации посредством струны и консервной банки, – если, конечно, ты не способен вертеть банку над головой со скоростью более тысячи оборотов в секунду[93]. С другой стороны, ученым надлежит проявлять скромность в запросах на дорогостоящую и сложную технику, которая, как они считают, им нужна. Прежде чем задействовать на полную мощность оборудование и загрузить работой коллег, нужно окончательно убедиться, что этот эксперимент стоит проводить. Правильно сказано: если эксперимент вообще не стоит выполнять, значит, он закончится неудачей.
Итак, возможны эксперименты самых разных видов. То же самое относится к открытиям. Некоторые из них выглядят так, словно лишь признают или отражают конкретное состояние дел в природе; это уроки, вынесенные из непосредственного наблюдения за происходящим; они производят впечатление, если угодно, «раскопок» того, что всегда присутствовало, но раньше не замечалось. Лично я уверен, что настоящие открытия таким вот образом совершать невозможно. Думаю, Пастер и Фонтенель (см. главу 11) согласились бы с тем, что мозг ученого заранее должен настроиться на нужную волну – что, иными словами, все подобные исследования начинаются с осторожных гипотез, то есть с умозрительных ожиданий чего-то от природы, а не с пассивного признания свидетельств, получаемых в чувственном восприятии. Конечно, не исключено, что и охота за информацией поможет некоей «прото-гипотезе» обрести зримую форму. Из писем Дарвина явствует, что, мня себя «истинным бэконианцем», он добросовестно заблуждался.
Даже при столь, казалось бы, очевидном подходе, как изучение ископаемых остатков, открытия нередко оказываются результатом проверки осторожных гипотез. Иначе с какой стати мы бы стали подвергать ископаемые остатки повторным проверкам или сохранять их для последующего изучения? Но как встроить в эту схему такое открытие, как обнаружение живой «ископаемой» рыбы, целаканта Latimeria? В этом открытии наиболее поразительно следующее: большинство ископаемых остатков – скажем, двоякодышащих рыб – было обнаружено уже после того, как их живых потомков удалось опознать и описать; чрезвычайно неожиданно отыскать живое ископаемое до выявления его потомков, как случилось с латимерией. Вот почему это открытие кажется таким особенным – оно позволяет нам заглянуть хотя бы одним глазком в мир, существовавший множество миллионов лет назад.
На мой взгляд, в основе обоих подходов лежит одна и та же умственная деятельность, но будет полезно, наверное, провести здесь разграничение между синтетическими и аналитическими открытиями. Синтетическое открытие есть первая фиксация какого-то события, явления, процесса или состояния дел, прежде неизвестного или незамечаемого. Бо`льшая часть важных и влиятельных открытий в науке относятся именно к этой области. Для синтетического открытия характерно то, что его совсем не обязательно делать здесь и сейчас – более того, это открытие вообще может не состояться. Пожалуй, вот почему мы воспринимаем их с подобающим благоговением.
Мой излюбленный пример в данном случае – это открытие Фредом Гриффитом[94] явления трансформации пневмококков, из которого родилась современная молекулярная генетика. Выяснилось, что погибшие пневмококки, которые передали часть своих качеств живым пневмококкам в ходе знаменитого эксперимента Гриффита, вовсе не должны сохраняться в целости, чтобы передача имела место. Значит, за трансформацию отвечало какое-то особое химическое соединение. А далее Эвери, Маклауд и Маккарти[95] добились настоящего прорыва, доказав, что всему «виной» дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК). На значимости этого открытия нисколько не сказывается его «аналитичность», ибо это был подлинный триумф интуиции и экспериментальных техник.
Суть аналитических открытий также можно проиллюстрировать той цепочкой мыслей, которая привела к открытию структуры ДНК. С тех самых пор, как У. Т. Эстбери опубликовал первые рентгеновские снимки ДНК, при всей их нечеткости, было признано, что ДНК обладает кристаллической структурой – быть может, воспроизводимой или полимерной. Обнаружение этой структуры явилось следствием интеллектуального процесса, описанного в главе 11, то бишь результатом напряженного диалога между теориями и проверками. Но, разумеется, разграничение синтетического и аналитического отнюдь не категорично, ибо в открытии структуры ДНК присутствовали и синтетическая, и аналитическая составляющие (синтетической была фиксация того факта, что структура ДНК позволяет ей кодировать и передавать генетическую информацию). Возможно, это открытие было даже значимее, и тут я поддерживаю широко распространенное мнение, будто синтетические открытия – распахивающие перед нами новые миры, о которых мы и не подозревали – суть те, каковые ученым сильнее всего нравится совершать.
Но будет ошибкой уделять открытиям чрезмерное внимание. Величайшие достижения современной биологии проистекают из тщательного и непрерывного изучения характеристик единичных биологических явлений или единичных биологических «систем». Это касается и трансформации пневмококков, и синтеза белков в Escherichia coli, предъявившего нам последовательность дублирования структуры нуклеиновой кислоты в структуре белка. Это же, подозреваю, будет верно и в отношении детального «картографирования» поверхности клетки для выявления антигенов гистосовместимости. Индивидуальные открытия в этой области значат меньше, нежели глубинный анализ, который со временем позволит определить молекулярную основу видового своеобразия и поможет понять, почему некоторые клетки перемещаются туда, а не сюда, зато другие держатся вместе, а третьи «бродят» по отдельности. Глубинный анализ, схожий с процедурами в современной молекулярной биологии, рано или поздно предоставит нам молекулярные «спецификации» для синтеза фермента или целого каскада ферментов, который, например, станет уничтожать полиэтилен – и тем самым избавит нашу планету от обилия промышленных и бытовых отходов.
По всем этим причинам молодому ученому не стоит впадать в уныние, если с его именем не связано никакое открытие естественного закона, явления или заболевания. Пусть люди склонны преувеличивать важность открытий, молодой ученый не должен думать, что он заслужит высокую репутацию и солидный доход посредством простого компилирования информации – прежде всего той, в которой никто по большому счету не заинтересован. Но если он так или иначе сделает мироздание более понятным, теоретическим или экспериментальным путем, его ожидают как минимум признание и уважение коллег.
10
Призы и награды
Ученые, подобно спортсменам и литераторам, состязаются за разнообразные призы и прочие награды.
Помнится, один мой знакомый не упускал ни малейшей возможности в разговорах со мной посетовать на этакое недостойное стремление, в котором он видел характерное проявление элитизма (представления о том, что одни люди в социальных отношениях кое в чем лучше других), но, когда ему выпал шанс баллотироваться в члены Королевского общества, этот человек и не подумал отклонять приглашение. Великий математик Г. Г. Харди[96], пребывая в настроении небожителя, отозвался о членстве в Королевском обществе как о «сравнительно ничтожной степени отличия», но для многих эта степень – вожделенная награда, ради которой они готовы сворачивать горы. К слову, ординарное членство доступно лишь гражданам Великобритании, а вот почетное распространяется на весь мир.
От действительных членов Королевского общества требуется поставить свою подпись в книге, где уже содержатся подписи многих великих английских ученых, и не удивлюсь, если новичка охватит неподдельный восторг, когда он сообразит, что очутился в компании таких людей, как Исаак Ньютон, Роберт Бойль, Кристофер Рен, Майкл Фарадей, Хамфри Дэви, Джеймс К. Максвелл, Бенджамин Франклин и Джозайя Уиллард Гиббс[97].
История создания Королевского общества восходит к тем дням, когда разворачивалась грандиозная революция человеческого духа, потрясшая мир[98]. Совсем иначе обстоит дело с Нобелевскими премиями – по той простой причине, что многие величайшие ученые жили и творили задолго до того, как Альфред Нобель придумал способ стабилизировать сложные эфиры азотной кислоты в полигидридном спирте (прежде всего глицерил тринитрат[99]) и учредил премию своего имени[100]. Нобелевские премии обязаны своей популярностью у публики множеству факторов: это и «искупительные», с точки зрения масс, помыслы фабриканта оружия, и пышная церемония присуждения, и финансовая составляющая, и сами основания и принципы награждения. Но – насколько мне известно, это единственная по-настоящему важная причина возражать против всех подобных отличий – любые конкурсные процедуры неизбежно противоречивы; неполучение награды в конкурсе по теме, в которой ученый является реальной величиной и ощущает себя таковой, чревато не только сугубо личным разочарованием, но и социальными потерями (ведь ученый зависит в своих исследованиях от окружающих, скажем, от администраторов, а те вполне могут не сознавать, сколько ученых, например, будучи отличными специалистами, не являются членами лондонского Королевского общества или какого-то другого научного привилегированного «клуба»). То же самое касается Нобелевских премий, хотя тут испытывать сочувствие к проигравшим становится сложнее, поскольку люди, не ставшие лауреатами, но фигурировавшие в списках, почти наверняка не испытывают недостатка в средствах на свои исследования.
По общепринятому мнению, «скверно», когда успех приходит к молодым слишком рано: обилие наград и длинный список публикаций не сулят, как мы порой слышим, ничего хорошего для молодого ученого в перспективе. «Боюсь, я не очень-то выделялся в школе», – заявил недавно один напыщенный лауреат очередной премии, как бы давая понять, что благодаря его прочим несомненным талантам это обстоятельство не сыграло никакой роли.
Полагаю, что привычка предрекать неизбежный провал вследствие раннего успеха проистекает из фокусов избирательной памяти, о которых я писал в другом месте: среди людей, потерпевших крушение, найдется немало бывших «золотых» мальчиков и девочек, которых мы хорошо помним; если же кто-то из них добивается успеха, это воспринимается как должное и забывается – зато провалы мы отлично запоминаем.
До сих пор я говорил, если угодно, о темной стороне премий и наград, однако у них есть, разумеется, и светлая сторона: все подобные конкурсы и состязания опираются на крепкую репутацию, которой сильнее всего жаждет ученый, – на репутацию в глазах вышестоящих. Для толкового ученого присуждение премии будет мощнейшим эмоциональным стимулом; признание другими его заслуг перед наукой побудит его работать еще усерднее и, быть может, становиться еще лучше. Кроме того, такой лауреат, не сомневаюсь, захочет доказать окружающим, что удостоился награды отнюдь не за красивые глаза.
В данном отношении награды, безусловно, полезны и желательны, но порой, к несчастью, они оказывают противоположное воздействие. Помню, как мы с моим знакомым-старшекурсником в Оксфорде шокированно обсуждали некоего университетского преподавателя, который заявил: «Когда меня изберут в члены Королевского общества, я навсегда покончу с исследованиями». Со стороны кажется мерой высшей справедливости, что он так и не удостоился этой чести – и не смог реализовать свой постыдный план действий.
Конечно, от наград голова вполне может закружиться, и мы знаем нескольких нобелевских лауреатов, которые забросили исследования и отправились путешествовать по миру, отмечаясь и даже время от времени выступая на конференциях, в названиях которых встречаются слова «наука», «человечество», «ценности», «устремления» и прочие существительные абстрактного толка. Тщеславие таких лауреатов постоянно подпитывается приглашениями подписать очередной манифест – и тем самым способствовать его публичному признанию – вроде следующего: «Народы мира должны впредь жить в дружбе и согласии и отказаться от войны как способа урегулирования политических разногласий».
Неужели подписи ряда нобелевских лауреатов способны переубедить немалое количество людей, которые сами придерживаются иного мнения, но якобы ожидают, как поведут себя знаменитости? Перед нами очередной образчик человеческой комедии, однако чрезмерное внимание к научным наградам можно обратить и на что-то полезное – в первую очередь на помощь в освобождении из тюремных застенков узников совести, чему посвящает свою деятельность организация «Международная амнистия».
Очень хорошо, что к присвоению академических наград нельзя подготовиться так, как студент готовится к экзаменам. Молодому ученому остается лишь уповать на то, что своей работой он продемонстрирует обоснованность собственных притязаний на место среди награжденных.
В подобных амбициях нет ничего дурного, и молодому ученому стоит внимательно отслеживать, какими принципами руководствуются учредители и спонсоры научных премий.
11
Научный процесс
Je cherche a compendre[101].
Так каким же образом ученые совершают открытия, изучают и формулируют законы мироздания и приумножают иными способами человеческое знание? Стандартный ответ: «Через наблюдения и эксперименты», разумеется, не грешит против истины, однако в нем заложен неочевидный смысл. Наблюдение – это не пассивное восприятие чувственной информации, это не просто фиксация сведений, поступающих от органов чувств; а под экспериментами нужно понимать не только те, которые я охарактеризовал как бэконовские в главе 9 (то есть механическое воспроизведение природных явлений или событий, каковые не представляется возможным увидеть воочию, вживую). Наблюдение представляет собой критический и целенаправленный процесс: ученый имеет, как правило, весомую причину проводить именно такое наблюдение, а не какое-то другое. При этом наблюдаемое всегда является малой частью чего-то намного большего. Экспериментирование – тоже критический процесс, который позволяет отсеивать различные варианты и направляет исследовательскую мысль далее.
Допустим, молодому ученому выделили «собственный» квадратный метр лаборатории, обрядили в белый халат, разрешили пользоваться библиотекой и поручили исследовать некую задачу (или он сам выбрал ее для исследования). Начинать, конечно же, нужно с какой-то малой проблемы, решение которой будет способствовать постижению чего-то более важного, и так далее, пока не станет видна долгосрочная цель коллективного труда. Пожалуй, люди, чуждые науке, не сразу осознают, какова связь между малыми и большими проблемами. Гуманитарию, который читает подробный отчет о заседании ученого совета на естественно-научном факультете, наверняка покажется, что молодых ученых привлекают к решению исключительно узкоспециализированных (вплоть до комичной узости) задач. Со своей стороны ученый-естественник может задаться вопросом, зачем взрослому человеку изучать приходскую историю тюдоровского Корнуолла, поскольку он не понимает, что это исследование посвящено Реформации – несомненно, чрезвычайно значительному событию.
Но как ученому подступиться к выполнению поставленной задачи? Он может быть уверен, что никакое компилирование фактологических сведений не приблизит его к достижению цели[102]. Никакие новые истины не проявят себя из нагромождений фактов. Верно – Бэкон, Коменский и Кондорсе (см. далее) порой рассуждали так, что складывается впечатление, будто они верили, что коллекционирование и классификация эмпирических данных углубят понимание природы, но надо помнить, что эти рассуждения диктовались специфическими соображениями: все перечисленные ученые считали себя обязанными выступать против дедукции, то есть умозрительного метода, якобы ведущего к открытиям. Философские и научные труды семнадцатого столетия, в особенности сочинения Бэкона, Бойля и Гленвилла, изобилуют упреками в отношении аристотелевского образа мысли, традиции, в которой все они росли и воспитывались.
Научная философия не сводилась, конечно, к стремлению Бэкона наблюдать и экспериментировать; он также сформулировал ряд правил по поиску истины, во многом аналогичных тем, которые два столетия спустя Джон Стюарт Милль обозначил как правила открытий в своей «Системе логики». Эти индуктивные правила применимы лишь при особых обстоятельствах – когда мы располагаем всеми фактами, необходимыми для решения задачи; когда мы взыскуем, так сказать, конкретной истины. Например, можно провести эпидемиологический опыт, чтобы установить причину серьезной болезни участника застолья. Мы знаем, что все гости ели и пили; знаем, что все чувствовали себя превосходно, пока сидели за столом; знаем, что все остальные, кроме нашего пациента, пребывают в добром здравии. Тут-то и пригодятся так называемые индуктивные правила. Еда, которую пробовали все, вряд ли является причиной недомогания одного гостя, и таковой не может быть блюдо, от которого все отказались; значит, пострадавший съел или выпил что-то, к чему не притронулись другие, и это был кремовый мусс. Выявление единственного «виновника» позволяет установить причину страданий жертвы. Подобные элементарные упражнения в логике и здравомыслии едва ли достойны тех восхвалений, которыми Бэкон их осыпает. Поводом к охоте за фактами в глазах Бэкона и Милля являлось то обстоятельство, что такая охота позволяет ученому накопить достаточно сведений для последующего «вычисления» истины.
В реальной жизни все иначе. Истина не таится в природе, ожидая, когда наступит пора себя явить; мы не в состоянии узнать заранее, какие наблюдения окажутся полезными, а какие будут бессмысленными; каждое открытие, каждое приращение знания начинается с умозрительного допущения о сути истины. Это умозрительное допущение – «гипотеза» – возникает из процесса, понять который одновременно просто и затруднительно, как и любое творческое действие разума; в основе всего – мозговая волна, вдохновенная догадка, плод некоего озарения. В общем, она приходит «изнутри», ее нельзя никоим образом вывести из сколь угодно хитроумного исчисления фактов. Гипотеза есть, в каком-то смысле, черновик закона природы, допущение, что мир в данном своем проявлении может быть устроен таким вот образом; в более широком контексте ее можно трактовать как механическое изобретение, проверкой которого станет воплощение на практике.
Эта повседневная научная жизнь подразумевает вовсе не охоту за фактами, а тестирование гипотез, проверку того, насколько сами гипотезы и логические их следствия соотносятся с реальностью, работают ли, если речь об изобретениях, придуманные аппараты. В галилеевском значении – а в главе 9 я отметил, что большинство ученых употребляют слово «эксперимент» именно в таком значении – эксперименты являются действиями, направленными на проверку гипотез.
В результате наука оказывается логически связанной сетью теорий, отражающих нашу текущую точку зрения на устройство мироздания.
Имея в своем распоряжении гипотезу, подлежащую проверке, ученый приступает к работе; гипотеза побуждает его отдавать предпочтение одним наблюдениям перед другими и заставляет ставить эксперименты, которые в противном случае он бы не стал проводить. Набираясь опыта, ученые начинают быстро узнавать качественные гипотезы. Как объяснялось в главе 9, почти все законы и гипотезы можно воспринимать как запреты на возникновение конкретных условий (напомню, что я приводил в пример закон биогенеза, опровергающий теорию самозарождения жизни). Очевидно, что гипотеза, чрезвычайно широкая и «вмещающая» в себя практически все на свете явления, ничего нам не поведает. Чем больше гипотеза запрещает, тем более она информативна.
Кроме того, качественную гипотезу отличает логическая насущность: я хочу сказать, что это должно быть объяснение того, что требует объяснения, а не описание чего-то такого, что охватывает множество явлений. Нет ничего дурного – но и никакой пользы – в том, чтобы характеризовать болезнь Аддисона или кретинизм, ею спровоцированный, как «нарушение деятельности желез, вырабатывающих гормоны». Значимость логической насущности для гипотез подтверждается тем, что ее можно проверить непосредственно и практически, без учреждения нового исследовательского института и без путешествия в дальний космос. Во многом искусство нахождения решений представляет собой искусство составления гипотез, которые можно проверить в эмпирических экспериментах.
По большей части повседневная жизнь в эмпирических науках состоит из экспериментальных проверок логических следствий гипотез, то есть из проверок того, что мы принимаем на данный момент времени за истину. Эксперименты, которые я называю галилеевскими, или критическими, задают направление для дальнейших размышлений: их результаты либо подкрепляют рассматриваемую гипотезу (и в этом случае нужно проводить дальнейшее тестирование), либо вынуждают ее пересмотреть, а то и полностью отвергнуть, после чего творческий процесс начинается заново. Мне видится этакий диалог между потенциальным и реальным, между возможной истиной и фактами действительности, общение на два голоса, между фантазером и критиком, между предположениями и опровержениями, если вспомнить название книги Поппера.
Эти мысленные действия присущи всякому исследовательскому процессу и не являются исключительной прерогативой экспериментальной науки; схожим образом, к примеру, будут поступать и антрополог, и социолог, и врач, которому нужно поставить диагноз. Точно так же в целом мыслит механик, который пытается выяснить, что именно сломалось в автомобиле. Все перечисленное очень далеко от охоты за фактами в духе классического индуктивизма. Опираясь на логику, которая помогает упорядочить мышление, молодой ученый должен избегать говорить вслух – и даже думать! – что он «выводит» или «вычисляет» гипотезы. Наоборот, гипотеза является тем источником, из которого мы выводим предположения о мироздании, и, как показал великий американский философ Ч. С. Пирс, процесс, посредством которого мы осмысляем гипотезы, порождающие наблюдения, представляет собой инверсию дедукции – для этого процесса он предложил сразу два названия, «ретродукция» и «абдукция», но оба они не прижились[103].
Хотя об этом очень часто упоминают, не будет лишним снова напомнить, что если выводы из гипотезы признаются ее логическими результатами, тогда процесс, посредством которого мы модифицируем гипотезу в соответствии со степенью ее совпадения с реальностью, будет еще одним примером фундаментальной и действующей повсеместно стратагемы негативной обратной связь (см. раздел «Фальсифицируемость» ниже). Тем самым мы осознаем, что научное исследование, подобно всем прочим формам исследований, есть, в конце концов, кибернетический – управляемый – процесс, инструмент, благодаря которому мы нащупываем свой путь и пытаемся придать некий смысл повергающему нас в смятение миру вокруг.
Признание асимметричности доказательств является необходимым условием понимания изложенной выше схемы мышления («гипотетико-дедуктивной»).
Рассмотрим простейший силлогизм из школьной логики.
При правильном выполнении процесс дедукции обеспечивает мыслителя непоколебимой уверенностью в том, что при истинности посылок истинность вывода гарантируется. Сократ действительно смертен, никто не спорит. Но это однонаправленный процесс: бренность (смертность) Сократа, если ее подтвердят исторические исследования, ровным счетом ничего не говорит нам о том, был ли он человеком, и вообще о бренности рода человеческого как такового. Сам силлогизм и вывод показались бы нам столь же неопровержимыми, будь Сократ рыбой, а все рыбы – смертными. Впрочем, мы вправе с полной уверенностью заявить, что если Сократ не смертен (следовательно, наш вывод ошибочен), то мы мыслим неправильно: либо Сократ не человек, либо не все люди смертны.
Следствием этой асимметричности выводов будет тот факт, что фальсифицируемость[104] с логической точки зрения оказывается более надежным инструментом, нежели способ, который люди, чуждые науке, нередко обозначают как «поиск доказательств». (Сами ученые, отмечу, нечасто позволяют себе уверенно рассуждать о «доказательствах». Чем опытнее ученый, тем меньше шансов, что он употребит это слово.) Набираясь опыта, ученые приучаются ценить специфическую силу фальсифицируемости и недостоверность того, что кажется «доказательством» новичкам, ибо, как объяснялось в главе 9 (где приводилось иное обоснование «экспериментального дизайна»), в науке принято изучать и, быть может, отбрасывать «нулевые» гипотезы, которые призваны подтвердить полную противоположность выдвинутых допущений. По всем указанным причинам никакая научная гипотеза и никакая научная теория попросту не в состоянии обрести аподиктическую незыблемость; любая из них остается уязвимой для критики и подверженной видоизменениям, исправлениям и уточнениям.
Итак, ученый есть искатель истины. Он стремится к истине – и к ней, в ее сторону всегда обращен его взгляд. Абсолютная уверенность для него недостижима, и многие вопросы, на которые ему хотелось бы получить ответы, лежат вне области дискурса естественных наук. Слова одного из величайших ученых двадцатого столетия, Жака-Люсьена Моно, процитированные мною в начале этой главы, отражают чувства, которые ученому надлежит испытывать постоянно; ученый пытается понять.
Ученые, которым в силу их профессиональных обязанностей приходится публично озвучивать научные идеи, слишком склонны обвинять всех вокруг в отсутствии «научного мышления»; поэтому следует, как представляется, уточнить эти понятия, провести демаркационную линию, которая позволит разграничить идеи, принадлежащие миру науки, и те, которые относятся к иным сферам деятельности и иным дискурсам.
Впервые задавшись этим вопросом, логические позитивисты обнаружили, что уже располагают ответом – в форме «верификации». Научные идеи являются верифицируемыми в теории или на практике; верифицируемость в теории присуща тем идеям, применительно к которым возможно предположить, какие шаги нужно предпринять для их проверки. Идеи же, не подлежащие верификации, отвергаются как «метафизические» (очевидно, что это эвфемизм для словосочетания «полная ерунда»). Карл Поппер, руководствуясь собственными, вполне обоснованными воззрениями на значимость фальсифицируемости, вместо «верификации в теории» рассуждал о «фальсифицируемости в теории». Это новое разграничение, как утверждал он сам, пролегает не между смыслом и бессмыслицей, но всего лишь между двумя областями познания, первая из которых охватывает мир науки и здравого смысла, а вторая относится к метафизике, служащей совершенно другим целям.
В старину остров Цейлон носил имя Серендип. Хорас Уолпол в своих фантазиях вообразил, что три принца с острова Серендип постоянно совершали замечательные открытия и делали потрясающие изобретения – исключительно благодаря удаче[105]; так в английский язык вошло слово «serendipity» (интуитивная прозорливость).
Безусловно удача играет важную роль в научных исследованиях, и после утомительных и длительных периодов разочарования и заводящих в тупик изысканий ученые нередко, вслух или мысленно, желают, чтобы им наконец-то повезло. Под этим они вовсе не подразумевают то везение, которое можно назвать индуктивным: вдруг органы чувств воспримут что-нибудь этакое, вдруг произойдет некое значимое явление или состоится какое-то важнейшее событие. Нет, речь о том, что хорошо бы наконец прийти к правильной мысли вместо ошибочной – выдвинуть гипотезу, которая не просто объяснит все, что нужно объяснить, но и выдержит критическую проверку.
Доктор Роджер Шорт приводит пример чрезвычайно любопытного несоответствия элементарных наблюдений исследовательским задачам. Дополнительную ценность его примеру придает тот факт, что за Уильямом Гарвеем[106] закрепилась слава проницательнейшего наблюдателя. Обсуждая гарвеевскую концепцию зачатия, Шорт указывает, что налицо полное игнорирование роли яичников у млекопитающих; Гарвей следом за Аристотелем полагал, что куриное яйцо есть плод зачатия и воздействия «мужского семени». Шорт добавляет: «Гарвеевские опыты и наблюдения были почти безупречны; он ошибался лишь в интерпретации полученных данных. Быть может, его ошибка должна послужить уроком всем нам, современным ученым»[107].
Но что насчет удачи в более привычном, менее интеллектуальном значении этого слова? Что можно сказать, к примеру, об открытии пенициллина Александром Флемингом?
Флеминг был настоящим ученым, а потому не слишком аккуратно обращался со своими чашками для бактериальных культур. Насколько я могу судить, миф, окружающий его персону, выглядит следующим образом: однажды, когда Флеминг взял в руки чашку со стафилококками или стрептококками, он обнаружил, что через приоткрытое окно в культуру проникла плесень. Вокруг места проникновения образовалось нечто вроде бактериального гало, и из внимания к этому факту выросло великое открытие.
На протяжении многих лет я считал эту историю достоверной, поскольку у меня не было ни поводов, ни оснований сомневаться в ее правдивости. Но один циничный бактериолог из Британской аспирантской медицинской школы в Хаммерсмите позволил себе усомниться – по целому ряду причин. Прежде всего споры плесневых грибов не размножаются таким способом и не создают особые «зоны проникновения»; далее, больница Святой Марии, как поведал мне этот бактериолог, была построена по старинке – окна там либо не закрывались, либо не открывались, как в лаборатории Флеминга, потому споры попросту не могли проникнуть в культуру извне.
Прошу прощения за то, что привычная многим история открытия, сделанного Флемингом, не выдержала критической проверки; мне она нравится, и я хотел бы, чтобы она оказалась правдивой; но даже будь она правдива, эта история мало что могла бы сообщить нам об удаче в научных исследованиях. Флеминг был человеком тонкого душевного склада, его приводили в ужас гангрена, язвы и раны на телах солдат, участвовавших в Первой мировой войне. Фенольные антисептики, практически единственное лекарство тех лет, быстро вымывались кровотоком, да и вредили тканям сильнее, чем бактерии, тем самым усугубляя ранения. Поэтому смело можно предположить, что Флеминг четко представлял себе преимущества антибактериальной субстанции, не наносящей урона тканям.
Не будет методологическим преувеличением сказать, что Флеминг в конце концов открыл пенициллин, потому что хотел его открыть. Тысяча людей могли наблюдать ровно то же самое, что наблюдал он, и не сделать из этого наблюдения никаких полезных выводов; а вот Флеминг сделал – потому что был готов к такому выводу. Удаче почти всегда предшествуют некие ожидания, которые ее как бы стимулируют. Хорошо известно высказывание Пастера «Фортуна благоволит подготовленному уму», а Фонтенель замечал: «Ces hasards ne sont que pour ceux qui fouent bien» («Удача благосклонна лишь к тем, кто хорошо играет»).
В истории открытия пенициллина, впрочем, имеется несомненное (и единственное) проявление удачи, к которому никак нельзя было в ту пору мысленно подготовиться заранее, поскольку это стало известно лишь сравнительно недавно: большинство антибиотиков чрезвычайно токсичны, ведь они вмешиваются в бактериальный метаболизм, который затрагивает и бактерии, и обычные клетки. Актиномицин Д служит здесь хорошим примером, ибо он вмешивается в процесс ДНК-зависимого синтеза РНК. В силу того что используется общий клеточный механизм, актиномицин Д воздействует как на бактерии, так и на обычные клетки. Пенициллин же не токсичен: он оказывает действие только на метаболизм бактерий.
Если принять – а, боюсь, у нас нет выбора, – что наука не в состоянии дать ответ на так называемые «первые и последние» вопросы или на вопросы о целеполагании, то станет ясно, что не существует зримых пределов для способностей науки отвечать на вопросы, на которые она может ответить. Отцы-основатели современной науки в семнадцатом столетии отнюдь не ошибались, выбирая своим девизом слова «plus ultra[108]», искренне веря в то, что наука всегда будет двигаться дальше. Когда Уэвелл впервые сформулировал взгляды на науку, аналогичные тем, которые Карл Поппер впоследствии свел в цельную систему, его противника Джона Стюарта Милля потрясло рассуждение, что гипотезы суть плоды воображения и потому их размах сдерживается разве что полетом фантазии. Однако давешние страхи Милля обернулись подлинным торжеством науки и осознанием того, что она и вправду беспредельна в своем охвате. Наука иссякнет, только если ученые почему-то перестанут искать истину или утратят веру в то, что этот поиск осуществим. Пожалуй, гибель науки вообразить ничуть не проще, чем гибель беллетристики или изящных искусств. Разумеется, некоторым проблемам суждено оставаться неразрешимыми; Карл Поппер и Джон Экклс отмечали, что к числу таковых принадлежит, возможно, взаимодействие мозга и разума[109], но как же тяжело прекратить думать хотя бы на мгновение!
Моя пристрастность к «гипотетико-дедуктивной» характеристике научного процесса опирается на тщательное, насколько возможно, изучение собственного опыта и на мнения достаточно большого числа коллег-ученых и врачей, которые тоже считают эту характеристику отражающей суть исследовательского процесса; но будет некорректно пытаться создать впечатление, будто схема, мною обрисованная, является преобладающей интерпретацией этого процесса. Значительный интерес вызвала концепция, предложенная Томасом Куном в «Структуре научных революций» и уточненная в «Необходимом напряжении». Мы располагаем познавательным обсуждением этой концепции при участии самого Куна и других специалистов на симпозиуме под названием «Критика и приумножение знания»[110].
Точку зрения Куна подхватили, и это верный признак того, что ученые сочли ее полезной, поскольку у людей науки, если они действительно заняты наукой, нет времени на пустые теоретизирования. Стоит отметить, что взгляды Куна и Поппера отнюдь не противоречат друг другу.
Если кратко, позиция Куна сводится к следующему. При критической оценке гипотез, которой Поппер обоснованно придает такую значимость, оценка является не столько частным взаимодействием ученого и реальности, сколько состязанием между фактом и вымыслом. Следовательно, ученый выносит свою гипотезу на суд текущего «истеблишмента» принятых теорий, то есть текущей совокупности теоретических воззрений и установленных мнений, – фактически противопоставляет ее преобладающей «парадигме», в рамках которой обычно решаются и истолковываются все вопросы, стоящие перед наукой. Ученый, действующий внутри парадигмы, занимается, как пишет Кун, «обыденной наукой», и его исследования больше напоминают разгадывание головоломок.
Неудивительно, что на симпозиуме, о котором я упомянул выше, Дж. У. Уоткинс[111] заявил: дескать, Кун уподобляет научное сообщество религиозной группе, а науку превращает, по сути, в религию. Безусловно ученые редко демонстрируют желание избавиться от укоренившихся мнений и даже порой высмеивают идеи, не укладывающиеся в рамки преобладающей парадигмы, но обыденная наука не в состоянии сохранять стабильность длительный срок: то и дело некий дерзкий ум или некое экстраординарное стечение обстоятельств опровергают господствующую парадигму и утверждают, если угодно, новую ортодоксию – новую парадигму, которая переопределяет статус обыденной науки и будет существовать до следующей революции. «Необходимое напряжение» в терминологии Куна характеризует отношения между наследием прежних доктрин и догм в науке и теми нововведениями, которые привносит или обещает привнести новая парадигма.
Рассуждения Куна проливают кое-какой свет на психологию ученых и представляют собой любопытный комментарий к истории науки, однако они ничего не добавляют к научной методологии, то бишь к «канону» поиска знаний.
В повседневной жизни ученый склонен верить в конкретную гипотезу до тех пор, пока у него не появляются основания отказаться от этой веры. Такова, допустим, его персональная парадигма, подкрепленная, быть может, гордостью за формулирование самой идеи, которая ранее никому на ум не приходила. Что касается революций, они происходят постоянно; ученый не хранит непоколебимую верность каким-либо взглядам – чтение литературы, размышления и дискуссии в кругу коллег побуждают что-либо уточнять, а то и радикально пересматривать в образе мышления. В лабораториях тоже все пребывает в непрерывном движении и развитии. Отдельные моменты в рассуждениях Куна заставляют меня думать, что для него обыденная научная жизнь – нечто стабильное и однообразное, как жизнь богобоязненного бюргерского городка, где от века царит установленный миропорядок; но в реальности эта жизнь больше напоминает этакий маоистский микрокосм беспрестанных революций, и в любой лаборатории, занятой оригинальными исследованиями, все находится в движении. Конечно, в общественных науках все может обстоять иначе, ибо там темпы развития медленнее, а мнениям требуется намного дольше времени, чтобы утвердиться. Там, пожалуй, и вправду можно говорить об обыденной науке – и сравнивать процессы, посредством которых она формируется, с революцией.
Пусть впоследствии может быть доказано, что тот или иной эпизод из истории научных исследований носил «гипотетико-дедуктивный» характер, молодому ученому простительно задаться вопросом, а нужны ли все эти многочисленные формальности; ему наверняка придет в голову, что большинство ученых не осваивали официально научных методов, а те, кто все-таки их освоил, не преуспевают, судя по всему, больше прочих.
Конечно, молодой ученый не должен применять методологию в претенциозном, уж простите, значении этого слова; однако следует предельно четко осознавать, что коллекционирование фактов представляет собой в лучшем случае способ скоротать досуг. Никакие формуляры мыслей, никакие программы рационализации мышления не помогут ему быстро перейти от эмпирических наблюдений к поискам истины. Мысленное действие всегда занимает промежуточное положение между наблюдением и интерпретацией. Творческим актом в науке, как я уже объяснял, является дерзновенная догадка. Повседневная научная жизнь побуждает проявлять здравомыслие на основании глубокого понимания сути, но без использования в процессе дедукции инструментария, более хитроумного и утонченного, чем в обычной жизни (речь об умении видеть последствия и проводить параллели в сочетании с твердой решимостью не поддаваться на искушения, предлагаемые результатами плохо проведенных экспериментов или притягательностью – порой неотразимой – самой выдвигаемой гипотезы). От человека науки редко требуется выказывать интеллектуальный героизм. «Научный метод», как принято выражаться, есть практическое воплощение здравомыслия.
Прежде чем пытаться убеждать других в ценности своих наблюдений и мнений, ученый должен убедить в этом самого себя. Предупреждаю, договориться с собой не слишком-то просто, и уж лучше заслужить репутацию чрезмерно скрупулезного, никому и ничему не верящего специалиста, чем оказаться в числе легковерных персон. Если ученый просит коллегу откровенно оценить его труды, следует принять и постараться обдумать услышанное. Со стороны коллег будет ошибкой, даже проявлением враждебности, убеждать ученого в том, что его работа поистине великолепна, а его гипотезы перевернут науку, если эксперименты, призванные подтвердить теорию, скверно спланированы и / или скверно выполнены. Если говорить в целом, критика есть мощнейшее оружие в методологическом арсенале науки; это единственная возможность для ученого удостовериться, что он не допускает ошибок в своих исследованиях. Экспериментирование как таковое можно считать формой критики. Если эксперимент не побуждает ученого как-то уточнить или пересмотреть исходную концепцию, то непонятно, чего ради он вообще затевался.
12
Научный мелиоризм[112] против научного мессианства
Ученые славятся своим сангвиническим темпераментом, который проявляется в том числе в состояниях рассудка, будто бы контрастирующих, причем позитивно, с тем, что Стивен Гробард[113] изящно поименовал «хроническим унынием литературных гуманистов». Этому не стоит удивляться, если припомнить, что с точки зрения исполнения декларируемых желаний наука безусловно представляет собой наиболее успешную область человеческой деятельности, пускай даже мы почти не слышим о самолетах, что так и не взлетели, а большинство отвергнутых гипотез оплакиваются в одиночестве.
При всей их сангвиничности было бы философской ошибкой воображать ученых поголовными оптимистами, ибо в таком случае попросту исчезает сам их raison d’etre[114]. Оптимизм как философское наследие лейбницевой теодицеи не пережил насмешек Вольтера; с ним покончил, если уж на то пошло, вольтеровский «Кандид». Мы усвоили, что далеко не все вокруг замечательно и мы живем отнюдь не в лучшем из возможных миров.
Поделиться книгой: