Начало бесконечности

Хотя родоначальники Просвещения и научной революции не использовали такую терминологию, поиск разумных объяснений был (и остаётся) духом эпохи. Именно так они начали думать, именно это они и начали делать, и впервые — систематически. Именно благодаря этому темпы прогресса во всём немедленно ускорились.

Задолго до Просвещения тоже были люди, которые искали разумные объяснения. И всё, о чём я здесь говорю, предполагает, что всяким прогрессом как тогда, так и сейчас мы обязаны таким людям. Но практически во все века они слабо соприкасались с традицией критики, в которой их идеи могли бы быть продолжены другими, и поэтому от них мало что осталось. Нам известны единичные традиции поиска разумных объяснений в узко определённых областях, таких как геометрия, и даже недолговечные традиции критики («мини-Просвещение»), которые были трагически уничтожены, о чём речь пойдёт в главе 9. Но резкое изменение ценностей и образа мысли целого сообщества учёных, что привело к устойчивому и ускоряющемуся процессу создания знаний, произошло только однажды, с приходом Просвещения и его научной революции. Вокруг ценностей, вышедших из поиска разумных объяснений, выросла целая политическая, нравственная, экономическая и интеллектуальная культура — то, что теперь, грубо говоря, называют «Западом» и что включает толерантность к несовпадению взглядов, открытость изменениям, недоверие к догматизму и авторитетам, стремление к прогрессу как у отдельных людей, так и в культуре в целом. И прогресс, достигнутый этой многогранной культурой, в свою очередь, продвигает эти ценности, хотя, как я объясню в главе 15, они нисколько не близки к полной реализации.

Теперь рассмотрим верное объяснение смены времён года. Дело в том, что ось вращения Земли находится под углом к плоскости орбиты, по которой она обращается вокруг Солнца. А это значит, что полгода северное полушарие повёрнуто к Солнцу, а южное — от Солнца и ещё полгода — наоборот. Когда лучи Солнца в одном полушарии падают вертикально[11] (таким образом, на единицу площади поверхности приходится больше тепла), в другом они падают наклонно (и тепла туда попадает меньше).

Это — разумное объяснение: его трудно варьировать, потому что все его детали играют функциональную роль. Например, мы знаем — и можем проверить независимо от восприятия смены времён года, что поверхности, находящиеся под углом к тепловому излучению, нагреваются меньше, чем если бы оно попадало на них под прямым углом, и что у вращающейся в пространстве сферы направление оси вращения постоянно. И мы можем объяснить это с помощью геометрии, теории теплоты и механики. Кроме того, тот же наклон появляется при объяснении положения Солнца относительно горизонта в разное время года. Сравните: в мифе о Персефоне холод объясняется грустью Деметры, но ведь люди, когда грустят, вообще говоря, не охлаждают пространство вокруг себя, и мы можем узнать о том, грустна Деметра или нет и охлаждает ли она мир, только по факту наступления зимы. В истории с наклоном земной оси нельзя заменить Солнце Луной, потому что положение Луны на небе не повторяется раз в год и потому что лучи Солнца, нагревающие Землю, являются неотъемлемой частью объяснения. Далее, было бы непросто включить сюда рассказ о том, что обо всём этом думает бог Солнца, ведь если верное объяснение прихода зимы опирается на геометрию вращения Земли вокруг Солнца, то при чём здесь то, что кто-то чувствует по этому поводу, а если в объяснении есть изъян, то никакие рассказы о чьих-то там чувствах его не исправят.

Теория наклона оси также предсказывает, что времена года в двух полушариях находятся в противофазе. Если бы оказалось, что они сменяют друг друга синхронно, теория была бы опровергнута — так же как в случае с мифами о Персефоне и Фрейре, которые опровергнуты противоположным наблюдением. Но разница в том, что, если бы теорию наклона оси и опровергли указанным способом, её защитникам было бы некуда пойти. Никакое простое изменение теории не позволит объяснить наклоном оси одинаковость времён года на всей планете, так что потребовались бы кардинально новые идеи. Вот почему разумные объяснения существенны для науки: только когда теория представляет собой разумное объяснение, то есть её трудно варьировать, возможность её экспериментальной проверки приобретает важность. Неразумные объяснения бесполезны независимо от того, можно их проверить на опыте или нет.

Говоря о различии между мифом и наукой, многие слишком уж упирают на возможность проверки на опыте — как будто самой большой ошибкой древних греков было то, что они не выслали экспедицию в Южное полушарие, чтобы наблюдать там смену времён года. На самом деле им бы никогда не пришло в голову, что такая экспедиция могла бы доказать смену времён года, если бы они уже не догадались, что времена года в двух полушариях находятся в противофазе, и если бы эту догадку было трудно варьировать, а такое было бы возможно, только если бы она являлась частью разумного объяснения. Если бы их догадку было просто изменить, они могли бы сэкономить на путешествии, остаться дома и тестировать легко проверяемую теорию о том, что, если петь йодли, зима не наступит.

Пока у них не было более удачного объяснения, чем миф о Персефоне, то и потребности в проверке возникнуть не могло. Если бы они искали разумных объяснений, они бы сразу же попытались усовершенствовать миф, не проверяя его; как раз так мы и поступаем сегодня. Мы проверяем не каждую поддающуюся проверке теорию, но только некоторые из них, которые считаем разумными объяснениями. Наука была бы невозможна, если бы не тот факт, что подавляющее большинство ложных теорий можно отмести без проведения экспериментов, просто потому, что это неразумные объяснения.

Разумные объяснения часто бывают удивительно просты и изящны — об этом речь пойдёт в главе 14. Обычные признаки неразумного объяснения — излишние детали или произвольность, причём иногда можно получить разумное объяснение, удалив всё это. Так родилось заблуждение, известное как «Бритва Оккама» (названная в честь философа XIV века Уильяма Оккама, но уходящая корнями в античность), заключающееся в том, что всегда нужно искать «самое простое объяснение». Одна из его формулировок звучит так: «Не следует множить сущее без необходимости». Однако существует множество очень простых объяснений, которые тем не менее легко можно варьировать (например: «Это всё Деметра!»). И хотя сделанные «без необходимости» предположения делают теорию плохой по определению, было и есть много ошибочных идей относительно того, что теории «необходимо». Так, согласно инструментализму, как и многим другим плохим направлениям философии науки, не нужно объяснение как таковое — об этом я расскажу в главе 12.

Когда до сих пор разумное объяснение опровергается новыми наблюдениями, оно перестаёт быть хорошим, потому что теперь в проблему включаются и эти наблюдения. Таким образом, стандартная научная методология отбрасывания теорий, опровергнутых экспериментом, вытекает из требования, чтобы объяснения были разумными. Наилучшими объяснениями считаются те, которые больше всего ограничены существующими знаниями, включая другие разумные объяснения, а также другие знания о явлении, которое нужно объяснить. Вот почему допускающие проверку объяснения, прошедшие строгие тесты, становятся исключительно разумными, что в свою очередь показывает, почему принцип проверяемости способствует развитию научного знания.

Догадки — это результат работы воображения. Но воображение гораздо легче выдаёт фантазии, чем правду. Как я уже предположил, практически все попытки человека объяснить тот или иной опыт в терминах более широкой действительности на самом деле оказывались фантазиями в форме мифов, догм и заблуждений здравого смысла, а для выявления таких ошибок правила возможности экспериментальной проверки недостаточно. Но стремление найти разумные объяснения делает своё дело: изобрести ложное утверждение просто, но его легко и варьировать; отыскать разумное объяснение трудно, но чем это труднее, тем труднее варьировать найденное. Идеал, к которому стремится объяснительная наука, хорошо описывается словами Уилера, приведёнными в качестве эпиграфа к этой главе: «За всем этим, несомненно, стоит такая простая и красивая идея, что когда — лет через десять, сто или тысячу — мы додумаемся до неё, то непременно спросим: „А разве могло быть иначе?“» [курсив мой]. Теперь посмотрим, как концепция науки, основанная на объяснениях, отвечает на вопрос, заданный мною выше: откуда мы столько знаем о незнакомых нам аспектах действительности?

Поставьте себя на место древнего астронома, размышляющего о том, как наклон земной оси объясняет смену времён года. Ради простоты предположим, что вы уже приняли гелиоцентрическую теорию. К примеру, вы — Аристарх Самосский, который в III веке до нашей эры привёл первые известные доводы в её пользу.

Хотя вам известно, что Земля круглая, у вас нет никаких знаний о местах к югу от Эфиопии или к северу от Шетландских островов. Вы не знаете о существовании Атлантического и Тихого океана; для вас мир состоит из Европы, Северной Африки и частей Азии, а также соответствующих прибрежных вод. Тем не менее из теории смены времён года вследствие наклона земной оси вы можете предсказать погоду в местах, которые лежат за пределами известного вам мира и о которых вы никогда ничего не слышали. Некоторые из таких предсказаний носят бытовой характер и их можно спутать с индуктивными: вы предсказываете, что идя на восток или на запад, как бы далеко вы ни ушли, вы увидите то же состояние природы примерно в то же время года (хотя время рассвета и заката будет медленно изменяться с долготой). Но вам придётся сделать и некоторые алогичные предположения: так, немного севернее Шетландских островов вы должны попасть в замёрзшую область, где день и ночь длятся по полгода; поехав на юг от Эфиопии, сначала вы попадёте туда, где различия времён года вообще нет, а потом, ещё южнее, вы доберётесь до места, где времена года вновь есть, но сменяют они друг друга в противофазе со всем известным вам миром.

Вы никогда не уезжали дальше, чем на несколько сот километров от своего дома в Средиземноморье. И никогда не видели, чтобы времена года выглядели как-то иначе. Вы никогда не читали и никогда не слышали о том, что времена года могут сменять друг друга в противофазе с тем, с чем сталкиваетесь вы. И тем не менее вы об этом знаете!

Может, лучше было бы не знать? Вероятно, такие предсказания вам не понравятся. Возможно, друзья и коллеги сочтут их смешными. Возможно, вы попытаетесь изменить объяснение так, чтобы этих предсказаний не было и чтобы не нарушить согласия с экспериментом и с другими идеями, для которых у вас нет других разумных вариантов. Но у вас ничего не выйдет. Вот в чём польза разумного объяснения: оно усложняет самообман.

Например, вам может прийти в голову видоизменить теорию так: «В известном нам мире времена года сменяют друг друга в моменты времени, предсказанные теорией, исходящей из наклона земной оси; в других частях Земли они тоже сменяют друг друга в эти моменты времени». Эта теория корректно предсказывает все известные вам факты и допускает проверку на опыте, как и ваша исходная теория. Но теперь, чтобы опровергнуть прогнозы теории наклона земной оси об удалённых местах, пришлось бы отвергнуть то, что она говорит о действительности вообще, везде. Видоизменённая теория больше не представляет собой объяснение смены времён года, она становится просто (воображаемым) эмпирическим правилом. Получается, что, отрицая тот факт, что исходное объяснение описывает верную причину смены времён года в тех местах, о которых вы ничего не знаете, вы вынуждены будете отрицать, что оно описывает верную причину этого явления и на вашем родном острове.

Предположим в рамках наших рассуждений, что вы сами придумали теорию наклона земной оси. Это ваша догадка, плод вашей мысли. Но так как это разумное объяснение — его сложно варьировать, то видоизменять его не в вашей власти. У него есть самостоятельное значение и самостоятельная область применимости. Вы не можете ограничивать её предсказания одним выбранным вами регионом. Нравится вам это или нет, но теория делает предсказания о местах как известных вам, так и нет, предсказания, о которых вы думали и о которых не догадывались. По сезонному принципу должны нагреваться и охлаждаться планеты с наклонной осью, обращающиеся по похожим орбитам в системах других солнц, планеты в наиболее далёких галактиках и даже те планеты, которые мы никогда не увидим, потому что они разрушились много эпох назад, и планеты, которые ещё не образовались! Теория выходит, так сказать, из своих конечных истоков в нашем сознании, на которое влияли лишь обрывки фрагментарных свидетельств из маленькой части одного из полушарий нашей планеты, в бесконечность. Это стремление объяснений к пределам представляет собой ещё одно значение «начала бесконечности». Это способность некоторых из них решать задачи помимо тех, для решения которых они были созданы.

Примером служит теория наклона земной оси: изначально она была предложена для объяснения изменений высоты Солнца в течение года. В сочетании с небольшими знаниями о теплообмене и о свойствах вращающихся тел она пригодилась для объяснения смены времён года. И — без дальнейших видоизменений — она также позволила объяснить, почему времена года на двух полушариях сменяются в противофазе, почему они не ощущаются в тропических областях и почему в полярных зонах Солнце светит летом в полночь — три явления, о которых создатели теории вполне могли и не знать.

Область действия нашего объяснения — не «принцип индукции»; не что-то, с помощью чего автор объяснения может вывести или подтвердить его. Это вовсе не часть творческого процесса. Об этих пределах мы узнаём только, когда объяснение уже есть, причём зачастую много позже. «Экстраполяция», «индукция» или «вывод» теории любым другим умозрительным способом тут ни при чём. Всё как раз наоборот: причина, по которой объяснение смены времён года выходит далеко за рамки того, с чем сталкивались его авторы, как раз в том, что его не нужно экстраполировать. По своей объяснительной природе, когда оно только пришло в голову его авторам, оно уже применимо в другом полушарии нашей планеты, и во всей Солнечной системе, и в системах других солнц и в другие времена.

Таким образом, область действия объяснения не является ни дополнительным, ни отделимым допущением. Она определяется содержанием самого объяснения. Чем лучше объяснение, тем жёстче задана его область применимости, потому что чем труднее варьировать объяснение, тем труднее, в частности, построить вариант с другой сферой досягаемости, меньшей или большей, который не перестанет быть объяснением. Мы ожидаем, что закон гравитации будет одним и тем же на Марсе и на Земле, потому что известно лишь одно жизнеспособное объяснение гравитации — общая теория относительности Эйнштейна — и это универсальная теория. Но мы не ждём, что карта Марса будет напоминать карту Земли, потому что наши теории о том, как выглядит Земля, будучи отличными объяснениями, не распространяются на вид любого другого астрономического объекта. О том, какие из аспектов (обычно их несколько) одной ситуации можно «экстраполировать» на другие, мы всегда узнаём из объяснительных теорий.

Имеет смысл поговорить также об области применимости и пределах необъяснительных форм знания — эмпирических правил, а также тех знаний, которые «прошиты» в генах и используются в ходе биологических адаптаций. Итак, как я уже говорил, моё эмпирическое правило, касающееся фокусов со стаканами и шариками, можно распространить на определённый класс фокусов, но я бы не узнал, что представляет собой этот класс, не имея объяснения того, почему правило действует.

В старых способах мышления, которые не предполагали поиска разумных объяснений, не было места для такого процесса, как наука, для исправления ошибок и заблуждений. Большинство людей не замечали никаких улучшений, потому что они происходили очень редко. Идеи были неизменны на протяжении долгого времени. Плохо объясняя явления, даже лучшие из них, как правило, имели небольшую сферу действия и поэтому за пределами традиционной области их применения, а зачастую и внутри неё становились хрупкими и ненадёжными. Когда же идеи всё-таки менялись, то редко к лучшему, а когда они менялись к лучшему, их сфера применимости редко увеличивалась. Появление науки и более широкого явления, которое я называю Просвещением, стало началом конца таких статичных, обусловленных узостью взглядов систем идей. Было положено начало текущей эры в человеческой истории, уникальной своим устойчивым и быстрым процессом создания знаний с всё возрастающей сферой применимости. Многих интересует: сколько всё это продлится? Предполагается ли какой-то предел: Или это начало бесконечности: другими словами, обладают ли эти методы безграничным потенциалом создания новых знаний? Возможно, от лица начинания, отбросившего все античные мифы, приписывающие людям особую значимость в ходе вещей, было бы странно делать такие значительные утверждения (даже если только потенциально). Ведь если сила интеллектуальных и творческих способностей человека, которые стали двигателями Просвещения, действительно безгранична, то разве человек не обладает как раз такой значимостью?

Но ведь, как я отметил в начале главы, золото могут создавать только звёзды и разумные существа. Если где-то во Вселенной вы найдёте золотой самородок, вы можете быть уверены, что в его истории свой след оставила либо сверхновая звезда, либо разумное существо, обладавшее способностью объяснять. А если где-либо во Вселенной вам встретится какое-либо объяснение, вы будете знать, что здесь не обошлось без разумного существа. Одной сверхновой звезды будет недостаточно.

Что из этого следует? Золото важно для нас, но во вселенском масштабе его роль незначительна. И объяснения важны для нас: они нужны нам для выживания. Но что такого значительного, во вселенском масштабе, есть в объяснении, в этом малозаметном физическом процессе, происходящем у нас в голове? Об этом речь пойдёт в главе 3, но сначала мы немного поговорим о видимости и реальности.

Терминология

Объяснение — утверждение об объектах и явлениях, их действиях, причинах и способах совершения этих действий.

Сфера применимости — способность некоторых объяснений решать проблемы, выходящие за рамки тех, для решения которых они предназначались.

Творческие способности — способности придумывать новые объяснения.

Эмпиризм — заблуждение о том, что мы «выводим» все знания из чувственного опыта.

Теоретически нагруженный — нет такой вещи, как «сырой» опыт. Весь наш опыт проходит через уровни осознанной и неосознанной интерпретации.

Индуктивизм — заблуждение о том, что научные теории получаются путём обобщения или экстраполирования повторяющегося опыта и что чем чаще теория подтверждается наблюдением, тем более вероятной она становится.

Индукция — несуществующий процесс «получения» теорий, описанный выше.

Принцип индукции — идея о том, что «будущее будет похоже на прошлое» в сочетании с заблуждением, что это позволяет что-то утверждать о будущем.

Реализм — представление о том, что физический мир существует в действительности и что знание о нём тоже может существовать.

Релятивизм — заблуждение о том, что утверждения не могут быть объективно верны или ложны, но о них можно судить только относительно некоего культурного или другого, произвольного, стандарта.

Инструментализм — заблуждение о том, что наука не может описывать реальность, а может лишь предсказывать результаты наблюдений.

Джастификационизм — заблуждение о том, что знание может быть истинным или надёжным, только если оно обосновано каким-либо источником или критерием.

Фаллибилизм — признание того, что нет авторитетных источников знания, а равно нет и надёжных средств обоснования знания как правдивого или вероятного.

Фоновые знания — известные и на текущий момент не вызывающие сомнений знания.

Эмпирическое правило — «чисто предсказательная теория» (теория, объяснительное содержание которой целиком состоит из фоновых знаний).

Проблема существует, если наблюдается конфликт идей.

Разумное/неразумное (хорошее/плохое) объяснение — объяснение, которое тяжело/легко варьировать так, чтобы оно не перестало объяснять соответствующее явление.

Просвещение — путь (его начало) поиска знания с традицией критики и поиска разумных объяснений вместо опоры на авторитет.

Мини-Просвещение — недолговечная традиция критики.

Рациональный — пытающийся решить проблему путём поиска разумных объяснений; активно стремящийся исправить ошибки путём критики как существующих, так и новых идей.

Запад — политическая, нравственная, экономическая и интеллектуальная культура, развивавшаяся в эпоху Просвещения на ценностях науки, здравомыслия и свободы.

Значения «начала бесконечности», встречающиеся в этой главе

— Существование у некоторых объяснений пределов применимости.

— Универсальность некоторых объяснений.

— Просвещение.

— Традиция критики.

— Догадка: источник всего знания.

— Открытие того, как добиваться прогресса: наука, научная революция, поиск разумных объяснений, политические принципы Запада.

— Фаллибилизм.

Краткое содержание

Видимость обманчива. Однако мы обладаем огромным количеством знаний об обширной и незнакомой действительности, которая является причиной этой видимости, а также множества изящных универсальных законов, которым эта действительность подчиняется. Эти знания состоят из объяснений: утверждений о том, что на самом деле скрывается за видимостью и как оно себя ведёт. На протяжении большей части своей истории человек почти не имел успеха в создании таких знаний. Так откуда они берутся? Согласно положениям эмпиризма, знания выводятся из чувственного опыта. Это ложное представление. На самом деле источником теорий является догадка, а источником знания — догадка, чередующаяся с критикой. Теории создаются путём перестановки, комбинирования, варьирования и расширения существующих идей с целью усовершенствовать их. Роль эксперимента и наблюдения заключается в том, чтобы выбрать одну из нескольких существующих теорий, а не породить новые. Свой жизненный опыт мы интерпретируем с помощью объяснительных теорий, но правильные объяснения не являются очевидными. Согласно фаллибилизму, не нужно смотреть на авторитеты, а нужно признать, что возможность ошибок существует всегда, и пытаться их исправлять. С этой целью мы ищем разумные объяснения, объяснения, которые сложно варьировать в том смысле, что изменение деталей разрушает объяснение. Это, а не экспериментальная проверка, стало решающим фактором в научной революции, а также в уникальном, стремительном и непрерывном прогрессе в других областях, участвовавших в Просвещении. Это был бунт против авторитетов, который, в отличие от многих похожих бунтов, характеризовался не поиском авторитетных подтверждений теорий, а созданием традиции критики. У некоторых идей, появившихся в результате этого, огромная предсказательная сила: они объясняют больше, чем изначально предполагалось. Пределы применимости — свойство объяснения, а не допущение, которое мы о нём делаем, как это утверждают эмпиризм и индуктивизм.

Теперь я подробнее остановлюсь на видимости и действительности, на объяснении и бесконечности.

2. Ближе к действительности

Размеры галактики просто поражают воображение. Как, вообще говоря, и размеры звезды. Как и наша планета. И человеческий мозг — как с точки зрения его сложного устройства, так и полёта человеческих идей. А ведь в одном скоплении могут быть тысячи галактик, и размеры этого скопления измеряются миллионами световых лет. «Тысячи галактик» — это легко сказать, а вот осознать, что это всё реально, получается не сразу.

Идея эта ошеломила меня, когда я был на последнем курсе университета. Знакомые студенты показывали мне, над чем работают: они наблюдали скопления галактик в микроскоп. Так в то время астрономы работали с Паломарским атласом звёздного неба, состоящим из 1874 фотографических негативов на стеклянных пластинах. Звёзды и галактики на них выглядели как тёмные пятна на белом фоне.

Мне дали посмотреть на одну пластину. Я сфокусировал микроскоп и увидел примерно такую картину: размытые пятна — это галактики, а чёткие точки — звёзды в нашей Галактике, они в тысячи раз ближе.

Студентам нужно было заносить положения галактик в каталог, совмещая их с перекрестьем и нажимая кнопку. Я тоже попробовал, но только ради интереса, ведь моей подготовки было явно недостаточно для проведения серьёзных измерений. Тем не менее я быстро понял, что это не так просто, как могло показаться. Во-первых, не всегда ясно, что именно есть галактика, а что — просто звёзды или другие близкие объекты. Некоторые галактики узнать просто: например, звёзды не бывают спиральной или явно эллиптической формы. Но иногда пятна попадаются настолько тусклые, что трудно понять, следует ли их отнести к точечным или диффузным. Некоторые галактики кажутся маленькими, слабыми и круглыми, как и звёзды, а некоторые частично закрыты другими объектами. В наше время такие измерения производятся компьютерами с помощью сложных алгоритмов распознавания образов. Но в те времена приходилось тщательно рассматривать каждый объект, опираясь на такие характеристики, как, например, степень размытости его границ — хотя и в нашей Галактике есть нечёткие объекты, например, остатки сверхновых. Иначе говоря, приходилось использовать эмпирические правила.

Но как проверить такое эмпирическое правило? Можно, например, выбрать случайным образом область неба и сделать её снимок в более высоком разрешении, чтобы было проще опознавать галактики, а затем сравнить результаты такой надёжной идентификации с полученными с помощью эмпирического правила. Если они окажутся разными, то наше правило ненадёжно. Если одинаковыми, то с уверенностью ничего сказать нельзя. Но ведь утверждать с уверенностью никогда ничего нельзя.

С моей стороны было ошибкой то, что меня потряс уже сам масштаб увиденного. Некоторых людей масштабы Вселенной приводят в уныние, потому что они чувствуют себя ничтожными. А кто-то, ощущая свою незначительность, вздыхает с облегчением, что ещё хуже. Но так или иначе это — ошибки. Чувствовать себя незначительным оттого, что Вселенная огромна, — это как считать, что с тобой что-то не так, раз ты не корова. Или не стадо коров. Вселенная не ставит своей целью подавить и сокрушить нас; это наш дом, она даёт нам ресурсы для жизни. И чем она больше, тем лучше.

Но есть в скоплении галактик и философский смысл. Пока я передвигал перекрестье от одной ничем не выделяющейся галактики к другой и нажимал кнопку там, где мне казалось, и есть её центр, меня посещали причудливые мысли. Я задавался вопросом, буду ли я первым и последним человеком, который осознанно обратит внимание на ту или иную конкретную галактику. Мой взгляд всего на несколько секунд останавливался на расплывчатом объекте, который мог быть наполнен смыслом всего, что я знаю. В нём — миллиарды планет. И каждая — это целый мир. У каждой — своя история, свои рассветы и закаты, бури и времена года, где-то есть континенты, океаны и реки, где-то случаются землетрясения. Есть ли в этих мирах жизнь? Есть там астрономы? Если только цивилизация, в которой существуют эти люди, не является чрезвычайно древней и высокоразвитой, они никогда не путешествовали за пределы своей галактики. Поэтому они никогда не видели, как выглядит она с моей точки зрения, хотя могли бы догадываться об этом чисто теоретически. Смотрит ли кто-то из них в этот момент на Млечный Путь, задаётся ли такими же вопросами, но о нас? И если так — то наша Галактика предстаёт перед ними в том виде, в котором она была, когда самой развитой формой жизни на Земле были рыбы.

Возможно, компьютеры, которые сегодня применяются для каталогизации галактик, справляются с этой задачей лучше студентов, а может, и нет. Но у компьютеров уж точно не возникает таких мыслей. Я заговорил об этом, потому что часто слышу, как научные исследования называют довольно унылым занятием, по большей части бессмысленным, тяжёлым трудом. Изобретатель Томас Эдисон однажды сказал: «Ни одно моё открытие не было случайностью. Я вижу, что в чём-то возникает потребность, и пытаюсь её удовлетворить, пока у меня это не получится. И в итоге на вдохновение приходится 1 %, а остальные 99 % — это работа в поте лица»[12]. Некоторые утверждают то же самое о теоретическом исследовании, где «работой в поте лица» выступает такой, по-видимому, нетворческий интеллектуальный труд, как алгебраические выкладки или перевод алгоритмов в компьютерный код. Но если компьютер или робот, выполняя какую-то задачу, действует машинально, это не значит, что та же задача решается бездумно и учёными. Ведь и в шахматы компьютер играет бездумно — он перебирает последствия всех возможных ходов; люди же достигают таких же по внешним признакам результатов совсем иначе — размышляя творчески и с удовольствием. Возможно, компьютерные программы, которые применяются для каталогизации галактик, были написаны теми самыми студентами, сделавшими выжимку из своих знаний в виде воспроизводимых алгоритмов. А это значит, они должны были чему-то научиться, выполняя то задание, которое компьютер делает без всякого обучения.

Но при более глубоком рассмотрении я бы сказал, что Эдисон неправильно истолковывал свой опыт. В неудачных попытках тоже что-то есть. Повторяющийся эксперимент не будет лишь повторением, если обдумывать проверяемые идеи и исследуемую действительность. Целью описанного проекта с галактиками было выяснить, существует ли на самом деле «тёмная материя» (см. следующую главу), и эта цель была достигнута. Если бы Эдисон, или те студенты, или любой исследователь, «работая в поте лица», действительно делали всё без раздумий, они пропустили бы самое интересное, а это не последний момент в том самом «проценте вдохновения».

Когда мне попалось особенно непонятное изображение, я спросил своих знакомых: «А это галактика или звезда?» «Ни то, ни другое, — ответили они. — Это просто дефект фотографической эмульсии».

От такой неожиданной смены направления мысли я рассмеялся. Мои грандиозные размышления о глубоком смысле того, что я видел, по отношению к этому конкретному объекту оказались совершенно ни о чём: на этой пластинке больше не было ни астрономов, ни рек, ни землетрясений. Они растворились в порыве воображения. Я переоценил масштаб того, на что смотрел, где-то в 1050 раз. То, что я посчитал самым крупным объектом, который мне приходилось видеть, и самым удалённым в пространстве и времени, оказалось просто пятнышком — едва различимым без микроскопа и находящимся на расстоянии вытянутой руки. Как просто и как сильно мы можем обманываться!

Но постойте. А смотрел ли я вообще хотя бы на одну галактику? Ведь все остальные кляксы на самом деле тоже были микроскопическими пятнами из серебра. Если я не смог понять природу одного из них, потому что оно было слишком похоже на все остальные, почему ошибка оказалась такой значительной?

Потому что ошибка в экспериментальной науке — неверное понимание причины некоторого явления. Как и точное наблюдение, это вопрос теории. Очень мало что в природе можно обнаружить без помощи каких-либо инструментов. Большая часть явлений протекает либо слишком быстро, либо слишком медленно, они либо слишком большие, либо слишком маленькие или находятся слишком далеко, или спрятаны за непрозрачными барьерами, или работают по принципам, которые слишком отличаются от того, что влияло на нашу эволюцию. Но в некоторых случаях мы можем сделать эти явления доступными восприятию — с помощью научных инструментов.

Мы воспринимаем такие инструменты как нечто, приближающее нас к реальности, — как раз так я себя чувствовал, глядя на скопление галактик в Волосах Вероники. Но в чисто физических терминах они только ещё больше разделяют нас. Я мог бы ночью смотреть на небо, туда, где находится это скопление, и мои глаза отделяло бы от него всего несколько граммов воздуха, но я бы абсолютно ничего не увидел. А вот если бы я взял в посредники телескоп, то, возможно, что-то увидел бы. В описываемом эпизоде между мною и галактиками были телескоп, фотоаппарат, проявочная фотолаборатория, ещё один фотоаппарат (чтобы сделать копии пластин), грузовик, который привёз пластины в университет, и микроскоп. Вооружённый всем этим, я мог видеть это скопление гораздо лучше.

Сегодня астрономы совсем не смотрят на небо (разве что в свободное от работы время) и лишь изредка в телескопы. У многих телескопов даже нет окуляров, которые подошли бы для человеческого глаза. Многие телескопы даже не фиксируют видимый свет. Но зато они фиксируют невидимые сигналы, которые затем переводятся в цифровой формат, записываются, комбинируются с другими, обрабатываются и анализируются компьютерами. В результате можно получить изображения «в искусственных цветах», на которых показаны радиоволны или другие виды излучения или ещё менее явные характеристики, такие как температура или состав. Во многих случаях не строится вообще никакого изображения далёкого объекта, а только столбцы чисел или графики и диаграммы, и астрономы могут воспринимать только результат такой обработки.

Но с каждым дополнительным слоем физического разделения требуются дальнейшие теоретические исследования, которые позволяют соотнести итоговое восприятие с реальностью. Когда астроном Джоселин Белл открыла[13] пульсары (чрезвычайно плотные звёзды, дающие регулярные вспышки в радиодиапазоне), перед глазами у неё было вот что.

Только с помощью сложной цепочки теоретических интерпретаций она могла «увидеть» за этой дрожащей линией, выведенной чернилами на бумаге, мощный пульсирующий объект в дальнем космосе — и понять, что это объект доселе неизвестного типа.

Чем лучше мы начинаем понимать явление, далёкое от того, с чем мы сталкиваемся в повседневной жизни, тем длиннее становятся эти цепочки интерпретаций, и каждое новое звено требует всё больше теории. Одно-единственное неожиданное или неправильно истолкованное явление в какой-либо точке цепи может (и зачастую так и происходит) направить чувственный опыт по ложному пути, причём произвольным образом. И всё же со временем выводы, к которым приходила наука, становятся всё ближе к реальности. Своим стремлением к поиску разумных объяснений она исправляет ошибки, делает поправки на помехи и неверные перспективы, заполняет пробелы. Этого мы можем добиться, если — как говорил Фейнман — продолжаем учиться тому, как избежать самообмана.

Телескопы оснащены механизмами автоматического слежения, благодаря которым они постоянно перенаводятся, чтобы компенсировать эффект вращения Земли; в некоторых телескопах с помощью компьютеров постоянно меняется форма зеркала, чтобы компенсировать флуктуации земной атмосферы. Поэтому звёзды, которые видны в такой телескоп, уже не мерцают и не подрагивают на небе, как казалось поколениям наблюдателей в прошлом. Всё это только видимость — ошибка, обусловленная узостью и избирательностью взгляда, — и она не имеет отношения к реальной природе звёзд. Главное назначение оптики телескопа — ослабить иллюзию того, что звёзд мало, что они слабы, что они мерцают и движутся. Это одинаково верно и для любой другой особенности телескопа и любого другого научного инструмента: каждый слой косвенности через соответствующую теорию исправляет ошибки, иллюзии и вводящие в заблуждения точки зрения, заполняет пробелы. Возможно, ошибочный эмпирицистский идеал «чистых», не нагруженных теорией наблюдений повинен в том, что нам кажется странным реальное положение вещей: по-настоящему точное наблюдение никогда не бывает прямым, непосредственным. Но дело обстоит именно так, и прогресс требует применения всё больших знаний перед тем, как проводить наблюдения.

Так что я и правда смотрел на галактики. Видеть галактики в пятнах из серебра — в этом смысле абсолютно то же самое, что смотреть на сад через изображения на сетчатке. И так во всех случаях: сказать, что мы действительно наблюдали любое заданное явление — значит сказать, что мы точно приписали ему полученные факты (в конечном итоге это факты в нашей голове). Из таких соответствий между теориями и физической реальностью состоит научная истина.

Учёные, работающие с огромными ускорителями частиц, также смотрят на пиксели и чернила, цифры и графики и через их посредство наблюдают микроскопическую реальность субатомных частиц, таких как ядра и кварки. Некоторые учёные с помощью электронных микроскопов направляют пучок на мёртвые клетки, которые были окрашены и быстро заморожены в жидком азоте и помещены в вакуум, но таким образом они изучают, что представляют собой живые клетки. Удивительно, что существуют объекты, которые, когда мы их наблюдаем, в точности напоминают своим видом и другими характеристиками другие объекты, находящиеся где-то ещё и совершенно по-другому устроенные. Наши органы чувств тоже такие объекты, ведь когда мы что-то воспринимаем, на мозг напрямую влияют только они.

Такие инструменты представляют собой редкие и хрупкие конструкции из материи. Нажмёшь не ту кнопку на приборной панели телескопа или закодируешь не ту команду в его компьютере, и вполне может случиться, что весь этот чрезвычайно сложный прибор не покажет ничего, кроме себя самого. Результат окажется тем же, как если бы вы имели дело не с готовым телескопом, а с исходными материалами для него, сложенными почти любым иным образом: посмотришь — и не увидишь ничего, кроме них самих.

Из объяснительных теорий мы узнаём, как построить инструменты и как работать с ними так, чтобы произошло чудо. Это своего рода фокус наоборот: такие инструменты обманывают наши органы чувств, и мы видим то, что есть на самом деле. Наше сознание, с помощью методологического критерия, о котором я говорил в главе 1, делает вывод, что некая конкретная вещь реальна тогда и только тогда, когда она вписывается в самое разумное объяснение чего-либо. С физической точки зрения произошло лишь то, что люди на Земле откопали такое сырьё, как железная руда и песок, и модифицировали всё это там же, на Земле, собрав сложные объекты, такие как радиотелескопы, компьютеры и мониторы, и теперь вместо того, чтобы смотреть на небо, они смотрят на эти объекты. Они фокусируют взгляд на созданных человеком артефактах, до которых можно достать рукой. Но ум сфокусирован на чуждых нам сущностях и процессах, удалённых на много световых лет.

Иногда, как и их предки, они смотрят на мерцающие точки, но на мониторе компьютера, а не на небе. Иногда они смотрят на цифры или графики. Но во всех этих случаях они исследуют явления местного масштаба: пиксели на экране, чернила на бумаге и так далее. Всё это с физической точки зрения совсем не похоже на звёзды: эти объекты гораздо меньше, их поведение не определяется ядерными силами и гравитацией, они не могут превращать элементы друг в друга или создавать жизнь, они не существуют миллиарды лет. Но когда астрономы смотрят на них, они видят звёзды.

Краткое содержание

Кажется странным, что научные инструменты приближают нас к реальности, хотя с чисто физической точки зрения они нас от неё только отделяют. Но мы всё равно ничего не наблюдаем напрямую. Все наблюдения теоретически нагружены. Аналогично, любая наша ошибка — это ошибка в объяснении того или иного явления. Вот почему видимость может быть обманчива, и поэтому мы сами и наши инструменты способны делать поправку на это. Развитие знания состоит в исправлении неправильных представлений в теориях. Эдисон говорил, что исследование — это на 1 % вдохновение и на 99 % работа в поте лица, но это может ввести в заблуждение, ведь даже к тем заданиям, которые компьютеры или другие машины выполняют бездумно, люди подходят творчески. Наука — не бездумный труд, редким вознаграждением за который становится открытие: в этом труде есть и творческое начало, и повод для радости, как и в открытии нового объяснения.

Но не иссякнет ли этот творческий потенциал, не придёт ли когда-нибудь конец этой радости?

3. Искра

В древности понимание реальности, лежащей за пределами нашего повседневного опыта, в большинстве случаев было не просто ошибочным, а кардинально отличалось от современного: оно носило антропоцентрический характер. Другими словами, оно строилось вокруг человеческих существ, вокруг людей в широком смысле — существ, обладавших намерениями и мыслящих, как человек, включая духов и богов, могущественных и сверхъестественных. Так, приход зимы списывали на чью-то грусть, урожай — на чью-то щедрость, стихийные бедствия — на чей-то гнев и т. д. Такие объяснения часто включали в себя существ, значимых в космическом масштабе, которым, однако, было не всё равно, что делают люди, или у которых были на них свои планы. Таким образом, и люди становились важными в том же самом масштабе. Позднее геоцентрическая теория поместила их в центр Вселенной и в физическом смысле. Эти два вида антропоцентризма — объяснительный и геометрический — повышали правдоподобность друг друга, и в результате мышление, бытовавшее в эпоху до Просвещения, было более антропоцентрическим, чем мы можем себе сегодня представить.

Заметным исключением являлась сама наука геометрия, особенно система, развитая древнегреческим математиком Евклидом. Его изящные аксиомы и выводы об объективных сущностях, таких как точки и линии, впоследствии будут вдохновлять многих первопроходцев Просвещения. Но до этого они слабо влияли на господствовавшие в мире взгляды. Так, большинство астрономов также были и астрологами: в своей работе они опирались на сложные геометрические построения, но при этом считали, что политические события и судьбы людей на Земле можно предсказать по звёздам.

Когда об устройстве мира было ничего не известно, попытки объяснить физические явления через целенаправленные, подобные человеческим мысли и действия могли считаться разумными. В конце концов, именно так мы объясняем сегодня свой повседневный опыт: если из запертого сейфа таинственным образом исчезает бриллиант, мы ищем разгадку на человеческом уровне — будь это чья-то ошибка, кража или даже фокус, — но никак не в новых физических законах. Однако за пределами человеческих дел этот антропоцентрический подход никогда не давал разумных объяснений. В отношении физического мира в больших масштабах он был колоссальным заблуждением. Теперь мы знаем, что расположение звёзд и планет на ночном небе никак не влияет на жизнь человека. Мы знаем, что не являемся центром Вселенной, у неё вообще нет геометрического центра. И мы знаем, что, хотя некоторые колоссальные астрофизические явления, описанные мною, и сыграли большую роль в нашем прошлом, мы сами никогда не играли в них существенной роли. Явление называют существенным (или фундаментальным), если его нельзя должным образом объяснить в рамках узких, парохиальных[14] теорий или если оно упоминается в объяснении многих других явлений; поэтому может показаться, что люди, их желания и действия имеют крайне малое значение во Вселенной в целом.

Антропоцентрические заблуждения были опровергнуты и во всех остальных фундаментальных областях науки: сегодня наши знания физики выражаются исключительно в терминах сущностей столь же объективных, как и евклидовы точки и прямые, — таких как элементарные частицы, силы и пространство-время — четырёхмерный континуум с тремя пространственными измерениями и одним временным. Их взаимное влияние объясняется не через чувства и намерения, а с помощью математических уравнений, описывающих законы природы. Когда-то биологи считали, что живые организмы были задуманы сверхъестественным субъектом и что они должны содержать особый ингредиент, «жизненное начало», позволяющее им действовать с очевидной целенаправленностью. Но и в биологии были открыты новые способы объяснения, опирающиеся на такие объективные понятия, как химические реакции, гены и эволюция. И теперь мы знаем, что живые существа, включая человека, состоят из тех же ингредиентов, что и камни или звёзды и подчиняются тем же законам, и что их никто не задумывал. Современная наука, которая далека от того, чтобы объяснять физические явления через мысли и намерения никем не виданных существ, рассматривает наши собственные мысли и намерения как совокупности незаметных (но в принципе наблюдаемых) микроскопических физических процессов, протекающих в мозгу человека.

Этот отказ от антропоцентрических теорий был настолько продуктивен и настолько важен в более широкой истории идей, что антиантропоцентризм всё чаще поднимали до статуса универсального принципа, иногда называемого «принципом заурядности»: люди (во вселенском масштабе) ничем не выделяются. Как говорит физик Стивен Хокинг, люди — «это просто химический мусор на типичной планете, которая вращается вокруг обыкновенной звезды на задворках обычной галактики». Оговорка «во вселенском масштабе» необходима, потому что этот химический мусор, безусловно, несёт в себе особую значимость в соответствии с ценностями, которые он сам к себе применяет, такими как нравственные ценности. Но в рамках упомянутого принципа все такие ценности сами по себе антропоцентрические: они объясняют только поведение мусора, что само по себе не существенно.

Легко по недоразумению принять специфические особенности знакомой ситуации или точки зрения (например, вращение ночного неба) за объективные признаки того, что наблюдается, или принять эмпирические правила (например, предсказание ежедневного рассвета) за универсальные законы. Ошибки такого рода я буду называть парохиальными.