ремен.
Двадцатый век развеял эту иллюзию. Высокоточные эксперименты показали, что в очень строгом смысле теория Ньютона ошибочна. Например, планета Меркурий движется не по ньютоновским законам. Альберт Эйнштейн, Вернер Гейзенберг и их коллеги открыли новый набор фундаментальных законов – общую теорию относительности и квантовую механику, которые заменили законы Ньютона и исправно работают в тех областях, где теория Ньютона дает сбой: например, они позволяют точно рассчитать орбиту Меркурия или поведение электронов в атомах.
Обжегшись на молоке, дуют и на воду: сегодня мало кто верит, что мы располагаем окончательными научными законами. Принято считать, что когда-нибудь и законы Эйнштейна и Гейзенберга продемонстрируют свою ограниченность и будут заменены более совершенными[42]. На самом деле границы теорий Эйнштейна и Гейзенберга уже проявляются. Между теориями Эйнштейна и Гейзенберга существуют тонкие противоречия, которые не позволяют нам утверждать, что мы выявили окончательные, не подлежащие сомнению законы Вселенной. Поэтому исследования продолжаются. Моя собственная работа в области теоретической физики как раз и направлена на поиск законов, которые могли бы объединить эти две теории.
Итак, существенный момент здесь в том, что теории Эйнштейна и Гейзенберга не являются мелкими поправками к теории Ньютона. Различия выходят далеко за рамки корректировки уравнений, наведения порядка, добавления или замены формул. Скорее, эти новые теории представляют собой радикальное переосмысление мира. Ньютон видел мир как необъятное пустое пространство, по которому «частицы» перемещаются подобно камешкам. Но Эйнштейн понимал, что такое якобы пустое пространство на самом деле является своего рода морем, охваченным штормом. Оно может сворачиваться, искривляться и даже (когда речь идет о черных дырах) уничтожаться. До этого никто всерьез не задумывался о такой возможности[43]. Гейзенберг, в свою очередь, понимал, что ньютоновские «частицы» – это вовсе не частицы, а причудливые гибриды частиц и волн, бегающие по сетям, образуемым силовыми линиями Фарадея. Короче говоря, по ходу двадцатого века выяснилось, что мир существенно отличается от того, каким его представлял себе Ньютон.
С одной стороны, эти открытия подтвердили познавательную силу науки. Как и теории Ньютона и Максвелла в свое время, эти открытия вскоре привели к поразительному уровню развития новых технологий, которые в очередной раз радикально изменили человеческое общество. Прозрения Фарадея и Максвелла позволили создать радио и коммуникационные технологии. Открытия Эйнштейна и Гейзенберга поспособствовали появлению компьютеров, информационных технологий, атомной энергии и других бесчисленных технологических достижений, изменивших нашу жизнь.
Но, с другой стороны, осознание того, что ньютоновская картина мира была ложной, приводит в замешательство. После Ньютона мы думали, что раз и навсегда поняли базовое строение физического мира и принцип его работы. Мы ошибались. Теории Эйнштейна и Гейзенберга тоже однажды, вероятно, будут опровергнуты. Значит ли это, что понимание мира, которое предлагает наука, не может быть достоверным, даже когда дело касается науки в лучшем ее проявлении? Что же мы действительно знаем о мире? Что наука сообщает нам о мире?
Конечно, несмотря на всю вышеописанную неопределенность, в науке можно найти достоверность. Теория Ньютона не стала менее ценной после Эйнштейна. Тот, кому нужно рассчитать силу ветра на мосту, вполне может воспользоваться как теорией Ньютона, так и теорией Эйнштейна. Разница в результатах будет чрезвычайно мала и совершенно незначительна для решения практической задачи, например, для того, чтобы построить мост, который не рухнет. Таким образом, теория Ньютона в полной мере отвечает этой задаче и дает надежные результаты (и гораздо более простые в применении).
У теорий есть области истинности, которые определяются точностью наших наблюдений за миром и режимами, в которых находятся наблюдаемые явления. Теория Ньютона остается истинной и надежной для всех объектов, движущихся значительно медленнее скорости света, например, для таких как мост или ветер. В некоторых отношениях теория Ньютона даже была подкреплена работами Эйнштейна, поскольку теперь мы точно знаем критерии ее применимости. Если основанные на уравнениях Ньютона расчеты показывают, что строящаяся крыша получается слишком тонкой и рухнет при первом же снегопаде, то мы будем полными дураками, если не примем результаты этих расчетов на том основании, что якобы после Эйнштейна теория Ньютона больше не работает.
Благодаря определенности подобного рода мы можем с радостью полагаться на науку. Например, если у человека пневмония, то наука говорит ему, что он с высокой вероятностью умрет, если ничего не предпримет, но, скорее всего, выживет, если примет пенициллин. Это знание нельзя поставить под сомнение: мы можем быть уверены, что вероятность выживания значительно возрастает при приеме пенициллина, независимо от того, обладаем ли мы глубоким пониманием того, что именно представляет собой пневмония. Увеличение вероятности выживания в пределах установленной погрешности – это научное предсказание, в котором можно быть уверенными.
Итак, мы могли бы ограничиться мнением, что теория представляет интерес лишь в той мере, в какой она позволяет получить предсказания, истинные в пределах определенной области и в пределах заданной погрешности. Фактически можно было бы сказать, что генерирование предсказаний – это единственная полезная и заслуживающая доверия составляющая теории, а все остальное – ненужный багаж.
К такому выводу приходят некоторые современные философы науки. Это резонно, но, на мой взгляд, неубедительно. Является ли мир таким, каким его описывали Ньютон или Эйнштейн, или нет? Если нет, то знаем ли мы вообще что-нибудь о мире? Если мы можем сказать лишь то, что определенные уравнения полезны для расчета определенных физических явлений в пределах определенной погрешности, тогда мы не оставляем науке никакой возможности помочь нам понять мир. Несмотря на все наши научные знания, мир остается совершенно непостижимым.
Проблема такого сведéния науки к верифицируемым результатам заключается в том, что в этом случае не учитывается практика науки, то, как она развивается, и, прежде всего, то, как мы ее реально используем, ведь в конечном счете именно по этой причине наука нас и интересует. Поясню на примере.
Что открыл Коперник? Если исходить из только что обозначенного мной понимания науки, он не открыл вообще ничего. Предсказательная система Коперника точна в меньшей, а не в большей степени, чем система Птолемея. Более того, сегодня мы знаем, что Солнце – не центр Вселенной, вопреки мнению Коперника[44]. В чем же тогда ценность науки Коперника? С той точки зрения, которая только что была изложена, – ни в чем.
Но что хорошего в точке зрения, согласно которой Коперник ничего не открыл? Если придерживаться этой позиции, то следует сделать вывод, что прав был не Галилей, а его обвинитель, кардинал Беллармино, который настаивал на том, что система Коперника – это только система расчета, а не аргумент в пользу того, что Солнце действительно находится в центре Солнечной системы, а Земля – всего лишь планета, подобная многим другим. Но если бы верх взяла точка зрения Беллармино, у нас не было бы ни Ньютона, ни современной науки. И мы бы до сих пор верили, что находимся в центре Вселенной. Все же что-то не так со сведением науки к верифицируемым предсказаниям.
Понимание науки, при котором ненаучными считаются факты того, что Солнце находится в центре Солнечной системы, а Земля является планетой наряду с другими, есть понимание весьма ограниченное.
Научные предсказания важны, по крайней мере, по двум причинам: они делают возможным техническое приложение теорий (дают нам возможность, не дожидаясь снегопада, рассчитать, рухнет ли крыша) и являются нашим ключевым инструментом для подкрепления (или фальсификации) теорий (Коперника стали воспринимать всерьез только после того, как Галилей обнаружил фазы Венеры, предсказанные его системой). Но сводить науку к предсказательной технике – значит путать науку с ее техническим приложением или ошибочно принимать характерный для науки инструмент проверки за нее саму.
Науку нельзя свести к количественным прогнозам. Ее нельзя свести к технике расчетов, операционным протоколам или методу построения гипотез. Это все инструменты, острые как бритва и имеющие фундаментальное значение. Они дают относительные гарантии и вносят ясность, позволяют избежать ошибок и разоблачают неверные предположения. Но это лишь инструменты, причем далеко не все из тех, что используются в научной работе. Они находятся на службе у интеллектуальной деятельности, суть которой в другом.
Цифры, техники и предсказания полезны для того, чтобы предлагать идеи, а также проверять, подтверждать и применять открытия на практике. Но в самом содержании открытий нет ничего технического. Вселенная не вращается вокруг Земли. Вся материя, которая нас окружает, состоит из протонов, электронов и нейтронов. Во Вселенной сто миллиардов галактик, и в каждой из них сто миллиардов звезд, похожих на наше Солнце. Дождевая вода – это вода, испарившаяся с суши и моря. Четырнадцать миллиардов лет назад Вселенная сжалась и превратилась в огненный шар. Сходство между родителями и детьми передается посредством молекулы ДНК. Наш мозг содержит около квадриллиона синапсов, которые активируются, когда мы мыслим. Безграничная сложность химии может быть сведена к простым электрическим силам между протонами и электронами. Все живые существа на нашей планете имеют общего предка, поэтому мы родственники божьих коровок. Это примеры выявленных с помощью научного мышления природных фактов, которые в корне изменили наше представление о мире и о себе. Интерес, который они представляют, и их последствия для познания напрямую затрагивают человека, являются непосредственными и грандиозными, выходящими далеко за рамки количественных предсказаний.