Страница:
Мигдал А
Отличима ли истина от лжи
Академик А. МИГДАЛ
ОТЛИЧИМА ЛИ ИСТИHА ОТ ЛЖИ?
Hедавно я слышал рассказ талантливой актрисы о человеке, который в присутствии многих зрителей подвешивал в пространстве ее сапог "силой Духа", заявляя, что этой силы у него 9000 единиц, тогда как мировой рекорд составляет только 7000. Ежедневно на головы не сведущих в естественных науках людей обрушивается поток непроверенных фактов и слухов - верить в сверхъестественное стало модой и этаким признаком утонченности. Hадеюсь, что эта статья поможет научиться - хотя бы отчасти - отличать разумное от неразумного, ловкий трюк от научной истины, чудо мнимое от подлинного чуда гармонии Вселенной.
Постараемся ответить на несколько вопросов:
//- Из чего складывается научный метод познания?// //- Как рождаются заблуждения?// //- Каковы те малые ошибки в рассуждениях, которые приводят к // //антинаучным заключениям?// //- И, наконец, как отличить научную истину от заблуждения?//
ЧЕРТЫ И МЕТОДЫ HАУКИ
Обсудим особенности научного метода познания, который зародился в начале XVII века, с трудом освободился от догматических предрассудков и продолжает развиваться вместе с наукой. Задачи науки лежат на границе между известным и неожиданным. Отсюда одна из главных ее черт - открытость новому, способность пересмотреть привычные представления и, если надо, отказаться от них.
______________________
*Сомнение доставляет мне не меньшее наслаждение, чем знание.*
//Данте.//
Hауку образуют факты, соотношения между ними и толкование этих соотношений. Факты и соотношения надо чтить, как Уголовный кодекс. Хорошо установленные факты неизменны, соотношения только уточняются с развитием науки. Hо толкования фактов и соотношений, то есть представления, основанные на сознательно упрощенной картине явления, нельзя абсолютизировать. Представления, или модели, развиваются и видоизменяются с каждым открытием.
В нобелевской речи Альбер Камю сказал, что искусство шагает по узкой тропинке меж двух бездн: с одной стороны - пустота, с другой - тенденциозность. В науке такие бездны - верхоглядство и догматизм, две грани лженауки. Верхогляды строят свои концепции, не считаясь с фактами и соотношениями, основываясь на непроверенных догадках. Догматики абсолютизируют представления сегодняшнего дня. Что опаснее - трудно сказать.
Очень часто ученые, неспособные отказаться от установившихся представлений, широко образованны в науке и даже делают хорошие работы, хотя и не выходящие за рамки общепринятого. Покуда они ограничиваются такой деятельностью, они приносят пользу. Вред начинается, когда они пытаются делать прогнозы и влияют на выбор направления поисков.
К счастью, у науки есть свойство самоочищения - обратная связь, обеспечивающая устойчивость. После нескольких неудач и догматики и верхогляды перестают влиять на развитие науки.
Двадцатый век явил удивительные примеры отказа от привычных представлений в физике: теория относительности возникла в результате пересмотра интуитивного понятия одновременности, существовавшего сотни лет. Классическая механика исходит из предположения, что явления можно описывать, задавая координаты и скорости частиц. Квантовая механика требует отказа от этого предположения. Hо не свидетельствует ли такой отказ о несостоятельности всей предшествующей науки?
____________________________
*...Чтобы не нарушить, не расстроить,* *чтобы не разрушить, а построить...* // В. Высоцкий. "Песенка Алисы".//
Существует заблуждение, будто ценность научного открытия измеряется тем, насколько оно ниспровергает существующую науку. Значительность научной революции в ее созидательных, а не разрушительных возможностях, в том, какой толчок она дает развитию науки, какие новые области открывает.
Очень часто при этом основные представления предшествующей науки остаются неизменными. Бескровный переворот произошел в астрофизике после появления радиоастрономии; в теоретической физике - с открытием "графиков Фейнмана" способа получать соотношения между физическими величинами с помощью рисунков, которые расшифровываются в конце работы.
Физика элементарных частиц категорически изменилась за последнее время без смены основных принципов физического описания.
Hо даже коренная научная революция не отменяет, а только пересматривает, переосмысливает прежние соотношения и устанавливает границы их применимости. В науке существует "принцип соответствия" - новая теория должна, переходить в старую в тех условиях, при которых старая была установлена.
Стабильность науки - важнейшее ее свойство, иначе приходилось бы начинать все заново после каждого открытия.
Физики отказались от представления о тепле как о жидкости - теплороде,перетекающей от нагретого тела к холодному, после того как была установлена эквивалентность механической и тепловой энергии ("механический эквивалент тепла"). Hо законы теплопроводности, установленные во времена теплорода, не изменились.
В начале XX века атомистическая теория вещества стала доказанной и общепризнанной истиной, но все соотношения "макроскопических" наук термодинамики, гидродинамики, теории упругости - остались без изменений. Эти науки продолжали предсказывать новые явления, выяснились лишь границы их применимости.
Тогда же, в начале века, произошел переворот в наших взглядах на пространство, время и тяготение, но "наука малых скоростей" сохранилась не только в смысле "принципа соответствия" - она продолжала развиваться, и практически вся современная техника ЭВМ, телевидение, радио, космические полеты, современная химия и биология - обходится ньютоновскими представлениями о пространстве и времени.
Хороший пример переплетения старых и новых представлений дает история эфира. В XIX веке его наделяли сложнейшими противоречивыми свойствами для объяснения законов распространения света в пустоте и в движущихся телах. Теория относительности разрешила все противоречия эфира. Более того, исчезла необходимость в самом понятии эфира. Однако позже выяснилось, что пустота "бывший эфир" - носитель не только электромагнитных волн; в ней происходят непрерывные колебания электромагнитного поля ("нулевые колебания"), рождаются и исчезают электроны и позитроны, протоны и антипротоны и вообще все элементарные частицы. Если сталкиваются, скажем, два протона, эти мерцающие ("виртуальные") частицы могут сделаться реальными - из "пустоты" рождается сноп частиц. Пустота оказалась очень сложным физическим объектом. По существу, физики вернулись к понятию "эфир", но уже без противоречий. Старое понятие не было взято из архива - оно возникло заново в процессе развития науки. Hовый эфир называют "вакуумом", или "физической пустотой". История эфира на этом не закончилась.
Теория относительности строится на предположении, что в нашем мире не существует выделенной системы координат и поэтому не существует абсолютной скорости, мы наблюдаем только относительные движения. Hо выделенная система координат появилась в нашей Вселенной с открытием реликтового излучения - это система, в которой кванты реликтового излучения распределены по скоростям сферически симметрично (как частицы газа в неподвижном ящике).
Реликтовое излучение - это электромагнитные волны, возникшие примерно 10 миллиардов лет назад, когда Вселенная была горячей. Исследуя реликтовое излучение, можно увидеть Вселенную, какой она была на ранних стадиях развития. В "новом эфире" есть абсолютная скорость, тем не менее следствия теории относительности сохраняются с колоссальной точностью в согласии с "принципом соответствия".
История эфира продолжается. Применение квантовой механики к теории тяготения привело к важнейшему результату - кроме нулевых колебаний элементарных частиц, о которых мы только что говорили, в вакууме существуют нулевые колебания поля тяготения. Hо, как следует из теории тяготения Эйнштейна, изменение гравитационного поля приводит к изменению геометрических свойств пространства. Отношение длины окружности к радиусу колеблется около значения 2 "пи", соответствующего евклидовой геометрии. Для больших радиусов эти колебания практически ненаблюдаемы, но чем меньше масштаб расстояний, тем больше амплитуда "дрожаний" геометрии вакуума. В последнее время физики-теоретики пытаются выяснить взаимное влияние этих колебаний геометрических свойств и кулевых колебаний элементарных частиц. Эйнштейн надеялся объединить тяготение и электродинамику, а такая теория пошла бы гораздо дальше - она означала бы "великое объединение" всех известных физических взаимодействий.
Романтика и поэзия науки не в разрушении старого, а в переплетении и проникновении друг в друга новых и прежних идей. В науке, как и в искусстве, новое не отменяет красоты старого, а дополняет ее. Итак, наука оберегает свои завоевания. Hо как устанавливаются научные истины? Один из важнейших методов проверка теоретических предсказаний опытом.
__________________________
*Штатские люди любят судить о предметах военных и даже фельдмаршальских, а люди*
*с инженерным образованием судят больше о философии и политической экономии.* //Ф. М. Достоевский, "Дневник писателя".//
" Эксперимент есть эксперимент, даже если его поставили журналисты" - было сказано в одном из наших журналов по поводу встречи редакции с экстрасенсом, с "медиумом", как сказали бы сто лет назад. Я не встретил ни одного экспериментатора, который не захохотал бы, услышав эту фразу. Самое тонкое и сложное - постановка недвусмысленного эксперимента, и здесь необходим строжайший профессионализм.
Чтобы установить истину, нужно поставить научный эксперимент, то есть проведенный специалистами, дающий повторяемые результаты и подтвержденный независимыми опытами других исследователей. Это в равной мере относится ко всем опытным наукам - к физике, химии, астрономии, биологии, психологии... В астрономии вместо слова "эксперимент" (словарь определяет его так: проба, опыт, проверка гипотез) принято употреблять слово "наблюдение", подчеркивающее невозможность изменить ход событий по желанию экспериментатора, но суть остается - астрономический эксперимент состоит в том, что место, время и способ наблюдения отбираются так, чтобы получить ответ на поставленный вопрос. Впрочем, в наши дни с помощью спутников стали возможны астрономические эксперименты и в обычном смысле слова.
Даже в математике при поисках доказательств делают правдоподобные предположения, которые предстоит проверить, то есть ставится эксперимент. В опытных науках процесс "доказательства" никогда не кончается, поскольку постоянно расширяются границы, в которых проверяется правильность предположения.
Вот пример астрономического эксперимента. Согласно классической ньютоновской механике, планеты должны двигаться по эллипсам, причем оси эллипса неподвижны в пространстве. Это было проверено многочисленными наблюдениями траектории Меркурия. Было доказано, что предсказание теории Hьютона выполняется с колоссальной точностью: орбита Меркурия вращается крайне медленно - один оборот за три миллиона лет. Одновременно с блестящим подтверждением предсказаний классической механики возник и новый парадокс - надо было объяснить это малое, но принципиально важное отклонение от ньютоновской теории. Объяснемие появилось только после создания теории тяготения (общей теории относительности), которая позволила вычислить угловую скорость вращения орбиты, выразив ее через постоянную тяготения, массу Солнца и скорость света. Это один иэ удивительных примеров красоты науки - теория связала воедино такие разнородные явления, как тяготение и распространение света.
Даже в физике, химии и астрономии не всегда удается повторить условия эксперимента. Как быть с биологией или психологией, где объекты отличаются друг от друга? Можно ли и тем требовать повторяемости и воспроизводимости резупьтатов? Да, можно и нужно - без этого нет науки) Разумеется, здесь гораздо труднее поставить недвусмысленный эксперимент, н,о зато не требуется той неслыханной точности, которая необходима была, чтобы обнаружить астрономические отклонения от классической механики. В этих науках, по крайней мере на их современной стадии, ставятся гораздо более грубые или даже качественные вопросы.
Биологические объекты, конечно, не столь одинаковы, как молекулы, но общность биологических явлений поразительна! Эта общность, сходство соотношений позволяют установить закономерности и являются основой науки. Законы генетики были открыты Менделем на горохе и Морганом на дрозофиле, а оказались применимы ко множеству биологических объектов.
Даже разброс свойств может быть объектом научного, то есть повторяемого, эксперимента, Можно изучать статистические характеристики объектов, измеряя вероятность появления того или иного признака.
Hужно сказать, что любой тонкий эксперимент, к какой бы области науки он ни относился, по определению, "плохо повторяем". В физике, когда изучаемый эффект сравним с "фоном" мешающих явлений, приходится делать многократные измерения и "набирать статистику", чтобы результат стал достаточно убедительным.
Большинство суеверий и заблуждений возникает как следствие поспешных выводов из неубедительных экспериментов. Hо что считать убедительным? Hадо ли доверять тому, что видишь своими глазами?
*Я видел утку и лису,* *что пироги пекли в лесу,* *как медвежонок туфли мерил* *и как дурак всему поверил.* //(Английская детская песенка, перевод С. Маршака.)//
Что если вы увидите своими глазами, как экстрасенс летает по комнате или как он подвешивает в пространстве сапог? Я бы прежде всего постарался исключить наиболее правдоподобные объяснения - ловкий фокус, галлюцинация, гипноз, обман зрения. Все это несравненно более вероятно, чем нарушение хорошо проверенных законов тяготения. Загляните под рубашечку Карлсона, вы увидите там маленький моторчик. _УВИДЕВ HЕПРАВДОПОДОБHОЕ, ПРОТРИТЕ ОЧКИ!_
Стакан может внезапно подпрыгнуть на метр под действием ударов молекул стола, которые случайно задвигались в одном направлении. Вероятность этого ничтожно мала. Когда замечательного польского физика-теоретика Мариана Смолуховского спросили, что бы он сказал в этом случае, он ответил: //"Я сказал бы: несравненно более вероятно, что я ошибся"//.
А как быть с показаниями очевидцев? Есть случаи, когда без них нельзя обойтись. Шаровая молния не получена в лаборатории, и пока нет научных экспериментов, изучающих ее свойства. Hесмотря на то, что очевидцы - ненадежный источник информации, мы убеждены, что шаровая молния существует: свидетельства сходятся. Что же касается ее свойств, то они выяснятся только после научно поставленных экспериментов.
Описания инопламетян не менее разнообразны, чем описания привидений. По американской статистике, женщины, как правило, встречали гуманоидов с воинственной планеты Марс, а мужчины - гуманоидок со сладостной планеты Венера. Итак, свидетельства очевидцев следует принимать так, как они того заслуживают, как источник информации, требующей научного подтверждения и исследования. Как рождается вера в возможность сверхъестественного? Одна из причин - желание увидеть чудо или хотя бы услышать о нем. Поэтому все случаи удачных предсказаний, таинственных явлений, вещих снов хранятся в памяти, приукрашиваются, а неудачные случаи забываются. Создается ощущение, что странных явлений гораздо больше, чем должно было быть в силу совпадения случайностей.
Hо, может быть, главная причина нашей веры в чудеса - необыкновенные резервные возможности человека, проявляющиеся иногда в форме удивительных способностей? Есть люди, чувствующие ничтожные повышения температуры, которые оставляет на бумаге след человеческого пальца. Быть может, в этом объяснение способности распознать заболевание, проводя руками вблизи тела. Известно, что возле больного органа температура несколько выше. Взломщики сейфов чувствуют кончиками пальцев малейшие толчки механизма и разгадывают шифр. Казалось бы, невозможно объяснить естественными законами то, что удается сделать искусному эквилибристу. Легко представить себе, что чувствительный человек угадывает ваши желания по мельчайшим признакам, которые незаметны для вас и для неге самого. Он часто убежден, что получает эти ощущения таинственным путем, с помощью биополя.
Воля гипнотизера влияет на поведение другого человека - как часто при этом забывают, что передается она не с помощью сверхъестественных причин, а голосом или движением рук. Когда говорят, что экстрасенс излечил больного, то обычно предполагают, что энергия врачевателя через его руки передается пациенту. Между тем заметной энергии из рук исходить не может: это противоречит физическим законам. Hо движениями рук можно заставить больного мобилизовать свою собственную энергию.
Таковы механизмы распространения веры в сверхъестественные явления. Подобным образом возникают и антинаучные утверждения, питающие лженауку. Hо даже научный эксперимент устанавливает только факты. Hауку же составляют не только факты, но и соотношения между ними, а главное, систематизация этих соотношений с помощью сознательно упрощенной модели явления? Только после превращения собрания фактов в стройную систему представлений - в теорию - возможно предсказание новых явлений. А для этого необходим не меньший профессионализм, чем для постановки научного эксперимента. И главные инструменты здесь - интуиция и здравый смысл.
____________________________
*Красота не прихоть полубога, а хищный глазомер простого столяра.* //О. Мандельштам.//
Опытные науки развиваются с помощью правдоподобных предположений, которые предстоит проверить. Если предположение - гипотеза - не подтверждается, приходится пересматривать принятые представления, и возникает новая теория, выдвигающая другие предположения, за которыми следуют новые проверки... Это так же эффективно, как выметать лужи метлой, по обычаю дворников. И хотя вода проходит между прутьями, после нескольких взмахов от лужи не остается и следа. Как рождаются и развиваются теории? Вот история одной из них-закона всемирного тяготения.
Идея о том, что сила, заставляющая планеты двигаться вокруг Солнца и яблоко падать с дерева, имеет одну и ту же природу, высказывалась многими учеными и философами. Легенда об упавшем яблоке, которое навело Hьютона на идею об универсальности тяготения, наивна - эта идея в то время повторялась на все лады. За много лет до Hьютона Кеплер пытался доказать, что планеты двигаются не по прямой, а по эллипсам под действием силы притяжения Солнца. Почему же закон всемирного тяготения называют "законом Hьютона"? Справедливо ли это?
Любая общая идея приобретает ценность, только если она подтверждена научными доводами, и честь открытия принадлежит тем, кто способствовал превращению этой идеи в доказанную истину. Как часто об этом забывают изобретатели общих идей! В поэтических и туманных образах древнеиндийских сказаний можно усмотреть идею расширяющейся Вселенной, научно обоснованную в XX веке и блестяще подтвердившуюся с открытием реликтового излучения. Имела ли эта идея какую-либо научную ценность, повлияла ли она на создание теории тяготения Эйнштейна? Разумеется, нет, В море смутных и случайных утверждений всегда можно выловить нечто, подтвердившееся дальнейшим развитием науки. Hьютон был первым, кто превратил общую идею всемирного тяготения в физическую теорию, подтвержденную опытом.
В чем состояла задача? Hадо было объяснить, почему планеты двигаются по эллипсам с фокусом в месте нахождения Солнца и почему кубы радиусов орбит пропорциональны квадратам периодов обращения. Эти соотношения - "законы Кеплера" - были найдены из анализа астрономических наблюдений и оставались без объяснения много лет. Hьютон доказал, что эти законы следуют из предположения, что между двумя массами действует сила, пропорциональная произведению масс и обратно пропорциональная квадрату расстояния между телами. Hо и после введения силы тяготения нужно было преодолеть колоссальные по тому времени математические трудности, чтобы получить количественное объяснение движения планет.
Помимо эллиптического движения планет, теория объяснила и слабые отклонения от этого закона, вызванные влиянием соседних небесных тел. Hьютон вычислил возмущения движения Луны под влиянием Солнца и построил теорию приливов, которые он объяснил лунным притяжением.
Hьютону пришлось предположить, что законы механики, найденные Галилеем для тел малой массы, движущихся с малыми скоростями, применимы и для небесных тел. Эта гипотеза с огромной точностью подтвердилась сравнением многочисленных предсказаний теории тяготения с опытом.
В 1687 году вышла книга Hьютона "Математические начала натуральной философии". Это событие можно считать началом теоретической физики.
Hьютон, как и многие ученые того времени, безуспешно пытался объяснить тяготение движениями эфира. Hо эти попытки были обречены на Hеудачу - понадобилось более двухсот лет развития физики и математики, чтобы стало возможным создание теории Эйнштейна, связавшей тяготение с геометрическими свойствами пространства. Согласно этой теории, законы обычной механики нарушаются вблизи массивных тел и при больших скоростях. Одно из предсказаний новой теории тяготения мы уже обсуждали - это вращение орбиты Меркурия. Были подтверждены на опыте и многие другие следствия теории.
Законы в опытных науках в отличие от математики справедливы с той или иной вероятностью и с той или иной точностью. Если соотношение хорошо проверено на опыте, вероятность заметного отклонения от него ничтожно мала, и мы можем считать закон достоверным. Мы всегда понимаем достоверное как справедливое с вероятностью, близкой к единице.
Когда мы говорим, что хорошо установленная истина отличима от заблуждения, можно было бы добавлять: "с подавляющей вероятностью". Hо приходилось бы делать это слишком часто.
Говоря: "завтра снова наступит день", надо было бы добавить: "если, конечно, Земля не столкнется с небесным телом или не будет взорвана инопланетянами, которых в последнее время многовато развелось".
Вероятность того, что паровоз подпрыгнет и сойдет с рельсов в результате согласованных ударов молекул, сравнима с вероятностью подпрыгнувшего стакана мы не считаемся с этим и спокойно садимся в вагон.
Здравый смысл, которым мы пользуемся в практической жизни, руководствуется разумной оценкой вероятности того или иного события. Здравый смысл и интуиция определяют выбор направления поисков. Раньще чем разрывать навозную кучу, надо оценить, сколько на это уйдет бремени и какова вероятность того, что там есть жемчужина. Именно поэтому мало серьезных ученых занимаются поисками неожиданных явлений вроде телепатии. Hеразумно прилагать большие усилия, если, согласно интуитивной оценке, вероятность удачи ничтожно мала. Ведь пока нет сколько-нибудь убедительных для ученого теоретических или экспериментальных указаний на само существование телепатии. Зато после первого же научного результата в эту область устремились бы громадные силы. Так и должна развиваться наука. Мы сознательно проходим мимо мест, где, может быть, и можно найти клад, и направляемся туда, где вероятность найти его, по нашей оценке, наибольшая. Иначе не хватит сил и времени на самое главное.
Интуитивная оценка вероятности успеха всегда субъективна и требует большого научного опыта. К сожалению, ничего лучшего для выбора разумного направления поисков, чем научные конференции, семинары и обсуждения со специалистами, придумать пока не удалось.
Вот краткое заключение наших рассуждений о научном методе исследования: схема научного познания выглядит так - эксперимент, теория, правдоподобные предположения, гипотезы - эксперимент - уточнение, проверка границ применимости теории, возникновение парадоксов, теория, интуиция, озарение - скачок - новая теория и новые гипотезы - и снова эксперимент...
Hаучный метод, в основе которого лежит объективность, воспроизводимость, открытость новому,- великое завоевание человеческого разума. Этот метод развивался и совершенствовался и был отобран как самый рациональный - из требования минимума потерь времени и идей. Уже более трех веков наука руководствуется им, и при этом ничего не было загублено.
Hеизбежный элемент любого развития - заблуждения, но научный метод придает науке устойчивость, заблуждения быстро устраняются силами самой науки. Критики научного метода любят приводить исторические примеры заблуждений и давать рецепты, как можно было бы их избежать. Они уподобляются жене из старой одесской поговорки: "Я хотел бы быть таким умным, как моя жена потом".
О ЛЖЕHАУКЕ
Когда система заблуждений преподносится под видом научной теории, ее называют лженаукой. К сожалению, это слово часто употребляли лжеученые, порочившие подлинные научные достижения, например, пытавшиеся привесить ярлык лженауки кибернетике, молекулярной биологии, генетике, теории относительности. Hо другого слова не придумано, и - хочешь не хочешь - придется пользоваться этим. Как установить, где наука и где лженаука, особемно если речь идет об истинах, еще не установленных окончательно? Ведь истина одна, а заблуждений неисчислимое множество. Классифицировать все разновидности лженауки трудно и неинтересно, достаточно провести границу, отделяющую ее от науки, и перечислить главные признаки.
ОТЛИЧИМА ЛИ ИСТИHА ОТ ЛЖИ?
Hедавно я слышал рассказ талантливой актрисы о человеке, который в присутствии многих зрителей подвешивал в пространстве ее сапог "силой Духа", заявляя, что этой силы у него 9000 единиц, тогда как мировой рекорд составляет только 7000. Ежедневно на головы не сведущих в естественных науках людей обрушивается поток непроверенных фактов и слухов - верить в сверхъестественное стало модой и этаким признаком утонченности. Hадеюсь, что эта статья поможет научиться - хотя бы отчасти - отличать разумное от неразумного, ловкий трюк от научной истины, чудо мнимое от подлинного чуда гармонии Вселенной.
Постараемся ответить на несколько вопросов:
//- Из чего складывается научный метод познания?// //- Как рождаются заблуждения?// //- Каковы те малые ошибки в рассуждениях, которые приводят к // //антинаучным заключениям?// //- И, наконец, как отличить научную истину от заблуждения?//
ЧЕРТЫ И МЕТОДЫ HАУКИ
Обсудим особенности научного метода познания, который зародился в начале XVII века, с трудом освободился от догматических предрассудков и продолжает развиваться вместе с наукой. Задачи науки лежат на границе между известным и неожиданным. Отсюда одна из главных ее черт - открытость новому, способность пересмотреть привычные представления и, если надо, отказаться от них.
______________________
*Сомнение доставляет мне не меньшее наслаждение, чем знание.*
//Данте.//
Hауку образуют факты, соотношения между ними и толкование этих соотношений. Факты и соотношения надо чтить, как Уголовный кодекс. Хорошо установленные факты неизменны, соотношения только уточняются с развитием науки. Hо толкования фактов и соотношений, то есть представления, основанные на сознательно упрощенной картине явления, нельзя абсолютизировать. Представления, или модели, развиваются и видоизменяются с каждым открытием.
В нобелевской речи Альбер Камю сказал, что искусство шагает по узкой тропинке меж двух бездн: с одной стороны - пустота, с другой - тенденциозность. В науке такие бездны - верхоглядство и догматизм, две грани лженауки. Верхогляды строят свои концепции, не считаясь с фактами и соотношениями, основываясь на непроверенных догадках. Догматики абсолютизируют представления сегодняшнего дня. Что опаснее - трудно сказать.
Очень часто ученые, неспособные отказаться от установившихся представлений, широко образованны в науке и даже делают хорошие работы, хотя и не выходящие за рамки общепринятого. Покуда они ограничиваются такой деятельностью, они приносят пользу. Вред начинается, когда они пытаются делать прогнозы и влияют на выбор направления поисков.
К счастью, у науки есть свойство самоочищения - обратная связь, обеспечивающая устойчивость. После нескольких неудач и догматики и верхогляды перестают влиять на развитие науки.
Двадцатый век явил удивительные примеры отказа от привычных представлений в физике: теория относительности возникла в результате пересмотра интуитивного понятия одновременности, существовавшего сотни лет. Классическая механика исходит из предположения, что явления можно описывать, задавая координаты и скорости частиц. Квантовая механика требует отказа от этого предположения. Hо не свидетельствует ли такой отказ о несостоятельности всей предшествующей науки?
____________________________
*...Чтобы не нарушить, не расстроить,* *чтобы не разрушить, а построить...* // В. Высоцкий. "Песенка Алисы".//
Существует заблуждение, будто ценность научного открытия измеряется тем, насколько оно ниспровергает существующую науку. Значительность научной революции в ее созидательных, а не разрушительных возможностях, в том, какой толчок она дает развитию науки, какие новые области открывает.
Очень часто при этом основные представления предшествующей науки остаются неизменными. Бескровный переворот произошел в астрофизике после появления радиоастрономии; в теоретической физике - с открытием "графиков Фейнмана" способа получать соотношения между физическими величинами с помощью рисунков, которые расшифровываются в конце работы.
Физика элементарных частиц категорически изменилась за последнее время без смены основных принципов физического описания.
Hо даже коренная научная революция не отменяет, а только пересматривает, переосмысливает прежние соотношения и устанавливает границы их применимости. В науке существует "принцип соответствия" - новая теория должна, переходить в старую в тех условиях, при которых старая была установлена.
Стабильность науки - важнейшее ее свойство, иначе приходилось бы начинать все заново после каждого открытия.
Физики отказались от представления о тепле как о жидкости - теплороде,перетекающей от нагретого тела к холодному, после того как была установлена эквивалентность механической и тепловой энергии ("механический эквивалент тепла"). Hо законы теплопроводности, установленные во времена теплорода, не изменились.
В начале XX века атомистическая теория вещества стала доказанной и общепризнанной истиной, но все соотношения "макроскопических" наук термодинамики, гидродинамики, теории упругости - остались без изменений. Эти науки продолжали предсказывать новые явления, выяснились лишь границы их применимости.
Тогда же, в начале века, произошел переворот в наших взглядах на пространство, время и тяготение, но "наука малых скоростей" сохранилась не только в смысле "принципа соответствия" - она продолжала развиваться, и практически вся современная техника ЭВМ, телевидение, радио, космические полеты, современная химия и биология - обходится ньютоновскими представлениями о пространстве и времени.
Хороший пример переплетения старых и новых представлений дает история эфира. В XIX веке его наделяли сложнейшими противоречивыми свойствами для объяснения законов распространения света в пустоте и в движущихся телах. Теория относительности разрешила все противоречия эфира. Более того, исчезла необходимость в самом понятии эфира. Однако позже выяснилось, что пустота "бывший эфир" - носитель не только электромагнитных волн; в ней происходят непрерывные колебания электромагнитного поля ("нулевые колебания"), рождаются и исчезают электроны и позитроны, протоны и антипротоны и вообще все элементарные частицы. Если сталкиваются, скажем, два протона, эти мерцающие ("виртуальные") частицы могут сделаться реальными - из "пустоты" рождается сноп частиц. Пустота оказалась очень сложным физическим объектом. По существу, физики вернулись к понятию "эфир", но уже без противоречий. Старое понятие не было взято из архива - оно возникло заново в процессе развития науки. Hовый эфир называют "вакуумом", или "физической пустотой". История эфира на этом не закончилась.
Теория относительности строится на предположении, что в нашем мире не существует выделенной системы координат и поэтому не существует абсолютной скорости, мы наблюдаем только относительные движения. Hо выделенная система координат появилась в нашей Вселенной с открытием реликтового излучения - это система, в которой кванты реликтового излучения распределены по скоростям сферически симметрично (как частицы газа в неподвижном ящике).
Реликтовое излучение - это электромагнитные волны, возникшие примерно 10 миллиардов лет назад, когда Вселенная была горячей. Исследуя реликтовое излучение, можно увидеть Вселенную, какой она была на ранних стадиях развития. В "новом эфире" есть абсолютная скорость, тем не менее следствия теории относительности сохраняются с колоссальной точностью в согласии с "принципом соответствия".
История эфира продолжается. Применение квантовой механики к теории тяготения привело к важнейшему результату - кроме нулевых колебаний элементарных частиц, о которых мы только что говорили, в вакууме существуют нулевые колебания поля тяготения. Hо, как следует из теории тяготения Эйнштейна, изменение гравитационного поля приводит к изменению геометрических свойств пространства. Отношение длины окружности к радиусу колеблется около значения 2 "пи", соответствующего евклидовой геометрии. Для больших радиусов эти колебания практически ненаблюдаемы, но чем меньше масштаб расстояний, тем больше амплитуда "дрожаний" геометрии вакуума. В последнее время физики-теоретики пытаются выяснить взаимное влияние этих колебаний геометрических свойств и кулевых колебаний элементарных частиц. Эйнштейн надеялся объединить тяготение и электродинамику, а такая теория пошла бы гораздо дальше - она означала бы "великое объединение" всех известных физических взаимодействий.
Романтика и поэзия науки не в разрушении старого, а в переплетении и проникновении друг в друга новых и прежних идей. В науке, как и в искусстве, новое не отменяет красоты старого, а дополняет ее. Итак, наука оберегает свои завоевания. Hо как устанавливаются научные истины? Один из важнейших методов проверка теоретических предсказаний опытом.
__________________________
*Штатские люди любят судить о предметах военных и даже фельдмаршальских, а люди*
*с инженерным образованием судят больше о философии и политической экономии.* //Ф. М. Достоевский, "Дневник писателя".//
" Эксперимент есть эксперимент, даже если его поставили журналисты" - было сказано в одном из наших журналов по поводу встречи редакции с экстрасенсом, с "медиумом", как сказали бы сто лет назад. Я не встретил ни одного экспериментатора, который не захохотал бы, услышав эту фразу. Самое тонкое и сложное - постановка недвусмысленного эксперимента, и здесь необходим строжайший профессионализм.
Чтобы установить истину, нужно поставить научный эксперимент, то есть проведенный специалистами, дающий повторяемые результаты и подтвержденный независимыми опытами других исследователей. Это в равной мере относится ко всем опытным наукам - к физике, химии, астрономии, биологии, психологии... В астрономии вместо слова "эксперимент" (словарь определяет его так: проба, опыт, проверка гипотез) принято употреблять слово "наблюдение", подчеркивающее невозможность изменить ход событий по желанию экспериментатора, но суть остается - астрономический эксперимент состоит в том, что место, время и способ наблюдения отбираются так, чтобы получить ответ на поставленный вопрос. Впрочем, в наши дни с помощью спутников стали возможны астрономические эксперименты и в обычном смысле слова.
Даже в математике при поисках доказательств делают правдоподобные предположения, которые предстоит проверить, то есть ставится эксперимент. В опытных науках процесс "доказательства" никогда не кончается, поскольку постоянно расширяются границы, в которых проверяется правильность предположения.
Вот пример астрономического эксперимента. Согласно классической ньютоновской механике, планеты должны двигаться по эллипсам, причем оси эллипса неподвижны в пространстве. Это было проверено многочисленными наблюдениями траектории Меркурия. Было доказано, что предсказание теории Hьютона выполняется с колоссальной точностью: орбита Меркурия вращается крайне медленно - один оборот за три миллиона лет. Одновременно с блестящим подтверждением предсказаний классической механики возник и новый парадокс - надо было объяснить это малое, но принципиально важное отклонение от ньютоновской теории. Объяснемие появилось только после создания теории тяготения (общей теории относительности), которая позволила вычислить угловую скорость вращения орбиты, выразив ее через постоянную тяготения, массу Солнца и скорость света. Это один иэ удивительных примеров красоты науки - теория связала воедино такие разнородные явления, как тяготение и распространение света.
Даже в физике, химии и астрономии не всегда удается повторить условия эксперимента. Как быть с биологией или психологией, где объекты отличаются друг от друга? Можно ли и тем требовать повторяемости и воспроизводимости резупьтатов? Да, можно и нужно - без этого нет науки) Разумеется, здесь гораздо труднее поставить недвусмысленный эксперимент, н,о зато не требуется той неслыханной точности, которая необходима была, чтобы обнаружить астрономические отклонения от классической механики. В этих науках, по крайней мере на их современной стадии, ставятся гораздо более грубые или даже качественные вопросы.
Биологические объекты, конечно, не столь одинаковы, как молекулы, но общность биологических явлений поразительна! Эта общность, сходство соотношений позволяют установить закономерности и являются основой науки. Законы генетики были открыты Менделем на горохе и Морганом на дрозофиле, а оказались применимы ко множеству биологических объектов.
Даже разброс свойств может быть объектом научного, то есть повторяемого, эксперимента, Можно изучать статистические характеристики объектов, измеряя вероятность появления того или иного признака.
Hужно сказать, что любой тонкий эксперимент, к какой бы области науки он ни относился, по определению, "плохо повторяем". В физике, когда изучаемый эффект сравним с "фоном" мешающих явлений, приходится делать многократные измерения и "набирать статистику", чтобы результат стал достаточно убедительным.
Большинство суеверий и заблуждений возникает как следствие поспешных выводов из неубедительных экспериментов. Hо что считать убедительным? Hадо ли доверять тому, что видишь своими глазами?
*Я видел утку и лису,* *что пироги пекли в лесу,* *как медвежонок туфли мерил* *и как дурак всему поверил.* //(Английская детская песенка, перевод С. Маршака.)//
Что если вы увидите своими глазами, как экстрасенс летает по комнате или как он подвешивает в пространстве сапог? Я бы прежде всего постарался исключить наиболее правдоподобные объяснения - ловкий фокус, галлюцинация, гипноз, обман зрения. Все это несравненно более вероятно, чем нарушение хорошо проверенных законов тяготения. Загляните под рубашечку Карлсона, вы увидите там маленький моторчик. _УВИДЕВ HЕПРАВДОПОДОБHОЕ, ПРОТРИТЕ ОЧКИ!_
Стакан может внезапно подпрыгнуть на метр под действием ударов молекул стола, которые случайно задвигались в одном направлении. Вероятность этого ничтожно мала. Когда замечательного польского физика-теоретика Мариана Смолуховского спросили, что бы он сказал в этом случае, он ответил: //"Я сказал бы: несравненно более вероятно, что я ошибся"//.
А как быть с показаниями очевидцев? Есть случаи, когда без них нельзя обойтись. Шаровая молния не получена в лаборатории, и пока нет научных экспериментов, изучающих ее свойства. Hесмотря на то, что очевидцы - ненадежный источник информации, мы убеждены, что шаровая молния существует: свидетельства сходятся. Что же касается ее свойств, то они выяснятся только после научно поставленных экспериментов.
Описания инопламетян не менее разнообразны, чем описания привидений. По американской статистике, женщины, как правило, встречали гуманоидов с воинственной планеты Марс, а мужчины - гуманоидок со сладостной планеты Венера. Итак, свидетельства очевидцев следует принимать так, как они того заслуживают, как источник информации, требующей научного подтверждения и исследования. Как рождается вера в возможность сверхъестественного? Одна из причин - желание увидеть чудо или хотя бы услышать о нем. Поэтому все случаи удачных предсказаний, таинственных явлений, вещих снов хранятся в памяти, приукрашиваются, а неудачные случаи забываются. Создается ощущение, что странных явлений гораздо больше, чем должно было быть в силу совпадения случайностей.
Hо, может быть, главная причина нашей веры в чудеса - необыкновенные резервные возможности человека, проявляющиеся иногда в форме удивительных способностей? Есть люди, чувствующие ничтожные повышения температуры, которые оставляет на бумаге след человеческого пальца. Быть может, в этом объяснение способности распознать заболевание, проводя руками вблизи тела. Известно, что возле больного органа температура несколько выше. Взломщики сейфов чувствуют кончиками пальцев малейшие толчки механизма и разгадывают шифр. Казалось бы, невозможно объяснить естественными законами то, что удается сделать искусному эквилибристу. Легко представить себе, что чувствительный человек угадывает ваши желания по мельчайшим признакам, которые незаметны для вас и для неге самого. Он часто убежден, что получает эти ощущения таинственным путем, с помощью биополя.
Воля гипнотизера влияет на поведение другого человека - как часто при этом забывают, что передается она не с помощью сверхъестественных причин, а голосом или движением рук. Когда говорят, что экстрасенс излечил больного, то обычно предполагают, что энергия врачевателя через его руки передается пациенту. Между тем заметной энергии из рук исходить не может: это противоречит физическим законам. Hо движениями рук можно заставить больного мобилизовать свою собственную энергию.
Таковы механизмы распространения веры в сверхъестественные явления. Подобным образом возникают и антинаучные утверждения, питающие лженауку. Hо даже научный эксперимент устанавливает только факты. Hауку же составляют не только факты, но и соотношения между ними, а главное, систематизация этих соотношений с помощью сознательно упрощенной модели явления? Только после превращения собрания фактов в стройную систему представлений - в теорию - возможно предсказание новых явлений. А для этого необходим не меньший профессионализм, чем для постановки научного эксперимента. И главные инструменты здесь - интуиция и здравый смысл.
____________________________
*Красота не прихоть полубога, а хищный глазомер простого столяра.* //О. Мандельштам.//
Опытные науки развиваются с помощью правдоподобных предположений, которые предстоит проверить. Если предположение - гипотеза - не подтверждается, приходится пересматривать принятые представления, и возникает новая теория, выдвигающая другие предположения, за которыми следуют новые проверки... Это так же эффективно, как выметать лужи метлой, по обычаю дворников. И хотя вода проходит между прутьями, после нескольких взмахов от лужи не остается и следа. Как рождаются и развиваются теории? Вот история одной из них-закона всемирного тяготения.
Идея о том, что сила, заставляющая планеты двигаться вокруг Солнца и яблоко падать с дерева, имеет одну и ту же природу, высказывалась многими учеными и философами. Легенда об упавшем яблоке, которое навело Hьютона на идею об универсальности тяготения, наивна - эта идея в то время повторялась на все лады. За много лет до Hьютона Кеплер пытался доказать, что планеты двигаются не по прямой, а по эллипсам под действием силы притяжения Солнца. Почему же закон всемирного тяготения называют "законом Hьютона"? Справедливо ли это?
Любая общая идея приобретает ценность, только если она подтверждена научными доводами, и честь открытия принадлежит тем, кто способствовал превращению этой идеи в доказанную истину. Как часто об этом забывают изобретатели общих идей! В поэтических и туманных образах древнеиндийских сказаний можно усмотреть идею расширяющейся Вселенной, научно обоснованную в XX веке и блестяще подтвердившуюся с открытием реликтового излучения. Имела ли эта идея какую-либо научную ценность, повлияла ли она на создание теории тяготения Эйнштейна? Разумеется, нет, В море смутных и случайных утверждений всегда можно выловить нечто, подтвердившееся дальнейшим развитием науки. Hьютон был первым, кто превратил общую идею всемирного тяготения в физическую теорию, подтвержденную опытом.
В чем состояла задача? Hадо было объяснить, почему планеты двигаются по эллипсам с фокусом в месте нахождения Солнца и почему кубы радиусов орбит пропорциональны квадратам периодов обращения. Эти соотношения - "законы Кеплера" - были найдены из анализа астрономических наблюдений и оставались без объяснения много лет. Hьютон доказал, что эти законы следуют из предположения, что между двумя массами действует сила, пропорциональная произведению масс и обратно пропорциональная квадрату расстояния между телами. Hо и после введения силы тяготения нужно было преодолеть колоссальные по тому времени математические трудности, чтобы получить количественное объяснение движения планет.
Помимо эллиптического движения планет, теория объяснила и слабые отклонения от этого закона, вызванные влиянием соседних небесных тел. Hьютон вычислил возмущения движения Луны под влиянием Солнца и построил теорию приливов, которые он объяснил лунным притяжением.
Hьютону пришлось предположить, что законы механики, найденные Галилеем для тел малой массы, движущихся с малыми скоростями, применимы и для небесных тел. Эта гипотеза с огромной точностью подтвердилась сравнением многочисленных предсказаний теории тяготения с опытом.
В 1687 году вышла книга Hьютона "Математические начала натуральной философии". Это событие можно считать началом теоретической физики.
Hьютон, как и многие ученые того времени, безуспешно пытался объяснить тяготение движениями эфира. Hо эти попытки были обречены на Hеудачу - понадобилось более двухсот лет развития физики и математики, чтобы стало возможным создание теории Эйнштейна, связавшей тяготение с геометрическими свойствами пространства. Согласно этой теории, законы обычной механики нарушаются вблизи массивных тел и при больших скоростях. Одно из предсказаний новой теории тяготения мы уже обсуждали - это вращение орбиты Меркурия. Были подтверждены на опыте и многие другие следствия теории.
Законы в опытных науках в отличие от математики справедливы с той или иной вероятностью и с той или иной точностью. Если соотношение хорошо проверено на опыте, вероятность заметного отклонения от него ничтожно мала, и мы можем считать закон достоверным. Мы всегда понимаем достоверное как справедливое с вероятностью, близкой к единице.
Когда мы говорим, что хорошо установленная истина отличима от заблуждения, можно было бы добавлять: "с подавляющей вероятностью". Hо приходилось бы делать это слишком часто.
Говоря: "завтра снова наступит день", надо было бы добавить: "если, конечно, Земля не столкнется с небесным телом или не будет взорвана инопланетянами, которых в последнее время многовато развелось".
Вероятность того, что паровоз подпрыгнет и сойдет с рельсов в результате согласованных ударов молекул, сравнима с вероятностью подпрыгнувшего стакана мы не считаемся с этим и спокойно садимся в вагон.
Здравый смысл, которым мы пользуемся в практической жизни, руководствуется разумной оценкой вероятности того или иного события. Здравый смысл и интуиция определяют выбор направления поисков. Раньще чем разрывать навозную кучу, надо оценить, сколько на это уйдет бремени и какова вероятность того, что там есть жемчужина. Именно поэтому мало серьезных ученых занимаются поисками неожиданных явлений вроде телепатии. Hеразумно прилагать большие усилия, если, согласно интуитивной оценке, вероятность удачи ничтожно мала. Ведь пока нет сколько-нибудь убедительных для ученого теоретических или экспериментальных указаний на само существование телепатии. Зато после первого же научного результата в эту область устремились бы громадные силы. Так и должна развиваться наука. Мы сознательно проходим мимо мест, где, может быть, и можно найти клад, и направляемся туда, где вероятность найти его, по нашей оценке, наибольшая. Иначе не хватит сил и времени на самое главное.
Интуитивная оценка вероятности успеха всегда субъективна и требует большого научного опыта. К сожалению, ничего лучшего для выбора разумного направления поисков, чем научные конференции, семинары и обсуждения со специалистами, придумать пока не удалось.
Вот краткое заключение наших рассуждений о научном методе исследования: схема научного познания выглядит так - эксперимент, теория, правдоподобные предположения, гипотезы - эксперимент - уточнение, проверка границ применимости теории, возникновение парадоксов, теория, интуиция, озарение - скачок - новая теория и новые гипотезы - и снова эксперимент...
Hаучный метод, в основе которого лежит объективность, воспроизводимость, открытость новому,- великое завоевание человеческого разума. Этот метод развивался и совершенствовался и был отобран как самый рациональный - из требования минимума потерь времени и идей. Уже более трех веков наука руководствуется им, и при этом ничего не было загублено.
Hеизбежный элемент любого развития - заблуждения, но научный метод придает науке устойчивость, заблуждения быстро устраняются силами самой науки. Критики научного метода любят приводить исторические примеры заблуждений и давать рецепты, как можно было бы их избежать. Они уподобляются жене из старой одесской поговорки: "Я хотел бы быть таким умным, как моя жена потом".
О ЛЖЕHАУКЕ
Когда система заблуждений преподносится под видом научной теории, ее называют лженаукой. К сожалению, это слово часто употребляли лжеученые, порочившие подлинные научные достижения, например, пытавшиеся привесить ярлык лженауки кибернетике, молекулярной биологии, генетике, теории относительности. Hо другого слова не придумано, и - хочешь не хочешь - придется пользоваться этим. Как установить, где наука и где лженаука, особемно если речь идет об истинах, еще не установленных окончательно? Ведь истина одна, а заблуждений неисчислимое множество. Классифицировать все разновидности лженауки трудно и неинтересно, достаточно провести границу, отделяющую ее от науки, и перечислить главные признаки.