На краю неопределенности
Смелые идеи подобны шахматным фигурам, упорно движущимся вперед. Порой их могут и побить, но это не мешает им стать залогом победы.
Возможно, вам кажется, что науку не так-то легко поставить в тупик. В конце концов, ученые же по определению – умники и всезнайки, так? Мы же чтим их как мудрецов, всегда способных ответить на любой вопрос, правда?
Безусловно, наука успела сделать много впечатляющих вылазок в неведомое, пытаясь выяснить, как устроена и как работает Вселенная и все, что в ней имеется. Основные успехи науки связаны с объяснением природы вещей. Но в процессе этих изысканий обнаружилось не только, как много мы знаем, но и сколь велико наше невежество.
Однако здесь нет никакой проблемы: на самом деле это огромный плюс. В науке не принято стыдиться неведения и скрывать неосведомленность. Более того, ученые всегда готовы признаться в своем невежестве и исследовать его пределы. Подобно тому, как чередование приливов и отливов создало идеальные условия для зарождения жизни на берегах океанов, берега нашего неведения, та область, где определенность уступает неопределенности, также являет собой весьма плодородную почву.
В большинстве сфер науки разделы, которые нам уже хорошо известны, не представляют широких перспектив для дальнейшего развития. Здесь, в глубине береговой зоны, нам, быть может, удастся разве что вычислить еще один знак после запятой в какой-нибудь давно знакомой константе или научиться чуть точнее определять, какое время требуется сигналу, чтобы пронестись от одного нейрона мозга до другого. Или найти катализатор, который позволит проводить химическую реакцию немного быстрее и эффективнее. Или открыть еще одну далекую звезду, чтобы внести ее в каталог, – и т. д., и т. п. Такие вот малые открытия (логическое продолжение предыдущих) всегда ждут желающих: это камушки на пляже, которые можно перевернуть и осмотреть. Такие находки вносятся в общий реестр научных знаний, но они, в сущности, ничего не меняют, а потому не попадают на первые полосы газет. Ньютон проявил слишком уж большую скромность, когда незадолго до кончины написал о трудах всей своей жизни: «Я был словно мальчишка, играющий на морском берегу, развлекаясь поиском необычно гладких камушков или необычайно красивых ракушек, между тем как великий океан истины лежал предо мною, совершенно неизученный». Это, конечно, не так: частенько он забредал в глубины и вытягивал оттуда удивительные и неожиданные новые истины.
Многие пошли по его стопам, покидая область привычного уюта, решаясь выйти за пределы нашего знания и вглядываясь в сумрак, пытаясь различить в нем смутные очертания чего-то загадочного и манящего. И, хватая все снасти, какие только окажутся под рукой, они плюхались в воду, желая вытащить «привидение» на сушу.
А ведь это опасное занятие. Здесь, на краю неопределенности, нам то и дело попадаются шокирующие находки, иной раз вынуждающие ученых поспешно отступить. К примеру, именно здесь Анри Пуанкаре обнаружил, что объяснение некоторых аномалий в теории электромагнетизма требует пересмотра природы времени. Пуанкаре так смутило это открытие, что он отказался развивать его, так что отправиться в темные воды и поохотиться на специальную теорию относительности пришлось Альберту Эйнштейну. Астроном Артур Эддингтон однажды проделал кое-какие расчеты, которые вроде бы указывали на существование черных дыр, но он возненавидел свою работу, ведь выводы, следовавшие из нее, указывали на то, что в ткани Вселенной должны существовать прорехи! И когда Субраманьян Чандрасекар подтвердил эту гипотезу математическими доказательствами{1}, Эддингтон ополчился на них и сделал жизнь Чандрасекара совершенно невыносимой. Нейропсихолог Бенджамин Либет стал еще одним беглецом, спасающимся от неприятной истины: проведя эксперимент, показывающий, что у человека отсутствует свобода воли, он посвятил остаток жизни попыткам доказать собственную неправоту. Хорошая наука (наука, открывающая важные вещи) может не только проливать свет на истину, но и изрядно трепать нервы ученым.
Иногда работа на краю неопределенности не приносит осязаемых плодов: она лишь показывает наше невежество. Так, порой мы обнаруживаем, что те или иные наши умозаключения выстроены на шатком фундаменте и это хилое строение нужно срочно укрепить или даже покинуть навсегда. Это не такая уж катастрофа: наука – особа своенравная, и она всегда оставляет за собой право изменить мнение. Да, некоторые ученые иногда делают весьма строгие и определенные заявления, но в таком случае другие исследователи просто обязаны попытаться опровергнуть эти постулаты. И очень часто они добиваются успеха: новые идеи и новые открытия переворачивают наши представления вверх тормашками, обращают вспять устоявшиеся тенденции, обнажают недочеты предшествующих опытов или протыкают дырки в доводах какого-нибудь почтенного мыслителя. Первым следствием такого ниспровержения обычно становится паника, отрицание, гнев или насмешка, а часто – все перечисленное сразу. Однако в конце концов, спустя месяцы, или год, или десятилетие, или столетие, новую истину все-таки признают и принимают – пока кто-нибудь не посмотрит на нее с какого-то иного края неопределенности. Этот новый взгляд неизбежно приведет к очередному пересмотру теорий и, быть может, к очередной революции в науке. «Все, что нам известно, – это лишь некое приближенное представление, – заметил как-то Ричард Фейнман{2}. – А значит, всему, что мы изучаем, нам обязательно предстоит разучиться, а точнее, все это мы должны рано или поздно скорректировать». На краю непознанного работали Галилей, Ньютон, Дарвин и Эйнштейн. Взгляды этих революционеров от науки горячо оспаривались, принимались, снова оспаривались. Недаром Бернард Шоу однажды заметил: «Все великие истины начинались как кощунства»{3}.
Однако главная проблема заключается в том, что наша коллективная память чересчур коротка. Смирившись и признав открытие, мы забываем, что вокруг него когда-то было столько шума. Мы ведем себя так, словно всегда обладали этой истиной, словно она самоочевидна. Мы уже не помним многих, кому пришлось пережить десятилетия гонений в попытке убедить нас в том, что мы теперь с таким жаром отстаиваем. И мы чувствуем себя очень комфортно и вполне готовы подвергнуть гонениям тех, кто рискнет потревожить нас в этой мирной успокоенности. Возьмем, к примеру, атом. Никто сегодня не отрицает его существование, и трудно поверить, что было время, когда это понятие считалось бесполезной выдумкой. Атом стал частью нашего мировоззрения, нашего языка, нашей общей истории. Но так было не всегда. Трагическая история австрийского физика Людвига Больцмана показывает это с беспощадной ясностью.
В наши дни Больцману почти наверняка поставили бы диагноз «биполярное расстройство». Настроение у него резко менялось: то восторг и энтузиазм, то глубокая депрессия. В светлые периоды он отличался большой общительностью: студенты его обожали, и на его лекции в Венском университете порой приходило столько народу, что многим приходилось стоять в коридоре и на лестнице. В темные периоды (обычно их провоцировали негативные отзывы коллег) он становился мрачным и подавленным. Так, в 1900 году, после спора с одним из преподавателей факультета, Больцман даже попытался покончить с собой.
Эти ожесточенные дискуссии велись вокруг существования атомов. Больцман был убежден, что они в той или иной форме существуют. Большинство же его коллег, в том числе весьма влиятельные ученые мужи, пребывали в твердой и непоколебимой уверенности, что никаких атомов на самом деле нет. Многие современники Больцмана очень увлекались туманной идеей энергии, полагая, что эта идея сама по себе объясняет решительно все. Промышленная революция привела к тому, что энергия стала основополагающим компонентом реальности. Тогдашние физики полагали, что все законы природы легко понять с помощью недавно возникшей науки под названием «термодинамика».
Больцман всю вторую половину своей жизни яростно боролся с этой точкой зрения. Он выстраивал сложнейшие системы умозаключений, доказывавшие, что механическое перемещение атомов – фундаментальная движущая сила, управляющая поведением газов при их нагреве и расширении, при их охлаждении и сжатии. Теория носила статистический, а не абсолютный характер: хотя по отдельности атомы следовали несложным правилам, вместе они создавали целый спектр разнообразных наблюдаемых результатов. При этом некоторые результаты оказывались вероятнее (иные – намного вероятнее), чем другие, что позволяло объяснить наблюдаемые явления. Однако идеи Больцмана не пользовались популярностью, и большинство известных физиков того времени выступали против него. Главным его противником стал Эрнст Мах, признававший, что понятие атома, возможно, и является полезной подпоркой для размышлений о реальности, но не более того: выступая от лица целой группы ученых, он заявлял, что атом «должен оставаться лишь инструментом представления явлений»{4}.
Больцман горячо отстаивал свою позицию, но его, несомненно, утомили эти бои и надменное равнодушие оппонентов. Как он вспоминал, посреди одной из таких дискуссий «Мах лаконично заявил от имени своей группы: „Я не верю в существование атомов“. Эта фраза потом неотвязно звучала у меня в голове».
Голова у Больцмана вообще никогда не отличалась прочностью, и годы отчаянных битв вокруг понятия атома нанесли ей новые удары. В конце концов Больцман решил навсегда прекратить свою борьбу. В 1906 году вся его семья отдыхала в итальянском городке Дуино. 5 сентября, пока его жена и дочь плавали неподалеку, в голубых водах Триестского залива, Больцман повесился в гостиничном номере. Дочь, которую послали проведать отца, обнаружила его тело на шнуре, закрепленном на переплете окна. До конца жизни она ни с кем не говорила об увиденном.
Лемони Сникет, писатель, славящийся своей оригинальностью{5}, явно понимает затруднительное положение, в котором оказался Больцман. В «Змеином зале» Сникет пишет: «Очень неприятно, когда кто-нибудь докажет, что ты неправ. Особенно если на самом-то деле ты прав, а тот, кто на самом деле неправ, доказывает, что ты неправ, и тем самым доказывает, что он прав, хотя на самом деле это неправильно».
Такова вечная и неизбывная дилемма науки: не всегда понятно, кто же прав, истина порой всплывает слишком поздно, и частенько бывает так, что ее апологет не успевает отпраздновать триумф при жизни. Нельзя с уверенностью утверждать, что непосредственной причиной самоубийства Больцмана стали оскорбительные заявления его коллег, но мы точно знаем, что он, Больцман, сыграл важнейшую, пусть и трагическую, роль в победе нового, более полного понимания реальности. В течение нескольких лет после его смерти наблюдения за частицами пыли и цветочной пыльцы, в которые ударялись какие-то невидимые объекты, привели к тому, что научное сообщество все-таки приняло больцмановскую концепцию атома.
Историкам науки, изучающим прошлое, хорошо известна трагическая судьба Больцмана, однако мы не очень-то готовы применять исторические аналогии в нашем настоящем. «Представление о том, что все бури позади и мы теперь живем в более спокойное время, кажется какой-то психологической потребностью», – заметил однажды геолог Элдридж Мурс{6}. Он говорил, что мы часто выдаем желаемое за действительное, рассуждая о стабильности почвы под ногами, однако то же самое можно отнести и к нашим рассуждениям о науке в целом. Часто нам почему-то легче дивиться окаменелостям (восторгаясь бесчисленными историями об эволюции науки), чем признать, что эволюция продолжается и сейчас, что и сегодня существует край неопределенности, за который мы могли бы заглянуть.
Эта книга как раз и позволяет бросить взгляд на сегодняшний край неопределенности. И надо бы еще порадоваться, что такой край вообще есть. В конце концов, у нас нет неограниченного времени на то, чтобы расставить все научные точки над научными i. По мнению биологов Джона Лоутона и Роберта Мэя, найденные палеонтологами окаменелости свидетельствуют о том, что каждый вид млекопитающих живет в среднем около миллиона лет{7}. Мы уже провели на Земле примерно пятую часть этого срока и лишь сравнительно недавно приступили к изучению окружающего мира при помощи того, что мы теперь именуем научными методами. Возможно, открытия, которые мы совершим на краю неопределенности, помогут нашему виду стать первым из тех, кто будет жить всегда: возможно, то, что мы изучаем, таит в себе ключ к вечности. Во всяком случае, секреты выживания явно не кроются в очередной цифре после запятой в какой-нибудь постоянной, которую мы и так хорошо знаем.
Нет, мы должны спуститься к полосе прибоя и всмотреться в темные воды. Там нас поджидают необычайные открытия. Почти наверняка они даже слишком необычайны, чтобы мы уже сейчас могли с ними по-настоящему справиться. Но мы постепенно привыкаем смотреть в этот сумрак, и перед нами начинают проступать первые заманчивые намеки, первые неясные очертания. Именно их нам и предстоит изучать. В главах этой книги описываются некоторые из опасных фронтиров современной науки. Мы различаем их пока весьма смутно (по сравнению со всеми остальными предметами и явлениями), однако нас очень тянет к ним, ведь, быть может, они способны преобразить наш взгляд на самих себя, да и сам наш способ существования.
Вначале мы обратимся к тому, что является, возможно, главным слабым местом современной науки: к человеческому мозгу. Эти несколько фунтов биологического желе – наш единственный инструмент познания Вселенной, а мы даже не знаем, что это такое – понимать. Мы мыслим, следовательно, существуем (так мы твердим себе): у нас есть ощущение собственного Я. Отсюда мы заключаем, что наши Я играют главную роль в великом космическом театре.
Во многих смыслах это чрезмерно лестная картина. В конце концов, как мы увидим, огромное количество других видов животных (видов, которые, как нам кажется, не особенно бьются над проблемами бытия) очень напоминает нас. Наши открытия, касающиеся животных, не сбросили нас с вершины пирамиды творения, зато подняли на эту вершину много других существ – по сути, наших собратьев. И сегодня мы чаще склонны отмечать не их отличия от нас, а черты их сходства с нами. В результате возникла школа научной мысли, предлагающая осуществить своего рода слияние животных и человека (то есть, выражаясь строже, человека и других животных) в медицинских целях. Уже сейчас мы создаем так называемых химер, хотя пока эта сфера по-прежнему лежит на грани неопределенности и лишь постепенно проступает из научной (и этической) мглы.
При этом оказывается, что мы постепенно переходим и некоторые другие этические границы. Если бы генетик Джейкоб Броновски (тот самый, который говорил о знании как о «вопросе личной ответственности»{8}) по-прежнему был с нами, он бы наверняка заключил, что расширение нашего понимания эпигенетики неизбежно влечет за собой рискованное путешествие в неведомое. Эпигенетика показывает, как изменяется работа генов нашего организма после тех ударов и обид, которые наносят им факторы, обычно ассоциируемые с бедностью, лишениями и загрязнением окружающей среды. Возникающие эффекты порой опасны и долговременны: иногда они охватывают несколько последующих поколений. Мы лишь начинаем осознавать, насколько личностный характер носит биология и насколько ответственным должен быть наш ответ на этот вызов.
То же самое можно сказать и о наших открытиях, касающихся роли пола, в медицине: оказывается, мы, не отдавая отчета, применяем слишком грубый и примитивный подход к лечению человеческих существ. Неужели мы в самом деле полагали, будто особых половых различий не существует (если не считать очевидных)? Теперь ученые уже так не думают. Возможно, более простительным – с учетом малой исследованности мозга – является наше пренебрежение властью, которой сознание обладает над телом. В этой сфере мы тоже постепенно преодолеваем скептицизм тех, кто с удовольствием выдавал собственное невежество за знание и понимание.
Если бы только мы сумели поступить точно так же и с теми, кто рекламирует квантовую теорию как панацею и ключ к обретению здоровья! Конечно, весьма заманчивыми кажутся все эти обещания применить «силу квантового исцеления, позволяющую победить болезни и старение», которыми осыпает нас мистик Дипак Чопра{9} (американский врач и писатель индийского происхождения, автор множества книг о духовности и нетрадиционной медицине). Однако на самом деле это просто мираж в пустыне. Сейчас мы лишь начинаем понимать, как проводить предварительные исследования роли квантовой физики в биологии. Да, сегодня действительно кажется, что в природе все-таки есть сферы, где она задействует странные правила, повелевающие атомами и молекулами, чтобы создавать новые возможности для успешного существования жизни в неблагоприятных условиях. Впрочем, на этой границе между жизнью и космическим веществом мы погружаемся в очень большие глубины.
Сводя воедино наш опыт по части математики и физики, эксперимента и теории, мы можем сделать несмелое предположение: похоже, наша Вселенная являет собой компьютер, а наши мысли и поступки представляют собой как бы программы, чьи команды и создают то, что наш мозг (в котором, напомним, мы пока очень плохо разбираемся) интерпретирует как реальность. Может быть, это такое же заблуждение, подобное ньютоновскому образу небес как огромных часов – интерпретации, в основе которой лежала технология тех времен? Вероятно. В конце концов, компьютер изобретен всего несколько десятилетий назад, а его создатель Алан Тьюринг действительно видел другой тип вычислительной машины на фоне той, которая нам сейчас так знакома. А вдруг гиперкомпьютер станет для нас более удачным проводником реальности?
Впрочем, с реальностью, какой мы ее знаем сейчас, тоже не все так просто. Одни склонны полагать, что наши представления о возникновении Вселенной не нуждаются в дальнейших уточнениях, другие же сопротивляются такой самоуспокоенности. В сюжете о Большом взрыве слишком много дыр, и среди них слишком много таких, куда вроде бы подходят сделанные нами затычки, – или, по крайней мере, мы вроде бы знаем, как такие затычки изготовить. Однако не исключено, что когда мы залатаем нашу историю Вселенной, окажется, что заплаток больше, чем исходной ткани, и нам придется начинать все снова. Мы уже начинаем переосмысливать одну из важнейших составляющих этой истории: возможно, поток времени – не более чем иллюзия. Некоторые физики предполагают, что неустанное тиканье проходящих мгновений существует лишь в нашем сознании.
Часто кажется, что куда легче не обращать на все это никакого внимания и отправиться в глубь хорошо известного нам материка, подальше от края непознанного, где все эти i ждут, когда над ними расставят точки. В конце концов, мы – существа простые, нас преспокойно обманывают наши же органы чувств, наша внутренняя логика и наше желание упростить свои взаимодействия с миром. А эти сложные материи обнажают нашу слабость и не позволяют нам застраховаться от поражения. Их осмысление дается тяжело.
Впрочем, одна из замечательных особенностей человека – его неутомимая любознательность. Мы успели показать свою решимость биться с окружающей Вселенной до тех пор, пока она не выдаст свои тайны. Вот зачем мы отправляемся на край неопределенности: чтобы проводить изыскания, чтобы задавать вопросы, чтобы сражаться с другими (и с собой), дабы получить необходимые нам ответы. А затем, осознав, что при этом мы соприкоснулись с новыми вопросами и неожиданностями, мы надежно спрячем наши свежие открытия и снова нырнем в темные воды, дабы вытащить на свет какие-то еще невиданные вещи. Мы занимаемся этим уже много веков – и можно лишь надеяться, что еще много веков будем это делать. Как ни крути, а это – лучшее из всего, что когда-либо удавалось пережить человеку.
Да, наш таинственный и могучий мозг управляет нашим поведением: он наделяет нас любопытством, отвагой и упорством, побуждающими изо всех сил стремиться отыскать истину. К концу путешествия по переднему краю определенности (и за ним) может показаться, что ваш мозг хорошенько избили и теперь он весь в синяках. Но несмотря ни на что, он обязательно попросит вас не останавливаться и продолжить этот, признаться, очень непростой путь. Такие приключения – штука захватывающая. Если что, мы вас предупредили.