Почему мы доверяем науке? Часть I

К этому мы привыкаем с детства, со школы. Даже когда мы чего-то не понимаем, достаточно услышать фразу «ученые доказали» или «с научной достоверностью», и сомнения уходят. Доверие — ценный ресурс, которым многие хотели бы воспользоваться. Разнообразные сомнительные учения надевают маску наукоподобия, стремясь убедить публику в своей правоте. В результате само понятие науки размывается и где-то в глубине сознания зреет вопрос: а почему, собственно, мы ей доверяем? И тут появляются непризнанные «гении», которые с жаром осуждают «косную официальную науку», неспособную воспринять их идеи. Даже самим ученым порой становится трудно разобраться, «где правда, где обман». Встает ключевой вопрос: а почему наука вообще имеет столь привилегированное положение в нашем обществе? Почему в школе тратят время на нее, а не на мифы или эзотерические учения? Да и можно ли вообще отличить настоящую науку от поддельной?

Вопросы доверия относятся к числу самых деликатных и в то же время самых важных в нашей жизни. Доверяете ли вы тормозам своей машины? А правительству своей страны? А своему работодателю, банку, врачу, жене, ребенку, собственным глазам, наконец? Источником доверия обычно служит прошлый опыт. Так, ежедневные восходы и заходы солнца убеждают нас в том, что чередование дня и ночи продолжится и в будущем. Если вам 30 лет, то самолично убедиться в надежности дневного светила вы могли всего около 10 тысяч раз. Это очень мало: если за последний год у вашей машины не отказывали тормоза, считайте, что они проверены в несколько раз лучше.

В повседневной жизни мы ежесекундно полагаемся на огромное множество других привычных явлений: горючесть газа в кухонной плите, растворимость сахара в чае, падение на землю брошенного камня, твердость кирпичей дома, прозрачность воздуха — список можно продолжать бесконечно, и все его пункты проверены нами примерно в той же степени, как смена дня и ночи. Если бы каждый из них «сбоил» всего раз в тысячу лет, мы ежедневно наблюдали бы чудеса, причем, как правило, неприятные. Удивительная надежность мирового порядка в целом заставляет нас искать в ней проявление относительно небольшого числа высоконадежных принципов. Именно эта идея лежит в основе науки. И поэтому многие бывают шокированы, узнав, что научные теории никогда не доказываются, никогда не опровергаются и вполне могут находиться в противоречии друг с другом и с экспериментом.

«Как же можно доверять такой науке?!» — вправе воскликнуть читатель. На этот вопрос можно дать краткий ответ: «Потому что наука приносит очевидные и полезные плоды и доверие, следовательно, эффективна», а можно — развернутый, раскрывающий внутренние механизмы научного метода, чем мы отчасти и займемся ниже. Хотя наука развивается уже две с лишним тысячи лет, ученые все еще продолжают избавляться от иллюзий относительно того, что представляет собой научное знание. Причем те, кто специально не интересуется философией науки, часто и в наши дни пребывают во власти заблуждений, вскрытых еще в начале прошлого века. Чтобы разобраться в этом, начнем, как говорится, от печки.

Наивная философия познания

Естественные науки описывают окружающий мир и наблюдаемые в нем явления, стремясь объяснить уже случившиеся события и предсказать будущие. Объяснение вносит порядок в наши представления о мире, позволяя заменить множество разрозненных фактов небольшим числом общих правил, которые намного проще запомнить. А главное: чем больше фактов описывает правило, тем выше к нему доверие и тем более оно пригодно для предсказания будущего. Наиболее общие правила удостаиваются особого почетного статуса «законов природы».

В глубокой древности никто не искал их целенаправленно, но некоторые обобщенные правила закреплялись в культуре практикой. Например, знаменитый египетский треугольник со сторонами длиной 3, 4 и 5 единиц, который, независимо от размера и материала, обязательно будет иметь прямой угол. Или не менее известное правило, связывающее разливы Нила с появлением на небе Сириуса. Подобные правила передавались из поколения в поколение без объяснений и обобщений.

Впервые о поиске общих правил и их природе всерьез задумались в Древней Греции. Именно тогда была систематически разработана логика и сложилось представление о математическом доказательстве. Вершиной греческой науки стала аксиоматическая геометрия Евклида, которая и по сей день преподается в школе. Но доказательства, так замечательно работавшие для мысленных математических объектов, были далеко не столь надежны в повседневной жизни. Греческие философы хорошо понимали, что математическая окружность — это совсем не то же самое, что окружность, нарисованная на песке. Поэтому Платон разделил мир на идеальный и реальный. В первом содержатся безупречные общие правила и свойства, доступные нашему мысленному взору, второй же состоит из их грубых воплощений, которые лишь приблизительно следуют идеальным образцам. Познать общие правила можно только умозрительно, пытаясь подсмотреть их в идеальном мире. Попытки вывести их из опыта в несовершенном реальном мире противоречили самому духу античной философии (хотя допускалось, что остроумное наблюдение может навести на правильную мысль и помочь умозрительному познанию).

Не жаловало подлунный мир и пришедшее на смену античности христианство. Но, хотя источник законов в нем был иной, способ их познания по-прежнему не предполагал обращения к реальному миру. Не имея своей физики и космологии (за исключением весьма общих формулировок Книги Бытия), христианство заимствовало умозрительную античную науку и держалось за нее вплоть до начала революционных перемен эпохи Возрождения. Достоин удивления тот факт, что, например, геоцентрическая система Птолемея, не имея никаких подтверждений в Священном Писании, тем не менее воспринималась как неотъемлемая часть христианской картины мира. Так что даже Коперник рассматривал свою гелиоцентрическую систему мира не как теорию, отражающую реальный порядок вещей, а лишь как более простой и удобный способ астрономических расчетов.

Наука нового времени

Однако подхвативший идеи Коперника Галилей не был столь осторожным и стал проверять, а как же устроен мир на самом деле. Его обращение к эксперименту следует, по большому счету, признать моментом рождения науки, во всяком случае, в современном смысле этого слова. Фактически Галилей предложил новую методологию научного исследования: вместо умозрительного познания идеальных законов он поставил перед наукой амбициозную задачу — постичь замысел Творца, изучая созданный им реальный мир. В определенном смысле такая наука была куда более христианской, чем прежняя средневековая схоластика (представляющая собой синтез христианского богословия и аристотелевой логики), постоянно ссылающаяся на авторитет Аристотеля. В самом деле, раз мир создан Творцом, то его следует изучать столь же досконально, как Писание, стремясь найти в нем безупречную божественную гармонию.

Этот подход оказался поразительно эффективным. Выяснилось, что новые законы и закономерности едва ли не сами валятся вам на голову. Причем многим из них быстро нашлись удивительно полезные применения (маятниковые часы, хронометр с пружинным балансиром, паровые машины, термометры и т. п.). Наука стала двигателем технического прогресса, впечатляющие достижения которого, выраженные в конечном счете деньгами, оружием и отчасти комфортом (то есть всем тем, что в первую очередь интересует финансирующих науку), резко укрепили доверие к новой методологии познания. Суть ее сводилась к построению естественных наук по образцу математики: от «самоочевидных» аксиом к строго доказанным теоремам. Не случайно основополагающий труд Ньютона назывался «Математические начала натуральной философии».

Расхождения теории и практики, которые для греков были имманентной проблемой, теперь стали источником задач, многие из которых удавалось успешно решить. Оказалось, что огромное количество явлений можно объяснить, исходя из небольшого числа простых и красивых законов-аксиом, которые, как считалось, открываются умозрительно, благодаря интуиции исследователя, но подтверждаются и доказываются путем опытной проверки вытекающих из них следствий. Научные теории воспринимались как свойство самого реального мира, нужно было просто их распознать, «прочитать книгу Природы», и подтвердить несколькими примерами правильность прочтения. Этот подход позднее получил название джастификационизма (от англ. justify — «оправдывать», «обосновывать»). Джастификационистский фундамент, заложенный в XVII веке трудами Галилея и Ньютона, оказался настолько крепким, что на протяжении двух столетий определял развитие науки. Но тем серьезнее оказался кризис, когда стали появляться экспериментальные данные, несовместимые с ньютоновской физикой.

Теорию нельзя доказать

А таких примеров к концу XIX века накопилось немало. Никак не удавалось объяснить небольшое несоответствие в движении Меркурия, открытое Леверье в 1859 году. Орбита планеты систематически «уходила» от расчетной. Отклонение было крошечным, всего 43 угловые секунды в столетие, но ведь доказательная теория, основанная на божественных законах, не может быть неточной. Другую проблему подбросила новорожденная электродинамика. Согласно уравнениям Максвелла (1864), электромагнитное взаимодействие всегда распространяется одинаково быстро — со скоростью света. Но это прямо противоречит принципу сложения скоростей в механике Ньютона: как может луч света иметь одинаковую скорость, скажем, относительно движущегося поезда и неподвижного перрона? Кроме того, не удавалось в рамках классической механики объяснить устойчивость атомов и закономерности теплового излучения.

Справиться со всеми этими проблемами позволили теория относительности и квантовая механика, которые показали, что теория Ньютона не является абсолютно точной. Даже хуже того, сами базовые принципы новых теорий оказались совершенно иными. Для концепции джастификационизма это был приговор. Ни о каких доказательствах естественно-научных теорий больше не могло быть и речи. «Открытие греками критического метода вначале породило ошибочную надежду на то, что с его помощью можно будет найти решения всех великих старых проблем, обосновать достоверность знания, доказать и оправдать наши теории. Однако эта надежда была порождена догматическим способом мышления, ибо на самом деле ничего нельзя оправдать или доказать (за пределами математики и логики)» — так резюмировал крах джастификационизма философ науки Карл Поппер в книге «Предположения и опровержения», изданной в 1963 году.

Осенью 2006 года в России стартовал первый в истории нашей страны «обезьяний процесс»: петербургская школьница Мария Шрайбер и ее отец Кирилл Шрайбер пытались в суде оспорить правомерность преподавания в школе теории эволюции. Среди аргументов, которыми истцы обосновывали свои претензии, было утверждение о том, что дарвиновская теория естественного отбора «не доказана» и является «не более чем гипотезой». Отклонив в итоге иск, суд никак не прокомментировал данное заявление, и эти слова как бы повисли в воздухе. Теперь их при каждом удобном случае повторяют противники теории эволюции. Между тем уже более сорока лет известно, что научные теории в принципе не могут быть доказаны, поскольку они содержат универсальные утверждения, а число экспериментов всегда конечно. Различие же между гипотезой и теорией состоит лишь в том, как их воспринимает научное сообщество. Широко признаваемую систему идей называют теорией, а частное предположение, нуждающееся в подтверждении (частным экспериментом или серией), — гипотезой. И в этом смысле эволюция безусловно теория.

Требование «предъявить доказательства» часто приходится слышать и в отношении других научных концепций: теории относительности, квантовой механики, термодинамики, космологии Большого взрыва. «Наука никогда ничего не доказывает», — этими словами начинает свою книгу «Разум и природа» знаменитый американский антрополог и философ Грегори Бейтсон (Gregory Bateson). Причем данное утверждение помещено в главе с ироничным названием «Каждый школьник знает», намекающим, видимо, на уровень компетентности тех, кто с этим тезисом незнаком. (Тут, конечно, надо оговориться, что речь идет о естественных науках, изучающих реальный мир. Чистая математика — единственная область исследований, где возможны строгие доказательства, — к числу естественных наук не относится.)

Александр Сергеев

Статья предоставлена журналом "Вокруг Света"