Анаксимандр и рождение науки - Карло Ровелли

Что представляет собой научное мышление? Каковы его пределы? В чем причина его силы? Чему оно действительно нас учит? Каковы его особенности и как оно соотносится с другими формами познания?

Эти вопросы определили характер моих размышлений об Анаксимандре в предыдущих главах. Рассуждая о том, как Анаксимандр прокладывал путь для научного познания, я выделил ряд аспектов самой науки. Теперь я изложу свои наблюдения в более явной форме.

В течение последнего столетия велась оживленная дискуссия о природе научного познания. Работы таких философов науки, как Карнап и Башляр, Поппер и Кун, Фейерабенд, Лакатос, Куайн, ван Фраассен и многих других, изменили наше представление о том, что составляет научную деятельность. В определенной степени это переосмысление стало реакцией на шок: неожиданный крах ньютоновской физики в начале двадцатого века.

В девятнадцатом веке часто шутили, что Исаак Ньютон был не только одним из самых умных людей в истории человечества, но и самым удачливым, поскольку существует только один набор фундаментальных законов природы, и именно Ньютону посчастливилось их открыть. Сегодня мы не можем не улыбнуться, читая об этом, поскольку подобное представление обнаруживает серьезную эпистемологическую ошибку мыслителей девятнадцатого века, а именно идею о том, будто бы хорошие научные теории являются окончательными и сохраняют свою силу до конца времен.

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