Жизнь проста. Как бритва Оккама освободила науку и стала ключом к познанию тайн Вселенной - Джонджо МакФадден
НАУКА – ЭТО ПРОСТОТА
Почти вся наука и, в сущности, почти все наши знания о мире сформировались благодаря байесовской вероятности, которая лежит в основе индуктивного метода познания. Как утверждают постмодернисты, тот факт, что Солнце встает утром, очевидность которого доказана тысячами наблюдений, не дает нам оснований с полной уверенностью заявлять, что оно встанет и завтра, но дает высокую вероятность, что эта простейшая гипотеза, основанная на наблюдениях, окажется верной. Не столько определенность, сколько вероятность является достаточной для научного познания и составляет суть современной науки. Алхимики доверяют опытам, астрологи вычислениям, однако ни им, ни тысячам других мистиков, философов и священников не приходит в голову полагаться на самые простые решения, которые к тому же имеют самую высокую вероятность.
Безусловно, наука подразумевает не только простоту. Существенную роль играет опыт, логика, математика, повторяемость, верификация и фальсифицируемость. Принцип фальсифицируемости, который отстаивал философ Карл Поппер (1902–1994), пожалуй, чаще всего приводится в качестве основного критерия, позволяющего отличить научную теорию от псевдонаучной. Однако и это не является гарантией научности, поскольку доказать ошибочность теории так же невозможно, как доказать обратное. Любой ученый-экспериментатор знает, что, если полученный результат противоречит ожиданиям, как правило, никто не спешит объявлять свою гипотезу ошибочной. Наоборот, возникает стремление подумать над причинами расхождения результатов и усложнить теорию. Мы с вами были свидетелями того, как это происходит на практике (глава 12), когда сторонники теорий флогистона и теплорода вводили новые величины, такие как отрицательный вес, вместо того чтобы отказаться от своих гипотез. Креационисты – большие мастера создавать надуманные, но неопровержимые гипотезы, чтобы объяснить, например, природу ископаемых останков.
Иногда имеющихся фактов недостаточно, чтобы опровергнуть теорию – примером может служить то, как некоторые теории, считавшиеся мертвыми, то есть когда-то опровергнутыми с помощью веских доказательств, вновь возникают из небытия. Так произошло с теорией Ламарка о наследовании некоторых приобретенных признаков – например, неравномерного развития мускулатуры рабочей руки кузнеца, которая в свое время была опровергнута на основании опытов и наблюдений. Однако появившиеся в 1990-х годах данные об ограниченном наследовании некоторых приобретенных признаков, таких как пищевые предпочтения, привели к возрождению – в форме эпигенетики – представлений о неменделевских механизмах наследования[455]. В ХХ веке Эйнштейн ввел понятие космологической постоянной, чтобы его общая теория относительности отвечала требованиям статической Вселенной, но отказался от нее, когда было обнаружено ускоренное расширение Вселенной. Однако в XXI веке о космологической постоянной вспомнили вновь, когда потребовалось объяснить темную энергию космоса[456]. То же произошло и с теорией о геоцентрической системе мира, о чем я уже упоминал в предыдущей главе. Ее никто никогда не опровергал, поскольку она не является ошибочной. Она просто не столь эффективна в сравнении с альтернативными теориями. Постмодернисты оказались правы в своем окончательном выводе, что истинность, как и ложность теории недоказуемы. Впрочем, это не останавливает нас в наших поисках простейшей теории, способной давать точные прогнозы. Наука стремится не столько к неопровержимости, сколько к простоте.
КАРМАННАЯ БРИТВА
Нам, безусловно, не нужно обращаться к преподобному Байесу, чтобы убедиться, например, в том, что гелиоцентрическая система дает более простое объяснение траектории движения планет, чем геоцентрическая с ее нагромождением орбит. Это совершенно очевидно. Нашему уму, по-видимому, свойственно отдавать предпочтение простому, и, как утверждает когнитивный психолог Ник Чейтер[457], присваивать большую вероятность более простым моделям. Но как распознать более простую модель? Один из признаков – краткость объяснения. Шекспир писал: «Краткость есть душа ума»[458], а еще она свидетельствует о простоте теории. Неправдоподобные истории, как правило, длинные. Американский философ Нельсон Гудмен придумал довольно сложный тест на простоту текста[459], но есть и другой, более простой и надежный способ, который я бы назвал карманной бритвой Оккама. Он состоит в том, что мы считаем количество значимых слов (исключая артикли, союзы и т. д.) в сравниваемых объяснениях или моделях. Сокращая вероятность вдвое с каждым лишним значимым словом, мы в итоге отказываемся от более многословного варианта.
Если применить принцип карманной бритвы к двум моделям планетарного движения, то для обоснования движения планет в системе, в центре которой находится Солнце, потребуется, скажем, 50 слов. Для обоснования планетарного движения в геоцентрической системе со всеми эпициклами в их сложной взаимосвязи, по самым скромным подсчетам, потребуется как минимум 100 слов. Мой карманный калькулятор говорит, что вероятность появления гелиоцентрической системы будет в 270 или примерно в миллион миллиардов раз больше, чем геоцентрической.
Попробуйте применить карманную бритву Оккама к другим спорным вопросам, которые упоминались в этой книге, – например, к дискуссии креационистов со сторонниками теории естественного отбора по поводу происхождения окаменелостей. Весьма поучительно будет проверить остроту бритвы на псевдонаучных методиках лечения, таких как гомеопатия или лечение кристаллами: для этого достаточно лишь противопоставить многословное объяснение принципа их действия лаконичному аргументу против: «Они не работают». Глобальное потепление и его возможные причины тоже представляют интересный материал, на котором можно отточить принцип действия карманной бритвы.
В заключение я хотел бы напомнить вам, что бритва Оккама как таковая не позволяет делать вывод о том, просто или сложно устроен мир. Она лишь побуждает нас выбирать простейшие модели, способные давать точные прогнозы. Такое проявление принципа простоты можно назвать слабой формой бритвы Оккама. Однако многие ученые, особенно физики, взяли на вооружение сильную форму, которая утверждает, что Вселенная проста настолько, насколько это возможно, учитывая, что в ней существуем мы.
19
Простейший из миров?
Всякое природное действие совершается кратчайшим путем.
Леонардо да Винчи. Записные книжки[460],[461]
Лето 1753 года. На одной из площадей Берлина городской палач сжигает книги по приказу Фридриха Великого. Слова, напечатанные на охваченных огнем страницах, принадлежат титану французского Просвещения Вольтеру (1694–1778), который в это время проживает в Берлине. Его памфлет «Диатриба доктора Акакия, папского лекаря» (фр. Diatribe du Docteur Akakia) – злая сатира на жизнь и научную деятельность другого жителя Берлина, тоже француза и главы Берлинской академии наук Пьера Луи Моро де Мопертюи (1698–1759). Мопертюи родился в 1698 году, на четыре года раньше, чем Томас Байес, в портовом городе Сен-Мало на бретонском побережье Франции. Он изучал математику в Париже и в 1731 году был принят в Парижскую академию наук, где вскоре стал поборником законов механики, открытых Ньютоном по ту сторону Ла-Манша. В 1730-х годах Мопертюи вступает в дискуссию о форме земного эллипсоида: является ли Земля вытянутым эллипсоидом (сплющенным вдоль линии экватора) или сжатым (сплющенным на полюсах). С помощью законов
