Что подвластно науке?
Когда заходит речь об ограниченности нашего познания, ученые любят вспоминать дотошного ихтиолога, который проверил сетью воды всех морей, изучил улов и заявил: «Нет в мире рыб короче дюйма!» Взглянув на его сеть, рыбак сказал: «Ячейки твой сети равны одному дюйму. Как бы ты мог поймать более мелкую рыбу?!»
За этой бесхитростной шуткой скрывается самый глубокий и достоверный принцип науки: доступные нам методы исследований кладут предел познаваемости некоторых явлений!
Популярная литература и элементарные учебники обычно придерживаются противоположного мнения. Они внушают, что наука много «доказала», и люди верят, что любая проблема будет, в конечном счете, разрешена по мере развития более эффективных и изощренных методов, что в принципе — все познаваемо. Однако вышеупомянутая притча показывает, что познаваемое ограничено известными пределами.
Чтобы оценить подвластное науке, следует дать определение научного метода. Общепризнанной считается следующая схема:
1. Серия наблюдений
2. Вывод эмпирических законов
3. Создание теории
4. Сделанные на ее основе прогнозы
5. Проверка прогнозов последующими наблюдениями
6. Пересмотр теории
Как отмечают многие историки науки, эта схема несколько упрощена и не всегда согласуется с тем, что происходит в действительности. И все же ее можно принять за исходную точку.
Можно опровергнуть, но нельзя доказать
Наиболее важный вывод из приведенной схемы научного метода гласит: если прогнозы не согласуются с фактами, теория может быть опровергнута, если согласуются — не может быть доказана.
Подтвержденные прогнозы делают теорию более приемлемой, но могут быть и другие теории, способные объяснить наблюдаемые явления. Вспомним, что ньютоновская механика, господствовавшая более 200 лет, уступила, в конечном счете, теории относительности.
В принципе, единственное, что мы способны доподлинно «узнать», приходит к нам через органы чувств. Не буду вдаваться в обсуждение абстрактных, хотя и классических проблем: «можем ли мы доказать существование внешнего мира», «можем ли мы узнать, спим мы или бодрствуем», «имеет ли наше чувственное восприятие ту же структуру, что и „реальный мир“». Моя задача — показать, что в некоторых отношениях научное наблюдение носит более сложный характер, чем это вытекает из приведенной выше упрощенной схемы научного метода.
Как известно, любые наблюдения над очень малыми или очень большими величинами требуют усиления наших органов чувств специальными приборами. Следовательно, для объяснения подобных наблюдений всегда необходима предварительная теория используемой аппаратуры. До открытия ахроматического стекла (примерно 180 лет назад) микроскописты сообщали о множестве фантастических явлений, которые мы теперь объясняем ошибками их приборов. Определяя положение звезд, мы допускаем, что свет распространяется прямолинейно — через пространство, имеющее некую предполагаемую геометрию. Милликен не измерил заряд электрона. Он вычислял заряды на масляных каплях по их движению в электромагнитном поле и (отбросив данные, не согласующиеся с его гипотезой!), нашел, что эти заряды приблизительно равны целым числам, кратным некоему постоянному заряду. Уотсон и Крик не «наблюдали» двойную спиральную структуру ДНК. Они произвели фурье-анализ рентгенограмм, снятых на фотографические пластинки, и пришли к выводу, что гипотеза двойной спирали согласуется с данными рентгеноскопии.
Пример с ДНК показывает, насколько увеличился в наши дни разрыв между наблюдением и его интерпретацией. В физике элементарных частиц фактически наблюдают лишь следы на фотографических пластинках, а затем интерпретируют их как доказательство возникновения или исчезновения частиц. Лежащая в основе такой интерпретации квантовая электродинамика представляет собой крайне абстрактную теорию, многие построения которой невозможно постулировать даже в мысленных экспериментах.
Существует ли внешний мир?
В знаменитой книге «Что такое жизнь с точки зрения физики?» Эрвин Шредингер рассматривает контраст между образами мира, из которых один создан классической наукой, восходящей к древним грекам, а другой — в наше время. Согласно классической науке, существует внешний мир, не зависящий от наблюдателя. При этом признается неизбежность ошибок наблюдения, но считается, что посредством усовершенствования приборов, ошибки можно сделать сколь угодно малыми. Идеалом является описание явления, полностью независимого от наблюдателя.
В современной науке мы признаем, что наблюдение — результат взаимодействия между изучаемой системой и наблюдателем (с его приборами), причем процесс такого взаимодействия искажает состояние и системы, и наблюдателя. Анализируя этот процесс, Гейзенберг установил, что любые измерения имеют присущие им пределы точности. Например, невозможно с предельной точностью измерить и положение, и момент количества движения электрона.
В упомянутой выше книге, Шредингер задается вопросом: «Если наблюдения по сути своей зависят от наблюдателя, возможно ли „объективное познание“? Но почему описания явлений, полученных от разных наблюдателей так схожи между собой?» После экскурса в философию Шредингер приходит к выводу, что разум каждого человека является частью Б-жественного разума. Б-г — единственный подлинный наблюдатель, и все общее в наших концепциях исходит от Него. (Весьма любопытно, что концепция Б-жественного разума в представлении Шредингера очень сходна с хасидской концепцией Б-жественной души.) «Приведенное нами заключение, — пишет Э. Шредингер на стр.123, в главе „О детерминизации и свободе воли“, — является наибольшим из того, что может дать биолог, пытающийся одним ударом доказать и существование Б-га и бессмертие души».
Мы уже напоминали о стадии формулирования эмпирических законов, обобщающих наши наблюдения. Эта стадия всегда предусматривает выход за пределы фактического материала путем экстраполяции, но чем дальше мы уходим от известной области, тем менее надежной становится экстраполяция. Например, электропроводность при очень низких температурах резко отличается от электропроводности при обычных температурах, а химия низких температур принципиально отлична от обычной химии. Ньютоновская механика перестает быть справедливой при очень высоких скоростях и субатомных расстояниях, уступая место теории относительности и квантовой механике.
«Предсказание» прошлого
Обратное экстраполирование во времени сопряжено с особыми трудностями. В таких явлениях, как теплопроводность, диффузия и других процессах, зависящих от случая, «предсказание» прошлого, исходя из настоящего, по мнению ученых, считается некорректно поставленной задачей. Например, в тонком металлическом стержне могут существовать бесконечно разнообразные распределения температур, которые спустя час заменят новые распределения. Сходным образом, оценка возраста Земли, вычисленная лордом Кельвином на основании скорости охлаждения при нынешних температурах, абсолютно ненадежна, не говоря уж о том, что Кельвин не знал о нагреве, обусловленном радиоактивностью. По ньютоновской механике, если точно известны современное состояние солнечной системы и все воздействующие на нее силы, можно «предсказывать» прошлое и будущее на бесконечно долгие промежутки времени. Но мы помним судьбу «непоколебимой» механики Ньютона.
Противоречивые теории
Обратимся теперь к двум конкретным проблемам — основным предметам спора между наукой и религией.
До недавнего времени общепринятая геологическая теория происхождения мира базировалась на так называемом униформитарном принципе, который объясняет прошлое, используя действующие ныне законы, в предположении аналогичного их действия в прошлом. Против такого подхода свидетельствует нынешняя убежденность ученых, что в период формирования Земли температура и радиоактивность резко отличались от наблюдаемых в настоящее время.
На конференции, организованной в 1972 году Королевским научным обществом и Королевским астрономическим обществом в Лондоне, выяснилось, что каждый ученый, изучающий происхождение солнечной системы, придерживается собственной концепции, которая исключает теории других специалистов. Обзор этого поразительного разнобоя мнений можно обнаружить и отчетном докладе конференции. В качестве примера могу сослаться на основные теории происхождения Луны, поскольку их всего три: захват Землей, отрыв от Земли, и одновременное образование Земли и Луны. Сторонники каждой из этих теорий находят «убедительное» подтверждение своим гипотезам в результатах анализа лунного грунта. Еще сравнительно недавно наука безоговорочно ссылалась на Аристотеля, согласно которому материя не исчезает и не возникает вновь. Это был самый убедительный довод против рассказа Торы о сотворении мира. Однако квантовая теория поля столь же безоговорочно признает, что возникновение и исчезновение элементарных частиц происходит повсеместно и постоянно.
В наши дни наиболее широкое признание получила теория происхождения мира в результате «большого взрыва», по которой вселенная возникла внезапно — из ничего — за какие-нибудь полчаса. Единственное серьезное расхождение с Торой сводится здесь к вопросу о датировке события. Одновременно, ученые испытывают мистический трепет перед теорией «большого взрыва», ибо она ставит вопрос: «А кто это сделал?» Кстати, если не вдаваться в математику, теория эта весьма напоминает описание сотворения мира в книге «Зоар».
Вторая противоречивая проблема касается истории возникновения и развития жизни на Земле. Вот что пишет по этому поводу выдающийся биолог Девис: «Данные палеонтологии в равной степени согласуются и с другими (кроме теории эволюции) интерпретациями, например, с сотворением мира Б-гом, внутренними процессами развития, ламаркизмом и т. д. Эти данные не способны ни доказать, ни опровергнуть ни одну из упомянутых идей».
Нет никаких доказательств, подтверждающих эволюцию, и многие крупные ученые прямо называют эту теорию собранием вымышленных историй. Исход всего живого из океана на сушу предполагает, например, существование живых организмов — промежуточного звена между пресмыкающимися и птицами. Отсутствие ископаемых останков дарвинисты объясняют неполнотой имеющихся данных и редкостью промежуточных форм.
Сторонники более затейливой теории — так называемой «скачкообразной эволюции», объясняют разнообразие форм жизни внезапными радикальными изменениями. С их точки зрения подобная эволюция — на уровне класса живых существ — происходит лишь раз в 50 миллионов лет… Вывод один: ни одна из этих гипотез не поддается проверке фактами.
Миллионы поколений таких быстроразмножающихся организмов, как плодовая мушка и хлебная плесень, исследуются в генетических лабораториях с 1910 года и подвергаются мутационным воздействиям, начиная с 1927 года. Однако за все это время не появилось ни одного сообщения о мутациях, которые привели бы к изменению вида.
Возникновение жизнеспособного и воспроизводимого потомства, отличающегося от предыдущего по числу хромосом, подобно чуду. Сколько же таких «чудесных» событий потребовалось бы для того, чтобы миллионы видов насекомых, например, существенно различающиеся по числу хромосом, могли произойти от некоего гипотетического общего предка?
Современная теория эволюции представляет собой псевдонаучную схему, удобную для интерпретации результатов раскопок и объяснения сходства и различий между живыми организмами. Под эту схему можно подогнать любые наблюдения и невозможно представить себе факты, которые противоречили бы ей. Предпринимаемые неоднократно отчаянные попытки уточнить эту теорию настолько, чтобы она поддавалась экспериментальной проверке, не дали желаемых результатов и не закрыли пропасть между теорией эволюции и наблюдаемыми фактами.
Настоящим камнем преткновения для теории эволюции стал глаз — сложный орган с его сетчаткой, пигментным слоем, хрусталиком и роговицей. Эволюционный «сценарий» появления этого органа полностью игнорирует такие аспекты, как число генных превращений, которые потребовались бы для развития глаза, и время, необходимое для реализации такого превращения. Причем следует помнить, что «эволюция» глаза должна была происходить с самыми разными, не перекрещивающимися между собой визами живых организмов. На вопрос: «Могло ли это произойти?» дарвинисты отвечают: «Могло. При наличии времени и большой удаче». На вопросы: «Произошло ля это на самом деле?» и «Как мы можем об этом узнать?» их сценарий ответов не дает.
Любая теория есть всего лишь рабочая гипотеза. Если ее прогнозы подтверждаются фактами, теория становится более правдоподобном, но никогда не может быть названа абсолютной. Такова точка зрения всех ученых и большинства философов. Следовательно, поддержка любой, а тем более спорной теории является актом веры и только.
Известно множество попыток примирения Торы с различными научными концепциями. Появился даже новый ее перевод, согласующийся с небулярной космогонической гипотезой. В этой связи полезно вспомнить о ценнейшем уроке, преподанном великим Рамбаном, который еще восемь веков назад, в эпоху безраздельного господства взглядов Аристотеля, убедительно объяснил, каким образом просвещенный человек может принять идею сотворения мира из ничего. Насколько было бы ему легче, если бы он дожил до современной теории «большого взрыва»!
Любая попытка примирить Тору с какой-либо модной в данное время теорией таит в себе большую опасность. Хотя бы потому, что большинство современных физических теорий мгновенно устаревают. В науке не изменяются только достоверно экспериментальные результаты.
Научные законы тесно связаны с экстраполяцией. Принято считать: если система в данный момент времени находится в некотором определенном состоянии, следовательно, в недалеком будущем, она окажется в новом, предугадываемом состоянии. «Предсказание» прошлого базируется на следующем постулате: если система находится в конкретном состоянии, а действующие ныне законы, как мы считаем, были неизменными на протяжении рассматриваемого периода времени, следовательно, система пребывала в прошлом в таком-то состоянии. Но, очевидно, что мы не можем знать, когда возникла система, и каким образом соблюдались в ту пору действующие в наши дни законы.
По аналогии можно привести такой пример. Вы отдаете свои часы специалисту и спрашиваете: «В каком положении были стрелки 12 часов назад?» Он может и должен ответить следующим образом: «Если часы исправны и были вовремя заведены, то стрелки сейчас находятся в том же положении. Но я не знаю, когда вы их завели, а, кроме того, ваши часы могут спешить или отставать!»
Концепция о том, что Б-г сотворил мир со всем в нем сущим 5760 года назад, не противоречит научным законам. Выбор между этой концепцией и теорией «большого взрыва» является, таким образом, актом веры, а не выводом из известных нам научных фактов.
Об авторе (сведения за 1992 год): Профессор П. Розенблюм окончил в 1941 году университет штата Пенсильвания и в 1944 году защитил докторскую диссертацию по математике в Стенфордском университете. В 1951 году, после нескольких лет преподавания в Брауновском и Сиракузском университетах, П. Роземблюм стал профессором математики в университете штата Миннесота, где руководил несколькими проектами в области преподавания, а с 1965 года — он профессор математики и математического образования в Колумбийском университете. Профессор Роземблюм автор 6 книг и около 50 научных работ.
