Смолин

[abs8192]

17. Что есть наука?

Чтобы обратить негативные тенденции в физике, мы, прежде всего, должны понять, что есть наука, – что двигает ее вперед и что удерживает ее сзади. И чтобы сделать это, мы должны определить науку как нечто, являющееся более чем суммой того, что делают ученые. Цель этой главы – предложить такое определение.

Когда я поступил в аспирантуру в Гарвард в 1976, я был наивным студентом из небольшого колледжа. Я благоговел перед Эйнштейном, Бором, Гейзенбергом и Шредингером и тем, как они изменили физику силой своего радикального мышления. Я мечтал, как это делают молодые люди, быть одним из них. И вот я нахожусь в центре физики частиц, окруженный лидерами этой области – людьми вроде Сидни Колмэна, Шелдона Глэшоу и Стивена Вайнберга. Эти люди невероятно умны, но они совсем не похожи на моих героев. На лекциях я никогда не слышал от них разговора о природе пространства и времени или о проблемах в основаниях квантовой механики. Я никогда не встречал студентов с этими интересами.

Это привело меня к персональному кризису. Я определенно был не так скроен, как студенты из великих университетов, но я, будучи студентом, выполнял исследования, которые большинство моих однокашников не имели, и я знал, что я быстро учусь. Так что я был уверен, что я мог бы делать работу. Но я также имел очень специфические идеи о том, каким должен быть великий теоретик. Великие физики-теоретики, с которыми я терся плечами в Гарварде, скорее, отличались от этого. Атмосфера была не философской; она была жесткой и агрессивной, доминировали нахальные, самоуверенные и самонадеянные люди, и в некоторых случаях оскорбительные к тем людям, кто не соглашался с ними.

В это время я подружился с молодым философом науки по имени Амелия Рэчел-Кон. Через нее я познакомился с людьми, которые, подобно мне, интересовались глубокими философскими и основополагающими проблемами физики. Но это только ухудшило дело. Они были приятнее, чем физики-теоретики, но они казались счастливыми, просто анализируя точные логические проблемы в основаниях СТО или обычной квантовой физики. Мне не хватало терпения на такие разговоры; я хотел изобретать теории, а не критиковать их, и я был уверен, что – так же не склонные к размышлениям, какими казались создатели стандартной модели, – они знали вещи, которые мне необходимо было знать, если я хотел чего-нибудь достичь.

Как только я начал всерьез думать, чтобы их покинуть, Амелия дала мне книгу философа Пауля Фейерабенда. Она называлась Против метода и она заговорила со мной – но то, что она должна была мне сказать, было не очень ободряющим. Это был удар по моей наивности и погружению в себя.

Книга Фейерабенда сказала мне следующее: Послушай, дитя, прекрати мечтания! Наука не есть посиделки философов на облаках. Это человеческая деятельность, такая же сложная и проблематичная, как и любая другая. Для науки не имеется простых методов, и не имеется простых критериев того, кто есть хороший ученый. Хорошая наука, как бы то ни было, срабатывает в отдельный момент истории на продвижение вперед нашего знания. И не надоедай мне с вопросами, как определить прогресс, – определяй его любым способом, как нравится, и это все будет верно.

Из Фейерабенда я узнал, что прогресс иногда требует глубоких философских размышлений, но чаще всего нет. Главным образом, они поддерживаются приспособленческими людьми, которые срезают углы, преувеличивают то, что они знают и чего достигли. Галилей был один из них; многие из его аргументов были неверны, и его оппоненты – хорошо образованные, философски мыслящие иезуитские астрономы того времени – легко пробивали бреши в его рассуждениях. Тем не менее, он был прав, а они ошибались.

Еще я узнал из Фейерабенда, что никакие априорные аргументы не могут нам сказать, что будет работать во всех обстоятельствах. Что работает на продвижение науки вперед в один момент, будет неверным в другой. И я изучил еще одну вещь из истории Галилея: вы должны бороться за то, во что вы верите.

Послание Фейерабенда было не слишком своевременным предупреждением. Если я хотел делать хорошую науку, я должен был понять, что люди, с которыми я был достаточно счастлив обучаться, на самом деле были великими учеными дня. Подобно всем великим ученым, они преуспели, поскольку их идеи были правильными и они за них боролись. Если ваши идеи правильны и вы за них боретесь, вы чего-нибудь достигнете. Не растрачивайте время на ощущение сожаления о самом себе или на состояние ностальгии по поводу Эйнштейна и Бора. Никто иной, кроме вас, не может развить ваши идеи, и никто иной, кроме вас, не может за них бороться.

Мне пришлось долго ходить и принимать решение, чтобы определиться в науке. Я вскоре нашел, что я мог бы проводить реальные исследования по применению методов, используемых в физике частиц, к проблеме квантовой гравитации. Если это и означало не принимать на время во внимание основополагающие проблемы, тем не менее, это было чудесно, быть в состоянии придумать новую формулировку и провести в ее рамках некоторые вычисления.

Чтобы поблагодарить его за сохранение моей карьеры, я послал Фейерабенду копию моих тезисов на доктора философии. В ответ он прислал мне свою новую книгу, Наука в свободном обществе (1979) с замечанием, приглашающим меня повидаться с ним, если я когда-нибудь буду в Беркли. Несколькими месяцами позже мне случилось быть в Калифорнии на конференции по физике частиц и я попытался выследить его, но это было действительно задачей. Он не соблюдал офисных часов в университете, а на самом деле не имел офиса. Секретарь философского департамента улыбнулся, когда я спросил о нем, и посоветовал мне поискать его дома. Тут он был в телефонной книге на Миллер Авеню в Беркли Хиллз. Я мобилизовал мое мужество, позвонил и вежливо спросил профессора Пауля Фейерабенда. Кто бы ни был на другом конце телефонной линии, он раскричался: «Профессор Пауль Фейерабенд! Это другой Пауль Фейерабенд. Вы можете найти его в университете», – и повесил трубку. Так что я вклинился в один из его классов, и нашел его готовым поговорить попозже, если только коротко. Но за несколько минут, которые он уделил мне, он предложил неоценимый совет. «Да, академический мир испортился, и нет нчего, что бы вы могли сделать с этим. Но не беспокойтесь об этом. Просто делайте то, что вы хотите. Если вы знаете, что вы хотите делать, и защищаете это, никто не будет прикладывать какой-либо энергии, чтобы остановить вас.»

Шестью месяцами позже он написал мне вторую заметку, которая нашла меня в Санта Барбаре, где я только что принял позицию постдока в Институте теоретической физики. Он упомянул, что он разговаривал с талантливым студентом-физиком, который, подобно мне, имел философские интересы. Не мог бы я встретиться с ним и посоветовать ему, как действовать? Что я на самом деле ожидал, так это другого шанса поговорить с Фейерабендом, так что я снова прибыл в Беркли и встретился с ними двумя на ступеньках философского здания (настолько близко, насколько он, вероятно, всегда контактировал со соими коллегами). Фейерабенд угостил нас ланчем в Chez Panisse*, затем подвез нас до своего дома (который, как оказалось, находился на Миллер Авеню в Беркли Хиллс), так что студент и я смогли поговорить, пока он смотрел свою любимую мыльную оперу. По пути я разделил заднее сидение небольшого спортивного автомобиля Фейерабенда с надувным плотом, который он держал здесь на случай 8-балльного землетрясения, если оно произойдет, пока он будет находиться на мосту через Залив Сан-Франциско.

---

* Ресторан в Беркли, Калифорния, известный как место зарождения калифорнийской кухни. – (прим. перев.)

---

Первым вопросом, который поднял Фейерабенд, была перенормировка, метод обращения с бесконечностями в квантовой теории поля. Я был удивлен, обнаружив, что он довольно хорошо разбирается в современной физике. Он не был против науки, как должен был бы быть по намекам некоторых из моих профессоров в Гарварде. Было ясно, что он любит физику, и он был лучше знаком с техническими тонкостями, чем большинство философов, которых я знал. Его репутация как врага науки возникла, очевидно, потому, что он рассматривал вопрос, почему наука работает, как не имеющий ответа. Потому ли, что наука имеет метод? Так действует и знахарь.

Возможно, разница, рискнул я предположить, в том, что наука использует математику. Но так действует и астрология, ответил он, и он мог бы объяснить детали различных вычислительных систем, используемых астрологами, если мы ему позволим. Никто из нас не знал, что сказать, когда он утверждал, что Иоганн Кеплер, один из величайших физиков, которые когда-либо жили, сделал несколько вкладов в техническое усовершенствование астрологии, а Ньютон потратил больше времени на алхимию, чем на физику. Мы думаем, что мы лучшие ученые, чем Кеплер или Ньютон?

Фейерабенд был убежден, что наука является человеческой деятельностью, осуществляемой предприимчивыми людьми, которые следуют общей логике или методу, и, что бы они ни делали, все начинает увеличивать знание (как бы вы его не определяли). Так что его главный вопрос заключался в следующем: как работает наука и почему ее работа так хороша? Даже если он возразил всем моим собственным объяснениям, я чувствовал, что он неистово занимался этим вопросом не потому, что он был против науки, а потому, что он заботился о ней.

В течение дня он рассказал нам свою историю. Он был одаренным в физике тинейджером в Вене, но его занятия были прерваны, когда он был призван на фронт во Вторую мировую войну. Он был ранен на русском фронте, и затем закончил в Берлине, где нашел работу после войны в качестве актера. Со временем он устал от театрального мира и вернулся к изучению физики в Вене. Он вступил в философский клуб, где открыл, что он мог бы победить на любой стороне философских дебатов, просто используя умения, которые он освоил в актерской профессии. Это вызвало у него вопрос, а имеет ли академическая наука какое-либо рациональное основание. Однажды студентам удалось пригласить Людвига Витгенштейна прийти в их клуб. Фейерабенд был настолько впечатлен, что решил переключиться на философию. Он поговорил с Витгенштейном, который пригласил его приехать в Кембридж для совместных с ним исследований. Но к тому моменту, когда Фейерабенд попал в Англию, Витгенштейн умер, так что кто-то предложил ему поговорить с Карлом Поппером, другим эмигрантом из Вены, который преподавал в Лондонской школе экономики. Так он попал в Лондон и начал свою жизнь в философии с написания статей, нападающих на труды Поппера.

После нескольких лет ему была предложена преподавательская работа. Он спросил друга, как ему возможно было бы преподавать, понимая, как мало он знает. Друг сказал ему выписать все, что, как он думает, он знает. Это заполнило один клочок бумаги. Тогда друг сказал ему сделать первую запись предметом первой лекции, вторую запись предметом второй лекции и так далее. Так студент-физик, побывав солдатом, побывав актером, стал профессором философии.[126]

Фейерабенд отвез нас назад в университетский городок Беркли. Прежде чем покинуть нас, он дал нам последний совет. «Просто делайте то, что хотите делать, и не обращайте никакого внимания ни на что другое. В моей карьере я никогда не потратил и пяти минут, делая то, что я не хотел бы делать.»

И это более или менее то, что я и делал. До настоящего времени. Сегодня я чувствую, что мы должны говорить не просто о научных идеях, но так же и о научном процессе. Выбора нет. Мы отвечаем за то, что будут думать последующие поколения о том, почему мы были настолько менее успешны, чем наши учителя.

С момента моего визита к Фейерабенду, который умер в 1994 в возрасте семидесяти лет, я наставлял нескольких талантливых молодых людей в преодолении кризиса, очень похожего на мой собственный. Но я не могу сказать им то, что я сказал самому себе более молодому, – что доминирующий стиль был настолько поразительно успешен, что его нужно было уважать и к нему приспосабливаться. Теперь я должен согласиться с моими молодыми коллегами, что доминирующий стиль не имеет успеха.

Первое и самое главное, стиль занятий наукой, который я изучил в Гарварде, не приводит больше к прогрессу. Он был успешен при установлении стандартной модели, но потерел неудачу при необходимости выйти за ее пределы. После тридцати лет мы должны спросить, а не пережил ли этот стиль с течением времени свою полезность. Возможно, наступил момент, требующий более склонного к размышлениям, рискованного и философского стиля Эйнштейна и его друзей.

Проблема намного шире теории струн; она содержит оценки и позиции, взлелеянные физическим сообществом в целом. Просто обратимся к тому, что физическое сообщество структурировано таким образом, что большие исследовательские программы, которые агрессивно себя пропагандируют, имеют преимущества перед более мелкими программами, которые делают более осторожные утверждения. Следовательно, молодые академические ученые имеют лучшие шансы преуспеть, если они убедят более старых ученых в технически свежих решениях давно стоящих проблем, поставленных доминирующими исследовательскими программами. Делать противоположное – мыслить глубже и более независимо и пытаться сформулировать свои собственные идеи – это плохая стратегия для успеха.

Физика, таким образом, оказывается неспособной решить свои ключевые проблемы. Пора сменить курс – на поощрение небольших рискованных новых исследовательских программ и на препятствование укоренившимся подходам. Мы должны отдать преимущество эйнштейнам -- людям, которые думают сами и игнорируют установленные идеи могущественных вышестоящих ученых.

Но, чтобы убедить скептиков, мы должны ответить на вопрос Фейерабенда о том, как работает наука.

Здесь, кажется, возможны два конфликтующих взгляда на науку. Один рассматривает науку как поле деятельности бунтовщиков, индивидуалов, которые приходят к великим новым идеям и тяжело работают на протяжении жизни, чтобы доказать их правильность. Это миф о Галилее, и мы видим, как он изжил себя сегодня в попытках нескольких в высшей степени достойных восхищения ученых вроде математического физика Роджера Пенроуза, теоретика по сложным системам Стюарта Кауффмана и биолога Линна Маргулиса. Затем имеется взгляд на науку как на консервативное согласованное сообщество, которое допускает малые отклонения от ортодоксального мышления и канализирует творческую энергию на продолжение хорошо определенных исследовательских программ.

В некотором смысле оба взгляда верны. Наука требует как революционности, так и консерватизма. На первый взгляд, это кажется парадоксальным. Как в течение столетий может преуспевать предприятие, чтобы требовать сосуществования революционности и консерватизма? Кажется должен быть какой-то трюк, чтобы привести революционность и консерватизм в долгосрочное и неуютное соседство внутри сообщества и, до некоторой степени, внутри каждого индивидуума тоже. Но как это выполнить?

Наука есть демократия, в которой каждый ученый имеет голос, но это никак не похоже на правление большинства. Однако, хотя высоко ценится индивидуальное суждение, консенсус играет решающую роль. В самом деле, какую позицию я могу занять, когда большинство в моей профессии принимает исследовательскую программу, с которой я не могу согласиться, даже если согласие с ней было бы мне выгодно? Ответ в том, что демократия намного больше, чем правление большинства. Это система идеалов и этики, которая выше правления большинства.

Таким образом, если мы должны доказать, что наука больше, чем социология, больше, чем академическая политика, мы должны иметь понятие, что наука есть то, из чего она состоит, но больше, чем идея самоуправляемого сообщества человеческих существ. Чтобы доказать, что особая форма организации, особое поведение хороши или плохи для науки, мы должны иметь базис для вынесения оценочных суждений, которые проходят за пределами того, что популярно. Мы должны иметь основание для несогласия с большинством, не будучи отмеченными как эксцентричные оригиналы.

Позвольте мне начать, разбив вопрос Фейерабенда на несколько более простых вопросов. Мы можем сказать, что наука прогрессирует, когда ученые достигают консенсуса по вопросу. Каковы механизмы, управляющие тем, как это происходит? Перед тем, как достигнут консенсус, часто имеются разногласия. Какова роль разногласий в подготовке пути для научного прогресса?

Чтобы ответить на эти вопросы, мы должны вернуться к взглядам более ранних философов. В 1920е и 1930е в Вене выросло философское движение, названное логическим позитивизмом. Логические позитивисты предполагали, что утверждения становятся знанием, когда они проверены (верифицированы) наблюдениями мира, и они утверждали, что научное знание является суммой таких проверенных (верифицированных) суждений. Наука прогрессирует, когда ученые делают утверждения, которые имеют проверяемое содержание, которое затем верифицируется. Их мотивом было избавление философии от метафизики, которая заполнила огромные тома утверждениями, не устанавливающими контакт с реальностью. В этом они частично преуспели, но их сдержанная характеристика науки была не последней. Имелось много проблем, одна из которых была в том, что не имелось нерушимой взаимосвязи между тем, что наблюдается, и тем, что определяется. Утверждения и предубеждения вползали в описания простейших наблюдений. Не практикуется, а, вероятно, даже и невозможно, разорвать то, что ученые говорят или пишут на мелкие атомы, каждый из которых соответствует наблюдению, очищенному от теоретизирования.

Когда верификационизм потерпел неудачу, философы предположили, что наука прогрессирует, поскольку ученые следуют методу, гарантирующему приход к истине. Предположения о научном методе были предложены такими философами, как Рудольф Карнап и Пауль Оппенхайм. Карл Поппер продвинул свое собственное предположение, которое заключалось в том, что наука прогрессирует, когда ученые предлагают фальсифицируемые теории – то есть они делают утверждения, которые могут быть опровергнуты экспериментом. Согласно Попперу, никогда нельзя доказать правильность теории, но если она выдержала многочисленные попытки доказать ее неправильность, мы можем начинать верить в нее – по меньшей мере, пока она окончательно не будет фальсифицирована.[127]

Фейерабенд начал свою работу в философии с атаки на эти идеи. Например, он показал, что фальсифицирование теории не такая простая вещь. Очень часть ученые сохраняют веру в теорию после того, как она оказалась фальсифицированной; они делают это через изменение интерпретации эксперимента. Или они высказывают сомнение в самих результатах. Иногда это приводит в тупик, поскольку теория на самом деле не верна. Но иногда удержание веры в теорию перед лицом очевидных экспериментальных опровержений оказывается правильной вещью. Как вы можете сказать, в какой ситуации вы находитесь? Фейерабенд доказывал, что не можете. Разные ученые принимают различные точки зрения и принимают свои шансы такими, какими они будут рождаться в разработках. Нет общего правила, когда нужно отбрасывать теорию, а когда сохранять ей жизнь.

Фейерабенд также полностью раскритиковал идею, что метод является ключом для прогресса науки, показав, что в критических ситуациях ученый будет делать прогресс, отбросив правила. Более того, он доказал – убедительно, на мой взгляд, – что наука может дойти до полной остановки, если всегда следовать правилам «метода». Историк науки Томас Кун предпринял другую атаку на понятие «научный метод», когда он доказал, что ученые следуют различным методам в разные моменты. Но он был менее радикален, чем Фейерабенд; он попытался изложить два метода, один соответствует «нормальной науке», а другой соответствует научным революциям.[128]

Другую критику идей Поппера предпринял венгерский философ Имре Лакатос, который доказывал, что имеется не так много асимметрии между фальсификацией и верификацией, как предполагал Поппер. Если вы видите одного красивого красного лебедя, невероятно, что вы обнародуете теорию, которая говорит, что все лебеди белые; вместо этого вы пойдете искать персону, которая его покрасила.[129]

Эти аргументы приводят нас к нескольким проблемам. Первая, что успех науки все еще требует объяснения; вторая (подчеркнутая Поппером), что становится невозможным отличить науку вроде физики и биологии от систем веры, – таких как марксизм, черная магия и разумное творение, – которые претендуют на научность.[130] Если не может быть сделано такое разграничение, то остается открытой дверь для жуткой разновидности релятивизма, в которой все претензии на истину и реальность имеют одинаковое основание.

Хотя я убежден, как и многие действующие физики, что мы не следуем одному методу, я также убежден, что мы должны ответить на вопрос Фейерабенда. Мы можем начать с обсуждения роли, которую наука играла в человеческой культуре.

Наука является одним из нескольких инструментов человеческой культуры, которые возникли в ответ на ситуацию, в которой мы, люди, находились с доисторических времен: мы, которые могут мечтать о бесконечном пространстве и времени, о бесконечно красивом и бесконечно хорошем, находимся встроенными в несколько миров: физический мир, социальный мир, воображаемый мир и духовный мир. Это условие человеческого существования, что мы долго стремились открыть умения, которые дадут нам власть над этими различными мирами. Эти умения сейчас называют наукой, политикой, искусством и религией. Сегодня, как и в наши ранние дни, они дают нам власть над нашими жизнями и формируют основу наших надежд.

Что бы кто ни говорил, никогда не было человеческого общества без науки, политики, искусства и религии. В пещерах, чьи стены украшены рисунками древних охотников, мы находим кости и камни с узорами, показывающими, что люди подсчитывали какие-то вещи группами по четырнадцать, двадцать восемь или двадцать девять. Археолог Александр Маршак, автор книги Корни цивилизации, интерпретирует это как наблюдения за фазами Луны.[131] Это также могли быть записи раннего метода контроля за рождаемостью. В любом случае они показывают, что двадцать тысяч лет назад человеческие существа использовали математику чтобы организовать и концептуально представить свои ощущения о природе.

Наука не была изобретена. Она эволюционировала во времени, когда люди открывали инструменты и традиции, которые работали, чтобы привести физический мир в сферу нашего понимания. Наука, таким образом, есть путь, который является следствием способа существования природы – и следствием способа нашего существования. Многие философы ошибочно искали объяснение, почему наука работает, которое было бы применимо к любому возможному миру. Но такая вещь не может быть. Метод, который работал бы в любой возможной вселенной, будет подобен креслу, которое было бы удобным для любого возможного животного: он годился бы одинаково плохо в большинстве случаев.

На самом деле можно доказать версию указанного утверждения. Предположим, что ученые подобны слепым исследователям, ищущим самый высокий пик в своей стране. Они не могут видеть, но они могут чувствовать обстановку вокруг себя, чтобы определить, какой путь ведет вверх, а какой вниз, и они имеют альтиметр со звуковым считыванием, чтобы определять, насколько высоко они находятся. Они не могут видеть, когда они находятся на вершине пика, но они будут знать это, поскольку только здесь все направления ведут вниз. Проблема в том, что может быть больше, чем один пик, и, если вы не можете видеть, тяжело быть уверенным, что вы карабкаетесь на самый высокий. Таким образом, не очевидно, есть ли стратегия, которой слепые исследователи могут следовать, чтобы найти самый высокий пик за наименьшее количество времени. Это проблема, которую математики изучали, но пока не была доказана ее невозможность. Теорема отсутствия бесплатного обеда, разработанная Дэвидом Уолпертом и Вильямом Макреди, устанавливает, что в любом возможном ландшафте не будет лучшей стратегии, чем просто двигаться вокруг хаотическим образом.[132] Чтобы сформировать стратегию, которая действует лучше, вы должны что-нибудь знать о вашем ландшафте. Вид стратегии, который хорошо работал бы в Непале, потерпит неудачу в Голландии.

Таким образом, не удивительно, что философы не смогли открыть общей стратегии, которая объяснила бы, как работает наука. А придуманные ими стратегии почти не имели сходства с тем, что ученые делают на самом деле. Успешные стратегии со временем были открыты, и они встроены в практики индивидуальных наук.

Раз уж мы это поняли, мы можем идентифицировать свойства природы, которые исследует наука. Самое важное то, что природа относительно стабильна. В физике и химии легко разработать эксперименты, чьи результаты повторяемы. Это не должно означать, например, что это в меньшей степени свойственно биологии или еще в меньшей степени психологии. Но в областях, где эксперименты повторяемы, полезно описывать природу в терминах законов. Таким образом, с самого начала профессионалы физики интересовались открытием общих законов. При этом проблема не в том, имеются ли на самом деле фундаментальные законы; для того, как мы делаем науку, значение имеет то, есть ли регулярности, которые мы можем открыть и смоделировать, используя инструменты, которые мы можем сделать своими руками.

Нам случилось жить в мире, который открыт для нашего понимания, и это всегда было так. С самого начала нашей жизни как вида мы могли легко наблюдать регулярности в небе и в сезонах, в миграциях животных и в росте растений, и в наших собственных биологических циклах. Делая отметки на костях и камнях, мы научились, что мы можем удержать след этих регулярностей, соотноситься с ним и использовать это знание для собственной выгоды. Вплоть до сегодняшних экспериментов с гигантскими телескопами, мощными микроскопами и все большими и большими ускорителями мы делаем только то, что мы и всегда делали: используем находящуются под рукой технологию, чтобы открыть развертывающиеся перед нами структуры.