Об естественных науках

16 мая 2003 г.

Я занимался не только математикой и физикой, но интересовался  – с применением моих знаний в точных науках – также астрономией и биологией, в особенности этологией, превратившейся теперь в серьёзное знание, а также так называемыми гуманитарными науками, которые не являются таким знанием, но представляют массу интересных фактов для будущего истолкования. Но теперь я буду говорить только о естественных науках.

Наука (я имею в виду науку в узком смысле слова, что выражается по-английски словом science, в отличие от humanities) есть бизнес определённого рода, связанный с приложениями к технике и, тем самым, с изготовлением вещей. (Я отвлекаюсь здесь от стремления к истине, свойственного самым талантливым из учёных, потому что иначе потребовалось бы объяснить, «что есть истина», в психологическом смысле этого слова). Для технологии необходима точная и надёжная информация, иначе вещи не получаются. Поэтому учёный должен предъявлять для приложений утверждения, согласные с опытом, то есть подтверждающиеся в данных условиях сколько угодно раз. Это требование называется «воспроизводимостью» результатов. Чтобы не оскандалиться перед инженерами и дельцами, учёные должны выдавать им хорошо проверенные результаты, в том смысле, что «если ты сделаешь с вещами то-то и то-то, то получится следующее». Поэтому воспроизводимость результатов является первым условием научной работы, даже для тех учёных, которые не имеют иных мотивов, кроме заработка и карьеры. Впрочем, это условие практически утвердилось в науке задолго до её технических приложений, так что начинающий учёный сталкивается с ней как с уже с неизбежным требованием научной среды. Каждый результат экспериментальной работы должен быть проверен независимыми опытами в других лабораториях. Эти другие учёные имеют в своём распоряжении только опубликованные описания проведённых экспериментов, достаточные для их повторения. Если описания недостаточны, подтверждений не будет, и работа не принимается во внимание. Если же по описаниям удаётся повторить эксперимент и получается то же – в нескольких или во многих лабораториях – то результат считается доказанным. В важных случаях бывает много независимых проверок, причём условия варьируются и изучается влияние на результат таких изменений.

Что касается научных теорий, то их сравнивают с опытом, ставя для этого специальные эксперименты, описываемые теоретиком. Если независимые эксперименты в разных лабораториях дают мало отличающиеся результаты, считается, что это не случайно, и что данное предсказание теории оправдалось. (Хотя я и не занимался прикладными вопросами физики, такое совпадение с экспериментом два или три раза случалось и у меня). Если много предсказаний теории оправдываются на опыте, с соблюдением всех предосторожностей, то есть с проверкой в независимых лабораториях, то теория считается справедливой – в границах, которые она сама определяет, или которые выясняются впоследствии. Как мы теперь знаем, никакая научная теория не свободна от ограничений, то есть не охватывает все возможные в природе условия. Если впоследствии выясняются границы теории, может возникнуть более общая теория, в частном случае сводящаяся к старой, но вовсе не отменяющая старую. Механика Ньютона не отменяется теорией относительности: она представляет частный случай последней, пригодный для скоростей, малых по сравнению со скоростью света. Всё сказанное вполне применимо к физике и к некоторым частям астрономии (не к космологии, которая находится в зачаточном состоянии и не допускает, в строгом смысле,  опытной проверки, как и астрономия). В других естественных науках те же критерии применяются безусловно к экспериментам, но не всегда к теориям. Математика и вообще составляет исключение, так как лишь самые простые её утверждения непосредственно сравниваются с опытом (элементарная геометрия и арифметика). Почему мы верим в объективную справедливость более абстрактных теорем математики – сложный вопрос, который я здесь не буду обсуждать. Во всяком случае, математика достигла такой внутренней связности и убедительности, что в тех случаях, когда она выходит к приложениям, все её утверждения подтверждаются.

То, что я сказал выше, вполне применимо к так называемым «точным наукам». Но естественные науки не все относятся к этой категории. Иногда думают, что вся разница в применении математики (так думал философ Кант, почему-то не видевший, что такая точка зрения ставит его собственную деятельность вне науки). Но я не говорю о философии, а о таких науках, как биология или психология. Не будучи биологом, я всё же много лет думал над этологией и эволюцией и, как мне кажется, понимаю, чтó в биологических науках является прочным знанием, и что нет. Прежде всего, в биологии есть твёрдо установленные экспериментальные факты. Сейчас я приведу два перечня утверждений, обычно связываемых с биологией. В первом из них содержатся, как я думаю, доказуемые факты, то есть факты, которые много раз проверялись на опыте. Во втором содержатся утверждения, не имеющие такого статуса и представляющие разную степень достоверности. Я не говорю об искажении фактов, возможном особенно в экономически важных приложениях биологии.

Первая категория

1. Кошки питаются животной пищей.

2. Собаки питаются животной пищей, но могут есть хлеб или кашу.

3. Все млекопитающие дышат, вдыхая кислород.

4. Рыбы не могут дышать воздухом (за некоторыми исключениями, которые указываются).

5. Волки и сельди – общественные животные; тигры и медведи – не общественные.

6. Для всех живых организмов справедлив закон сохранения энергии, то есть энергия, полученная организмом из внешней среды, равна энергии, затраченной им на работу и выделенной в окружающую среду (прилагаются методы измерения энергии и работы).

Вторая категория

1. Животные разных видов не скрещиваются.

2. Все живые организмы имеют общего предка.

3. Все люди произошли от одного самца или одной самки.

4. Хищные животные охраняют свой охотничий участок, изгоняя из него всех особей своего вида.

5. Общественные животные живут стадами, численность которых приблизительно определена наследственностью каждого вида.

6. У высших животных есть механизмы, предотвращающие убийство особей собственного вида.

7. Живые организмы образовались естественным образом из неживого вещества.

8. Жизнь создана отдельным актом творения.

Утверждения первой категории можно рассматривать как доказанные факты, и в этом биологам можно верить, даже если мы сами не проделали соответствующих наблюдений и измерений. В таких случаях мы руководствуемся здравым смыслом и житейским опытом. Ведь мы верим в то, что можно получать электрический ток, вращая металлическую катушку в магнитном поле, хотя не все выполнили этот эксперимент.

Утверждения второй категории имеют другой статус и должны рассматриваться каждое в отдельности, так как они имеют разную природу. Первое из них, в сущности, есть определение вида, но бывают исключения, когда другие признаки видов очевидны, и всё же происходит скрещивание, или наоборот. Вопрос, «что такое вид», отнюдь не решён окончательно. Но в биологии это понятие считается полезным, помогая описывать живую природу.

Второе утверждение («гипотеза Адама или Евы») высказано некоторыми генетиками на основании исследования предполагаемой эволюции митохондрий. Замечательно, что подсчёты возраста нашего вида (200 тысяч лет) их методами не противоречат находкам ископаемых остатков и данным о зарождении человека в одном регионе Земли – в Восточной Африке. Эта гипотеза очень интересна, но ещё не доказана (и не опровергнута).

Третье утверждение проверено на большом зоологическом материале и означает существование инстинкта внутривидовой агрессии. Есть виды, для которых понятие «хищник» не вполне ясно: например, многие приматы не употребляют животной пищи, но есть основания думать, что предками приматов были насекомоядные, и многие другие приматы, в частности шимпанзе, часто поедают животных. Кроме того, у стадных хищников  понятие «охотничий участок» относится не к одной особи, а ко всему стаду. Тем не менее, это утверждение проверяется в большом числе случаев и имеет важное эвристическое значение.

Четвёртое утверждение означает существование открытого Дарвином социального инстинкта. Животные, живущие стадами, получают от этого – по Дарвину – важные преимущества в борьбе за выживание. Этот инстинкт несомненно существует: численность стада составляет наследственную характеристику вида, а правила поведения внутри стада соблюдаются с точностью, не оставляющей сомнения в их наследственном происхождении. Впрочем, социальный инстинкт ещё мало изучен: до конца двадцатого века биологи им мало занимались.

Пятое утверждение доказывается большим числом примеров подобных механизмов, например, сводящих конфликты между самцами к демонстративным поединкам, или охраняющим самок и потомство. Можно сомневаться в объяснении этого факта, которое даётся в этологии, но не в самом факте.

Шестое утверждение не доказано, и даже трудно себе представить, как его можно доказать, поскольку остатки первых живых организмов не сохранились. Но это утверждение имеет эвристическую ценность, подобно всей концепции происхождения видов, так как сосредоточивает внимание исследователей на механизмах эволюции и может привести к открытиям. Напротив, седьмое утверждение бесплодно, поскольку мы ничего не знаем о творце и его намерениях.

Таким образом, в биологии есть высказывания разной степени достоверности, более того – разного статуса: некоторые из них – общие законы природы, другие – правдоподобные гипотезы, третьи – полезные эвристические догадки. Так как биология находится в начале своего развития, нельзя пренебрегать такими утверждениями, но надо принимать их с осторожностью.

Я надеюсь доказать тебе, что в отношении генетики я достаточно осторожен. Во всяком случае, я никоим образом не говорю все эти вещи из тщеславия. Мои занятия этологией вызваны более серьёзными причинами. Мне кажется, что твоё предубеждение против Лоренца связано с его в самом деле наивными высказываниями об охране природы и неосновательными надеждами на нынешние власти разных стран. Но ведь самые значительные учёные имели странные и наивные взгляды в вещах, не вызывающих у нас сочувствия. Ньютон был верующий-еретик, отрицавший святую троицу (т.е. унитарианец); Фарадей был верующий из секты методистов, принимавший эту религию с полной серьёзностью; Геккель, один из величайших биологов, впал в заблуждения «социал-дарвинистов», оправдывавших германскую агрессию расовым превосходством немцев; Мечников в «Этюдах оптимизма» изобразил человечество в утопически благожелательном свете. Я не говорю уже о Кропоткине, который до своего увлечения анархизмом и террором был одним из крупнейших биологов, внёсшим замечательный вклад в понимание эволюции. Если говорить о наших современниках, то Уотсон (открывший вместе с Криком механизм наследственности посредством ДНК, общий для всего живого!) в своей автобиографической книге «Двойная спираль» выглядит, увы, очень тривиальным молодым (в то время) человеком послевоенного поколения. Вот и теперь я читаю и перевожу даже книгу Грегори Бейтсона “Mind and Nature”, содержащую очень интересные идеи об организации живых систем, связанные с кибернетикой, но также вздорные философские рассуждения. В таких случаях приходится отсеивать то, что относится к науке, от личных особенностей автора. В математике и физике эта личность не выступает явно, и там я не обязан о ней что-нибудь знать. Точно так же, в совершенном произведении искусства необязательно отражаются все свойства его автора. Леонардо был эгоистом, Рафаэль был любитель сладкой жизни и не верил в изображаемые им сюжеты, а Микельанджело обвиняли в убийстве – кажется, напрасно. Но я могу от этих вещей отвлечься, хотя и не всегда. В науке это легче, и часто необходимо. Кардано украл у Тартальи формулу решения кубических уравнений, именуемую теперь «формулой Кардана». Я могу этим пренебречь, потому что сама формула верна.

Как видишь, я отвлёкся от тяжелых мыслей, занявшись наукой. От этого никуда не денешься. Когда-то священникам-расстригам говорили: tu es sacerdos in aeternum.

Страница 15 из 30 Все страницы