В которой автор рассуждает о том, что наука – это человеческий конструкт, действующий в установленных рамках, но открытый для изменений

Ньютон, Галилей и Кеплер, равно как и многие после них, находили смысл существования в познании законов Природы. Если мир и его законы действительно были созданы Богом, то поиск этих законов и постижение Божественного плана – обязанность каждого верующего. Понимание задумки Творца было высочайшей целью человеческого разума, вооруженного математикой, интуицией и точными данными. Даже сегодня верующие ученые точно так же объясняют, как в их жизни сочетаются наука и религия: чем больше они узнают о Природе, тем сильнее восхищаются результатами Божественного труда. Но даже среди тех, кто не причисляет себя ни к одной религии, распространено представление о природном единстве.

Теперь мы знаем, как Галилей, Кеплер и Ньютон изменили правила игры в свое время, как наука стала больше полагаться на инструменты и приборы и как в эффективности этих устройств отражались ограниченные возможности человека при познании мира. Природные закономерности выражались в математических законах, разработанных на основании внимательных наблюдений за физическими явлениями. С каждым открытием Остров знаний разрастался, но и береговая линия непознанного становилась длиннее. У ученых появлялись новые вопросы, на которые они не могли дать ответ.

Тем не менее начало было положено, и настолько эффективно, что к 1827 году, через 100 лет после смерти Ньютона, научное знание полностью изменилось. Такие понятия, как энергия и законы ее сохранения, электрический ток и магнетизм, были признаны частью природного повествования. На небеса направлялись все более и более мощные телескопы, и физика расширяла свое присутствие. После открытия Урана Уильямом Гершелем в 1781 году число известных человечеству планет достигло семи, новые кометы пересекали небеса, двигаясь по своим огненным орбитам, туманности виделись наблюдателям уже не как бесформенные облака, но как объекты, наполненные невероятной игрой света и цвета. Космос оказался куда более ярким и живым, чем можно было предположить. Древние ионийцы с их представлениями о постоянно меняющейся Вселенной внезапно снова вышли на передний план. Разумеется, нельзя было забывать и о противоположных идеях идеальной неизменности космоса. Для того чтобы понять природу космоса, наука должна была уравновесить понятия симметрии, красоты и сохранения энергии с представлениями об изменениях, распаде и перерождении.

По мере накопления знаний о мире увеличивался и объем непознанного. Приборы, предназначенные для улучшения человеческого зрения, открывали перед наблюдателями неожиданные богатства на всех уровнях, от крошечного до галактического. Если та или иная теория достаточно успешна, она может предсказать существование новых природных объектов и характеристик. Но предвидеть все, чего мы еще не знаем, невозможно. Новые инструменты не только расширяют наше видение мира, но и показывают, сколького мы еще не знаем и не можем предсказать, причем зачастую это происходит весьма впечатляюще. В качестве примера можно привести голландцев Захария Янсена и Антони ван Левенгука, совершивших революцию в микромире и создавших микроскоп примерно в то же время, когда Галилей впервые направил свой телескоп на звезды. В частности, Левенгук исследовал налет, снятый с его собственных зубов, и обнаружил в нем бактерии, открыв, таким образом, целый новый мир микроорганизмов.

Открытие этих крошечных форм жизни сразу же породило лавину вопросов. Насколько маленьким может быть живой организм? В чем разница между живой и неживой материей? Откуда вообще произошла жизнь? У важнейших вопросов макромира, вроде границ Вселенной и возраста нашего мира, нашлись эквиваленты и в микромире. Какова минимальная частица материи? Какова продолжительность ее жизни? Что есть смерть – Божественная установка или природное явление? Возможность того, что неживая материя когда‑то превратилась в живую без какого бы то ни было посредничества Творца, пугала многих верующих. Здесь уместно вспомнить четвертое письмо Ньютона к Ричарду Бентли, в котором он отвечает на вопрос теолога о природе гравитации:

Невозможно представить, чтобы неодушевленная грубая материя без посредства чего‑нибудь еще нематериального могла действовать и оказывать влияние на другую материю без взаимного соприкосновения с ней… То, что тяготение должно быть врожденным, внутренне присущим материи и существенным для нее…представляется мне столь вопиющей нелепостью, что, по моему убеждению, ни один человек, способный со знанием дела судить о философских материях, не впадет в нее.[46]

Ньютон настаивал на том, что гравитация не может иметь материального объяснения, так как инертная материя остается инертной. В самой материи имелось что‑то непостижимое, запускавшее силы притяжения. Возможно, Ньютон объяснял это вмешательством Бога, хотя в своем ответе Бентли по этому поводу он весьма осторожен (если не сказать противоречив): «Тяготение должно вызываться неким агентом, постоянно действующим по определенным законам; материален этот агент или нематериален, я предоставляю судить читателям».

После Ньютона поведение материальных объектов начали объяснять с помощью сил. Именно они определяют то, как мы познаем мир вокруг нас через наши органы чувств и их искусственные продолжения – приборы. В «экспериментальной философии» не осталось места для метафизики. Говоря словами Ньютона, «то, что не проистекает из фактов, не имеет места».[47]

Это высказывание и по сей день остается кредо науки. Онтологическое описание физического мира через силы, влияющие на материальные объекты, не содержит никаких объяснений о природе таких сил или причинах их существования. Массы притягиваются друг к другу с силой, которая обратно пропорциональна расстояниям между ними. Притяжение (или отторжение) заряженных тел происходит по аналогичному принципу. Такие формулы позволяют физикам описывать поведение масс и зарядов в различных ситуациях. При этом мы не знаем, что представляют собой электрический заряд или масса и почему некоторые базовые единицы материи, например электроны или кварки, обладают и тем и другим. Масса или заряд – это характеристики материальных объектов, которые мы познаем с помощью приборов и опытов и используем для классификации их типов и физических свойств. Масса и заряд не существуют сами по себе. Они лишь часть информационной картины, которую люди создают для описания мира вокруг себя. Пятьсот лет назад этих понятий еще не существовало, а через 500 лет их могут заменить другие концепции. Иными словами, если во Вселенной существуют другие разумные существа, они, несомненно, пытаются объяснить наблюдаемые ими физические явления. Но считать, что они используют при этом те же концепции, что и мы, то есть что придуманные нами описания отражают какую‑то вселенскую истину, – это глупость и антропоцентризм.

Наше понимание материальных объектов и взаимодействий между ними резко изменилось в ХХ веке с распространением нового описательного инструмента – понятия поля, породившего новую онтологию. Частицы материи стали представляться как локализованные флуктуации в полях, сгустки энергии, появляющиеся из базового поля и исчезающие в нем же. Несмотря на то что после введения полей как инструмента для объяснения фундаментальной физической реальности наше понимание материи и взаимодействий между объектами существенно улучшилось, поля все равно следует рассматривать как всего лишь один из уровней описания, а не как окончательное объяснение того, почему массы и заряды ведут себя так, как мы наблюдаем. Наверняка мы можем сказать лишь то, что на нашем текущем уровне понимания массы и заряды представляют собой измеримые характеристики возбуждения полей на уровне частиц. То, что это объяснение успешно, не значит, что в будущем мы не найдем ничего лучше. Более того, учитывая скорость развития научных знаний, это почти наверняка произойдет. Точно так же, как современные представления об электроне отличаются от представлений вековой давности, концепции будущего будут отличаться от сегодняшних.[48]

Но давайте вернемся в XIX век. Двести лет назад ньютоновская наука потрясла основы человеческого знания и изменила наши представления о мире. Девятнадцатый век породил ученых, выдающихся не только своим блестящим воображением, но и потрясающей работоспособностью и экспериментальным мастерством. В 1865 году Джеймс Клерк Максвелл объединил десятки на первый взгляд разрозненных электрических и магнитных явлений, введя понятие колебаний магнитного поля. В 1886 году Генрих Герц подтвердил предположение Максвелла о том, что такие колебания распространяются в пространстве, перенося энергию и импульс. Позже он также доказал, что электромагнитные волны движутся со скоростью света (как и предсказывал Максвелл). Объединившись, теория и опыт оказались непобедимыми. Чтобы избавиться от ассоциаций с философами прошлого, натурфилософию стали называть наукой. Согласно Оксфордскому словарю английского языка, слово «ученый» вошло в обиход в 1863 году.

Ученый – это человек, который ищет знания о физическом мире, используя специальную методику. Научный метод предполагает выдвижение гипотезы с ее последующим экспериментальным подтверждением. У ученого имеется четкая цель: описать природное явление, используя для этого рациональные аргументы, основанные на воспроизводимых экспериментах и единообразии. Рассуждения допустимы только в той степени, в которой они ведут к возникновению доказуемых прогнозов. Итак, между старой натурфилософией и новой наукой возникла четкая граница, и пересекать ее ученым предлагалось на свой страх и риск (впрочем, желающих оказалось немного). Большинство физиков‑исследователей занимаются изучением твердой материи, ее элементарных частиц, жидкостей, плазмы и небесных тел, от планет и звезд до галактик и их расположения в космосе. Однако с ростом наших знаний о Вселенной в ХХ и XXI веках ученые (по крайней мере те, кого интересуют космологические и фундаментальные проблемы) все чаще сталкиваются с вопросами метафизического характера, которые угрожают разрушить неприступную стену между наукой и философией. К сожалению, в большинстве случаев встречи этих двух областей человеческого знания сопряжены с невнимательностью и концептуальной неосторожностью, что лишь больше усложняет дело. Когда известные космологи делают заявления вроде «философия не имеет смысла» или «квантовая космология доказывает, что в Боге нет необходимости», они лишь ухудшают ситуацию. Для того чтобы понять, как мы оказались в такой ситуации и как она демонстрирует нам ограниченность наших знаний, нужно сначала кратко описать современную космологию – от теории Большого взрыва до концепции множественности вселенных.