Когда две гипотезы одинаково подтверждены фактами и обладают равной прогностической силой, то для выбора одной из них могут использоваться ненаучные критерии – например, какая из них лучше сочетается с уже утвердившимися теориями. А также эстетические качества самих конкурирующих гипотез – которая из них более изящна, более элегантна, более красива… и, конечно, какая из них проще.
Простота – это всегда нечто вожделенное в науке, и в поиске простоты мы разбираем сложные явления на составные части. Стремление к простоте покоится на предположении, что в природе должна действовать некая единая сила, а гравитационные, слабые электрические и сильные ядерные взаимодействия – всего лишь ее проявления. А это предположение, в свою очередь, есть следствие общей идеи о том, что может существовать единый тип вещества (или материи, или поля, или пока немыслимого чего-то), из которого вырастает все многообразие – вырастает, следуя принципам столь же фундаментальным и столь же простым.
При всей неотразимой притягательности идеи простоты нет никаких гарантий, что сама природа испытывает к простоте такой же интерес, как и те, кто пытается природу описать и исследовать. И если идея эмерджентных свойств все еще пользуется спросом, то биологические сущности могут быть полностью объяснены лишь исходя из их собственных свойств – то есть во всей полноте их сложности, хотя и с обязательным учетом их структуры и строения.
У сложности есть два измерения: во-первых, это длина сообщения, которое необходимо для описания явления, а во-вторых, продолжительность эволюционной истории явления. С этой точки зрения картина Джексона Поллока сложна по первому измерению и проста по второму, тогда как гладкая галька на пляже проста по первому измерению и сложна по второму. Простоту, к которой стремится наука, можно представить как сокращение длины описания – например, сведение описания к уравнению. Но не получится ли здесь обратной пропорции между достигнутым уровнем простоты и полученным при этом уровнем погрешности?
Конечно, было бы очень хорошо, если бы все в конечном счете оказывалось простым или поддавалось простому описанию. Но некоторые вещи можно лучше и более точно объяснить лишь в их сложности – и тут опять на ум приходят биологические системы. Сопротивление этой слишком диссипативной форме редукционизма поможет опровергнуть нелепые обвинения в том, что наука не видит в жемчужине ничего, кроме симптома болезни устрицы.
Вселенная
Сет Ллойд
Профессор квантовой механики, Массачусетский технологический институт. Автор книги Programming the Universe: A Quantum Computer Scientist Takes on the Cosmos.
Да-да, я знаю. Вселенной уже примерно 13,8 миллиарда лет, и она, вероятно, проживет еще 100 миллиардов лет или больше. Кроме того, если Вселенной пора на пенсию, то куда ее поселить? Штат Флорида для нее маловат… Но точно пора отправить на пенсию научную идею, которой всего 2500 лет и которая гласит, что Вселенная – это простой объем пространства и времени, вмещающий в себе все. Космология XXI века решительно настаивает: то, что мы видим в космосе – звезды, галактики, пространство и время от момента Большого взрыва, – не включает в себя всю реальность. Космос, купи себе кондоминиум.
Итак, что же такое Вселенная? Чтобы проверить свои знания, закончите следующее предложение. Вселенная …
(а) … состоит из всех вещей, видимых и невидимых, – то есть она была, есть и будет.
(b) … возникла 13,8 миллиарда лет назад в ходе колоссального Большого взрыва и включает в себя все планеты, звезды, галактики, пространство и время.
(c) … была вылизана с соленых краев первичной огнедышащей ямы языком гигантской коровы.
(d) … это все вышеперечисленное.
Идея Вселенной как наблюдаемого и поддающегося измерению объекта существует уже тысячи лет. Эти наблюдения и измерения были столь успешны, что сегодня мы знаем о происхождении Вселенной больше, чем о происхождении жизни на Земле. Но успех наблюдающей космологии привел нас к тому, что больше невозможно отождествить Вселенную в терминах вышеприведенного ответа (а) с наблюдаемым космосом (ответ (b)). Те самые наблюдения, которые установили подробную историю Вселенной, предполагают, что наблюдаемый космос – это лишь ускользающе малая часть бесконечной Вселенной. Конечное количество времени, прошедшего после Большого взрыва, означает, что наши наблюдения простираются чуть дальше, чем на 10 миллиардов световых лет от Земли. За горизонтом наших наблюдений на еще большие расстояния простирается все то же – пространство, заполненное галактиками и протянутое в бесконечность. Сколько бы времени ни существовала Вселенная, нам будет доступна только ее конечная часть, тогда как бесконечный объем Вселенной будет всегда оставаться вне нашего знания. Вся Вселенная в целом непознаваема, за исключением ее исчезающе малой части.
Это большой удар. Научная концепция Вселенная в целом равна наблюдаемой Вселенной признала свое поражение. Может быть, в этом нет ничего страшного. Что плохого во Вселенной, которая простирается на бесконечное, не поддающееся познанию пространство? Но нам наносят всё новые удары. Чем глубже космологи вгрызаются в прошлое, тем больше они находят указаний на то, что, к лучшему это или к худшему, за горизонтом нашего знания лежит нечто большее, чем просто бесконечное пространство. Используя экстраполяцию по времени назад к Большому взрыву, космологи выявили эпоху, которая называется инфляцией и в которую Вселенная многократно удваивалась в размере за малую долю секунды. По большей части пространство-время состоит из чего-то очень быстро расширяющегося. Наша собственная Вселенная, сама по себе бесконечная, – это всего лишь «пузырек», образовавшийся в этом инфляционном море.
Дальше – хуже. Инфляционное море содержит бесчисленное множество других пузырьков, каждый из которых тоже представляет собой бесконечную самостоятельную вселенную. В разных пузырьках законы физики могут принимать разные формы. В каком-то другом пузырьке-вселенной электрон имеет другую массу. Еще в одном пузырьке электронов просто не существует. Поскольку многопузырьковая вселенная состоит не из одного, а из многих космосов, ее часто называют Мультивселенной. Эти беспорядочность, непостоянство Мультивселенной могут показаться совсем непривлекательными (Уильям Джеймс, который ввел в употребление слово «Мультивселенная», называл ее «гулящей девкой»), но от них никуда не деться. Последний удар по идее единства Вселенной наносят законы квантовой механики, которые фиксируют, что Вселенная продолжает постоянно расщепляться на много историй или на много миров, и мир, который мы наблюдаем опытным путем, – лишь один из них. В других мирах содержатся события, которые не происходили в нашем мире.
Через две тысячи лет после ее зарождения представлению о Вселенной как наблюдаемом космосе пришел конец. За пределами досягаемости нашего ви́дения существует бесконечная россыпь галактик. За пределами этой бесконечной россыпи, в инфляционном море постоянно возникают и лопаются бесконечное множество пузырьков-вселенных. Ближе к нам, но столь же недосягаемые, плодятся и размножаются множественные миры квантовой механики. Космолог из Массачусетского технологического института Макс Тегмарк называет эти три вида разрастающихся реальностей мультивселенными типа I, типа II и типа III. Но ведь где-то это должно закончиться? Вообще говоря, единая, доступная наблюдению Вселенная выглядела более достойно.
Однако не все так безнадежно. Множественность сама по себе представляет собой некое единство. Мы сейчас знаем, что Вселенная содержит в себе больше, чем мы когда-либо сможем увидеть, услышать или потрогать. Вместо того чтобы видеть в множественности физических реалий проблему, давайте лучше смотреть на нее как на благоприятную возможность.
Предположим, что все, что могло бы существовать, действительно существует. Мультивселенная – это не дефект, а особенность. Нам надо быть осторожными: набор всех явлений, которые могли бы существовать, – это скорее предмет метафизики, нежели физики. Тегмарк и я показали, что с небольшим ограничением мы тем не менее можем отступить от грани метафизики. Предположим, что физическая Мультивселенная содержит вещи, которые локально конечны – в том смысле, что любая конечная вещь может быть описана конечным объемом информации. Набор локально конечных явлений хорошо определен математически: он состоит из явлений, поведение которых можно смоделировать на компьютере (точнее говоря, на квантовом компьютере). Поскольку и та Вселенная, которую мы наблюдаем, и разнообразные другие вселенные локально конечны, то все они содержатся в этой поддающейся вычислениям Вселенной. В том числе (где-то там) – гигантская корова.
Правильный ответ на тест: (с).
Iq
Скотт Атран
Антрополог, Национальный центр научных исследований, Париж. Автор книги Talking to the Enemy: Violent Extremism, Sacred Values, and What it Means to Be Human.
Нет никаких причин верить и есть много причин не верить в то, что измерение так называемого «коэффициента интеллекта» хоть в какой-то мере отражает некие базовые когнитивные способности или «естественное состояние» человеческого разума. Измерение IQ в заданном порядке не мотивировано какими бы то ни было последними открытиями в области когнитивной психологии или психологии развития. В ходе этого измерения последовательно смешиваются и путаются самые разные специфические способности – скажем, способность к геометрическим и пространственным суждениям о формах и местоположении, суждениям в области механики (о массе и движении), таксономическому мышлению о биологических видах, социальным суждениям о верованиях и желаниях других людей и так далее, – то есть те самые когнитивные способности, которые, по всей видимости, и развились как полезные в ходе эволюции.
Нигде в животном и растительном царствах никогда не происходило естественного отбора и адаптации «для общих задач». Общая оценка интеллекта или мыслительной компетенции – все равно что измерение «тела вообще», без выделения различных специфических его органов и функций, таких как сердце, легкие, желудок, кровообращение, дыхание, пищеварение и так далее. Если вы покажете врачу или биологу некий общий «коэффициент тела» (BQ), вряд ли он сможет извлечь из этого что-то полезное.
Цель IQ – самое общее измерение социально приемлемого уровня способностей к категоризации и рассуждению. Тесты IQ были придуманы в эпоху расцвета бихевиоризма, когда структура когнитивных способностей еще не вызывала большого интереса. Система подсчета баллов была настроена на создание нормального распределения со средним значением 100 и стандартным отклонением 15 баллов в обе стороны.
В других обществах результаты подобных замеров могут очень различаться; некоторые «нормальные» члены нашего общества едва укладываются в «норму», принятую в тестах какого-то другого общества. Например, в задачах с принудительным выбором студенты из Восточной Азии (китайцы, корейцы, японцы) чаще выбирают полезависимые решения, а не объектно-салиентные, предпочитают тематические суждения таксономическим (классифицирующим), категоризацию по образцу категоризации по правилам. У американских студентов обычно все наоборот. В тестах на эти разные способности категоризации и мышления восточноазиатские студенты демонстрировали более высокие результаты в своих преференциях, а американцы – в своих. И эти разные результаты ничего особенного не раскрывают, а всего лишь отражают социокультурные различия.
Давно ведутся острые дебаты на тему о том, какие аспекты IQ (если таковые вообще есть) являются наследственными. Самые интересные исследования связаны с близнецами, воспитанными порознь, и с усыновлениями. Исследования близнецов редко дают возможность взять большую выборку; к тому же близнецов иногда разлучают при рождении – например, если один из родителей умирает или не может содержать обоих детей и одного из близнецов воспитывают родственники, друзья или соседи. Это лишает исследователя возможности устранить при оценке схожести близнецов влияние факторов социальной среды и воспитания.
Главная проблема с изучением усыновления заключается в том, что сам факт усыновления, как достоверно показано, повышает IQ усыновленного вне зависимости от любых корреляций между IQ ребенка и его биологических родителей. Никто еще не сумел хоть сколько-нибудь убедительно объяснить, как или почему один ген или комбинация генов могли бы повлиять на IQ. Думаю, причина здесь не в том, что проблема слишком трудна, а в том, что IQ – не «естественный», а ложный показатель.
Пластичность мозга
Лео Чалупа
Вице-президент по науке, Университет Джорджа Вашингтона.
Под пластичностью мозга имеется в виду способность нейронов по мере обретения опыта менять свою структуру и функциональные свойства. Это, разумеется, не удивительно, поскольку любая часть тела с годами меняется. Особенность пластичности мозга (не уникальная именно для этого органа) заключается в том, что такие изменения опосредованы событиями, которые в известном смысле адаптивны. Идея пластичности мозга возникла главным образом благодаря пионерским исследованиям Торстена Визеля и Дэвида Хьюбела: они показали, что если один глаз на ранней стадии развития лишается возможности получать нормальный входящий визуальный поток, то в результате этот глаз теряет функциональные связи со зрительной корой, в то время как аналогичные связи глаза, не лишенного этого потока, расширялись.
Эти исследования убедительно показали, что связи мозга на ранней стадии не фиксированы жестко, что они могут изменяться с ранним опытом и, значит, они пластичны. За это исследование и другие работы 1960-х годов Визель и Хьюбел получили в 1981 году Нобелевскую премию по физиологии и медицине. С тех пор появились тысячи исследований, показавших широкое разнообразие нейронных изменений практически во всех участках мозга, от молекулярного до системного уровня, у молодых, взрослых и пожилых людей. В результате к концу XX века наш взгляд на мозг эволюционировал: мы рассматриваем его не как неизменную жесткую структуру, а как чуть ли не постоянно меняющуюся.
Сегодня «пластичность» (plasticity) – это одно из самых популярных слов в литературе по нейрофизиологии. На самом деле я и сам частенько использовал это слово в своих научных статьях и в заголовках книг, которые редактировал. Так что в этом слове плохого, можете вы спросить?
Начать с того, что повсеместное употребление термина «пластичность мозга» применительно практически ко всем типам изменений в нейронной структуре и функциях сделало этот термин во многом бессмысленным. Когда почти любое изменение в нейронах характеризуют как пластичность, то термин включает в себя так много явлений, что больше не несет никакой полезной информации. Более того, во многих исследованиях пластичность мозга называют причиной изменяющихся поведенческих характеристик – не имея при этом прямых доказательств нейронных изменений. Особенно вопиющими кажутся результаты исследований, показывающие, каким образом практика помогает добиться улучшения при решении определенных задач. Тот факт, что практика улучшает эффективность, был известен задолго до того, как мы что-то узнали о мозге. Разве к этому может что-то добавить утверждение, что улучшение в функционировании демонстрирует примечательную степень пластичности мозга? Слово «примечательный» (remarkable) особенно часто встречается при оценке результатов тренировок у пожилых людей – как будто пожилой человек в принципе неспособен показать хорошие результаты даже с помощью тренировки.