Прежде чем изложить свои доводы в пользу более научного мышления, мне нужно кое-что сказать о том, как мыслят сами ученые. Ученые так же погружены в реальный мир, как и все остальные, и существуют общие для всех ученых способы мышления, которым каждый может следовать, сталкиваясь с неизвестным и принимая решения в повседневной жизни. Эта книга о том, как поделиться этими способами мышления со всеми. Они всегда предназначались для всех, но в какой-то момент об этом факте, похоже, забыли.
Вопреки мнению многих людей, наука это не набор фактов о мире. Последнее называется знанием. Скорее, наука это способ мышления и осмысления мира, который затем может привести к новым знаниям. Конечно, существует множество путей к знаниям и прозрениям, будь то через искусство, поэзию и литературу, религиозные тексты, философские дебаты или созерцание и рефлексию. Тем не менее, если вы хотите узнать о том, каков мир на самом деле (то, что физики вроде меня иногда называют истинной природой реальности), тогда у науки есть большое преимущество, поскольку она опирается на научный метод.
Научный метод
Когда мы говорим о научном методе, может сложиться ощущение, будто бы существует лишь один способ заниматься наукой. Это неверно. Космологи разрабатывают экзотические теории, объясняющие астрономические наблюдения; медики проводят рандомизированные контрольные испытания для проверки эффективности нового лекарства или вакцины; химики смешивают соединения в пробирках, чтобы посмотреть, как они реагируют; климатологи создают сложные компьютерные модели, имитирующие взаимодействие и поведение атмосферы, океанов, суши, биосферы и Солнца; а Эйнштейн, решая алгебраические уравнения и много размышляя, выяснил, что время и пространство могут искривляться в гравитационном поле. Хотя этот список далеко не полный, в нем прослеживается общая тема. Можно сказать, что все вышеперечисленные действия связаны с любопытством к некоторым аспектам мира природе пространства и времени, свойствам материи, работе человеческого тела и желанием узнать больше, достичь более глубокого понимания.
Но не слишком ли это широкое обобщение? Например, историкам тоже любопытно. Они тоже ищут доказательства, чтобы проверить гипотезу или раскрыть какой-то ранее неизвестный факт о прошлом. Должны ли мы тогда считать историю отраслью науки? А как насчет сторонника теории заговора, который утверждает, что Земля плоская? Разве он или она не так же любопытны, как ученый, разве не так же они стремятся найти рациональные доказательства, подтверждающие их мнение? Почему же тогда мы не говорим, что их метод научен? Ответ заключается в том, что, в отличие от ученых или даже историков, сторонники теории заговора о плоской Земле не будут готовы отвергнуть свою теорию, когда им представят неопровержимые доказательства обратного, такие как снимки НАСА из космоса, показывающие кривизну нашей планеты. Очевидно, что простое любопытство к миру еще не означает, что кто-то мыслит научно.
Существует ряд особенностей, отличающих научный метод от других идеологий, например фальсифицируемость, повторяемость, важность неопределенности и ценность признания ошибок, и в этой книге мы обсудим каждую из них. Сейчас же давайте кратко рассмотрим несколько особенностей, присущих как научному методу, так и другим способам мышления способам, которые мы не обязательно считаем настоящей наукой, и убедимся, что ни одна из этих особенностей сама по себе не достаточна для удовлетворения строгим требованиям научного метода.
В науке следует продолжать проверять и подвергать сомнению утверждение или гипотезу, даже если существуют убедительные доказательства в их пользу. Это необходимо, потому что научные теории обязательно фальсифицируемы, то есть должен быть способ доказать ложность научной теории. Приведу классический пример: я мог бы выдвинуть научную теорию о том, что все лебеди белые. Эта теория фальсифицируема, поскольку вы могли бы доказать ее ложность[4], увидев хотя бы одного лебедя другого цвета. Если будет обнаружено, что доказательства противоречат моей теории, то теория должна быть изменена или отброшена. Причина, по которой теории заговора не являются настоящей наукой, заключается в том, что никакое количество противоположных доказательств не разубедит их сторонников. Более того, истинный сторонник теории заговора считает любые доказательства подкрепляющими его или ее ранее существовавшие взгляды. Ученый же придерживается противоположного подхода. Мы меняем свое мнение в свете новых данных, потому что нас учат избегать абсолютной уверенности фанатика, настаивающего на том, что существуют только белые лебеди.
Научная теория также должна быть проверяемой и поддерживаться эмпирическими свидетельствами и данными. То есть мы должны быть в состоянии использовать научную теорию для составления прогнозов, а затем видеть, подтверждаются ли эти прогнозы экспериментами или наблюдениями. Но опять же, одного этого недостаточно. В конце концов, астрологическая карта тоже дает предсказания. Делает ли это астрологию настоящей наукой? А что, если предсказание астролога сбудется? Является ли это «знаком качества»?
Позвольте рассказать вам историю о сверхсветовых нейтрино. Как предсказывает специальная теория относительности Эйнштейна, опубликованная им в 1905 году, ничто во Вселенной не может двигаться быстрее света. Физики сейчас настолько уверены в правоте этого утверждения, что обычно считают ошибочным измерение, показывающее, будто что-то движется быстрее света. Однако именно об этом сообщалось в 2011 году в ставшем широко известным эксперименте с пучком субатомных частиц, называемых нейтрино. Большинство физиков не поверили результатам. Объяснялось ли это их догматичностью и консервативностью? Непрофессионал вполне может так подумать. Сравните это с астрологом, который предсказывает, что вы получите хорошие новости, поскольку ваши звезды сойдутся во вторник, и предсказание которого сбывается, когда ваш босс предлагает вам повышение. В одном случае мы имеем теорию, противоречащую экспериментальным данным, а в другом теорию, предсказание на основе которой подтверждается событиями. Как же тогда мы можем говорить, что теория относительности является настоящей научной теорией, а астрология нет?
Как оказалось, физики были правы, не отвергнув поспешно теорию относительности, ведь команда, проводившая эксперимент с нейтрино, вскоре обнаружила, что оптоволоконный кабель был плохо вставлен в разъем устройства синхронизации, и исправление этой неполадки устранило ложные результаты, показывавшие, будто бы нейтрино движутся быстрее света. Дело в том, что если бы этот эксперимент действительно
Примечания
1
Начиная свою книгу с канонического примера ра- дуги, я иду дорогой, проторенной другими авторами, такими как Карл Саган («Мир, полный демонов: Наука как свеча во тьме») и Ричард Докинз («Расплетая радугу. Наука, заблуждения и тяга к чудесам»). Надеюсь, те из вас, кто уже знаком с этими книгами, простят мне следование традиции ради просвещения новых читателей.
2
Солнечный свет, или белый свет, состоит из различных цветов, каждый из которых имеет свою длину волны. Проходя через среду (например, воду или воздух), он замедляется на ту или иную величину, в зависимости от длины волны, из-за чего каждый цвет имеет свой угол преломления.
3
Описанный мной тип радуги называется первичной радугой. Иногда мы можем также наблюдать внешние, более бледные вторичные радуги, образующиеся, когда солнечные лучи подвергаются двум, а не одному внутреннему отражению внутри каждой капли дождя. В этих случаях мы видим только цветные лучи, возникающие под углом от 50 до 53 градусов. Но во вторичных радугах из-за этого двойного отражения цвета меняются местами: красный внутри, а фиолетовый снаружи.
4
В философии науки теория считается фальсифицируемой (или опровергаемой), если она может быть опровергнута доказательствами будь то в форме наблюдений, лабораторных измерений или математики и логических рассуждений. Эту идею выдвинул философ Карл Поппер в 1930-х годах.