2. Верховенство закона

В мифологии викингов волки Сколль и Хати гонялись за солнцем и луной. Когда кто-либо из них достигал своей цели, случалось затмение. Тогда люди спешили на помощь солнцу или луне, поднимая страшный шум в надежде, что он отпугнет волков. Похожие мифы есть и в других культурах. По прошествии времени люди наверняка заметили, что солнце и луна вновь появляются после затмения независимо от того, бегали они, крича и стуча во что попало, или нет. Они также не могли не заметить, что затмения происходят не спонтанно, апериодически, следуя какому-то правилу. Это было особенно очевидно для лунных затмений, что позволяло древним вавилонянам довольно точно их предсказывать, даже несмотря на то что они не знали, как происходит затмение: Земля перекрывает свет Солнца, падающий на Луну. Предсказывать же солнечные затмения было труднее, поскольку они видны с Земли лишь в пределах сравнительно узкой полосы шириной около тридцати миль. И все же подмеченные особенности ясно указывали, что затмения происходят не по произволу сверхъестественных сил, а подчинены закономерностям.

Несмотря на первые удачные попытки предсказаний движения небесных тел, большинство явлений природы казалось нашим предкам непредсказуемым. Извержения вулканов, землетрясения, бури, эпидемии и вросшие ногти на ногах — все это случалось вроде бы без всяких причин и закономерностей. В древности разрушительные явления природы обычно связывали с деятельностью вредных и злых божеств. Бедствия часто воспринимались как знак того, что люди чем-то прогневали богов. Например, около 5600 г. до н. э. вулкан Маунт-Мазама в Орегоне (США) начал извергаться, выбрасывая камни и горячий пепел. Это длилось на протяжении нескольких лет, вызывая обильные дожди, которые в конце концов заполнили кратер вулкана водой, образовав там озеро, нынешнее Крейтер-Лейк. У орегонских индейцев племени кламат есть легенда, в которой подробно описаны все геологические события, связанные с этим явлением, а также добавлено немного драматизма, чтобы представить виновником катастрофы человека. Присущее людям чувство вины таково, что им нужно лишь найти повод для самообвинения. Легенда говорит, что вождь Нижнего мира, Ллао, влюбился в прекрасную земную девушку, дочь вождя кламатов. Она отвергла его, и в отместку Ллао попытался уничтожить кламатов огнем. К счастью, согласно легенде, Скелл, вождь Верхнего мира, пожалел людей и сразился со своим подземным соперником. После битвы раненый Ллао скрылся в недрах горы Мазама, оставив за собой огромную яму — кратер, который впоследствии заполнился водой.

Не зная законов природы, древние люди вынуждены были придумывать богов, управлявших различными сторонами человеческой жизни. Были боги любви и войны, солнца, земли и неба, океанов и рек, дождя, грома и даже землетрясений и вулканов. Когда боги пребывали в хорошем настроении, они посылали людям благоприятную погоду, мир, оберегали их от стихийных бедствий и болезней. Когда же боги гневались, начинались засухи, войны, мор и эпидемии. Поскольку связь причины и следствия в природе оставалась невидимой для людских глаз, то боги казались им непостижимыми, и люди уповали на их милосердие. Но начиная с Фалеса Милетского (ок. 625 — ок. 546 до н. э.), то есть примерно 2600 лет назад, этот взгляд на мир стал меняться. Появилась мысль, что природа подчиняется незыблемым принципам, которые можно расшифровать. Так начался долгий процесс замены понятия о власти богов на концепцию Вселенной, управляемой законами природы и созданной по замыслу, который мы когда-нибудь сумеем разгадать.

По сравнению с продолжительностью истории человечества научное исследование представляет собой совершенно новый, недавно принятый подход. Люди зародились в Африке, к югу от Сахары, примерно за 200 ООО лет до нашей эры. Письменность появилась лишь около 7000 г. до н. э. Она возникла в обществах, занимавшихся культивированием зерна (некоторые из древнейших текстов касаются дневной нормы пива, дозволяемой каждому жителю). Самые ранние записи великой цивилизации Древней Греции восходят к IX веку до н. э., но расцвет этой цивилизации, ее «классический период», наступил несколько столетий спустя, начавшись около 500 г. до н. э. Согласно Аристотелю (384–322 до н. э.), примерно в это время Фалес впервые выдвинул идею о том, что мир можно понять, что сложные события вокруг нас можно свести к простым принципам и объяснить, не прибегая к мифологическим или теологическим толкованиям.

Принято считать, что Фалес первым предсказал солнечное затмение в 585 г. до н. э., хотя его предсказание получилась точным, вероятно, лишь по счастливой случайности. Он был скрытным человеком и не оставил о себе почти никаких свидетельств. Его дом являлся одним из интеллектуальных центров Ионии — области в Малой Азии, на восточном побережье Эгейского моря, которую заселили греки. Влияние Ионии постепенно распространилось от нынешней Турции на запад, вплоть до Италии. Ионийская наука с ее попыткой объяснить природные явления, открыть фундаментальные законы — гигантская веха в истории человеческой мысли. Ученые Ионии пытались рационально объяснить те или иные законы природы и во многих случаях пришли к заключениям, удивительно похожим на наши, сегодняшние, полученные с помощью иных, усложненных методов. Это было великое начало. Но несколько веков спустя о многих достижениях ионийской науки забыли и то, что уже было сделано, открывали и изобретали заново, иногда не один раз.

Считается, что первая математическая формулировка того, что теперь мы могли бы назвать законом природы, принадлежит ионийцу Пифагору (ок. 580–490 до н. э.), прославившемуся теоремой, получившей его имя, которая гласит: квадрат гипотенузы (самой длинной стороны) прямоугольного треугольника равен сумме квадратов двух других его сторон (катетов). Считается, что Пифагор открыл численную зависимость между длиной струн музыкального инструмента и гармоническим рядом звуков. На современном языке мы бы описали это соотношение, сказав, что частота колебаний — количество вибраций в секунду — у струны, вибрирующей при фиксированном натяжении, обратно пропорциональна длине струны. С практической точки зрения это объясняет, почему более короткие гитарные струны дают более высокий тон, чем те, которые длиннее. Вполне вероятно, что на самом деле это открытие не принадлежит Пифагору (как и формулировка теоремы, носящей его имя), но есть свидетельства, что про определенную зависимость между длиной струны и высотой тона в его время было известно. А если так, то эту простую математическую формулу можно считать первым этапом того, что мы сегодня называем теоретической физикой.

Кроме закона Пифагора о струнах в правильном виде древним были известны лишь три закона, установленные Архимедом (ок. 287–212 до н. э.), который несомненно являлся самым выдающимся физиком Античности. В сегодняшней терминологии закон рычага гласит: малая сила может поднять большой вес потому, что рычаг увеличивает силу пропорционально отношению расстояний от точки опоры. Закон плавучести утверждает, что на любой предмет, погруженный в жидкость, действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной жидкости. А закон отражения устанавливает, что угол между падающим лучом света и зеркалом равен углу между зеркалом и отраженным лучом. Но Архимед не называл это законами, как и не обосновывал их ссылками на наблюдения и измерения. Вместо этого он относился к ним так, будто это были вполне очевидные математические теоремы типа аксиом, являющиеся частью системы, не требующей доказательств — весьма похожей на ту, что создал Евклид для геометрии.

По мере распространения ионийского влияния появлялись и другие ученые, понимавшие, что во Вселенной есть внутренний порядок, который можно распознать путем наблюдений и умозаключений. Анаксимандр (ок. 610 — ок. 546 до н. э.), друг и, возможно, ученик Фалеса, говорил: поскольку новорожденный человек беспомощен, то если бы первый человек каким-то образом появился на Земле младенцем, он бы не выжил. Своим, пожалуй, первым в истории человечества намеком на эволюцию Анаксимандр аргументировал, что люди должны были развиться из других животных, чьи детеныши более приспособлены к жизни.

На Сицилии Эмпедокл (ок. 483/84 — между 430 и 420 до н. э.) наблюдал, как используется клепсидра — устройство, иногда применявшееся в качестве черпака. Клепсидра представляет собой сферический сосуд с открытым горлышком и маленькими дырочками в днище. Когда ее погружали в воду, она наполнялась, а если горлышко затем закрывали, то клепсидру можно было вынуть из воды, и при этом вода из дырочек не вытекала. Эмпедокл заметил: если горлышко закрыть перед погружением, то клепсидра водой не наполняется. Из этого он заключил, что проникновению воды в сферу сквозь дырочки должно препятствовать нечто невидимое. Так он открыл материальную субстанцию, которую мы называем воздухом.

Примерно в то же время Демокрит (ок. 460 — между 380 и 370 до н. э.) из ионийской колонии в Северной Греции обдумывал, что же происходит, когда предмет разбивают или разрезают на части. Он утверждал, что этот процесс невозможно продолжать бесконечно. Демокрит высказал мысль о том, что все, включая живые существа, состоит из простейших частиц, которые более невозможно разрезать или разбить. Эти конечные частицы он назвал атомами — от греческого прилагательного, означающего «неделимый». Демокрит полагал, что любое материальное явление представляет собой результат столкновения атомов. По его теории, названной атомизмом, все атомы перемещаются в пространстве и, если их не трогать, могут двигаться по прямой бесконечно. Сегодня это называют законом инерции.

Революционную мысль, что мы лишь обычные обитатели Вселенной, а не особые существа, удостоенные чести находиться в ее центре, первым высказал Аристарх Самосский (ок. 310 — ок. 230 до н. э.), один из последних ученых Ионии. Из его расчетов уцелел лишь сложный геометрический анализ тщательно выполненных им наблюдений за величиной земной тени на Луне во время лунных затмений. Из этих данных Аристарх сделал вывод, что Солнце должно быть намного больше Земли. Возможно, вдохновленный идеей о том, что мелкие объекты должны вращаться вокруг огромных, а не наоборот, он стал первым, кто заявил, что Земля не представляет собой центра нашей планетной системы, а скорее она и прочие планеты вращаются вокруг гораздо более крупного Солнца. От понимания того, что Земля всего лишь одна из планет, оставался только шаг до мысли, что наше Солнце тоже не представляет собой ничего исключительного. Аристарх подозревал, что это именно так, и полагал, что звезды, которые мы видим на ночном небе, в действительности не что иное, как удаленные солнца.

Ученые Ионии были представителями одной из многих философских школ Древней Греции, имевших свои собственные традиции, зачастую противоречившие другим школам. К сожалению, подход ионийской школы к природным явлениям, состоявший в том, что их можно объяснить общими законами и свести к простому набору принципов, имел сильное влияние на протяжении всего лишь нескольких столетий. Одной из причин этого было то, что в ионийских теориях зачастую не находилось места для таких понятий, как «свобода воли» или «предназначение», либо для концепции об участии богов в делах мира. Эти поразительные упущения вызывали у многих греческих мыслителей столь же глубокое беспокойство, как и у многих людей сегодня. Философ Эпикур (341–270 до н. э.), например, выступал против атомизма на том основании, что «лучше следовать мифам о богах, чем стать „рабом“ удела натурфилософов». Аристотель тоже отвергал концепцию атомов, так как не мог допустить, что люди состоят из мертвых, неодушевленных объектов. Предположение ионийских ученых, что человек не является центром Вселенной, — это веха в нашем понимании космоса, но оно было отброшено и не подхвачено снова еще почти двадцать столетий, вплоть до Галилео Галилея.

Хотя большинство идей древних греков было столь же проницательно, как и некоторые их догадки о природе, в наши дни они не получили бы статуса действительно научных. Поскольку греки не разработали научного метода, их теории строились без расчета на экспериментальную проверку. Поэтому если один ученый утверждал, что атом движется по прямой, пока не столкнется с другим атомом, а другой ученый утверждал, что атом движется по прямой, пока не ударится в циклопа, то не было объективного пути уладить их спор. Не было также и четкого различия между физическими законами и законами человеческого существования. В V веке до н. э., например, Анаксимандр писал, что все сущее происходит из первовещества и возвращается в него же, чтобы «заплатить штраф и понести наказание за свои злодеяния». А ионийский философ Гераклит (ок. 540 — ок. 480 до н. э.) считал, что Солнце ведет себя так, а не иначе, потому что оно боится наказания богини справедливости. Несколько столетий спустя стоики (приверженцы греческой философской школы, возникшей примерно в III веке до н. э.) наконец провели границу между законами природы и нормами поведения людей, но к законам природы они отнесли и те нормы поведения людей, которые считали универсальными, например поклонение богам и послушание родителям. И наоборот, они часто описывали физические процессы юридическими терминами и полагали, что к исполнению физических законов следует принуждать, даже если объекты, которые должны «подчиняться» законам, являются неодушевленными. Но если уж людей трудно заставить соблюдать правила дорожного движения, то представьте себе, каково это — убедить астероид двигаться по эллипсу.

Эта традиция на протяжении еще многих столетий продолжала оказывать влияние на мыслителей, пришедших на смену грекам. В XIII веке христианский философ Фома Аквинский (ок. 1225–1274) принял такую же точку зрения и использовал ее для доказательства бытия Бога. Он писал: «Все в природе движется к своей конечной цели не случайно, а по какому-то намерению… И стало быть, имеется разумное существо, которое направляет все, что есть в природе, к конечной цели…» Даже уже в XVI веке великий немецкий астроном Иоганн Кеплер (1571–1630) все еще полагал, что планеты способны воспринимать смысл и осознанно следуют законам движения, которые были усвоены их «умом».

Понимание того, что законам природы нужно осознанно повиноваться, отражает сосредоточенность древних мыслителей на том, почему природа ведет себя именно таким образом, как это имеет место быть, а не на том, как она себя ведет. Аристотель, отвергавший идею о науке, основанной преимущественно на наблюдении, был одним из главных сторонников такого подхода. В любом случае выполнение точных измерений и математических расчетов в древности было затруднительным. Позиционная десятичная система счисления, которую мы полагаем весьма удобной для арифметических вычислений, появилась лишь около 700 года, когда индийцы сделали первые значительные шаги к превращению этого способа в мощный инструмент. До XV века не было математических знаков плюс и минус. А знака равенства и часов, способных измерять время с точностью до секунды, не существовало вплоть до XVI века.

Однако Аристотель в измерениях и расчетах не видел препятствий для развития физики, которая могла бы давать количественные прогнозы. Скорее, он не считал нужным производить их. Вместо этого Аристотель построил свою физику на принципах, привлекавших его интеллектуально. Он отбрасывал факты, которые считал маловажными, и сосредотачивал свои усилия на причинах, в силу которых что-либо происходит, не уделяя достаточного внимания детальному выяснению того, что же именно происходит. Аристотель уточнял свои умозаключения только тогда, когда их вопиющее несоответствие наблюдениям уже нельзя было игнорировать. Но эти уточнения зачастую были объяснениями для какого-либо конкретного случая, позволявшими лишь сгладить противоречие. Таким образом, как бы сильно его теория ни отклонялась от реальности, в каждом отдельном случае он мог изменить ее настолько, чтобы создать видимость отсутствия конфликта. Например, его теория движения утверждала, что тяжелые тела падают с постоянной скоростью, пропорциональной их весу. Чтобы объяснить тот факт, что тела по мере падения явно набирают скорость, он придумал новый принцип, согласно которому тела, по мере того как они приближаются к своему естественному месту покоя, движутся более радостно и потому ускоряются. Сегодня подобный принцип выглядит более подходящим для описания людей, чем неодушевленных объектов. Хотя теории Аристотеля зачастую имели малую ценность для предсказаний, его подход к науке господствовал в западном мышлении почти две тысячи лет.

Христианские преемники греков отвергли мысль о том, что Вселенная управляется бездушными законами природы, а также то, что люди не занимают привилегированного места во Вселенной. И хотя в Средние века не было единой стройной философской системы, считалось, что Вселенная — это игрушечный домик Бога, а религия гораздо более достойна изучения, чем природные явления. И в самом деле, в 1277 году епископ Парижский Темпье, действуя по указанию Папы Римского Иоанна XXI, обнародовал список 219 заблуждений, или ересей, которые подлежали осуждению. Среди них была и мысль о том, что природа подчиняется своим законам. В список она попала за то, что противоречила суждению о всемогуществе Бога. Любопытно, что несколько месяцев спустя Иоанн XXI погиб из-за действия закона тяготения — на него обрушилась крыша его дворца.

Современное представление о законах природы появилось в XVII веке. Кеплер был, пожалуй, первым ученым, понимавшим этот термин в его современном значении, хотя, как мы уже сказали, он придерживался анимистического взгляда на физические объекты, то есть верил в их одушевленность. Итальянский естествоиспытатель Галилео Галилей (1564–1642) в большинстве своих научных работ не использовал термин «закон» (хотя он и появляется в некоторых переводах его трудов). Независимо оттого, употреблял он этот термин или нет, Галилей открыл великое множество законов и отстаивал важные принципы, считая, что наблюдения составляют основу науки и что цель науки — исследование количественных отношений, существующих между физическими явлениями. Но первым, кто четко и строго сформулировал понятие законов природы в нашем нынешнем представлении, стал французский ученый Рене Декарт (1596–1650).

Декарт полагал, что все физические явления следует объяснять в терминах столкновения движущихся масс, управляемых тремя законами — предтечами знаменитых ньютоновских законов движения. Он утверждал, что эти законы природы действуют всегда и везде, и категорично заявлял, что подчинение им не предполагает наличия разума у этих движущихся масс. Декарт также понял важность того, что мы сегодня называем начальными условиями. Они описывают состояние системы в начале какого-то интервала времени, на который намереваются сделать прогноз. При данном наборе начальных условий законы природы определяют, как система будет развиваться во времени, а вот без определенного набора начальных условий развитие предсказать невозможно. Если, например, в нулевой момент времени голубь прямо у вас над головой кое-что роняет, путь этого падающего объекта определяется законами Ньютона. Но результат будет совершенно разным в зависимости от того, сидел ли голубь в нулевой момент времени на телефонном проводе или летел со скоростью 20 миль в час. Чтобы применять физические законы, нужно знать, с чего система стартовала, или, по крайней мере, ее состояние в определенное время. (Законы могут быть также использованы и для прослеживания системы обратно во времени.)

С возобновленной верой в существование законов природы появились и новые попытки примирить эти законы с понятием о Боге. Согласно Декарту, Бог может по своей воле изменить истинность или ложность этических суждений или математических теорем, но не природу. Декарт полагал, что Бог установил законы природы, но не имел возможности их выбирать. Он взял их потому, что законы, которые мы ощущаем, являются единственно возможными. Такой подход мог показаться ущемлением могущества Бога, но Декарт обошел это затруднение, заявив, что законы нельзя изменить, потому что они — отражение внутренней природы Бога. Если это так, то можно было бы подумать, что Бог все-таки имел возможность сотворить множество различных миров, каждому из которых соответствовал бы собственный набор начальных условий. Но Декарт отверг и это. Независимо от того, каким было состояние материи при зарождении Вселенной, утверждал он, с течением времени образовался бы мир, идентичный нашему. Более того, Декарт понимал, что как только Бог привел мир в движение, то сразу же предоставил его самому себе.

Подобную позицию (с некоторыми отличиями) разделял английский физик и математик Исаак Ньютон (1643–1727). Благодаря своим трем законам движения и закону тяготения Ньютон обеспечил современному понятию научного закона повсеместное восприятие. Его законы используются для расчета орбит Земли, Луны и планет и объясняют такие явления, как приливы. Те немногие уравнения, которые он разработал, и детально развитая нами впоследствии на их основе математическая структура до сих пор преподаются и широко используются — проектирует ли архитектор здание, конструирует ли инженер автомобиль, выполняет ли физик расчеты параметров полета ракеты, которая должна достичь Марса. Как сказал английский поэт Александр Поуп:

Сегодня большинство ученых сказали бы, что закон природы — это правило, основанное на наблюдаемой повторяемости и обеспечивающее прогнозы, выходящие за пределы тех непосредственных ситуаций, на которых оно основывается. Например, мы могли бы заметить, что каждое утро в нашей жизни солнце восходит на востоке, и сформулировать закон: «Солнце всегда восходит на востоке». Это обобщение выходит за пределы наших ограниченных наблюдений восходящего солнца и дает проверяемый прогноз на будущее. С другой стороны, такое утверждение, как «Компьютеры в нашем офисе черные», не является законом природы, ибо относится только к компьютерам в пределах офиса и не дает прогнозов, подобных, например, такому: «Если наш офис купит новый компьютер, он будет черным».

Современное понимание термина «закон природы» является вопросом, который обсуждается философами на протяжении длительного времени, и это более тонкий вопрос, чем может показаться на первый взгляд. Например, современный американский философ Джон Кэрролл сравнил утверждение «У всех золотых шаров диаметр меньше мили» с утверждением «У всех шаров из урана-235 диаметр меньше мили». Наши наблюдения за окружающим миром свидетельствуют, что не существует золотых шаров поперечником больше мили, и мы можем быть вполне уверены, что их никогда не будет. И все же у нас нет основания полагать, что их не может быть вовсе, поэтому такое утверждение не считается законом. С другой стороны, утверждение «У всех шаров из урана-235 диаметр меньше мили» может считаться законом природы, так как, согласно нашим знаниям по ядерной физике, если шар из урана-235 достигнет размеров больше шести дюймов в диаметре, он сам себя уничтожит ядерным взрывом. Следовательно, мы можем быть уверены, что таких шаров не существует (а предложение попытаться сделать подобный шар нельзя отнести к хорошим идеям). Это важное различие, так как оно наглядно показывает, что не все обобщения, выведенные из наших наблюдений, можно считать законами природы и что большинство законов природы существует как часть более крупной системы взаимосвязанных законов.

В современной науке законы природы обычно выражаются математически. Они могут быть точными или приближенными, но должны основываться на проведенных наблюдениях и неукоснительно соблюдаться — если не всегда и везде, то, по крайней мере, при оговоренном перечне условий. Например, теперь мы знаем, что законы Ньютона должны быть изменены, если объекты перемещаются со скоростями, близкими к скорости света. И все же мы считаем, что законы Ньютона остаются законами, поскольку они соблюдаются, по крайней мере с хорошей степенью приближения, в условиях повседневной жизни, где мы имеем дело со скоростями много ниже скорости света.

Если природой управляют законы, то возникает три вопроса:

1) Каково происхождение этих законов?

2) Бывают ли исключения из этих законов, то есть чудеса?

3) Имеется ли только один набор возможных законов?

Эти важные вопросы в той или иной форме ставили перед собой ученые, философы и теологи. Традиционный ответ на первый вопрос — ответ Кеплера, Галилея, Декарта и Ньютона — состоял в том, что эти законы созданы Богом. Однако это не более чем определение Бога как воплощения законов природы. Если только не наделить Бога некоторыми другими признаками, например присущими Богу Ветхого Завета, то обращение к Богу для ответа на первый вопрос лишь заменяет одну загадку на другую. Поэтому если мы прибегаем к Богу, отвечая на первый вопрос, то со вторым вопросом, касающимся чудес, исключений из законов, — настоящая беда.

Мнения относительно ответа на второй вопрос резко разделились. Платон и Аристотель, самые влиятельные древнегреческие авторы, считали, что из законов не может быть исключений. Но если принять точку зрения Библии, то Бог не только создал законы — к нему можно воззвать в молитве с просьбой сделать исключение: вылечить смертельно больного, досрочно прекратить засуху или снова включить крокет в список олимпийских видов спорта. В противовес мнению Декарта почти все христианские мыслители утверждали, что Бог должен быть способен приостановить действие законов, чтобы совершать чудеса. Даже Ньютон верил в подобные вещи. Он считал, что орбиты планет должны быть нестабильны, поскольку гравитационное притяжение одной планеты к другой влечет за собой искажение орбит, которое со временем будет увеличиваться и приведет к тому, что планеты либо упадут на Солнце, либо улетят из Солнечной системы. Он полагал, что Бог должен постоянно поправлять орбиты — «заводить небесные часы, чтобы они шли без остановки». Однако французский математик и астроном Пьер Симон маркиз де Лаплас (1749–1827), более известный просто как Лаплас, утверждал, что подобные деформации орбит должны быть периодическими, то есть происходить в виде повторяющихся циклов, а не накапливаться. Таким образом, Солнечная система способна сама перезапускаться и нет нужды в Божественном вмешательстве для объяснения, почему она сохранилась по сей день.

Считается, что именно Лаплас первым четко сформулировал принцип научного детерминизма: учитывая состояние Вселенной в некое время, полный набор законов определяет как будущее, так и прошлое. Это исключало бы возможность чудес и активную роль Бога. Принцип научного детерминизма, сформулированный Лапласом, является ответом современного ученого на второй вопрос. Фактически этот принцип служит основой всей современной науки, и именно к нему привлекается внимание на протяжении всего нашего повествования. Научный закон не является таковым, если он выполняется только до тех пор, пока не решит вмешаться какое-либо сверхъестественное существо. Говорят, что Наполеон, признавая это, спросил Лапласа, как в такую картину вписывается Бог. Лаплас ответил: «Сир, я не нуждался в этой гипотезе». Поскольку люди живут во Вселенной и взаимодействуют с другими объектами в ней, то принцип научного детерминизма должен выполняться также и для людей. Однако многие, признавая, что физические процессы подчиняются принципу научного детерминизма, делают исключение для человеческого поведения, поскольку верят, что мы обладаем свободой воли. Декарт, например, чтобы сохранить идею о свободе воли, заявил, что человеческий разум — это нечто отличное от физического мира и не подчиняется его законам. По его мнению, человек состоит из двух частей — тела и души. Тело — это не что иное, как механизм, а вот душа не является предметом, имеющим отношение к научным законам.

Декарт очень интересовался анатомией и психологией и считал вместилищем души крошечный орган в мозге — эпифиз, или шишковидную железу. Он полагал, что именно в нем формируются все наши мысли, а значит, он и есть источник свободы воли.

Обладают ли люди свободой воли? Если у нас есть свобода воли, то на каком этапе эволюции она возникла? Есть ли свобода воли у синезеленых водорослей и бактерий, или же их поведение непроизвольно и они находятся во власти научных законов? Только ли многоклеточные организмы обладают свободой воли? Или лишь млекопитающие? Мы можем допустить, что свободу воли проявляет шимпанзе, когда решает перекусить бананом, или кошка, когда дерет ваш диван. Но что можно сказать о круглых червях Caenorhabditis elegans — простейших существах, состоящих всего из 959 клеток? Пожалуй, они никогда не подумают: «Чертовски вкусная бактерия попалась мне вон там давеча на обед», — но тем не менее и они тоже имеют определенные предпочтения в еде и либо согласятся на непривлекательную пищу, либо отправятся добывать что-нибудь повкуснее — в зависимости от недавнего опыта. Можно ли это считать проявлением свободы воли?

Хотя мы думаем, что способны делать осознанный выбор, наши познания в области молекулярных основ биологии свидетельствуют, что биологические процессы подчиняются законам физики и химии, а потому столь же детерминированы, как и орбиты планет. Недавние эксперименты в области неврологии подтверждают мнение о том, что наши поступки определяются нашим мозгом, который подчиняется известным научным законам, а не какой-то силе, существующей вне этих законов. Например, наблюдения за пациентами с поражением головного мозга показали, что путем электростимуляции соответствующих участков мозга можно вызвать у больного желание сделать движение кистью руки, плечом, ступней или открыть рот и что-то сказать. Трудно себе представить, как может проявляться свобода воли, если наше поведение определяется физическими законами. Поэтому, похоже, мы представляем собой не что иное, как биологические машины, а свобода воли просто иллюзия.

Если считать, будто поведение людей действительно подчиняется законам природы, то кажется разумным следующий вывод: результат определяется столь сложно и со столь многими вариациями, что делать какие-либо прогнозы практически невозможно. Для этого нужно знать начальное состояние каждой из тысячи триллионов триллионов молекул человеческого тела и решить такое же количество уравнений. Это займет не один миллиард лет, и мы несколько запоздаем уклониться от удара, который намеревается нанести нам стоящий рядом человек.

Поскольку крайне непрактично использовать для предсказания человеческого поведения основополагающие физические законы, мы придерживаемся так называемой эффективной теории. Эффективная теория в физике — это каркас, созданный, чтобы моделировать определенные наблюдаемые явления, не описывая в деталях лежащие в их основе процессы. Например, мы не можем точно решить уравнения, управляющие гравитационными взаимодействиями каждого атома в человеческом теле с каждым атомом Земли. Но для всех практических целей гравитационное взаимодействие человека с Землей можно описать всего лишь несколькими числами, — например, числом, определяющим массу тела человека. Мы также не можем решить уравнения, определяющие поведение сложных атомов и молекул, но мы разработали эффективную теорию под названием химия, которая дает достаточно полное объяснение того, как атомы и молекулы ведут себя в химических реакциях, без рассмотрения всех подробностей их взаимодействий. Поскольку мы не в состоянии решить уравнения, определяющие наше поведение, то применительно к человеку пользуемся эффективной теорией о том, что люди обладают свободой воли. Изучением нашей воли и зависящего от нее поведения занимается наука психология. Экономика — это тоже эффективная теория, основанная на понятии «свобода воли» и предположении о том, что люди оценивают возможные альтернативные способы действия и выбирают наилучший. Эта эффективная теория не всегда может предсказать поведение системы, потому что, как известно, решения зачастую нерациональны или основаны на ошибочном анализе последствий нашего выбора. Вот почему в мире такой кавардак.

Третий вопрос касается того, уникальны ли законы, определяющие поведение Вселенной и человека. Если на первый вопрос вы ответили, что законы создал Бог, то теперь спрашивается: было ли у Бога разнообразие при выборе этих законов? Аристотель, Платон и Декарт, а позднее и Эйнштейн полагали, что законы природы существуют «по необходимости», то есть потому, что они — единственные правила, имеющие логический смысл. Веря в изначальную логичность законов природы, Аристотель и его последователи понимали, что можно вывести эти законы, не обращая особого внимания на то, как в действительности ведет себя природа. Эта вера и акцент на вопросе, почему объекты подчиняются правилам, а не на том, каковы сами эти правила, привели Аристотеля к открытию преимущественно качественных законов, которые часто оказывались ошибочными и в любом случае были не особенно полезными, хотя и господствовали в научном мире много столетий. Уже гораздо позже такие люди, как Галилей, осмелились бросить вызов авторитету Аристотеля и стали наблюдать за действительным поведением природы, а не за тем, что велит ей делать «причина» как таковая.

Эта книга основывается на концепции научного детерминизма, который предполагает, что ответ на второй вопрос таков: не бывает чудес, то есть исключений из законов природы. Тем не менее мы вернемся ко второму и третьему вопросам, чтобы поглубже разобраться в том, откуда взялись законы природы и являются ли они единственно возможными. Но сначала, в следующей главе, мы рассмотрим, что же описывают законы природы. Большинство ученых сказали бы, что законы представляют собой математическое отражение внешней реальности, существующей независимо от наблюдателя, который ее видит. Но если мы задумаемся над способом, которым мы проводим наблюдения и которым формируем концепцию о том, что нас окружает, то есть ли у нас причина верить, будто объективная реальность существует?