И вот мы, наконец, создали новую научную теорию. При каком условии нам удастся сместить с пьедестала устаревшие знания, отжившие свой век теории или вывести науку «из тупика»? Чем отличается хорошая научная теория?

Объяснительный потенциал. Хорошая научная теория должна объяснять большее число имеющихся фактов и делать это более точно, чем альтернативные теории. Все произошедшие научные революции до настоящего времени были вызваны поисками ответов на ключевые, необъяснимые в рамках господствовавших представлений явления и противоречивые результаты экспериментов. Развитие новой теории начинается с попытки объяснить и понять подобные необъяснимые явления. Например, общая теория относительности Эйнштейна объясняет явление гравитации точнее и лучше, чем закон тяготения Ньютона, а синтетическая теория эволюции имеет больший объяснительный потенциал, чем классический дарвинизм или предшествующие ему концепции.

Предсказательная сила. Любая научная теория должна не только объяснять известные факты, но и предсказывать новые результаты, например, результаты экспериментов, которые можно провести сейчас или, если технические средства не позволяют, в будущем. Чем точнее подтверждается предсказание, тем выше доверие к теории. Например, Альберт Эйнштейн (который, как считают многие сторонники альтернативной физики, был абсолютно не прав) в 1916 году, в своей работе по общей теории относительности, предсказал существование гравитационных волн. И вот, спустя 100 лет, оно подтвердилось: международная коллаборация ученых LIGO Scientific Collaboration заявила об экспериментальном открытии гравитационных волн.

Согласуемость с научными знаниями в смежных (пересекающихся) областях. Многие факты опираются на данные из разных областей науки. Опровержение отдельно взятого факта может повлечь за собой конфликт с другими науками. Если, к примеру, ортодоксальный креационист отвергает датировку костей динозавра сотней миллионов лет, то он будет вынужден отречься не только от идей «коварного Дарвина», но и от геологии с физикой, методами которых данные кости были датированы. Хорошая теория вынуждена считаться с соседними теориями по крайней мере до тех пор, пока никто не доказал их ошибочность.

Практическая значимость. В конечном счете, чаще всего научная теория дает и практический выход, общественную пользу. Благодаря успехам биологии развивается медицина, благодаря успехам физики – техника, благодаря успехам химии – развивается практически все. Можно смеяться над «физиками-шизиками», ловящими свой бозон Хиггса, и сетовать на бесполезность с точки зрения материальной выгоды изучения кварков, глюонов и прочих экзотических фундаментальных частиц. Да, никакой практической пользы от этой ловли пока нет. Но вспомним, что 200 лет назад точно такие же отзывы сыпались и в адрес только что открытого электричества.

Любую паранаучную теорию можно прогнать по этому списку. Возьмем астрологию или экстрасенсорику. Как у них дела обстоят с предсказательной силой? Может ли хотя бы один астролог или экстрасенс предсказать урожайность озимых, или инкубационный период инфекционной болезни, или новую частицу в физике? Нет. Хорошо ли согласуются паранаучные сенсации с имеющимися достоверными данными из разных наук? Плохо. А какие технические изобретения позволяют сделать альтернативные физические теории? Пока никаких.

По мере развития научных теорий, предметом их изучения становятся все более сложные сущности, все менее наглядные и понятные нам явления. Часто основополагающие утверждения теории не так-то и легко проверить либо это сделать вообще напрямую невозможно. Почему же тогда мы считаем данную теорию справедливой? Потому что теория успешно объясняет имеющиеся эмпирические данные, делает успешные и точные предсказания, ну и часто (хотя и не всегда) успешно применяется на практике.

Сейчас ни один здравомыслящий человек не сомневается в том, что атомы существуют и что из них состоит все окружающее нас вещество (да, из-за издержек образования есть люди, которые о существовании атомов могут не знать, но отрицать, узнав этот факт, – крайне неразумно). Развиваться атомная теория вещества начала еще во времена Ньютона, но изображения атомов удалось получить впервые только после изобретения сканирующего микроскопа в первой половине XX века. В чем же была сила атомной теории, почему за нее так ухватились? Дело в том, что, даже не имея возможности наблюдать и «щупать» отдельные атомы, ученые извлекали много пользы из этой теории как для объяснения различных физических явлений, так впоследствии и для развития техники. Вот они, те самые объяснительный потенциал и практическая значимость.

К критериям научности также можно отнести следующие характерные особенности: верифицируемость (принцип верификации), фальсифицируемость (принцип фальсификации), внеморальность и проблемность.

Верифицируемость – это возможность эмпирической проверки. Соответственно, принцип верификации гласит: «Любое научное знание (или претендующее на этот статус) проверяемо на опыте либо сводимо к проверяемому на опыте». Любое утверждение, которым может заниматься наука, в конечном счете должно допускать опытную проверку. Воображение ученого может заглянуть в самые заоблачные дали, и гипотезы им могут выдвигаться самые невероятные. Но непроверяемая гипотеза так и остается гипотезой, несмотря ни на собственную красоту, ни на авторитет ученого, ни на глубокую веру в ее правильность, ни на потребность в решении самых насущных проблем. «Существует теория, что вся наша Вселенная покоится внутри атома, и внутри каждого атома нашего тела – бессчетное количество подобных вселенных». Красиво, черт побери. Только никакой проверке не поддается. Просто красивая мысль, идем дальше.

Казалось бы, что еще нужно, чтобы надежно отделить науку от всякой чепухи. Можно проверить – значит, научно. Нельзя проверить – значит, ненаучно. Проблема здесь кроется в том, что множество ненаучных концепций, претендующих на статус объективного описания окружающего мира, при поверхностном изучении верифицируемы, но не способны к продуктивному описанию мира и собственному саморазвитию.

Здесь начинает играть другая особенность научного знания – фальсифицируемость и соответствующий ей принцип фальсификации. Он гласит: «Теория является научной в том случае, если существует методологическая возможность ее опровержения путем постановки того или иного эксперимента, даже если такой эксперимент еще не был поставлен». То есть для научной концепции должна, хотя бы гипотетически, существовать возможность ее опровержения (фальсифицируемости). Теория, неопровержимая в принципе, не может быть научной.

Поясним сказанное на примере. Допустим, я сообщю вам, что в моем доме на чердаке живет домовой. Данное утверждение может быть с легкостью проверено. Вы забираетесь на чердак и никого не находите. Вы считаете, что разоблачили обманщика, но я тут же дополняю свое утверждение новой информацией: домовой по своему желанию может становиться невидимым (например, если ему не нравится человек, забравшийся на чердак). Теперь данная концепция становится в принципе неопровержимой, но все так же верифицируемой. Вы, как и прежде, можете проверить наличие домового на чердаке, но никаким экспериментом вы не сможете доказать его отсутствие – результат любого эксперимента может трактоваться в мою пользу. Данный шутливый пример можно соотнести с большинством заявлений о паранормальных явлениях, экстрасенсорике, а также с некоторыми заявлениями различных гуманитарных дисциплин (например, некоторыми следствиями из теории психоанализа Фрейда). Именно критерий фальсификации позволяет отделить науку от различных религиозных, оккультных или идеологических идей.

Если адвокат обвиняемого в убийстве будет просить о снисхождении ввиду того, что обвиняемым в момент убийства овладел демон и он не контролировал свои действия, то суд вряд ли примет эту информацию к сведению. Но вот религиозный деятель заявляет, что разрушительное цунами в Юго-Восточной Азии – это кара за грехи людские. И многим людям эта мысль уже не кажется абсурдной, хотя оба эти заявления одинаково неопровержимы, значит, ненаучны.

Практически любая теория заговора является нефальсифицируемой, потому что даже сами конспирологи не ответят на вопрос: «Какой аргумент доказал бы вам, что данный заговор не существует?» Любые контраргументы оцениваются одинаково: «Все устроено так, чтобы мы думали, что заговора нет».

Изолированный от любых внешних источников энергии вечный двигатель нарушил бы закон сохранения энергии. Следовательно, закон сохранения энергии фальсифицируем, осталось только этот двигатель создать. Любое свидетельство о существовании людей в палеозойскую эру (длилась с 540 до 250 миллионов лет назад) опровергнет теорию антропогенеза. Все дружно ищем Атлантиду или Гиперборею. Утверждение «Чума – это инфекционная болезнь, вызываемая бактерией Yersinia pestis (чумная палочка)» проверяемо и фальсифицируемо. Мы можем выделить у пациента бактерии и изучить их под микроскопом. А если бы бактерии не обнаруживались, то инфекционная природа заболевания была бы опровергнута. А утверждение «Чума – это наказание Господнее за неправедный образ жизни» сложно верифицировать, а опровергнуть вообще нельзя. Утверждение «Американцы были на Луне» научно доказано, а «Американцы не были на Луне» – ложно. Но оба этих заявления проверяемы и опровергаемы. Осталось построить космический корабль и слетать на Луну к местам посадки «Аполлонов». Утверждение «Существуют призраки, не регистрируемые научными приборами» или «Шизофрения – это одержимость бестелесными демонами, которых нужно изгонять» – не фальсифицируемы в принципе.

Если мы соглашаемся с идеей о том, что любая научная теория – это обобщение и осмысление наблюдательного опыта (эмпирических фактов), то каким образом мы можем развивать нашу теорию в случае ее неопровержимости? Ведь мы не сможем выявить в ней ни одного слабого места, от любых наших критических замечаний теория будет уворачиваться.

У астронома Карла Сагана в гараже жил невидимый дракон, не оставлявший следов, у философа Бертрана Рассела в космосе летал чайник размера столь малого, что его невозможно увидеть ни в один телескоп. Адепты культа Ктулху считают Солнце астральной проекцией Великого Ктулху. Последователи саентологической церкви верят, что их лидер Рон Хаббард после своей смерти покинул свое физическое тело и находится в соседней галактике. Я же считаю, что на чердаке у меня живет домовой, а окружающий мир – всего лишь сон спящего древнего бога. Список подобных заявлений можно продолжать, а вот науку на них не построишь.

Итак, научные утверждения верифицируемы и фальсифицируемы. Другими особенностями науки являются ее внеморальность и проблемность. Наука внеморальна в том смысле, что сами научные открытия нейтральны в этическом и моральном плане. Мы можем с точки зрения морали оценивать деятельность ученых, допустимость тех или иных экспериментов (например, над животными или людьми), ученые должны нести ответственность за возможные последствия своих открытий. Но все это не имеет никакого отношения к добытым научным истинам, насколько сильно они бы ни касались этических проблем и моральных устоев.

Если, к примеру, ученые заявляют, что «сексуальная ориентация, по всей вероятности, определяется не каким-либо единственным фактором, а комбинацией генетических, гормональных и средовых влияний», то при условии доказанности данного утверждения оно становится просто биологическим фактом. Религиозный активист может возражать, утверждая, что нетрадиционные сексуальные ориентации – это исключительно результат рекламы в СМИ или одержимости нечистой силой. Мнения не влияют на достоверность фактов. Спорить с научно добытыми фактами можно только другими фактами, также добытыми с помощью научных методов.

Если ученый, автор известной научной теории, вдруг начинает высказывать какие-нибудь расистские или сексистские лозунги, ввязывается в политические акции, критикует государственную власть или, наоборот, ее открыто поддерживает, или становится приверженцем фашизма, совершает противоправные действия и прочее, то сама научная теория, развитая им, никак от этого не становится хуже.

Чарлз Дарвин, по версии некоторых псевдоисториков, в старости вроде бы отказался от своих идей. Дело тут даже не в том, что Дарвин ни от чего не отказывался, а в том, что это, будь оно правдой, никак не умалило бы значимости сформулированной им теории естественного отбора. К слову, второй основоположник дарвинизма, Альфред Уоллес, помимо научных исследований начал увлекаться изучением спиритизма и френологии (псевдонаучной концепции о связи психики и строения поверхности черепа), чем сильно подорвал свой научный авторитет. Тем не менее в истории науки Уоллес так и остался совместно с Дарвином сооснователем современной эволюционной биологии. Алан Тьюринг, английский математик, существенно развивший науку информатику, подвергся репрессиям за свою нетрадиционную сексуальную ориентацию. Должны ли гомофобы отказаться посещать уроки информатики в школе и вузе и перестать пользоваться Интернетом?

Известные ученые и выдающиеся популяризаторы науки биолог Ричард Докинз и физик Стивен Вайнберг – убежденные атеисты. Должен ли в связи с этим воцерковленный человек отринуть физику и биологию как науки кощунственные и богопротивные? Немецкий физик Йоханнесс Штарк внес существенный вклад в развитие атомной теории, за что даже получил Нобелевскую премию в 1919 году, но в 1930-е годы сделался пламенным нацистом. Означает ли это, что атомы, изучаемые Штарком, тоже разделяли расовую теорию нацистов? Мы, конечно, не знаем наверняка, наука ведь во всем сомневается. Но я все же думаю, что атомы аполитичны. Как и молекулы ДНК. Как и биологические клетки. Как и двоичный код в информатике. Мы можем лишь изучать их. Либо не изучать. С соответствующими последствиями.

Мне нравятся фундаментальные науки. Они меньше всего подвержены идеологизации и влиянию финансовых групп. Хотя история знает и подобные примеры. Но какие бы сложности ни переживала наука в конкретный исторический период, в конце концов, все возвращается на свои места, потому что не бывает «арийской физики», «православной биологии», «исламской нейрофизиологии», «ведической химии» и чего бы то там ни было еще. Естественные науки – область объективного знания.

Есть и обратная сторона медали. Означает ли внеморальность науки полный иммунитет ученых от этических предубеждений общества? Нет, не означает. Ученый, как гражданин, живет в том же правовом поле, что и остальное общество. Возможные негативные последствия тех или иных открытий и изобретений должны прогнозироваться и разъясняться гражданам. Вправе ли ученый, ухватившись за достоверные факты и железобетонные научные теории, цинично топтать ногами моральные устои людей неграмотных, неподготовленных, даже темных, высмеивать их предрассудки и недалекость? Или же человек, в разы более умный, должен проявлять соответствующий своему уму такт в общении с обычной публикой? Мое личное мнение заключается в том, что работа просветителя – это кропотливая работа по «подтягиванию» вверх общекультурного уровня общества. Это долгая и трудная работа по разъяснению и объяснению сложных вещей, формированию у граждан более широкого кругозора и более глубокого мировоззрения. И эта работа плохо соотносится с насмешками и сарказмом в адрес «бестолковых» людей.

Проблемность – важнейшая особенность науки. Наука всегда проблемна. В науке «известно, что неизвестно». В любой научной области имеется круг нерешенных проблем, начиная от самых фундаментальных и значимых и заканчивая локальными второстепенными задачами. Можно заглянуть в Википедии на страницу «Нерешенные проблемы науки» и посмотреть обширный перечень актуальных задач в самых разных областях науки. Любой начинающий ученый всегда знакомится с текущими нерешенными задачами и вопросами, накопившимися в его области. Есть множество мелких проблем, есть и фундаментальные проблемы, разрешение которых, возможно, приведет к серьезной перестройке некоторых научных теорий. В науке всегда есть чем заняться.

Выдающийся физик Пьер Лаплас (1749–1827) в конце XVIII века писал: «То, что мы знаем, так ничтожно по сравнению с тем, что мы не знаем». Разрешение очередной научной проблемы ставит перед исследователями новые проблемы. В плане уточнения имеющихся знаний наука будет бесконечно двигаться вперед. Наличие нерешенных проблем в науке не говорит о том, что наука неэффективна. Как раз наоборот, несмотря на кажущийся пессимизм (невозможность построения окончательной теории всего сущего), любая современная научная дисциплина находится в состоянии постоянного развития, накопления и осмысления информации. Наука прекрасно знает об ограниченной чувствительности измерительных приборов, об ограниченности методов, о возможной ошибочности выдвигаемых гипотез и интерпретаций, о зыбкости новых экспериментальных данных и необходимости их перепроверки. Кого, как не ученых, в голливудских фильмах постоянно выставляют скептиками и занудами, постоянно подвергающими все сомнению.

С другой стороны, представьте, что вы пришли на семинар по раскрытию сверхспособностей сознания и работе с чакрами; слушаете известного гуру духовных практик. И ваш гуру (цена билета на мероприятие, кстати, может быть внушительной) жалуется вам, что уже десять лет он занимается саморазвитием и никак не может достичь очередной ступени просветления, работает с чакрами, но из семи у него активированы только четыре. Или известный йог и специалист по оздоровлению организма будет сетовать на то, что у него все же не хватает усердия и способностей, чтобы полностью отказаться от вещественной пищи и перейти к праноедению. Ни с чем подобным вы, увы, не столкнетесь. Не скажет вам автор тренинга «Как заработать миллион за полчаса» о своих проблемах и текущих неуспехах, не прочитаете вы в книге известного уфолога о текущих неразрешимых проблемах в его деятельности. Псевдонаука сияет успешностью и позитивом. Псевдонаука постигла все тайны мироздания. Сладкие голоса сирен зовут вас в омут: «Откажитесь от остатков рационального мышления и станьте, наконец, счастливыми и успешными. И запомните: все в этой жизни зависит от вас…» Нет, мы на эти уловки не попадемся.

Нельзя не отметить и повсеместное проникновение в науку математики: логические методы исследования, численные расчеты и моделирование, обширное применение математической статистики. Конечно, различные языки шифрования записей существовали с древних времен. Но активное использование математики в науку вошло лишь во времена Галилея и Ньютона. В древности и сама математика была не настолько развита, чтобы успешно ею пользоваться. Да и цель у современного ученого не скрыть смысл своих записей от ненужных глаз, а максимально компактно и последовательно упорядочить большой объем информации.

Существует ядро науки – проверенные временем теории, факты, результаты экспериментов. Все они вместе формируют некую научную парадигму, научную картину мира. Дальше лежат гипотезы, новые, непроверенные теории, перспективные эксперименты и прочее. Здесь двигаться нужно очень осторожно, ибо вероятность ошибиться на переднем крае науки очень высока. Где-то здесь и пролегает линия фронта между нашим знанием и нашим незнанием об окружающем мире. Здесь стоит «китайская стена» из нерешенных проблем современной науки. Поварившись пару лет в какой-нибудь науке даже на уровне чтения научно-популярных обзоров, вы будете иметь представление, где на данный момент остановилась та или иная наука. Какие проблемы для ученых словно кость в горле, какие ожидаются прорывы. Освоившись немного, вы начнете понимать, что из «научных новостей» будет являться настоящей сенсацией, а что, скорее всего, окажется чепухой. Что в науке возможно на текущий день, а что скорее из области фантастики. Долететь роботом до Марса, зачерпнуть там горсть марсианского грунта и вернуться на Землю – это очень сложно и действительно будет событием. Но это реально. А вот изобрести машину времени из деталей, купленных на городском рынке, – наверняка окажется чепухой.

Я полагаю, что лучшая прививка от псевдонаук – это постоянное самообразование, повышение эрудиции и понимание основ научного метода: тут ведь важны не только накопленные знания, но и то, каким образом эти знания получены. Именно методология научного познания – главное, что должен, хотя бы на элементарном уровне, уяснить любой человек, знакомящийся с научными теориями в школе или институте. Любой школьник может заучить формулировку закона Ома или основные постулаты теории естественного отбора. Но если мы не объясним ему, каким образом были получены эти законы, и почему наука так за них держится, – многим будет казаться, что все эти законы лишь разновидность религиозных догматов, в которые «мы просто должны верить».

«Иисус Христос родился около двух тысяч лет назад. Не нужно в этом сомневаться, просто верьте. Это истина», – говорит священнослужитель.

«Наш духовный лидер может левитировать. Что, какие еще эксперименты? Выйдите из зала, молодой человек!» – вразумляет аудиторию гастролирующий гуру восточных практик.

«Закон всемирного тяготения гласит, что любые два тела… – начинает свою проповедь школьный учитель физики. – Почему так? Потому что это доказал Ньютон. Рассказать подробнее, как он до этого дошел? О, боюсь, у нас не хватит времени на уроке, чтобы вдаваться во всякие тонкости».

Карл Саган – известный популяризатор науки, человек, очень сильно любивший науку и восхищавшийся ее красотой, писал:

Подведем итоги главы. Вот такая упрощенная схема научного исследования у нас вырисовалась:

Эмпирический факт – наблюдение – эксперимент – систематизация и интерпретации – эмпирическое обобщение – гипотезы – проверочные эксперименты – научный закон – научная теория – новые исследования?…

Нил Деграс Тайсон, известный популяризатор науки, в одном из своих научно-популярных фильмов сформулировал суть научного метода еще более кратко:

1. Test ideas by experiment and observation.

2. Build on those ideas that pass the test.

3. Reject the ones that fail.

4. Follow the evidence wherever it leads.

5. And question everything.

Перевод:

1. Проверяйте идеи экспериментами и наблюдениями.

2. Развивайте идеи, прошедшие проверку.

3. Отбрасывайте те, которые провалились.

4. Следуйте за результатом, куда бы он ни вел.

5. И подвергайте все сомнению.

Приведенная мной схема научного исследования весьма условна. Естественно, в реальности каждое научное открытие, изобретение, новая технология, новая теория возникают уникальным образом, имея определенные предпосылки и уникальные сопутствующие факторы. Наука начинается с эмпирического факта? Да, но чаще всего мы уже имеем какие-то исходные знания об изучаемом предмете. Эксперименты мы можем ставить не всегда, а в проводимых экспериментах часто очень сложно устранить побочные факторы (например, в психологических экспериментах). Интерпретации результатов часто бывают ошибочны. Многие законы являются просто обобщением опытных данных. Многие гипотезы (если не сказать большинство) в итоге оказываются ошибочными. Если почитать историю развития любой науки, то получится последовательность сменяющих друг друга ошибок и заблуждений. Как вообще наука может работать, если тут все так плохо: постоянные ошибки и сомнения? Почему мы можем довольствоваться плодами научного прогресса? Все дело в том, что помимо неизбежных ошибок в науке есть главное – механизм их исправления и корректирования. О том, как это происходит, мы поговорим в следующей главе.