Чего не знает современная наука
Жизнь без тайны – пресна и скучна. Присутствие тайны – вызов для нас, а стремление проникнуть в нее – сильнейший стимул наших действий. Представьте себе, что мы знаем ВСЁ, – как же это неинтересно! Чувство разочарования от обреченности на неотвратимое будущее, хотя бы и очень желанное, прекрасно описали А. и Б. Стругацкие в повести-сказке для научных работников «Понедельник начинается в субботу». Знание наперед всего, что должно произойти, напоминает чтение интересной книги с конца, объясняет главному герою директор НИИ чародейства и волшебства (сам живущий «из будущего в прошлое»), желая уберечь коллегу от тяжкого груза неизбежности. Тайна тем и интересна, что ее можно раскрывать. Нам повезло: мы живем в огромном мире, который до конца никогда не поймем…
Мир непрост, совсем непрост
Школьные годы. Первые уроки физики, химии, биологии… Если повезло с учителями, то в это время мы чувствуем себя настоящими магами, ведь в хаосе разнообразных явлений вдруг начинаем видеть порядок, заданный законами природы. И вот уже со свойственным этому возрасту максимализмом мы считаем, что все тайны в мире можно раскрыть с помощью науки…
Проходит время. Позади школа, институт. Нераскрытые нами тайны теперь имеют иной масштаб: нам уже не так интересны внутреннее строение майского жука или законы движения бруска по наклонной плоскости. Мы слышим об открытиях науки в области микро– и макромира, о новых концепциях пространства и времени, о научных спорах по поводу возникновения жизни и законах эволюции. Попытки разобраться в тонкостях научного взгляда на эти проблемы не всегда приводят к успеху: в каждой области науки разработан свой язык, не уступающий языку алхимических трактатов, понять который непосвященный не может.
А тайна зовет, и так хочется «перепрыгнуть» из незнания в «знание», понять, объяснить, разложить все по полочкам – как на первых уроках природоведения в школе. Вот было бы замечательно сформулировать основные непреложные истины, очевидные для всех, и уже из них путем логических рассуждений определить, какие утверждения правильны, а какие нет! Так была построена геометрия Евклида, и вплоть до недавнего времени именно в ней виделся идеал научного знания.
К сожалению, а может быть, и к счастью, развитие науки сегодня приводит нас к выводу, что так построить знание о мире невозможно. Пожалуй, это одно из главных достижений современности – осознание того, что мир устроен совсем непросто.
Что такое простота? В обыденной жизни она зачастую понимается как очевидность, основанная на нашем жизненном опыте, в привычных для нас пространственных и временных масштабах (мезомасштабах). Однако эта очевидность вступает в противоречие с наблюдаемыми явлениями при попытке объяснить процессы, идущие в масштабах космоса или микромира. В самом деле, можно ли считать само собой разумеющимся, что скорость света всегда постоянна и не зависит от того, приближаюсь я к источнику или удаляюсь от него? Наш «обыденный» опыт, почерпнутый, например, из путешествий по реке, говорит, что вода набегает на нас с большей скоростью, когда мы идем навстречу потоку, и с меньшей – если по течению. Скорость же светового потока всегда одинакова, идем ли мы навстречу ему или удаляемся от его источника. Вот другой пример: из опытов с переменным током известно, что циклическое движение зарядов порождает электромагнитное излучение. Но тогда и в микромире (исходя из известной модели атома) электрон, вращающийся вокруг ядра, тоже должен непрерывно излучать, а значит, теряя энергию, в конце концов, упасть на ядро. Однако этого не происходит.
Многие фундаментальные положения современной научной картины мира уже не столь очевидны, и некоторые люди до сих пор отказываются верить в теорию относительности или в квантовую механику и ищут иные объяснения.
Но не менее драматична ситуация и с логическим рассуждением. В середине XX века австрийский математик К. Гёдель доказал знаменитую теорему о неполноте. Смысл ее в следующем. Если мы сформулируем не подлежащие сомнению очевидные истины и, рассуждая по законам логики, постараемся построить из них всю систему знания (так, как это сделано, например, в геометрии Евклида), то обязательно найдется утверждение, которое нельзя будет ни опровергнуть (найдя противоречие), ни подтвердить (то есть вывести из известных истин путем формальных логических рассуждений). Поэтому все знание о мире нельзя построить подобно геометрии, устанавливая истинность тех или иных фактов либо из опыта, либо формально-логическими рассуждениями.
Еще один идеал классической физики, потерпевший крах, – представление о непреложности законов природы. Опять-таки стереотипно это понимается как необходимость повторения одного и того же исхода эксперимента в неизменных условиях: брошенный вверх камень всегда падает на землю, магнит всегда притягивает железные опилки и т. д. Но в микромире повторные наблюдения над системой, находящейся в идентичных условиях, приводят к разным результатам! Например, «выстрелив» электроном в экран с двумя симметричными отверстиями, можно с равной вероятностью обнаружить его след как за первым, так и за вторым отверстием. Указать точно, где он окажется в результате эксперимента, невозможно принципиально: закон природы определит только вероятность того или иного исхода.
