Текст книги "Освоение ума. Общая основа науки и духовности"

Прежде чем просеивать золу классической физики в поисках того, что уцелело, давайте окинем взглядом несколько современных физических теорий – их содержание затейливей сочинений Льюиса Кэрролла или любого другого писателя. Стандартная модель при всех ее недостатках по-прежнему остается главной рабочей гипотезой физики и основой основ учебных программ в университетах. Но в последние десятилетия несколько многообещающих и совершенно новых подходов вызвали всеобщий ажиотаж.

Теория хаоса, зародившаяся в конце XIX века, одной из первых бросила серьезный вызов классическому взгляду на мир как на строгий часовой механизм. Ныне это крупная научная дисциплина (в сфере теории динамических систем), она охватывает несколько научных областей. В ее основе лежит идея непредсказуемости (в долгосрочной перспективе). Теория хаоса помогает понять случайное поведение, которое наблюдается в турбулентности, погоде, комплексных явлениях в природной среде, движении жидкостей, акустике, электрохимии и даже в распространении эпидемий. Развитие даже самых простых систем из трех или более взаимодействующих частиц происходит так, что даже почти тождественные начальные условия способны привести к совершенно разному (и расходящемуся по экспоненте) последующему поведению. Эта чувствительность к начальным условиям означает, что для получения долгосрочной предсказуемости необходимо в исходный момент времени производить измерения с точностью, нарастающей по экспоненте. Но это практически невозможно даже для системы с тремя частицами, не говоря уж о газовой смеси, подобной атмосфере планеты, или жидкости – такой как океан.

Наглядным результатом теории хаоса стала фрактальная геометрия. Фрактал – это фигура, составленная из уменьшенных в масштабе вариантов самой себя. Некоторые снежинки представляют собой фракталы: они состоят из таких же фигурок меньшего размера. Математические отношения, описывающие фракталы, привели к появлению науки, позволяющей среди прочих вопросов разобраться в нерегулярном сердцебиении, турбулентности жидкости, движении звездных скоплений и динамике населения. Фракталы произвели революцию в компьютерной графике и помогли картографам смоделировать сложные формы, подобные горным рельефам и береговым линиям. Вселенная, похоже, не только менее упорядочена, чем предполагалось ранее, но и в ее беспорядочности можно разобраться и применить ее на практике.

Возможно, самое многообещающее новое слово в физике за последние два десятилетия принесла нам теория суперструн. Его предшественница, теория струн, была разработана в 1970-е годы для описания сильного ядерного взаимодействия. Квантовая хромодинамика – теория, предложенная для описания этой силы, действующей между субатомными частицами, – доказала свою бо́льшую эффективность для этой цели, но в 1980-е теорию струн объединили с другой новой идеей – суперсимметрией, что породило суперструнный подход. Тогда как Стандартная модель представляет элементарные частицы как точки в пространстве, теория суперструн рассматривает их как одномерные, совершающие колебательные движения объекты, похожие на струны. Если это трудно вообразить, не огорчайтесь. Теоретики суперструн относятся к этому описанию с долей скептицизма. В своем видении они опираются на очень сложную математику (доступную тем немногим, кто способен понять ее замысловатые формулы). Физиков же в теории суперструн будоражит толкование гравитации. Стандартная модель не смогла объединить гравитацию с тремя другими силами и тем самым обеспечить единую внутренне согласованную квантовую теорию атомного мира. У теории суперструн есть шанс сделать это и устранить разрыв между эйнштейновской гравитацией искривленного пространства (это ветвь классической, а не квантовой физики) и квантовой физикой (к которой относятся суперструны)[28]28
  За дополнительной информации по теории суперструн, изложенной популярно, можно обратиться к: Michio Kaku and Jennifer Thompson, Beyond Einstein: The Cosmic Quest for the Theory of the Universe (New York: Anchor Books, 1995).


[Закрыть]. Вместе с тем теория суперструн также ставит и кое-какие заковыристые задачи. Она изображает Вселенную из одиннадцати или даже из двадцати шести пространственно-временных измерений вместо обычных трех. Она не может объяснить массы известных частиц и предполагает существование непонятных новых частиц – со свойствами, в рамках сегодняшних представлений не постижимыми.

Еще одна важная область исследований, ставящая глубокие философские вопросы, – это физика вакуума. В классической физике пространственный вакуум считался пустым, то есть просто трехмерным пространством, в котором проявлялись имеющие значение штуки – материя и энергия. Но современные исследования поставили эту картину под сомнение. Одна точка зрения предполагает, что вакуум пустого пространства, из которого удалено все, что нам известно с точки зрения энергии и материи, обладает бесконечной энергией. Согласно альтернативному объяснению, вакуум, пусть он и имеет нулевую энергию, все же обладает структурой и потенциалом для того, чтобы порождать явления. Многие физики предполагают, что флуктуация энергии вакуума была источником Большого взрыва. Как нам еще предстоит убедиться, в рамках современных теорий вакуума выдвигаются дерзкие гипотезы о происхождении Вселенной, и им находятся поразительные параллели на самых глубоких уровнях сознания.

Суперструны – очередной многообещающий кандидат на место, которое физики мечтают заполнить с момента рождения своей науки: они пытаются создать Теорию Всего (ТВ) или Теорию Великого Объединения (ТВО). К концу XIX века ученые полагали, что уже решили эту задачу – полностью постигли физическую Вселенную, опираясь на основные законы Ньютона. Но сегодня картина выглядит значительно сложнее. Существует гораздо больше теорий и экспериментальных данных, и никто не уверен, в какой мере они соответствуют действительности, да и вообще в поисках ли действительности суть. Учитывая прошлые неудачи и множащиеся следствия теории относительности и квантовой физики, возникает вопрос: выстоит ли даже принятая Стандартная модель под грузом стольких сложностей? Когда физики ищут теории великого объединения, обещающие нечто реальное, не строят ли они еще один изощренный карточный домик, обреченный развалиться под собственной тяжестью?

Как ни назови – теория всего, атом или «ум Бога», – когда поиски науки выражаются в таких терминах, это игра по правилам объективизма. Это извечная мечта об утешительной, автономной, трансцендентной вселенной, шестеренки которой скрыты за кулисами. Однако можно ли найти такой механизм, обособленный от человеческого ума и человеческой природы? Что об этом говорят открытия атомной физики?

Если мы ищем некий основополагающий физический объект – материю, – сама по себе теория относительности предложит нам зыбкую почву. Искомая материя не может быть твердым веществом, как об этом думал Ньютон. Как мы уже убедились, в зависимости от положения и скорости наблюдателя меняются масса, размер и продолжительность существования материи. Это в равной мере справедливо для гор, молекул или субатомных частиц. Всеобщие постоянные изменения могут быть слишком малы для нас, чтобы их можно было воспринять, если иметь в виду гору, но согласно законам физики, гора состоит из субатомных частиц, а в соответствии с теорией относительности их масса, размер и продолжительность существования не фиксированы. В конце концов, нет же точки абсолютного покоя, никакой и нигде, верно? Ускоритель частиц в лаборатории, скажем, в Беркли, Калифорния, сам несется со скоростью примерно 804 км/ч, поскольку Земля вращается вокруг своей оси. Земля перемещается и вокруг Солнца, а Солнце движется относительно звезд и галактик. Если современные теории Большого Взрыва верны, всё во Вселенной удаляется от всего остального и это движение изменяет материю. А потому измеряем ли мы крупномасштабные эффекты для медленных объектов или огромные скорости субатомных компонентов этих объектов, если доверять теории относительности, выходит, что материя – нечто очень ускользающее.

Квантовая физика еще сильнее заставляет сомневаться в материи. Субатомные частицы – это волны? Или всё-таки частицы? Или какая-то неописуемая «дополнительность»? Напомним, что Нильс Бор использовал термин «дополнительность» в качестве попытки «обобщить классический метод описания». Это просто удобная картинка. Хотя математические формулы дополнительности вычисляют странное поведение субатомных частиц, в действительности они его не описывают. Что это за реальность, которую можно замерить лишь частично, где доступен импульс, но непонятно местоположение – и наоборот? («Поезд Вашингтон – Нью-Хейвен движется со скоростью 116,7122 км/ч, но где он сейчас, мы точно не знаем».) Что это за материя, которая существует как суперпозиция, до момента, когда ее измерят, охватывающая все возможности? («Поезд и пассажиры находятся во всех точках между Вашингтоном и Нью-Хейвеном. Но мы не узнаем где точно, пока поезд не остановится и функция вероятности не схлопнется, и тогда мы сможем это проверить».)

Как вообразить эту микровселенную, этот мир, возможно, лежащий в основе всего, что мы воспринимаем, если сама попытка внимательно за ним наблюдать – измерять его – делает его ненаблюдаемым, изменяет или как-то участвует в его создании? Если наши измерения – акт участия и из-за них мироздание меняется, то абсолютная объективность недостижима. Скорее, явления становятся частью изменчивой сети взаимодействий. Более того, если причины и следствия нелокальны, могут ли субатомные события в какой-то другой галактике переплетаться с событиями здесь – и делать это мгновенно, а не отсроченно во времени? Таким образом благодаря выводам современной физики принципы объективизма и физического редукционизма оказались не на шутку под вопросом.

Не забудем, что другой догмат научного материализма – принцип замкнутости – запечатал физическую Вселенную от нефизических влияний наподобие богов, демонов или человеческого ума. Но в квантовых корпускулярно-волновых экспериментах выбор того, выявлять ли волну или частицу, определяет результаты опыта, и этот выбор совершает ум ученого. В парадоксе ЭПР (допускающем квантовую запутанность всех явлений), в субатомных измерениях, в суперпозициях и в прочих случаях именно информация предопределяет физическую систему. Сами характеристики, делающие данные «информативными», определяются человеческим умом. Мы сами определяем, какие данные представляют содержательную для нас информацию, а какие – просто фоновый шум. Уже это одно предполагает, что ум есть неотъемлемый участник физических событий, он не обособлен от них. В этом месте наука приближается к всеобъемлющему взгляду на ум. Такой взгляд, как мы увидим во второй части книги, издавна играл влиятельную роль в восточных философских традициях.

Можно ли в таком случае обнаружить реальность Вселенной в принципах и законах, лежащих в основе или превосходящих ее сомнительную материальность? Это был бы трансцендентальный реализм. Но какова же реальность математических формулировок атомной физики? В теории относительности и квантовой физике математика действенна, но применительно к чему? Она действенна применительно к разновидностям «материи», которые совершенно не соответствуют нашим обыденным представлениям. Если математика или такие понятия, как искривленное пространство-время, – реальные сущности, порождающие наш мир, то они предполагают некую вселенную, которая лишь призрак того, чем мы ее обычно считаем. Что значит 2 + 2 = 4, если нет предметов для подсчета?

Помимо этого, как мы уже поняли, в современной физике есть много абстрактных теорий, и они не лишены как внешних, так и внутренних противоречий. Что неудивительно, поскольку современные научные процедуры часто не следуют и не могут следовать тонкостям проверенных временем научных методов. Скорее, данные и теории, предложенные по крайней мере за последнее столетие, заставили исследователей опираться на нестандартный, прагматичный подход, называемый «бутстрэпом» (от старой присказки «вытащить себя за шнурки»)[29]29
  Бутстрэп (англ. bootstrap) – практический компьютерный метод исследования распределения статистик вероятностных распределений, основанный на многократной генерации выборок методом Монте-Карло на базе имеющейся выборки. Аналог в русском языке – «вытянуть себя за волосы из болота». – Прим. ред.


[Закрыть]. При всем обилии теоретических возможностей, которыми можно руководствоваться в исследованиях – теория относительности, квантовая физика, теория хаоса, суперструн и других, – физики в значительной степени руководствуются подходом «что подойдет, то и хорошо». Такой прагматизм принес не меньше результатов, чем в прошлом, когда классические принципы позволяли применять более упорядоченные и систематичные научные методы.

И все же, если прагматизм играет ключевую роль в исследованиях, есть ли место для трансцендентального реализма? Где же упорядоченные универсальные законы за завесой видимостей, если наши лучшие теории (и их математика) не способны охватить всего? Даже саму математику – язык Бога согласно Галилею – больше нельзя рассматривать как чистую, согласованную, цельную систему истин или аксиом. Было доказано, что основные аксиомы любой математической системы – даже арифметики – не способны придать этой конкретной системе полноту и непротиворечивость. Аксиомы – это просто условные договоренности. Более того, разные математические системы, подобно шашкам и шахматам, имеют свои правила и приложения. Таким образом какой-то одной истинной математики не существует[30]30
  См.: Ernest Nagel and James R. Newman, Gödel’s Proof (New York: New York University Press, 1964). [Рус. изд.: Нагель Эрнест, Ньюмен Джеймс Рой. Теорема Гёделя, пер. Ю. Гастева. – М.: КРАСАНД, 2010. – Прим. перев.]


[Закрыть].

Наше изложение истории физики по необходимости было очень обобщенным, и мы придерживались общепринятых взглядов, но существуют и другие интерпретации. На самом деле для некоторых квантовых методов были найдены работающие замены на основе классических принципов (но они пока не угрожают квантовой физике в целом). В некоторых случаях классические представления успешно сочетаются с квантовой физикой и теорией относительности. На передовых рубежах физики научный материализм переживает не лучшие времена, но многие ученые по-прежнему утверждают, что простой реализм еще держится на ногах[31]31
  Учение, согласно которому материальные объекты существуют сами по себе, независимо от сознающего их ума. Цит. по: Webster’s New World College Dictionary, 3-е изд., статья «Realism» («Реализм»).


[Закрыть]. Способны ли научные теории адекватно описывать «действительность»? Или природа вещей отрицает такую возможность? Хотя только время и дальнейшие научные исследования дадут ответ, справедливо будет сказать, что современная физика серьезно поставила под сомнения позицию реалистов.

Возможно, бо́льшую ясность мы обретем, если поглубже взглянем на то, как наука устроена. Что происходит за ширмой теоретических рассуждений и экспериментов ученых? И как быть с умом, который строит теории и планирует эксперименты? Куда его вписать? И, если уж на то пошло, что такое ум? Возвращаясь к тесту с множественным выбором: «Какое утверждение лучше всего описывает атом?»

3. Когда поверю, тогда увижу
Как убеждения влияют на восприятие

Представьте, что вы договорились о встрече с особенным для вас человеком. Может быть, это первое свидание с тем, кто вам очень нравится, или обычный деловой обед тет-а-тет с важным будущим клиентом. А может, у вас ужин с человеком, вас восхищающим, – политическим или духовным лидером, или творческой личностью. Или вы ожидаете соблазнительное предложение по работе.

Предположим, встреча проходит в знакомом вам кафе. В легком возбуждении вы приезжаете чуть пораньше. Возможно, это привычное ничем не примечательное кафе, но сегодня оно выглядит жизнерадостнее, чем обычно. Чувства обострились, болтовня вокруг слышится четче, цвета выглядят ярче и все кажется вам гостеприимным. Официант, проскальзывая мимо, дружелюбно приветствует вас. Вы в приподнятом настроении и преисполнены больших надежд.

Наступает время встречи, но где же гость? Минута уходит за минутой, а долгожданный человек не появляется. Вы бросаете взгляд на часы и видите, что уже прошло десять минут с момента оговоренной встречи, пятнадцать, двадцать. «Может, стоит позвонить?» – задаете вы себе вопрос. Ваш гость опаздывает на полчаса, и прекрасное настроение давно улетучилось. Повторный вопрос официанта: «Готовы ли вы сделать заказ?» – раздражает. Становится жарко и бросает в пот, вы возитесь на своем месте, глубоко вздыхаете. Кафе теперь кажется вам мрачным и гнетущим. И тут ваш гость появляется в дверях со словами: «Простите, ужасные пробки!» Тут же чувство облегчения заполняет тело и широкая улыбка появляется на лице. Всё вокруг снова начинает сиять.

Мы все переживали нечто подобное. Вместе с тем, хотя у каждого есть такой опыт, редко кому приходило в голову сделать шаг назад и задаться вопросом: «Как и почему мои ожидания влияют на восприятие?» Секунду назад кафе казалось необычайно приятным местом, но вот с каждой минутой оно становится все более безрадостным и даже наводит тоску. А потом оно вмиг снова наполнено энергией и радостью. Это пример того, что «уверовать – значит, увидеть». Шесть органов чувств, столь важные для нашего понимания, что к чему, уязвимы для наших ожиданий и настроений, которые они порождают. Ожидания в свою очередь, основываются на убеждениях и верованиях. В истории, описанной выше, мы верим, что наш гость придет вовремя. Когда кажется, что нас продинамили на свидании, чувства меняются. Если исходные ожидания снизить или подтвердить, восприятие изменится.

Подобное явление часто встречается в рассказах очевидцев: эти рассказы, бывает, сильно разнятся от человека к человеку. Наблюдатели видят вещи по-разному в силу своего темперамента, настроения, предрасположенностей и прочих различий в том, как действует их память и органы чувств. Вспомните о предвзятости, так явно проявляющейся в спорах тренеров, игроков и болельщиков с бейсбольным судьей. Более того, убеждения особенно сильно влияют на восприятие, когда мы смотрим на то, чего никогда раньше не видели. В 1853 году к берегам Японии прибыла флотилия американских военных пароходов. Многие японцы, никогда не видевшие судов с дымовой трубой, решили, что видят драконов. Драконы были частью их системы верований, а пароходы – нет.

Чтобы скомпенсировать эту склонность, обеспечить большую эффективность и помочь с дачей точных показаний в суде, сотрудников полиции нередко специально обучают наблюдению. Также дегустаторам вина и кофе полагается выработать утонченное чувство вкуса. Для этого им приходится накапливать знания обо всем разнообразии доступных сортов вин и кофе и о всевозможных факторах, влияющих на их вкус, таких как тип почвы, климат и высота места произрастания. Музыканты слышат не так, как большинство из нас, а художники видят по-другому. Эти способности развивают и совершенствуют с помощью обучения. Обучение в свою очередь влияет на убеждения и верования и наделяет ученика особым набором ожиданий. Некоторые люди рождаются с подобными экстраординарными способностями и предрасположенностями. Мы называем это талантом. Как увидим далее, у современной науки о мозге есть свидетельства того, что наши убеждения и верования глубоко влияют на восприятие.

Восточные созерцательные традиции идут в этом вопросе еще дальше. Во второй части книги мы увидим, что когда ограничивающие убеждения и ожидания удается отставить, можно напрямую постичь природу участия ума во всех видимостях – от радуг до галактик.

Если ожидания способны так ярко окрашивать обычные ситуации, могут ли они просочиться в науку, которая гордится своей объективностью, и повлиять на ее выводы?

Могут – и влияют, причем на всех уровнях занятий наукой. На одном краю спектра мы склонны считать научные приборы – например, телескоп или микроскоп, – относительно простыми устройствами, которые позволяют бросить ясный и незамутненный взгляд на скрытый от невооруженного глаза мир. Посмотри в окуляр – и перед тобой предстанут лунные кратеры или клеточные структуры. Но чтобы искусно применять эти инструменты, нужно изучить теорию и освоиться в практике. Исследователю необходимо знать, чего ожидать, – что именно он или она пытается обнаружить.

Дело осложняется тем, что оптические приборы воздействуют на свет и изображения так, что изучаемый предмет искажается, а работающему с прибором нужно владеть специальными способами наблюдения. Эксперименты показывают, что некоторым обучающимся не удается как следует смотреть в микроскоп и им не рекомендуют работать в областях, где требуется этот навык. (Голландский естествоиспытатель Антон ван Левенгук – один из изобретателей микроскопа, живший в XVII веке. Когда человеческое семя поместили под линзу, он и его коллеги утверждали, будто разглядели плававших там крохотных, полностью сформировавшихся человечков!)

Наши ожидания относительно того, что можно обнаружить в окружающем мире, предопределяют, что можно увидеть с помощью приборов. То же справедливо и для самих приборов и экспериментов, придуманных учеными. Эти ожидания основываются на наших убеждениях и верованиях. В точности как вы верите, что ваш гость явится в определенное время, и заранее обдумываете волнующие перспективы, так и ученые конструируют приборы и эксперименты, опираясь на убежденность в теориях и гипотезах. Входя в лаборатории, они привносят с собой дополнительный груз духовных, культурных и философских идей, нужду в финансировании, споры с коллегами, амбиции, личные передряги и еще много всего другого. Многие из них верят в научный материализм, даже если и не отдают себе отчета в этом. Догмы научного материализма могут бессознательно направлять их ожидания, которые мы обсудили выше.

В идеале ученый, собирая данные, выдвигая и пересматривая теории, сохраняет непредвзятость, но, как нам предстоит убедиться, достичь такого идеала практически невозможно. Карты уже подтасованы. Вот как три выдающихся ученых описали взаимосвязь между научными ожиданиями, выраженными в теориях, и данными, которые могут быть собраны для их подтверждения.

Вернер Гейзенберг: «Мы должны помнить, что то, что мы наблюдаем, – это не сама природа, а природа, которая выступает в том виде, в каком она выявляется благодаря нашему способу постановки вопросов»[32]32
  Werner Heisenberg, Physics and Philosophy: The Revolution of Modern Science (New York: Harper and Row, 1962), 58.


[Закрыть].

Нильс Бор: «Процедура измерения оказывает существенное влияние на условия, на которых основывается само определение изучаемых физических качеств»[33]33
  Niels Bohr, “Quantum Mechanics and Physical Reality,” Nature, 136 (1935): 65.


[Закрыть].

Альберт Эйнштейн: «…с принципиальной точки зрения абсолютно неверно, будто теория должна основываться на наблюдаемых величинах. В действительности все обстоит как раз наоборот. Теория решает, что именно можно наблюдать»[34]34
  Werner Heisenberg, Physics and Beyond: Encounters and Conversations (New York: Harper and Row, 1971), 63. [Цит. по: В. Гейзенберг, «Квантовая механика и беседа с Эйнштейном», Природа, 1972, № 5, пер. Ю. А. Данилова. – Прим. перев.]


[Закрыть].

Эти мысли идут вразрез с приведенным выше описанием научного метода – «систематическим получением знаний, включающим в себя […] наблюдение и эксперимент, а также формулировку и проверку гипотез». Из этого вытекает ряд важных следствий. Наука, особенно в соответствии с научным материализмом, существует для того, чтобы раскрыть истинную природу реальной, независимой, отдельно существующей Вселенной, находящейся за пределами досягаемости наших чувств. Но, если научные приемы основаны на человеческих убеждениях и эти взгляды определяют способ постановки вопросов, не исказит ли это полученные данные? Как мы узнаем, что наш «способ постановки вопросов» применим? Полученные ответы могут нравиться просто потому, что они подтверждают наши ожидания. Возможно, мы задаем неправильные вопросы – вопросы, которые подкрепляют наши собственные предубеждения и затеняют те стороны действительности, которые не согласуются с текущей системой понятий.

Если мы разделяем идеи научного реализма – точку зрения, что наука описывает действительность как она есть, независимо от любого наблюдателя, – то все сводится к следующим вопросам: если существует единственная реальная Вселенная, основанная на фундаментальных истинах, можем ли мы их узнать, и если да, то как? И если эти истины доступны человеческому уму, ведут ли к ним теории, основанные на убеждениях, или же такие теории встанут у нас на пути? Наука изначально была преисполнена оптимизма и уверенности, что искомые истины существуют и их можно постичь. Для этого она сделала ставку на построение теорий и сбор данных или на некое сочетание этих методов. На протяжении веков, пытаясь ответить на эти вопросы, ученые и философы исследовали и обсуждали широкий круг философских проблем.