Текст книги "О том, чего мы не можем знать. Путешествие к рубежам знаний"

Запредельность

У моего исследования непознаваемого есть еще один стимул, также связанный с моей новой работой. Моим предшественником на кафедре популяризации науки был Ричард Докинз. Когда я принял от Докинза эту должность, я приготовился отражать шквал вопросов, которые мне будут задавать не о науке, а о религии. Публикация книги «Бог как иллюзия» и пылкие споры Докинза с креационистами привели к тому, что в последние годы своего пребывания на кафедре он вынужден был посвящать много времени обсуждению вопросов религии и Бога.

Поэтому, когда я занял эту кафедру, мое отношение к религии неизбежно должно было заинтересовать публику. Сначала я пытался отмежеваться от дискуссий о Боге. Моя работа состоит в пропаганде научного прогресса и в привлечении внимания общественности к достижениям, происходящим вокруг нее. Мне хотелось поскорее вернуть дискуссию к вопросам, связанным с наукой, а не с религией.

Чтобы избежать обсуждения вопросов о Боге, я использовал следующий метод: я признавал, что сам я человек верующий. Прежде чем журналисты успевали чересчур разволноваться по этому поводу, я добавлял, что верую я в футбольный клуб «Арсенал». Мой храм – стадион «Эмирейтс» (бывший «Хайбери») на севере Лондона, и каждую субботу я поклоняюсь своим кумирам и возношу им песнопения. А в начале каждого футбольного сезона я вновь провозглашаю свою веру в то, что в этом-то году мы наконец завоюем какой-нибудь кубок. В условиях большого города, такого как Лондон, футбол взял на себя те функции объединения человеческого сообщества и создания общих ритуалов, которые раньше принадлежали религии.

Наука, которую я начал узнавать подростком, была весьма действенным средством вытеснения тех смутных религиозных мыслей, которые были у меня в детстве. Поскольку я пел в местном церковном хоре, я имел представление об идеях о понимании устройства Вселенной, предлагаемых христианством. В 1970-х гг. британская школа еще сохраняла легкий религиозный оттенок: на школьных собраниях мы читали «Отче наш» и пели церковные гимны[13]13
  В оригинале упоминается «All Things Bright and Beautiful» – наверное, самый известный из англиканских гимнов (в частности, благодаря книгам Джеймса Хэрриота).


[Закрыть]. Религия подавалась в слишком упрощенном виде и не могла конкурировать с мощью и замысловатостью того, что я узнавал на лабораторных занятиях в средней школе. Вскоре религия была вытеснена гораздо более привлекательными вещами – наукой… и футболом.

Разумеется, такого непочтительного ответа было недостаточно, чтобы отмахнуться от вопросов о моем отношении к религии. Как-то раз воскресным утром, во время интервью на отделении радиостанции BBC в Северной Ирландии, я оказался постепенно втянут в рассмотрение вопроса о существовании Бога. Наверное, я должен был заметить признаки такой опасности. Воскресным утром Бог интересует многих радиослушателей в Северной Ирландии.

Мне как математику часто приходится заниматься доказательством существования новых объектов или разработкой доводов, демонстрирующих, что такие объекты существовать не могут. Благодаря возможностям языка математики в области создания логических аргументов многие философы разных эпох пытались использовать математику для доказательства существования Бога. Однако мне такой подход всегда представлялся порочным. В математике для доказательства или опровержения существования чего-либо необходимо иметь ясное определение того, чье существование мы пытаемся доказать.

Поэтому после того, как интервьюер в течение некоторого времени поизводил меня вопросами о моих взглядах на существование Бога, я предложил ему определить, что означает для него Бог, чтобы я смог применить свой математический метод мышления. «Это нечто превосходящее человеческое понимание». Сначала я подумал: «Что за отговорка. Вы определили нечто такое, с чем я по определению не могу разобраться». Но определение это меня заинтриговало. Возможно, не такая уж это была и отговорка.

Что, если определить Бога как то, чего мы не можем знать? Во многих культурах древности боги занимали место того, чего мы не могли объяснить или понять. Извержения вулканов или затмения были настолько таинственны для наших предков, что стали деяниями богов. По мере того как наука разъясняла такие явления, эти боги отступали на задний план.

У этого определения есть общие черты с Богом, обычно называемым «Богом белых пятен». Это выражение часто используется в уничижительном смысле религиозными мыслителями, которые видят, что значение Бога уменьшается под напором научного знания, и слышат призывы к отвержению такого Бога. Выражение «Бог белых пятен» придумал оксфордский математик и методистский проповедник Чарльз Коулсон, заявивший: «Не существует “Бога белых пятен”, который заполнял бы те стратегически важные места, в которых наука бессильна».

Однако это выражение часто связывают с порочным доказательством существования Бога, опровержению которого Ричард Докинз уделяет некоторое время в своей книге «Бог как иллюзия»: если существует нечто, чего мы не можем объяснить или познать, то заполнение такого пробела должно быть делом рук Божьих. Но меня больше интересует не существование Бога, заполняющего пробелы, а утверждение о равенстве Бога абстрактной идее того, чего мы не можем знать. Не того, чего мы сейчас не знаем, а того, чего мы никогда не сможем узнать по самой его природе. Того, что навечно останется запредельным.

Религия сложнее, чем простой стереотип, часто предлагаемый взамен ее современным обществом. Для многих древних культур Индии, Китая и Ближнего Востока религия не сводилась к поклонению Сверхъестественному Разуму, а была именно попыткой постижения пределов нашего понимания и языка. Теолог Герберт Маккейб заявил: «Утверждать существование Бога значит утверждать, что существуют не получившие ответа вопросы об устройстве Вселенной». Наука вела и ведет активное наступление на эти пределы. Осталось ли от них хоть что-нибудь? Есть ли вещи, которые всегда будут за такими пределами? Существует ли Бог по Маккейбу?

Поиски ответа на этот вопрос и составляют основу этой книги. Можем ли мы определить, какие вопросы и физические явления навсегда останутся недостижимыми для познания? Если мы можем распознать то, что останется в пробелах знания, то что это будет за Бог? Какой силой может обладать такая концепция? Может ли то, чего мы не можем познать, действовать в нашем мире и влиять на наше будущее? Достойно ли оно поклонения?

Но прежде всего нам нужно выяснить, есть ли во Вселенной что-либо такое, что все еще остается неизвестным. Есть ли на самом деле что-нибудь, чего мы знать не можем?

Рубеж первый: игральная кость

1

Непредсказуемое и предопределенное проявляются одновременно, делая все таким, как есть. Так природа создает себя, в любых масштабах, от снежинки до бурана. Это такое счастье. Снова быть в самом начале, снова не знать почти ничего.

Том Стоппард. Аркадия

На столе передо мной лежит одна красная игральная кость. Эта кость осталась у меня после поездки в Лас-Вегас. Я влюбился в нее сразу, как увидел ее на столе для игры в крэпс. Ее конструкция – само совершенство. Идеально прямые ребра, сходящиеся в точку на углах кубика. Грани такие гладкие, что на ощупь не определить, какому числу соответствует та или иная грань. Очки вырезаны на гранях кости и заполнены краской, имеющей ту же плотность, что и пластмасса, из которой сделана сама кость. Поэтому сторона, соответствующая шестерке, нисколько не легче, чем противоположная ей грань с одним очком. Кость невероятно приятно держать в руке. Очень красивая вещь.

И все-таки я ее ненавижу.

Сейчас ко мне обращена грань с тремя очками. Но, если я возьму кость и брошу ее, я никак не могу узнать, какой стороной она упадет. Она – абсолютный символ непознаваемого. Кажется, что будущее кости может быть известно, только когда оно становится прошлым.

Меня всегда чрезвычайно раздражали вещи, которых я не могу узнать. То, чего я не в силах постичь. Я ничего не имею против незнания каких-то вещей, если существует возможность в конце концов вычислить, что происходит. При наличии достаточного времени. Неужели эта кость действительно непознаваема? Или же, имея достаточную информацию, я мог бы предсказать ее следующее положение? Наверняка нужно всего лишь применить правильные законы физики и решить соответствующие математические уравнения. Наверняка это можно узнать.

Наука, в которой я работаю, математика, была придумана, чтобы дать человеку возможность увидеть, что его ожидает. Чтобы заглянуть в будущее. Чтобы стать хозяином, а не слугой судьбы. Я верю в то, что Вселенная работает в соответствии с некими законами. Если я пойму эти законы, я смогу познать Вселенную. Способность замечать закономерности дала роду человеческому чрезвычайно мощное средство управления жизнью. Существование закономерности означает, что у нас есть шанс предсказать будущее и познать непознаваемое. Закономерность движения Солнца означает, что мы можем быть уверены, что завтра оно снова взойдет, а Луна снова станет полной через 28 восходов Солнца. Именно так и появилась математика. Математика – наука закономерностей. Способность замечать закономерности – это мощное оружие в эволюционной борьбе за выживание. Наскальные рисунки в пещерах Ласко показывают, что, если отсчитать 13 четвертей луны от первого зимнего восхода Плеяд, получишь то время года, в которое лошади ходят жерёбые и на них легко охотиться. Способность предсказывать будущее – это ключ к выживанию.

Но существуют и такие вещи, которые, по-видимому, не имеют закономерностей или же имеют закономерности слишком сложные или скрытые для постижения человеческим разумом. Единичный бросок игральной кости не похож на восход Солнца. Кажется, что никак невозможно узнать, какая из шести граней кубика будет обращена вверх, когда он наконец остановится. Поэтому еще со времен античности кости использовали для разрешения споров и игр, в том числе и на деньги.

Неужели этот красивый красный кубик с белыми точками в самом деле непознаваем? Во всяком случае, сложные отношения с динамикой этого кубика возникли далеко не у меня первого.

Во время недавней поездки в Израиль я повез своих детей на археологические раскопки в Бейт-Гуврин. В древности это поселение было настолько популярным, что раскоп состоит из множества слоев разных городов, построенных друг поверх друга. В земле лежит столько всего, что археологи с радостью позволяют дилетантам – вроде нас с детьми – помогать им в раскопках, даже если в результате несколько горшков и оказываются разбиты. Мы конечно же раскопали множество осколков керамики. Но кроме того, мы все время вынимали из земли многочисленные кости животных. Мы думали, что это были остатки от трапезы, но наш экскурсовод объяснил, что на самом деле таким был самый древний вид игральных костей.

Археологические раскопки поселений начиная со времени неолита обнаруживают среди осколков посуды и кремней, которые обычно находят в местах обитания человека, непропорционально большое количество пяточных костей овец или других животных. Эти кости не что иное, как предки моей кости из казино. Если бросить такую кость, она естественным образом падает на одну из четырех сторон. На костях часто бывают вырезаны буквы или цифры. Предполагается, что такие ранние кости использовались не столько для азартных игр, сколько для гадания. И эта связь между результатом броска кости и волей богов просуществовала многие столетия. Люди верили, что знание того, как упадет кость, находится за пределами человеческого разумения. Результат броска определялся волей Божьей.

Постепенно такие кости занимали все более прозаичное место элемента мира развлечений. Первые кости кубической формы, похожие на кость с моего стола, были найдены в районе Хараппы, в современном Северо-Восточном Пакистане, где еще в 3-м тысячелетии до н. э. возникла одна из первых урбанистических цивилизаций. В это же время появляется игральная кость в форме четырехгранной пирамиды, найденная в городе Ур в Древней Месопотамии.

Играми в кости увлекались и римляне, и греки, и средневековые воины, которые привезли из Крестовых походов новую игру под названием «хэзард», происходящим от арабского названия игральной кости – аль-зар[14]14
  От него же – через французское hasard («случай, случайность») – произошло и русское слово «азарт». Его смысловая связь со «случайностью» сохранилась в выражении «азартные игры».


[Закрыть]. Эта игра была ранним вариантом игры в крэпс, в которую играют в казино Лас-Вегаса, откуда я и привез свою кость.

Если бы падение костей можно было предсказать, никакие основанные на них игры не прижились бы. Интерес игры в нарды, в хэзард или в крэпс как раз и вытекает из незнания того, как упадут кости. Так что, возможно, игроки не оценят моих попыток предсказать результаты броска костей.

Многие века никто даже не думал, что такое свершение возможно. Древние греки, одними из первых создавшие математику в качестве средства ориентации в окружающем их мире, уж точно не имели никакого представления о том, как подойти к такой динамической задаче. Их математика, сводившаяся к жесткому, статичному миру геометрии, была неспособна справиться с игральной костью, катящейся по полу. Они смогли создать формулы, описывающие геометрические контуры куба, но движение кости было для них безнадежной задачей.

А как насчет опытов, которые позволили бы составить представление о возможных исходах броска? Антиэмпирическая позиция древних греков приводила к тому, что они не видели смысла в анализе данных и попытках научного предсказания падения кости. Ведь то, как упала уже брошенная кость, никак не влияет на результат следующего броска. Он случаен, что, с точки зрения древних греков, значило, что он непознаваем.

Аристотель считал, что происходящие в мире события по сути можно разделить на три категории: «неизбежные события», происходящие по необходимости в соответствии с законами природы, «вероятные события», происходящие в большинстве случаев, но с возможными исключениями, и, наконец, «непознаваемые события», происходящие по чистой случайности. Мою игральную кость Аристотель не колеблясь относит к последней категории.

По мере того как на философию оказывала влияние христианская теология, положение все ухудшалось. Поскольку исход броска кости находится во власти Бога, человек не смеет надеяться его познать. Как сформулировал блаженный Августин: «Мы называем те причины, которые считают случайными, не несуществующими, но скрытыми и приписываем их воле истинного Бога».

Случайности не существовало. Не существовало и свободы воли. Непознаваемое было известно Богу, который определял исход броска кости. Любая попытка предсказания такого исхода была делом еретиков, тех, кто осмеливался считать, что может познать мысли Бога. Французский король Людовик XI дошел до того, что запретил производство игральных костей, так как считал азартные игры богопротивными. Тем не менее кости – вроде той, что лежит у меня на столе, – в конце концов начали раскрывать свои тайны. Только в XVI в. игральные кости удалось вырвать из рук Божьих и передать их судьбу в руки – и в умы – человечества.

Я кладу рядом со своей прекрасной костью из Лас-Вегаса еще две игральные кости. Спрашивается, если бросить все три кости сразу, что будет выгоднее: ставить на то, что выпадет 9 или 10? До XVI в. никаких средств, помогающих ответить на этот вопрос, не существовало. И все же любой достаточно много игравший сказал бы, что при броске только двух костей разумнее ставить на 9, чем на 10. В конце концов опыт игры вскоре подсказывает, что количество случаев, в которых выпадает 9, в среднем на треть больше, чем число таких, в которых выпадает 10. Но в случае трех костей почувствовать, как лучше ставить, сложнее, поскольку кажется, что 9 и 10 выпадают с равной частотой. Так ли это на самом деле?

Существование закономерностей, которые можно выгодно использовать в игре в кости, первым осознал в начале XVI в. в Италии один заядлый игрок по имени Джироламо Кардано. Эти закономерности нельзя было использовать в единичном броске. Они возникали в длинных сериях бросков, и игрок, подобный Кардано, который проводил за игрой в кости многие часы, мог бы извлечь из таких закономерностей некоторую выгоду. Он был настолько захвачен погоней за предсказаниями непознаваемого, что однажды даже продал имущество своей жены, только чтобы добыть денег на игру.

Кардано пришла в голову удачная мысль подсчитать число возможных вариантов выпадения костей. В случае броска двух костей таких вариантов 36. Они изображены на следующей схеме.

Только в трех из них сумма очков равна 10, а 9 можно получить в четырех вариантах. Поэтому Кардано рассудил, что, когда играют двумя костями, разумнее ставить на 9, чем на 10. Это не помогало в одной отдельно взятой игре, но в длинной серии игр Кардано мог выиграть, если бы придерживался результатов своих расчетов. К сожалению, строгость его математических рассуждений не сопровождалась такой же строгостью его поведения в игре. Он умудрился потерять все наследство, оставленное ему отцом, и даже вступал в поножовщину со своими соперниками, когда ему особенно не везло в кости.

Тем не менее он постарался добиться исполнения одного из своих пророчеств. По-видимому, он предсказал дату собственной смерти – 21 сентября 1576 г. Чтобы не оставлять исполнение этого предсказания на волю случая, он взял дело в собственные руки. Когда наступил предсказанный день, он совершил самоубийство. Мне, как бы я ни стремился к знаниям, это кажется некоторым перебором. Собственно говоря, большинство людей предпочло бы не знать дату собственной смерти. Но Кардано нужна была только победа, даже в игре в кости со смертью.

Перед самоубийством он написал книгу, которую многие считают первым шагом к пониманию поведения игральной кости, катящейся по столу. Хотя он написал свою «Книгу об играх случая» (Liber de Ludo Aleae) еще в 1564 г., этот труд долго оставался неизвестным и не был опубликован до 1663 г.

На самом деле не кто иной, как великий итальянский физик Галилео Галилей, использовал тот же анализ, который описал Кардано, чтобы выяснить, следует ли ставить на 9 или на 10, когда бросают три кости. Он рассудил, что существует 6 · 6 · 6 = 216 возможных исходов падения костей. Из них в 25 случаях выпадает 9, а в 27 случаях – 10. Разница невелика, и обнаружить ее эмпирическим путем было бы непросто, но и ее достаточно для того, чтобы в долгой игре было выгоднее ставить на 10.

Математическое освоение игры в кости переместилось из Италии во Францию в середине XVII в., когда два крупных игрока, Блез Паскаль и Пьер де Ферма, обратили свои мысли на предсказание будущего этих кувыркающихся кубиков. Проблема понимания исхода броска костей заинтересовала Паскаля после встречи с одним из величайших игроков того времени, кавалером де Мере. Де Мере предложил Паскалю разрешить несколько интересных ситуаций. Одна из них сводилась к задаче, решенной Галилеем. Однако в число других входил вопрос о том, разумно ли ставить на выпадение по меньшей мере одной шестерки в четырех бросках кости, а также ставшая впоследствии знаменитой «задача о ставках».

Паскаль завязал оживленную переписку с великим математиком и юристом Пьером де Ферма, вместе с которым они попытались решить задачи, поставленные де Мере. В случае броска четырех костей можно рассмотреть 6 · 6 · 6 · 6 = 1296 разных исходов и подсчитать, в скольких из них выпадает шестерка, но задача становится при этом довольно громоздкой.

Вместо этого Паскаль рассудил, что в одном броске шестерка не выпадет с вероятностью 5/6. Поскольку все броски независимы, вероятность того, что шестерка не выпадет ни в одном из четырех бросков, равна 5/6 · 5/6 · 5/6 · 5/6 = 625/1296 = 48,2 %. Что означает, что вероятность увидеть шестерку равна 51,8 %. Это чуть больше половины, значит, вполне есть смысл ставить на такой исход.

«Задача о ставках» была еще интереснее. Предположим, что два игрока – назовем их Паскаль и Ферма – бросают игральную кость. Ферма выигрывает партию, если на кости выпадает 4 или более очков; в противном случае эту партию выигрывает Паскаль. Таким образом, при каждом броске кости у каждого из них есть половинный шанс на выигрыш партии. Они поставили на кон 64 фунта, которые достанутся тому, кто первым выиграет три партии. Однако игру прерывают, и продолжить ее невозможно. К этому моменту Ферма выиграл две партии, а Паскаль – одну. Как следует разделить между ними 64 фунта?

Традиционные попытки решения этой задачи были сосредоточены на том, что произошло в прошлом. Может быть, раз Ферма выиграл в 2 раза больше партий, чем Паскаль, то и его выигрыш должен быть в 2 раза больше? Но, если, например, перед тем как игра была остановлена, Ферма выиграл всего одну партию, такое решение становится бессмысленным. Паскаль в таком случае не получает ничего, хотя по-прежнему имеет шанс на победу. Никколо Фонтана Тарталья, современник Кардано, после долгих размышлений пришел к выводу, что решения не существует: «Это вопрос скорее юридический, чем математический, и любой вариант разделения выигрыша может стать поводом для тяжбы».

Однако другие не были готовы признать свое поражение. Они обратили внимание не на прошлое, а на то, что могло бы случиться в будущем. В противоположность первой задаче здесь они попытались не предсказать, как ляжет кость, а представить все возможные варианты будущего и разделить выигрыш в соответствии с разными исходами, благоприятными для того или другого игрока.

Здесь легко впасть в заблуждение. Кажется, что существует три сценария. Если следующую партию выигрывает Ферма, он забирает себе все 64 фунта. Если следующую партию выигрывает Паскаль, то играется еще одна, финальная партия, которую может выиграть либо Паскаль, либо Ферма. Поскольку в двух из этих трех случаев выигрывает Ферма, то, видимо, ему причитаются две трети ставки. В эту-то ловушку и попал де Мере. Паскаль утверждает, что это решение ложно: «Кавалер де Мере – человек очень остроумный, но он вовсе не математик; это, как вы знаете, огромный недостаток»[15]15
  Цит. по: Филиппов М. М. Блез Паскаль. Его жизнь, научная и философская деятельность. М., 2016.


[Закрыть]. Вот уж действительно!

Паскаль же, напротив, был великий математик, и он считал, что выигрыш следует разделить иначе. Ферма может выиграть в следующей партии (и получить 64 фунта) с вероятностью 50 %. Но, если в следующей партии выиграет Паскаль, шансы обоих на победу в финальной партии равны, так что выигрыш можно разделить поровну – по 32 фунта каждому. Ферма в любом случае гарантированно получает 32 фунта. Поэтому оставшиеся 32 фунта следует разделить поровну, что в итоге дает Ферма 48 фунтов.

Ферма согласился с анализом Паскаля. «Я ясно вижу, что истина, будь она в Тулузе или в Париже, одна и та же», – писал ему в Тулузу Паскаль.