Текст книги "Теории всего на свете"

Границы интуиции

Брайан Ино

Художник, композитор, музыкант, продюсер, участник групп U2, Coldplay, Talking Heads, сотрудничал с Полом Саймоном

Иногда мы склонны полагать, будто идеи и ощущения, рожденные нашей интуицией, по сути своей «выше» тех, к которым мы пришли с помощью разума и логики. Интуицию, «нутряное чутье», превозносят как эдакого «доброго дикаря» нашего сознания, бесстрашно рассекающего педантичную паутину рассудка. Особенно подвержены такому убеждению люди творческие, ибо они основную часть времени работают исходя из интуиции. Но кое-какие примеры из личного опыта заставляют меня усомниться в этом мнении.

Для начала обратимся к вопросу, который любил задавать своим студентам Витгенштейн. Допустим, у вас есть лента, которой вы хотите обернуть Землю по экватору (будем считать нашу планету идеальным шаром). К сожалению, вы завязали ленту слабовато, и она оказалась на метр длиннее, чем нужно. Вопрос: если вы сумеете равномерно распределить этот лишний метр так, чтобы лента чуть парила над поверхностью Земли, на каком расстоянии от ее поверхности она окажется?

Интуиция большинства людей подскажет им ответ: «Какие-то ничтожные доли миллиметра». Однако правильный ответ – почти 16 см. По собственному опыту могу заключить, что интуитивно к этой величине оказываются близки лишь представители двух профессий – математики и портные. Мне же верный ответ представляется чем-то невероятным. Я узнал об этой задаче, учась в художественном вузе, и провел чуть ли не весь вечер за расчетами, проверяя и перепроверяя ответ: моя интуиция оскорбленно вопила, не веря этой цифре.

Несколько лет спустя, в Сан-Франциско, в интерактивном музее «Эксплораториум» моя интуиция получила еще один удар. Я впервые увидел компьютерную демонстрацию «Жизни» Джона Конвея. Если кто не знает, это простенькая сетка, в которой расположены точки, ведущие себя по простым и строгим правилам. Эти правила определяют, какие точки останутся жить, какие погибнут, а какие породят себе подобных. Никаких фокусов, никаких творческих изысков, лишь элементарные правила. Вся система кажется до того примитивно-прозрачной, что от нее не ждешь никаких сюрпризов. На самом же деле сюрпризов тут возникает множество. Сложность и «природоподобность» эволюции таких узоров, состоящих из точек, полностью обманывает ожидания и предсказания. В самом начале вы меняете положение всего одной точки – и вся история разворачивается совершенно по-другому. Внесите крошечное изменение в одно из правил – и произойдет взрывной рост популяции точек или же мгновенный Армагеддон. При этом интуиция не позволяет вам заранее угадать, что случится с популяцией точек – процветание или быстрая гибель.

Эти два примера с большим изяществом демонстрируют мне следующее:

а) «детерминистский»[57]57
  Детерминистский подход – такой, при котором из одной или нескольких причин вытекает единственное возможное следствие. Его противоположность – вероятностный подход. – Прим. перев.


[Закрыть] не значит «предсказуемый»;

б) наша интуиция плохо помогает нам разбираться во взаимодействии простых правил и начальных условий (более того, человеческий мозг может изначально быть ограничен в своей способности интуитивно постигать некоторые вещи – скажем, квантовую физику или теорию вероятностей);

в) интуиция – не какой-то псевдомистический глас извне, вещающий через нас, а лишь своего рода быстрая и неряшливая обработка нашего предшествующего опыта (вот почему портные, давая ответ на вопрос о Земле и ленте, оказались столь сообразительными). Этот прибор обработки информации способен иной раз выдавать впечатляющие результаты с астрономической скоростью. Однако следует помнить: полученные результаты могут оказаться совершенно неверными.

Механизм Хиггса

Лиза Рэндалл

Физик (Гарвардский университет); автор книги Knocking on Heaven’s Door: How Physics and Scientific Thinking Illuminate the Universe and the Modern World («Стучась в небесную дверь: как физика и научное мышление открывают тайны Вселенной и современного мира»)

По большому счету, красота науки – в отсутствии у нее субъективности. Так что вопрос «Какое у вас любимое глубокое, красивое и элегантное объяснение?» может смутить настоящего ученого: для него объективные слова здесь – лишь «какое», «у», «вас», «или» и (в идеальном научном мире) «объяснение». Красота и изящество, конечно, играют роль в науке, но отнюдь не являются арбитрами истины. Впрочем, я готова признать, что простота (которую часто путают с изяществом) иной раз может служить полезным критерием «объяснительной силы» теорий и гипотез.

Но если все-таки отвечать на вопрос без уверток, то я выберу объяснение, которое кажется мне совершенно очаровательным и относительно простым и которое даже, пожалуй, можно проверить не более чем за год. Это механизм Хиггса, названный в честь физика Питера Хиггса, который его и описал. По всей видимости, механизм Хиггса отвечает за массы элементарных частиц, подобных электрону. Если бы электрон обладал нулевой массой (как фотон), он бы не соединялся с другими частицами, образуя атомы, и никакие структуры в нашей Вселенной не возникли.

Так или иначе, экспериментальное измерение масс элементарных частиц показало, что эти массы не равны нулю. Проблема лишь в том, что они нарушают фундаментальную структурную симметрию, которая, как нам известно, присутствует в физическом описании частиц: если считать, что элементарные частицы обладают массой с самого начала, теория будет предсказывать абсурдное поведении частиц с околосветовой скоростью и высокой энергией: к примеру, она будет давать вероятности взаимодействия, превышающие единицу.

Так что здесь кроется серьезная загадка. Это и пытается разъяснить механизм Хиггса. Мы еще до конца не знаем, действительно ли он в ответе за возникновение массы у элементарных частиц, но пока никто не нашел другого удовлетворительного объяснения.

Механизм Хиггса можно попробовать понять, рассуждая в категориях так называемого спонтанного нарушения симметрии, которое само по себе, по-моему, идея весьма красивая. Симметрия в таких случаях нарушается благодаря реальному состоянию природного объекта, а не под действием законов физики. К примеру, вы сидите за обеденным столом и пьете из бокала, который стоит справа от вас, точно так же поступают и все ваши сотрапезники. В этом смысле обеденный стол симметричен: и справа, и слева от вас имеется бокал. Однако каждый выбирает правую емкость, тем самым спонтанно нарушая симметрию «право – лево», которая иначе наблюдалась бы за столом.

Природа ведет себя сходным образом. Физические законы, которые описывают объект, именуемый полем Хиггса, следуют природной симметрии. Однако реальное состояние поля Хиггса эту симметрию нарушает. При низкой энергии частиц оно обретает определенное «значение». Это неисчезающее поле Хиггса чем-то сродни электрическому заряду, распространяющемуся в вакууме (вакуум – состояние, при котором в данной части Вселенной нет никаких реальных частиц). Частицы приобретают свои массы, взаимодействуя с этими «зарядами». Поскольку это значение поля возникает лишь при низких энергиях частиц, они, в сущности, обладают массами лишь при таких энергиях, так что парадокс масс элементарных частиц, похоже, успешно разрешен.

Имейте в виду, что в физике частиц так называемая стандартная модель работала и работает превосходно, хотя мы пока и не знаем, корректен ли предложенный Хиггсом механизм. Более того, нам не нужно знать о механизме Хиггса, чтобы выяснить, что частицы имеют массы, и делать многие успешные предсказания в рамках стандартной модели. Однако механизм Хиггса играет важнейшую роль для разработки приемлемой теории того, как эти массы возникают. Успех стандартной модели иллюстрирует другую красивую идею, имеющую принципиальное значение для всей физики: речь идет о понятии «эффективной теории». Идея всего лишь в том, что вы можете полностью сосредоточиться на измеряемых количественных величинах, делая прогнозы, и оставить проблемы понимания этих количественных величин на потом, когда вы освоите более точные методы измерений.

К счастью, такое «потом» уже наступило для механизма Хиггса или, по крайней мере, для его простейшего варианта, где задействована частица, получившая название «бозон Хиггса». Большой адронный коллайдер в ЦЕРНе, расположенный близ Женевы, дал ответ, существует ли такая частица. Теперь, когда бозон Хиггса обнаружили, можно провести измерения его количественных характеристик и выяснить, подтверждает ли он базовые ожидания или более сложные гипотезы, существующие в рамках механизма Хиггса. Бозон Хиггса поможет продемонстрировать корректность механизма Хиггса и даст нам представление о том, какая структура отвечает за спонтанное нарушение симметрии и распространение «заряда» в вакууме. Мало того, бозон Хиггса можно будет отнести к новому типу частиц (это будет, по терминологии некоторых физиков, фундаментальный бозон), в каком-то смысле он будет проявлением нового типа взаимодействий. Все это может показаться очень уж затейливыми и эзотерическими рассуждениями. Однако они кажутся мне (и большинству физиков-теоретиков) красивыми, глубокими и изящными.

Симметрия – штука грандиозная. Как и ее нарушение. Многие аспекты физики частиц сначала казались уродливыми, а с годами приобрели элегантность. Субъективность в науке возможна не только на уровне академических сообществ, но и на уровне отдельных специалистов. И даже эти отдельные специалисты нередко меняют свое мнение с течением времени. Вот почему так важно проводить эксперименты, пускай и весьма сложные: куда легче интерпретировать их результаты, чем понять природу красоты.

Сознание мыслит воплощенными метафорами

Симона Шнолл

Директор Кембриджской лаборатории изучения практических когнитивно-эмоциональных проблем, преподаватель факультета социальной психологии и психологии развития (Кембридж)

Философы и психологи уже довольно долго пытаются разобраться в одной фундаментальной проблеме: откуда в нашем мозгу возникают смыслы? Если наши мысли представляют собой манипуляцию абстрактными символами, подобно тому как компьютеры обрабатывают нули и единицы, каким же тогда образом столь абстрактные знаки превращаются в осмысленные когнитивные образы? Эту проблему обработки символов сейчас уже в значительной мере разрешили. Многочисленные открытия, сделанные когнитивистами, дают возможность предположить, что мозг вообще не превращает поступающую информацию в абстрактные символы. Напротив, наши повседневные впечатления и ощущения принимаются в их собственной форме, специфичной для данной разновидности чувственного восприятия (зрения, слуха и т. п.), и затем служат строительным материалом для формирования мыслей.

Британские философы-эмпирики (скажем, Локк или Беркли) давно понимали, что познание по сути своей опирается на восприятие. Но после когнитивной революции 1950‑х годов психологи стали рассматривать компьютер как самую подходящую модель для изучения сознания. Теперь-то нам известно, что мозг действует не как компьютер. Его главная работа – не в том, чтобы накапливать или обрабатывать информацию. Напротив, его первоочередная функция состоит в том, чтобы управлять действиями основного придатка мозга – нашего тела. Таким образом, сейчас в науке постепенно набирает обороты новая революция. По мнению некоторых, она должна положить конец господству нынешней формы когнитивистики, породив новую, преображенную разновидность когнитивной науки – материальную когнитивистику.

Основная идея новой науки – в том, что сознание мыслит воплощенными (конкретными) метафорами. Первыми эту концепцию начали продвигать лингвисты (например, Джордж Лакофф). За последние годы социопсихологи провели немало корректных экспериментов, дающих убедительные доказательства этой точки зрения. Но это еще не всё: существует и обратная связь. Поскольку мышление ориентировано на практические действия, многие идущие в организме процессы подают сигналы нашему сознанию, чтобы оно, в свою очередь, дало толчок новым действиям.

Обратимся к недавним находкам, касающимся одного из базовых пространственных понятий – вертикальности. Поскольку перемещение в пространстве – общеизвестное физическое действие, такие понятия, как «вверху» или «внизу», для человека являются интуитивно понятными. Полученное на опыте представление о вертикальности служит отличной основой для понимания абстрактных идей – скажем, относящихся к сфере морали: добродетельность для нас – «верх», греховность – «низ». Хорошие люди зачастую обладают «высокими помыслами» и представляют собой «вершины духа», тогда как люди дурные нередко ведут «низменную жизнь» и находятся «на дне общества». Исследование, проведенное недавно Брайаном Мейером, Мартином Селлбомом и Дастином Вайгантом, показало, что участники эксперимента способны быстрее распознавать «высокоморальные понятия», когда те представлены в контексте «верха», а «аморальные понятия» – когда те представлены в контексте «низа». Следовательно, нравственные критерии человек интуитивно соотносит с вертикальностью. Однако Мейер и его коллеги обнаружили, что люди, не умеющие распознавать моральную норму (то есть психопаты), такой эффект не демонстрируют[58]58
  «Failing to take the moral high ground: Psychopathy and the vertical representation of morality», Personality & Individual Differences 43, 757–767 (2007).


[Закрыть].

Люди не только располагают «вверху» все хорошее и высоконравственное: они склонны думать также, что Бог находится вверху, а Дьявол – внизу. Более того, правители представляются находящимися выше по отношению к тем, над кем они парят и над кем они осуществляют контроль: это показано в работе Томаса Шуберта[59]59
  «Your highness: Vertical positions as perceptual symbols of power», J. Personality & Soc. Psychol. 89, 1–21 (2005).


[Закрыть]. Все эмпирические доказательства указывают на то, что в сознании человека действительно существует понятийная вертикаль, как в буквальном, так и в переносном смысле. Эта вертикаль вынуждает сознание «смотреть снизу вверх» на существующую власть: такое явление глубоко укоренено в нашем практическом опыте восприятия вертикальности (и вертикали власти).

Вертикальность влияет не только на представления человека о благом, нравственном или божественном. Движение в пространстве по вертикали может влиять и на наши поступки в области морали. Лоуренс Санта, Эдвард Чен, Пол Мицели и Кристьен Лундберг недавно показали, что манипулирование месторасположением человека в вертикальном измерении делает его более «высокоморальным», приближая к «вершинам духа». Ученые обнаружили, что покупатели в торговом центре, только что поднявшиеся на эскалаторе, более склонны опускать деньги в ящик для сбора пожертвований, чем те, кто на эскалаторе спустился. Точно так же участники эксперимента, посмотревшие фильм с видом сверху (полет над облаками, снятый из окна самолета), затем проявляли более значительную склонность к сотрудничеству, чем те, кому показали фильм с менее «возвышенными» видами – всего лишь из окна автомобиля. Таким образом, восприятие себя «на высоте» побуждало людей к более высоконравственным действиям[60]60
  «Rising Up to Higher Virtues: Experiencing Elevated Physical Height Uplifts Prosocial Actions», J. Exp. Soc. Psychol., 47:2, 472–476 (2011).


[Закрыть].

Ширящееся понимание того, что из воплощенных метафор выстраивается повседневный язык сознания, привело к развитию принципиально новых способов изучения того, как человек мыслит. Например, исходя из предположения, что человеческое сознание функционирует подобно компьютеру, психологи надеялись понять, как люди мыслят, путем наблюдения за тем, как они играют в шахматы или запоминают случайную подборку слов. С точки зрения материальной когнитивистики ясно, что такие попытки были изначально обречены на неудачу. Становится все более очевидным, что познавательные операции у любого существа (в том числе у людей) должны быть направлены на адаптацию к физическому окружению, преодоление физических препятствий, которые ставит перед нами среда. В рамках этого процесса воплощенные метафоры служат строительными элементами восприятия, познания и действия. Весьма простая и элегантная идея.

Метафоры содержатся в сознании

Бенджамин К. Берген

Адъюнкт-профессор когнитивистики, Калифорнийский университет в Сан-Диего

Я занимаюсь лингвистикой, и в моей сфере за последние столетия возникло несколько объяснений, коренным образом меняющих научный ландшафт. Одно из них – объяснение того, как язык меняется с течением времени. Другое – объяснение того, почему все языки обладают некоторыми общими характеристиками. Но мое любимое – то, что когда-то и побудило меня заняться изучением проблем языка и сознания. Я имею в виду объяснение сущности метафоры.

Если внимательно посмотреть, как мы используем язык, можно обнаружить следующее. Многое из того, что мы произносим, является выражениями метафорическими: мы говорим о каких-то вещах так, словно это что-то другое. Мы описываем политические кампании как бега: «Сенатор Джонс обскакал своего конкурента и вырвался вперед». Мы рассуждаем о нравственности в категориях чистоты: «Он проделал грязный трюк». А понимание для нас во многом относится к области зрительного восприятия: «Эта находка проливает свет на структуру Вселенной».

Люди давно знали о существовании метафор. Однако до конца XX века почти все соглашались с определением метафоры, которое аккуратно сформулировал еще Аристотель. Метафору воспринимали как чисто лингвистический инструмент, своего рода броскую игру слов, когда вы просто именуете один предмет названием другого, похожего. Возможно, именно такую дефиницию метафоры вам преподавали в старших классах на уроках родного языка. Из этого подхода следует, что вы можете сказать «Джулия – наше солнышко» лишь в том случае, если Джулия и Солнце похожи: к примеру, если они оба очень ярко сияют.

Однако в своей книге 1980 года Metaphors We Live By («Метафоры, которыми мы живем») Джордж Лакофф и Марк Джонсон предложили объяснение, наносящее серьезный удар этой банальной мудрости. Они рассуждали так: если метафора – всего лишь «свободно плавающий» лингвистический инструмент, в основе действия которого лежит сходство, тогда вы должны бы иметь возможность метафорически описать все что угодно, сравнивая объекты со всем, на что они похожи. Но Лакофф и Джонсон обнаружили, что реально используемый метафорический язык чужд такой произвольности. Напротив, ему свойственна систематичность и внутренняя логика.

Систематичность проявляется в том, что вы не просто метафорически уподобляете что-то чему-то (неважно что и неважно чему, было бы сходство). Обычно вы описываете абстрактное, уподобляя его конкретному. Так, нравственность абстрактнее чистоты (в прямом – гигиеническом – смысле слова «чистота»). Понимание абстрактнее зрительного восприятия. Кроме того, метафоры нельзя обратить. Можно сказать «Он чист», имея в виду чистоту перед законом и отсутствие судимостей, но нельзя сказать «Он высоконравственен», имея в виду, что человек недавно принял ванну. Метафора – вещь однонаправленная.

Кроме того, метафорические выражения согласуются друг с другом. Существует множество связанных метафорических выражений: скажем, «Я вижу, к чему вы клоните», «Давайте получше осветим этот вопрос» или «Не помешало бы рассмотреть идею детальнее и понять, есть ли в ней смысл» – и т. п. Хотя это совершенно разные выражения и в них используются разные слова, все они согласуются друг с другом в том смысле, что все они соотносят некоторые стороны понимания с определенными аспектами зрительного восприятия. Того, кто обладает пониманием, вы в таких случаях всегда описываете как видящего, сам акт понимания – как процесс зрительного восприятия, доступность идеи – как зрительную воспринимаемость (видимость) объекта и т. п. Иными словами, те аспекты зрительного восприятия, которые вы используете, говоря об аспектах понимания, как бы зафиксированы на мысленной карте друг относительно друга.

Эти наблюдения заставили Лакоффа и Джонсона предположить, что в метафоре кроется нечто глубже слов. Они заявили, что метафорические выражения, используемые в языке, представляют собой лишь некое поверхностное явление, организуемое и формируемое такими вот «картами», которые складываются в сознании человека. По мнению Лакоффа и Джонсона, метафорический язык существует и является систематичным и внутренне логичным именно потому, что человек мыслит метафорически. Вы не просто на словах уподобляете понимание зрительному восприятию: вы и думаете о понимании как о зрительном восприятии. Вы не просто говорите о нравственности как о чистоте: вы и думаете о нравственности как о чистоте. Именно благодаря тому, что вы мыслите метафорами (поскольку систематически наносите определенные идеи на карту, которая складывается у вас в сознании), вы и разговариваете метафорами. Так что метафорические выражения – лишь, выражаясь метафорически, верхушка айсберга.

Это поистине универсальное объяснение. Оно элегантно, поскольку разъясняет сложные и запутанные явления в более простых выражениях: речь идет о структурном «картографировании» двух понятийных зон сознания. Оно масштабно, так как охватывает не только метафорический язык, но и многое другое. Так, недавние работы в области когнитивной психологии показали, что люди мыслят метафорами даже в отсутствие метафорического языка как такового (привязанность представляется теплотой, нравственность – чистотой). Это понятийно-метафорическое объяснение позволяет предположить, что мы воспринимаем абстрактные понятия вроде «привязанности» или «нравственности», как бы нанося их на внутреннюю карту, где уже нарисованы более конкретные понятия. Если же говорить о практическом применении данной концепции, то она породила большое количество исследований в целом ряде разнообразных областей. На ее основе лингвисты документально подтверждали богатство метафорического языка и изучали его особенности по всему миру, психологи проверяли свои предсказания касательно человеческого поведения, а нейрофизиологи изучали физическую подоплеку функционирования мозга. И наконец, понятийно-метафорическое объяснение способно перевернуть наши научные представления: оно расправляется с общепринятой идеей о том, что метафора является всего-навсего лингвистическим инструментом, действующим по принципу сходства. В одно мгновение это объяснение позволило нам пересмотреть плоды более чем двухтысячелетних размышлений человечества. Это не значит, что понятийно-метафорическая гипотеза полностью лишена недостатков или что она – последнее слово в изучении метафор. Но это объяснение (если вы позволите мне использовать такую метафору) отбрасывает громадную тень.