Текст книги "Теории всего на свете"

Откуда берутся хорошие идеи

Марсель Кинсбурн

Профессор психологии Новой школы; автор книги Children’s Learning and Attention Problems («Проблемы обучения и расстройств внимания у детей»)

Чтобы обзавестись хорошей идеей, не обязательно быть человеком. Достаточно быть рыбой.

На микронезийских мелководьях водится крупная рыба, питающаяся мелкими рыбешками. Эти рыбешки таятся в норах, которыми изрыт донный ил, но время от времени стайками выплывают наружу в поисках пищи. Большая рыба начинает глотать мелких одну за другой, но они тут же прячутся обратно в норы, а ведь трапеза большой рыбы только-только началась. Что же ей делать?

Я много лет подряд ставлю эту проблему перед моими студентами. Помню лишь одного студента, который выдвинул Хорошую Идею для большой рыбы. Конечно, он сделал это всего после нескольких минут раздумья, а не после миллионов лет эволюции, но у нас ведь не соревнования на скорость, правда?

Вот он, изящный трюк. Как только появляется стайка рыбешек, большая рыба не должна кидаться их глотать – ей следует опуститься пониже, чтобы ее брюхо касалось ила и блокировало спасительные для рыбешек норки. И тогда уж она сможет спокойно и не спеша пообедать.

Чем нас учит этот пример? Чтобы прийти к хорошей идее, имеет смысл отказаться от плохой. Фокус в том, чтобы отринуть самоочевидные, легкие с виду, но неэффективные подходы, тем самым открыв свой ум для решения получше. В рыбьей древности это решение пришло к нашей крупной рыбе благодаря каким-нибудь механизмам мутации и естественного отбора. Вместо того чтобы мыкаться с очевидным: норовить жрать побыстрее, откусывать более крупные куски и т. п., – просто отбросьте план А, и у вас в голове всплывет план Б. Совет для людей: если второе решение тоже не срабатывает, заблокируйте и его – и подождите. В вашем сознании замаячит третье. Далее процесс можно повторять, пока неразрешимое не разрешится, пусть даже самые интуитивно-очевидные варианты придется отвергать в процессе такого перебора.

Для дилетанта Хорошая Идея кажется чем-то волшебным, своего рода мгновенным интеллектуальным озарением. Однако более вероятно, что такая идея – результат последовательных приближений, как описано выше: при этом у вас достаточно опыта, чтобы отвергать соблазнительные, но заводящие в тупик пути. Так из обычного шаг за шагом вырастает необычное.

В эволюции не только человека, но и других видов появление хорошей идеи – далеко не редкая вещь. Многим видам, если не большинству, время от времени требуется какая-то идея или хитроумный трюк, чтобы вид смог продолжить свое существование. Когда лучшие умы в течение десятилетий или даже столетий неустанных попыток не могут разрешить какую-нибудь «классическую» проблему, они, вероятно, находятся в плену устоявшихся представлений, которые в данной культуре представляются столь очевидными, что никому даже не приходит в голову подвергнуть их сомнению – или же они принимают их как данность, практически не замечая. Но культурный контекст меняется, и то, что вчера казалось совершенно очевидным, сегодня или завтра представляется как минимум сомнительным. Рано или поздно кто-нибудь (возможно, не более одаренный, чем его предшественники, но не скованный рамками какого-нибудь «основополагающего», но неверного допущения) сумеет с относительной легкостью натолкнуться на решение.

Впрочем, есть альтернатива – если вы рыба, просто подождите миллион-другой лет и поглядите, не всплывет ли какая-нибудь ценная идея.

Детский вопрос

Николас Кристакис

Врач-терапевт, социолог (Гарвардский университет); соавтор книги Connected: The Surprising Power of Our Social Networks and How They Shape Our Lives («Связанные. Об удивительной мощи наших социальных сетей и о том, как они формируют нашу жизнь»)

Мое любимое объяснение – то, которое я пытался найти еще в детстве. Почему небо голубое? Этот вопрос задает всякий малыш, но к нему обращалось и большинство великих ученых со времен Аристотеля, в том числе Леонардо да Винчи, Исаак Ньютон, Иоганн Кеплер, Рене Декарт, Леонард Эйлер и даже Альберт Эйнштейн.

Едва ли не больше всего (если не считать безыскусной простоты самого вопроса) мне в этом объяснении нравится то, сколько веков человеческих усилий потребовалось на получение приемлемого ответа и сколько отраслей науки пришлось для этого привлечь.

В отличие от других повседневных явлений вроде восхода и захода Солнца, цвет неба не вдохновил людей (даже древних греков или древних китайцев) на создание большого количества мифов, однако с давних пор все-таки имелось некоторое количество ненаучных объяснений окраски небосвода. Лазурность неба не скоро попала в категорию научных проблем, но когда это произошло, она, прямо скажем, надолго привлекла внимание ученых. Почему атмо сфера окрашена, хотя воздух, которым мы дышим, бесцветен?

Насколько нам известно, первым такой вопрос задал Аристотель. Его ответ, содержащийся в трактате «О цветах», гласит: ближайшие к нам слои воздуха бесцветны, а воздух в глубинах неба голубой, точно так же, как тонкий слой воды бесцветен, а в глубоком колодце вода кажется черной. Эту идею повторяет уже в XIII веке Роджер Бэкон. Позже Кеплер также выдвинул сходное объяснение, утверждая, что воздух лишь выглядит бесцветным, поскольку насыщенность его окраски в тонком слое мала. Однако никто из них не предложил объяснения голубизны атмосферы.

В своей рабочей тетради, позже названной «Лестерским кодексом»[74]74
  В честь графа Лестера, который купил эту тетрадь заметок да Винчи в 1717 году. – Прим. перев.


[Закрыть], Леонардо да Винчи в начале XVI века писал: «Полагаю, голубизна, которую мы видим в атмосфере, являет собой не собственный ее цвет, а вызвана нагревом жидкости, при испарении порождающей самые крошечные и неразличимые глазом частицы, привлекаемые лучами солнца. Эти частицы кажутся сияющими на фоне глубокой тьмы той области огня, что образует покров, лежащий над ними». Увы, и великий Леонардо не дает ответа, почему эти частицы непременно должны быть голубыми.

Ньютон тоже внес свой вклад в решение проблемы, задавшись вопросом, почему небо голубое, и продемонстрировав в ходе экспериментов с рефракцией, совершивших настоящий переворот в науке, что белый свет можно разложить на составляющие его цвета.

После Ньютона к поискам ответа подключились многие ныне забытые и многие до сих пор памятные нам ученые. Что могло бы в результате рефракции порождать эффект, при котором мы наблюдаем такой избыток синего? В 1760 году математик Леонард Эйлер предположил, что волновая теория света, возможно, позволит объяснить, почему небо голубое. Девятнадцатое столетие характеризуется целым вихрем всевозможных экспериментов и научных наблюдений, от экспедиций на вершины гор для изучения неба до изощреннейших попыток воссоздать его голубизну в особой бутылке, как описано в замечательной книге Питера Пешича, которая так и называется – «Небо в бутылке». Проводились бесчисленные тщательные наблюдения небесной голубизны в различных местах, на различных высотах, в различное время, в том числе при помощи специальных приборов – цианометров. Первый цианометр создал Орас Бенедикт де Соссюр в 1789 году. У его прибора имелось 53 расположенных по кругу секции, чья окраска соответствовала разным градациям синевы. Соссюр предполагал, что причиной небесной голубизны должна служить некая взвесь, присутствующая в воздухе.

Долгое время многие другие ученые тоже подозревали, что некая примесь в воздухе «модифицирует» свет, заставляя его казаться голубым. В конце концов поняли, что это делает сам воздух – находящиеся в газообразном состоянии молекулы воздуха играют основную роль в его окраске. Цвет неба имеет глубинную связь и с атомной теорией, и даже с числом Авогадро. А это, в свою очередь, привлекло внимание Эйнштейна, который уделял внимание данной проблеме в период с 1905 по 1910 год.

Итак, небо имеет голубую окраску, поскольку падающие лучи света взаимодействуют с молекулами воздуха, находящимися в газообразном состоянии, таким образом, что больше света в голубой части спектра рассеивается, достигая поверхности планеты и наших с вами глаз. Собственно, все частоты падающего света могут рассеиваться таким образом, но голубой цвет (обладающий сравнительно высокой частотой и сравнительно малой длиной волны) рассеивается сильнее, чем оттенки более низких частот, в ходе процесса, известного как рэлеевское рассеяние и описанного в 1870‑е годы. Джон Уильям Стратт (лорд Рэлей), в 1904 году получивший Нобелевскую премию по физике за открытие аргона, показал: когда длина волны света – того же порядка, что и размер молекул газа, интенсивность рассеивающегося света изменяется обратно пропорционально четвертой степени его длины волны. Лучи с меньшей длиной волны (скажем, голубые, синие и фиолетовые) рассеиваются сильнее, чем лучи с большей длиной волны. Все молекулы воздуха словно бы предпочитают светиться голубым, что мы и наблюдаем повсюду.

Но тогда небо должно бы казаться фиолетовым, ведь фиолетовый свет рассеивается еще сильнее, чем голубой. Однако небо не кажется фиолетовым: тут вступает в дело последняя – биологическая – часть загадки. Как выясняется, наши глаза устроены так, что они более чувствительны к голубому свету, нежели к фиолетовому.

Объяснение того, почему небо голубое, потребовало участия целого ряда естественных наук, рассмотрения множества факторов: здесь и цвета оптического спектра, и волновая природа света, и угол, под которым солнечные лучи попадают в атмосферу, и математика рассеяния света, и размер молекул кислорода и азота, и даже особенности восприятия света человеческим глазом. Вот сколько серьезной науки понадобилось для ответа на один-единственный вопрос, который может задать любой ребенок.

Красота восхода

Филип Кэмпбелл

Главный редактор Nature

Когда я впервые увлекся физикой, меня завораживала глубина ее объяснений вещей фундаментальных. К примеру, связь материи, энергии и пространства-времени в общей теории относительности казалась мне чрезвычайно изящным и глубоким объяснением (впрочем, так оно и есть).

А сегодня меня больше восхищают объяснения, лежащие в основе явлений, которые мы постоянно, каждый день видим вокруг себя и которые так легко принять как нечто само собой разумеющееся.

 
Как щедро солнце, что всегда
является в урочный час
(не опоздает никогда
раскрыть нам снова тайну дня).
 

Эти строки Э. Э. Каммингс написал в начале своего лирического прославления нашей звезды. Как нетрудно понять, в них превозносится ежедневное событие – восход. Мы воспринимаем его как нечто (не)значительное и (не)таинственное, но это восприятие может стать для кого-то еще глубже, если мы узнаем о (по меньшей мере) трех объяснениях, которые лежат в основе данного явления. Каждое из них обладает как минимум одним из качеств, обозначенных в вопросе Edge: глубиной, изяществом или красотой.

Если вы (как и я) живете в умеренных северных широтах, вы наверняка знаете, что на ближайшем к вам горизонте, примерно между юго-востоком и северо-востоком, ежедневно поднимается солнце, причем точка пересечения им линии горизонта меняется в течение года: восход происходит все позже по мере того, как его точка смещается к северу и дни укорачиваются, а после зимнего солнцестояния процесс поворачивает вспять. За этим довольно сложным поведением таится простая истина: солнце точно соблюдает расписание, и мы можем на него положиться, рассчитывая, что каждое утро где-то в восточной стороне оно будет подниматься над горизонтом.

Подобно великим творениям искусства, великое научное объяснение не теряет своей способности внушать восторженный трепет всякий раз, когда мы к нему обращаемся. В частности, так обстоит дело и с объяснением, согласно которому суточные и годовые циклы восходов вызваны вращением чуть наклонной Земли вокруг Солнца, чье положение относительно некоторой оси можно считать фиксированным – благодаря закону сохранения, по-прежнему остающемуся для нас загадкой.

В отличие от двух других выбранных мною объяснений вышеприведенное десятилетиями наталкивалось на скептицизм со стороны ученых. Гелиоцентрическое представление о Солнечной системе, предложенное Коперником в середине XVI столетия, широко приняли только ближе к середине XVII века. Мне кажется, эта победа над твердолобым научным скептицизмом и религиозной враждебностью лишь добавляет ему привлекательности.

Еще одно объяснение тоже явно обладает изяществом. Оно показывает, почему цвет неба меняется по мере подъема солнца. Лорд Рэлей сменил Джеймса Клерка Максвелла на посту кавендишского профессора физики[75]75
  Традиционное почетное звание, которое носит один из профессоров Кавендишской лаборатории. – Прим. перев.


[Закрыть] в Кембридже. Среди его первых достижений – формулировка законов рассеяния света. Его первая попытка вывести эти законы основывалась на неверной предпосылке: он считал, что свет рассеивается в упругом эфире. Хотя существование такого эфира опровергли только годы спустя, он заново провел свои расчеты, используя электромагнитную теорию Максвелла, носящую в высшей степени объединительный характер (иными словами, соединявшую в себе объяснение целого ряда разнородных явлений). «Рэлеевское рассеяние» – результат применения этих теорий к тем случаям, когда электромагнитная волна встречает на своем пути электрически поляризованные частицы значительно меньшего размера по сравнению с длиной этой волны. Как обнаружил Рэлей, интенсивность такого рассеяния обратно пропорциональна четвертой степени длины волны. К 1899 году он показал, что сами молекулы воздуха являются мощными «рассеивателями».

Вот, в сжатом виде, суть объяснения того, почему небо голубое, а рассветы – алые. Голубой свет гораздо сильнее рассеивается молекулами воздуха, чем свет с большей длиной волны. Поэтому солнечный диск кажется красным, когда свет от него должен проходить длинный атмосферный путь во время восхода и заката. (Следует также учитывать солнечный спектр и особенности визуального восприятия, свойственные нашим глазам.) Розовые облака, которые иной раз добавляют очарования восходу, состоят из сравнительно крупных капель, и те рассеивают покрасневший солнечный свет более равномерно, чем это делают молекулы воздуха, так что в цветовом отношении мы видим то же, что эти капли получают.

Третье объяснение восхода – самое глубокое и в философском, и в космологическом смысле. Какие процессы, идущие в самом Солнце, позволяют ему давать свет и тепло, кажущиеся нам вечными? Понимание особенностей ядерных реакций, проходящих в центре Солнца, явилось лишь частью объяснения, которое (во многом благодаря опубликованной в 1957 году работе Фаулера и Хойла[76]76
  «Synthesis of the Elements in Stars», Rev. Mod. Phys. 29:4, 547–650 (1957).


[Закрыть]) позволило нам понять не только то, как распространяется свет звезд, но и то, как возникают во Вселенной почти все природные элементы. Они рождаются благодаря цепным реакциям, идущим внутри стабильных и катастрофически нестабильных звезд – космических газовых шаров – на различных стадиях звездной эволюции, причем на них оказывают влияние все фундаментальные силы природы: гравитация, электромагнетизм, сильное и слабое ядерные взаимодействия.

Читатели Edge знают: научное понимание усиливает, а не уменьшает красоту природы. И для меня все перечисленные объяснения вносят свой вклад в красоту восхода.

Кстати, как там насчет объяснения красоты? Нейрофизиологи ломают голову над изображениями, полученными методом ядерного магнитного резонанса. Недавнее сопоставление целого ряда таких данных заставило предположить, что все наши эстетические суждения, похоже, подразумевают использование нейронных цепей в правой передней островковой доле – области коры головного мозга, которую обычно связывают с ощущениями от внутренних органов. Возможно, наше чувство прекрасного – какой-то побочный продукт эволюционных механизмов, в нужный момент поддерживающих в нас чувство сплоченности с ближними, а иногда и чувство отвращения. Когда наши астрономы обнаружат множество экзопланет, мы можем столкнуться с доказательствами существования каких-то форм внеземной жизни задолго до того, как придем к глубокому, изящному или красивому пониманию человеческой эстетики.

Происхождение денег

Дилан Эванс

Основатель и генеральный директор Projection Point; автор книги Risk Intelligence: How to Live with Uncertainty («Оценка риска: как жить в условиях неуверенности»)

Рассказ Карла Менгера о происхождении денег – мое любимое научное объяснение. Оно весьма убедительно, ибо показывает, как деньги постепенно возникли из бартерных отношений, при том, что никто их сознательно не изобретал, так что это великолепный пример действия Невидимой Руки из учения Адама Смита. Современные ученые как раз и называют такой процесс «постепенным возникновением».

Карл Менгер (1840–1921) основал австрийскую школу экономической мысли, неортодоксальную, часто высмеивавшуюся многими экономистами традиционного толка, чьи мнения зачастую определяли магистральный путь в экономической науке. Однако в своих гипотезах происхождения денег эти экономисты обходят вопрос, на который дает ответ Менгер. В традиционном учебнике экономики обычно перечисляются проблемы, вызванные натуральным обменом, и затем объясняется, как деньги позволили справиться с этими проблемами. Но авторы толком не объясняют, каким образом, собственно, появились деньги: точно так же простое перечисление всевозможных преимуществ воздушных перелетов не объясняет, как изобрели самолет. В своей «Теории монетарных институтов» (The Theory of Monetary Institution) (1999) Лоуренс Уайт пишет: «Создается впечатление, что меновая торговля в одно прекрасное утро просто почувствовала, какие преимущества сулит денежный обмен, и к середине дня уже вовсю использовала какой-то из товаров в качестве денег».

Такое объяснение, разумеется, смехотворно. По словам Менгера, деньги появляются в результате целого ряда небольших шагов, в основе каждого из которых – личная выгода и личный выбор индивидуальных торговцев. Сначала торговцы, занимающиеся натуральным обменом, понимают, что в случаях, когда прямой обмен затруднителен, они могут получить желаемое путем непрямого обмена. Вместо того чтобы искать кого-то, у кого есть то, что я хочу, и кто одновременно хочет заполучить то, что у меня есть, мне достаточно просто найти того, кто хочет то, что у меня есть. Затем я могу сменять то, что у меня есть, на его товар, даже если не хочу потреблять его сам. А уж потом я сменяю полученный товар на что-то, что сам хочу потребить. Получается, что в данном случае я использовал промежуточный товар в качестве средства обмена.

Как отмечает Менгер, не все товары одинаково востребованы для обмена: некоторые легче обменять, чем другие. Следовательно, торговцу выгоднее накопить у себя большой запас ходких товаров для использования их в качестве средства обмена. Другие смышленые участники рынка быстро подхватят этот фокус, и в конце концов рынок сойдется на одном общем средстве обмена. Это и есть деньги.

Теория Менгера показывает не только то, как деньги могут появляться без всякого сознательного плана, но и то, что этот процесс не зависит от законодательных актов или центральных банков. На это, впрочем, тоже часто не обращают внимание экономисты традиционных направлений. Возьмите хоть Майкла Вудфорда. Это один из самых влиятельных экономистов-монетаристов из ныне живущих, но в его книге 2003 года «Выгода и цена: основы теории монетарной политики» (Interest and Prices: Foundations of a Theory of Monetary Policy) не отводится и страницы на то, чтобы разобраться, как выглядела бы банковская система без всякого центрального банка. У свободной банковской системы долгая история. Впервые такая система зародилась в Китае примерно в 995 году, более чем за 6 столетий до появления первого центрального банка.

Можно ли дать появлению центральных банков такое же объяснение с точки зрения Невидимой Руки Рынка, которое Менгер предложил для механизма возникновения денег? По мнению Лоуренса Уайта, ответ зависит от того, что мы понимаем под термином «центральный банк». Если среди его определяющих свойств значится государственное финансирование, тогда ответ – «нет». Появление центральных банков нельзя приписать лишь воздействию рыночных механизмов: на каком-то этапе в дело вступает сознательная деятельность государства. Мотивы, которыми при этом руководствуются власти, нетрудно представить. Начнем с того, что, становясь эксклюзивным поставщиком банкнот, правительство получает монопольный источник прибыли, осуществляя своего рода беспроцентный заем у общества, являющегося носителем этих беспроцентных бумаг – денежных знаков.

В наши беспокойные времена, когда центральные банки увеличивают свои запасы денег путем массовых количественных послаблений (увеличения объема денежной массы с одновременным изменением размера обязательных резервов у коммерческих банков при весьма низких процентных ставках), теория Менгера действенна как никогда. Она предупреждает нас, что откликом еврозоны на нынешний кризис не обязательно должно быть усиление централизации: может возникнуть движение в противоположном направлении – в сторону режима, при котором каждому банку разрешено выпускать собственные банкноты. Тогда приток денег в экономику будут контролировать рыночные механизмы, а не центральные банки.