Текст книги "Эта идея должна умереть. Научные теории, которые блокируют прогресс"

Укорененное – значит вечное
Майкл Шермер

Основатель и издатель журнала Skeptic, колумнист журнала Scientific American. Автор книги The Believing Brain («Верующий мозг»).

Должна быть отправлена в отставку научная идея, согласно которой свойство или характеристика, укорененные в организме, останутся его характеристиками навсегда. Для иллюстрации возьмем пример: Бог и религия.

Чарльз Дарвин в книге «Происхождение человека» (1871) выдвинул теорию, что «вера во всепроникающие духовные агенты кажется универсальной» и, следовательно, эта вера возникла в ходе эволюции и стала укорененной, встроенной характеристикой нашего вида. С тех пор ученые ставят эксперименты и проводят исследования, чтобы показать, почему идея Бога никогда никуда не уйдет. Антропологи обнаружили такие вещи, как общие для всех людей специфические трансцендентальные представления о смерти и загробной жизни, о счастье и несчастье, и особенно веру в волшебство, мифы, ритуалы, обожествление и другие зафиксированные в фольклоре верования. Социальные генетики на основе изучения близнецов – особенно близнецов, разлученных при рождении и выросших в разных условиях, – выяснили, что различные варианты веры в Бога и религиозности на 40–50 % генетически обусловлены. Некоторые ученые даже заявляют, что обнаружили «Божественный ген» (или, точнее, «комплекс» Божественного гена), который заставляет людей испытывать потребность в трансцендентальном духовном опыте и вере в некую высшую силу. Даже специфические элементы религиозных сказаний – такие как разрушительный потоп, непорочное зачатие, чудеса, воскрешение из мертвых – появляются независимо, вновь и вновь на протяжении всей человеческой истории и в самых разных культурах, позволяя предположить, что в самом деле у нас есть некий встроенный компонент, отвечающий за религию и веру в Бога. Я и сам придерживался этой теории. До последнего времени.

Если (и когда) мы обустроим постоянную колонию на Марсе, если ее население составят неверующие ученые с абсолютно светским мировоззрением, было бы интересно через десять (или сто) поколений проверить, вернется ли в эту популяцию Бог. Однако, пока такой эксперимент не поставлен, придется полагаться на данные исследований, которые проводятся здесь, на Земле. Что касается западного мира, то немецкая служба изучения общественного мнения Bertelsmann Stiftung в ходе своего «Религиозного мониторинга» опросила 14000 человек в 13 странах (Германия, Франция, Швеция, Испания, Швейцария, Турция, Израиль, Канада, Бразилия, Индия, Южная Корея, Великобритания и США). В большинстве этих стран была выявлена тенденция к убыванию религиозности и веры в Бога, особенно среди молодежи. Например, в Испании 85 % респондентов старше 45 лет сказали, что они умеренно или весьма религиозны, но среди участников опроса в возрасте до 29 лет таких было только 58 %. В среднем по Европе только от 30 до 50 % ответивших говорят, что религия играет важную роль в их жизни, при этом во многих европейских странах меньше трети опрошенных заявляют, что верят в Бога.

Даже в über-религиозных Соединенных Штатах опросчики обнаружили, что 31 % американцев считают себя «нерелигиозными или не слишком религиозными». Этот результат подтверждают данные, полученные в ходе опроса, проведенного в 2012 году Pew Forum: самая быстрорастущая группа с точки зрения отношения к религии в США – это «нерелигиозные» люди: их число составляет 20 % населения (33 % в страте моложе 30 лет), из них 6 % атеистов и агностиков и 14 % пока не определились. Этот показатель поражает: взрослое население США (18 лет и старше) составляет 240 млн, значит, «нерелигиозными» называют себя 48 миллионов человек, включая 14,4 млн атеистов и агностиков и 33,6 млн неопределившихся. Обнаружились также поколенческие различия, демонстрирующие заметный тренд в сторону атеизма: в «великом» поколении (родившиеся в 1913–1927 годах) таких 5 %, в «тихом» поколении (родившиеся в 1928–1945 годах) – 9 %, среди «бэби-бумеров» (1946–1964 годы рождения) – 15 %, в «поколении X» (1965–1980) – 21 %, среди «старших миллениалов» (1981–1989) – 30 %, и наконец, в поколении «младших миллениалов» (1990–1994) – 34 % неверующих.

Такие темпы дают основания прогнозировать, что категория «нерелигиозных» вырастет до 100 % к 2220 году.

Ученым пора отказаться от теории, что Бог и религия встроены в наш мозг. Как и все люди, ученые не лишены когнитивной предвзятости, которая подталкивает их мышление к тому, чтобы оно пыталось задним числом объяснять уже сложившиеся убеждения. Поэтому нам надо взглянуть на дело в длинной перспективе и сравнить сегодняшний день, скажем, с ситуацией полтысячи лет назад, когда вера в Бога была, по сути, общепринятой, или с периодом палеолита, когда наши предки, племена охотников и собирателей, хотя и практиковали самые разные суеверные ритуалы, но не верили ни в какого бога и не исповедовали никакую религию, которые хотя бы отдаленно напоминали божества или религии современных народов.

Это показывает, что религиозная вера и вера в Бога являются побочными продуктами других когнитивных процессов (например предположения о существовании некоей разумной трансцендентной силы) и культурных предпосылок (например потребности ощущать собственную принадлежность к той или иной социальной группе), которые, хотя они и встроены, могут быть устранены с помощью доводов разума и науки – точно так же, как были устранены многие предрассудки и проявления веры в сверхъестественное, которые пять веков назад разделяли даже самые образованные ученые Европы.

Например, в то время преобладающей теорией для объяснения неурожаев, погодных аномалий, болезней и разных других бед и несчастий было колдовство, и решением проблемы считалось сжигание «ведьм» на костре. Сегодня ни один человек в здравом уме в это не верит. С прогрессом научного понимания сельского хозяйства, климата, болезней и других причинных факторов – включая и роль случая – теория ведьм как причины бедствий вышла из употребления.

Так было, так будет и впредь также и с другими проявлениями концепции «укорененное – значит вечное» – такими, например, как насилие. Может быть, в нас и укоренено насилие, но мы можем значительно его смягчить, используя научно проверенные методы.

Таким образом, если вернуться к примеру, который я взял для иллюстрации, то я предсказываю, что еще через 500 лет идея Божественного промысла как причины всего выйдет из употребления, а научная теория XXI века, согласно которой идея Бога укоренена в нашем мозге и останется в нем навсегда, будет отправлена в отставку.

Атеизм как предварительное условие
Дуглас Рашкофф

Медиа-аналитик, писатель-документалист. Автор книги Present Shock[23]23
  Дуглас Рашкофф. Шок настоящего. Книга выходит в издательстве «АСТ» осенью 2017 года.


[Закрыть].

Нам нет нужды приписывать всевидящему Богу сотворение жизни и материи, чтобы заметить нечто странное и удивительное, что происходит в том измерении, которое мы называем реальностью. Большинство из нас, живущих в этой реальности, ощущают, что у этого существования есть какая-то цель. Является ли это чувство цели частью исходного, изначального состояния Вселенной? Иллюзией, порожденной ДНК? Или предвестником чего-то пока не известного, что однажды возникнет из нашего социального взаимодействия? Нам еще только предстоит это выяснить. Но по крайней мере это означает, что наш жизненный опыт и наши надежды больше нельзя игнорировать и считать их лишь препятствиями на пути к правильным наблюдению и анализу.

Но безоглядная вера науки в материализм привела нас к весьма путанным умозаключениям о происхождении пространства-времени, согласно которым само время надо рассматривать всего лишь как побочный продукт Большого взрыва, а сознание (если оно вообще существует) – как побочный продукт материи. Такие нарративы вырастают из информации о продолжающейся эволюции Вселенной в сторону все большей сложности, о сингулярности, о скором появлении сознания у роботов – и сводятся в сагу не менее апокалиптическую, чем самые буквальные толкования библейских пророчеств.

Несравненно более рациональный подход – и не в такой степени пропитанный логикой волшебной сказки – это работать с возможностью того, что время существовало и до возникновения материи и что сознание – не столько следствие физической реальности, сколько ее провозвестник.

Раз и навсегда приняв безбожие в качестве основополагающего принципа научного мышления, мы лишаем себя возможности признать факт необычайной свежести и уникальности человеческого сознания, его потенциальную непрерывность во времени и возможность того, что у него есть своя собственная цель.

Эволюция «истинна»
Роджер Хайфилд

Директор по внешним связям Science Museum Group. Соавтор (с Мартином Новаком) книги Super Cooperators («Суперкооператоры»).

Политики, поэты, философы и религиозные люди любят рассуждать об Истине. По контрасту с ними большинство ученых сочли бы преувеличением описывать область своих исследований как «истинную», хотя все они ищут истину в математическом смысле этого слова. Например, квантовая теория истинна в том смысле, что один эксперимент за другим подтверждают ее предсказания о том, как устроен мир, – и это несмотря на ее странность, нестройность и алогичность. Подобным же образом, когда я изучал химию в университете, мне никогда не говорили об «истинности» периодической таблицы, хотя я и восхищался тем, как Менделеев уловил электронную структуру атомов. Но почему же некоторые биологи начинают так много говорить об истине, как только речь заходит об эволюции? В конце концов, вряд ли абсолютно все, что написано об эволюции, можно назвать истинным. Это ошибочно – пытаться противопоставить иррациональной вере риторику об Истине.

От концепции разумного замысла и других креационистских аргументов ученым удалось легко отбиться, а факты эволюции надежно подтверждены лабораторными исследованиями, ископаемыми останками, данными ДНК и компьютерным моделированием. Если биологи-эволюционисты действительно являются Искателями Истины, то они должны больше сосредоточиться на поиске математических закономерностей биологии, следуя по стопам таких гигантов, как Сьюэл Райт, Дж. Б. С.Холдейн, Рональд Фишер, и других.

Беспорядочность биологии делает довольно трудным выяснение математических основ эволюции. Возможно, законы биологии являются дедуктивным следствием законов физики и химии. Возможно, естественный отбор – это не статистическое следствие физики, а новый и фундаментальный физический закон. Как бы то ни было, но в биологии не очень просматриваются те универсальные истины – «законы», – на которые опираются физика и химия.

Мало что изменилось с тех пор, как десять лет назад покойный и великий Джон Мэйнард Смит написал главу о теории эволюционной игры для книги о самых мощных уравнениях науки: в этой главе не было ни единого уравнения. Однако имеется уже много математических формулировок биологических процессов, и в эволюционной биологии наверняка наступит тот день, когда студенты в дополнение к законам движения Ньютона будут изучать уравнения жизни.

Более того, если физика являет собой пример того, как должна выглядеть зрелая научная дисциплина – которая не тратит время и силы на борьбу с идеями креационистов, – мы также должны отказаться от слепой привязанности к мысли, что механизмы эволюции – это истины, которые не подлежат обсуждению. Тяготение, как и эволюция, существует, но ньютоновский взгляд на тяготение был затем поглощен другой концепцией, которую 100 лет назад сформулировал Эйнштейн. Однако даже и сегодня продолжаются дебаты о том, не придется ли нам вновь модифицировать свое понимание гравитации, когда мы наконец разгадаем природу темной Вселенной.

В квантовом мире нет реальности
Антон Цайлингер

Физик, Венский университет и Институт квантовой оптики и квантовой информации. Президент Австрийской академии наук. Автор книги Dance of the Photons («Танец фотонов»).

От чего нам следует отказаться, так это от идеи, что в квантовом мире нет никакой реальности. Эта идея возникла, возможно, по двум причинам: (1) потому что мы не всегда можем точно оценить то или иное физическое свойство; (2) потому что в широком спектре интерпретаций квантовой механики есть такие, которые предполагают, что квантовое состояние не описывает внешней реальности и что ее свойства, скорее, появляются в сознании наблюдателя. Поэтому сознание играет решающую роль.

Давайте рассмотрим знаменитый эксперимент с интерференцией на двойной щели. Такие или подобные эксперименты проводились не только с отдельными фотонами (или с другими видами частиц – нейтронами, протонами или электронами), но даже с пучками очень больших частиц, таких как сферические молекулы углерода C₆₀ или C₇₀, известных как фуллерены. В правильно поставленном эксперименте вы увидите на экране позади двух щелей картину распределения фуллеренов с характерными максимумами и минимумами, возникающими из-за интерференции волн вероятности при их прохождении через обе щели. Но (вслед за Эйнштейном в его знаменитом споре с Нильсом Бором) мы можем спросить: «Через какую же щель проходит данная конкретная молекула-фуллерен?» Разве не естественно было бы предположить, что каждая молекула должна проходить либо через одну щель, либо через другую?

Квантовая физика не считает такой вопрос осмысленным. Мы не можем считать, что у частицы есть какое-то определенное положение, до тех пор пока не проведем эксперимент, позволяющий нам его однозначно определить. Пока мы этого не сделали, вопрос о положении фуллерена – и, соответственно, о том, через какую из щелей он прошел, – не имеет смысла.

Предположим теперь, что мы измерили положение конкретной частицы в пучке фуллеренов. Теперь у нас есть ответ. Мы знаем, где частица: она проходит либо через одну щель, либо через другую. В этом случае координата частицы является элементом реальности, и можно сказать, что квантовая физика описывает эту реальность. Но вот что интересно: приобретая точное знание одного рода (то есть знание координаты частицы), мы теряем знание другого рода (а именно знание, закодированное в интерференционной картине).

В какой момент тут вмешивается наше сознание? Квантовая механика говорит нам, что частица – до того как проведены какие-либо наблюдения над ней, – находится в суперпозиции состояний, соответствующих прохождению частицы через каждую из двух щелей. Если теперь установить два детектора, по одному у каждой из щелей, то либо один из них, либо другой зарегистрирует частицу. Но тут квантовая механика говорит нам, что в этом случае в момент измерения сам измерительный прибор оказывается в перепутанном состоянии с частицей, состояние которой определяется ее близостью к соответствующей щели, и следовательно, этот измерительный прибор и сам перестает быть вполне классическим – по крайней мере в принципе. Это перепутанное состояние сохраняется до тех пор, пока наблюдатель не зарегистрирует результат. Так что, если мы примем подобный ход рассуждений, получается, что это сознание наблюдателя формирует реальность.

Но нам не обязательно заходить так далеко. Достаточно допустить, что квантовая механика просто описывает вероятности возможных результатов измерений. Тогда получается, что наблюдение обращает возможность в действительность – или, в нашем случае, положение фуллерена превращается в количественную величину, о которой можно осмысленно рассуждать. Но точно определено его положение или нет, фуллерен всё равно существует. В эксперименте с двойной щелью он реален — пусть даже мы не можем точно сказать, где именно он находится.

Пространство-время
Стив Гиддингс

Физик-теоретик, Университет штата Калифорния в Санта-Барбаре.

Всегда считалось, что явления, которые описывает физика, разворачиваются на сцене пространства и времени. Специальная теория относительности объединила эти категории в единый пространственно-временной континуум, а общая теория относительности учит, что это пространство-время искривляется и растягивается, не утрачивая своей фундаментальной роли. Однако необходимость дать квантово-механическое описание реальности ставит под вопрос саму идею фундаментальности пространства и времени.

В частности, мы столкнулись с проблемой согласования принципов квантовой механики и теории гравитации. Сначала физики думали, что такое соединение приведет к появлению очень сильных флюктуаций пространства-времени, вплоть до полной утраты им какого-либо смысла, хоти и на очень малых расстояниях. Но попытки согласовать квантовую механику с теорией относительности вызвали и более основательные сомнения в фундаментальной роли пространства-времени. Эта проблема выходит на первый план, когда мы изучаем черные дыры и эволюцию вселенной. Структура пространства-времени также кажется проблематичной на очень больших расстояниях.

Квантовая механика выступает как неотъемлемый элемент физики и удивительным образом не поддается модификации. Если квантовые принципы управляют природой, то кажется вероятным, что пространство-время вырастает из более фундаментальных квантовых структур – и его возникновение, вероятно, можно грубо сравнить с возникновением поведения жидкости из взаимодействия атомов.

Проблема фундаментальности пространства-времени встает еще острее, если рассматривать ее в перспективе новых направлений науки. Среди них сто́ит особо отметить физику черных дыр: выясняется, что, если их эволюция учитывает квантовые принципы, она должна нарушать классический постулат пространства-времени, согласно которому информация не может распространяться быстрее скорости света. В стандартной картине пространства-времени что-то явно не сходится. Свидетельства этому множатся, когда мы рассматриваем крупномасштабную структуру Вселенной с учетом квантовых принципов и присутствия темной энергии. Здесь пространство-время тоже должно испытывать сильные квантовые флюктуации на очень больших расстояниях и из-за этого терять смысл. Дополнительные сложности возникают при попытках построить математическую теорию флюктуирующего пространства-времени.

Необходимость отправить в отставку классическую идею пространства-времени в качестве фундаментального понятия очевидна и основательна – и явного преемника для нее пока не видно. Есть различные способы интерпретировать тот факт, что законы природы в конечном счете оказываются квантовыми. Некоторые из них выглядят перспективными, но ни один пока не смог разрешить загадок, над которыми мы бьемся десятки лет, – загадок черных дыр и космологии. Появление такого преемника может стать ключевым элементом следующей крупной революции в физике.

Одна Вселенная
Аманда Гефтер

Научный обозреватель, консультант журнала New Scientist. Автор книги Trespassing on Einstein’s Lawn[24]24
  Аманда Гефтер. На лужайке Эйнштейна / пер. Андрея Ростовцева. М.: Corpus, 2016.


[Закрыть].

У физиков есть освященная временем традиция поднимать на смех наши самые важные интуитивные представления. Теория относительности Эйнштейна заставила нас отказаться от понятия абсолютного пространства и времени, а квантовая механика – чуть ли не от всех остальных понятий. И все же одна упрямая идея устояла: это идея Вселенной.

Разумеется, с годами наша картина Вселенной эволюционировала – ее история динамична, она расширяется с самого зарождения, и это расширение ускоряется. Нашу Вселенную даже низвели до всего лишь одной из множества ячеек Мультивселенной, состоящей из бесконечных вселенных, навеки разделенных горизонтами событий. Но мы всё еще цепляемся за веру в то, что мы, обитатели Млечного Пути, живем в едином пространстве-времени, нашем общем уголке космоса – в нашей Вселенной.

В последние годы, однако, идея единого и общего пространства-времени предложила физике новую головоломку – стремительно нарастающий информационный парадокс. Первый сигнал того, что что-то неладно, подал Стивен Хокинг в своей эпохальной работе 1970-х годов, в которой он показал, что черные дыры излучают и поэтому постепенно испаряются, исчезая из Вселенной и, предположительно, унося с собой какую-то квантовую информацию. А между тем квантовая механика исходит из того, что информация в принципе не может быть потеряна.

Возникает парадоксальное противоречие. Однажды упав в черную дыру, информация не может выбраться назад, если только ее скорость не выше скорости света, что противоречило бы теории относительности. Следовательно, единственный способ сохранить информацию – это показать прежде всего, что она никогда не падала в черную дыру.

С точки зрения ускоряющегося наблюдателя, который остается вне черной дыры, сделать это не так уж трудно. Находясь в этом положении, он видит, что, благодаря релятивистским эффектам, информация по мере приближения к черной дыре растягивается и замедляется, а потом испепеляется жаром излучения Хокинга, не успев пересечь горизонт.

Однако совсем другое дело – движущийся по инерции наблюдатель, который падает в черную дыру, проходит через горизонт и при этом не замечает никаких странных релятивистских эффектов хокинговской радиации – спасибо принципу эквивалентности Эйнштейна. Для этого наблюдателя информация спокойно проваливается в черную дыру – иначе у теории относительности возникнут проблемы. Иными словами, чтобы соблюсти все законы физики, нужно, чтобы всякий бит информации оставался вне черной дыры, пока его клон падает в черную дыру. Кстати, чуть не забыла кое-что напоследок: квантовая механика запрещает клонирование.

Стэнфордский физик Леонард Сасскинд в конечном счете разрешил информационный парадокс, настаивая на том, что мы должны ограничить свое описание мира либо частью пространства-времени по эту сторону от горизонта черной дыры, либо внутренностью черной дыры. Каждое описание внутренне непротиворечиво – законы физики окажутся нарушены только в том случае, если говорить сразу и о том, и о другом. Это явление стали называть обобщенной дополнительностью, и оно говорит нам, что внутренность черной дыры и ее окрестности – это не составные части единой Вселенной. Это две вселенные, но только совершенно разного рода.

С помощью обобщенного принципа дополнительности удавалось справляться с информационным парадоксом до 2012 года, когда физическое сообщество было потрясено новой, еще более мучительной головоломкой – так называемым парадоксом файрвола (firewall paradox). В этом случае два наших наблюдателя сталкиваются с противоречащими друг другу квантовыми описаниями одного и того же бита информации, но теперь противоречие возникает, когда оба наблюдателя находятся по одну сторону от горизонта, еще до того, как инерционный наблюдатель проваливается внутрь него. То есть когда они, вероятно, находятся в одной и той же Вселенной.

Физики начинают приходить к мысли, что наилучшим решением парадокса файрвола мог бы стать сильный принцип обобщенной дополнительности – то есть мы ограничили бы наши описания не только различными областями пространства-времени, разделенными горизонтами, но и системами отсчета индивидуальных наблюдателей, где бы те ни находились – как если бы у каждого наблюдателя была его или ее собственная Вселенная.

Первая формулировка принципа обобщенной дополнительности поставила под серьезное сомнение возможность существования Мультивселенной. Если вы нарушаете физические законы, описывая две области, разделенные горизонтом, то представьте, что случится, если вы начнете описывать бесконечное число областей, разделенных бесконечным числом горизонтов! Это значит, что сильный принцип обобщенной дополнительности подрывает уже возможность единой, общей для всех Вселенной. На первый взгляд может показаться, что она могла бы создать особый тип Мультивселенной, но это не так. Да, есть множество наблюдателей, и да, вселенная каждого из этих наблюдателей ничем не хуже других.

Но если вы хотите оставаться в рамках законов физики, то в каждом конкретном случае можно говорить только об одной Вселенной. Что в действительности означает, что в конкретный момент существует только одна Вселенная. Это космический солипсизм.

Отправить Вселенную в досрочную отставку – весьма радикальный жест, так что взамен хотелось бы получить что-нибудь интересное с точки зрения научного прогресса. Думаю, мы это получим. Например, прольется какой-то свет на обескураживающе низкую по мощности квадрупольную составляющую реликтового излучения, что указывает на отсутствие температурных колебаний в диапазоне более 60 градусов, ограничивая размер пространства в точности размером нашей наблюдаемой Вселенной – словно реальность внезапно остановилась на пределе возможностей наблюдения.

Что еще важнее, отказ от идеи Вселенной может улучшить наш концептуальный подход к квантовой механике. Квантовая механика не дается пониманию, поскольку она позволяет вещам парить в суперпозициях взаимоисключающих состояний: например, когда фотон проходит одновременно через одну щель и через другую щель или когда кот одновременно мертв и жив. Это бросает вызов всей нашей формальной логике, построенной на булевой алгебре высказываний. Эта логика – просто насмешка над законом исключенного третьего. Хуже того: когда мы действительно наблюдаем что-то, суперпозиция исчезает и перед нами чудесным образом разворачивается единая реальность.

Если отказаться от идеи Вселенной, все это начинает выглядеть чуть менее похожим на чудо. В конце концов, суперпозиции – это всего лишь наложения систем отсчета. В любой отдельной системе отсчета жизненно важные системы какого-либо животного точно определены. Кот может быть одновременно живым и мертвым, только если вы пытаетесь применить одновременно несколько систем отсчета, исходя из ложной предпосылки, что все они являются частями одной и той же Вселенной.

Наконец, отставка идеи Вселенной может дать нам некоторые полезные подсказки, в то время как физики продвигаются вперед в изучении квантовой гравитации. Например, если у каждого наблюдателя есть своя собственная вселенная, значит, у каждого наблюдателя есть свое собственное гильбертово пространство, свой собственный космический горизонт и своя собственная версия голографии. В этом случае от теории квантовой гравитации требуется, чтобы она дала нам набор согласованных условий, которые можно соотнести с тем, что различные наблюдатели могут экспериментально измерить.

Корректировать свои интуитивные догадки и приспосабливаться к странным истинам, открытым физикой, никогда не бывает легко. Но нам придется смириться с идеей, что есть моя вселенная и есть ваша вселенная – но нет такой вещи, как единая Вселенная.