Наука эпохи имитационных моделей

Наука эпохи имитационных моделей

Борис Жуков

Как известно, во времена, когда считалось, что все небесные светила вращаются вокруг Земли, главной проблемой для такой картины мира были планеты — они двигались не по правильным орбитам, а по странным и причудливым траекториям. Чтобы хоть как-то объяснить эти загадочные перемещения, античные астрономы ввели представление об эпициклах — орбитах второго порядка. Предполагалось, что планеты движутся по круговой орбите вокруг некоторой точки, которая сама движется по круговой орбите гораздо большего радиуса вокруг Земли. Варьируя радиусы обеих орбит и скорости движения по ним, можно было подобрать такие значения этих параметров, которые в течение относительно короткого времени наблюдений давали бы траекторию, довольно точно совпадающую с видимым движением той или иной планеты. Однако век за веком траектории планет все больше отличались от предсказанных такой моделью. Чтобы учесть эти отличия, пришлось ввести эпициклы в эпициклах, затем добавить следующий порядок… К XVI веку дело дошло до эпициклов 14‑го порядка, а общее число орбит, необходимых для расчета движения известных тогда пяти планет, достигло 75. И неизвестно, докуда еще оно могло бы дорасти, кабы в 1543 году не была опубликована гелиоцентрическая модель Коперника, сделавшая ненужным все это нагромождение окружностей.

Но представим себе, что геоцентрическая система каким-то образом сохранила свое доминирование до наших дней. К этому времени астрономы, вооруженные достаточно мощными компьютерами, могли бы строить сколь угодно сложную систему эпициклов, позволяющую с любой точностью рассчитывать видимое движение всех планет и вычислять положение любой из них в любой момент времени. В такой ситуации Коперник с его гелиоцентрической системой оказался бы просто не нужен — тем более, что его система поначалу уступала в точности расчетов даже последним версиям старой системы (тем самым, с эпициклами в эпициклах).

А вот обратный мысленный эксперимент — если бы у астрономов рубежа Ренессанса и Нового времени оказались в распоряжении современные вычислительные мощности — вряд ли изменил бы историю науки. Гелиоцентрическая система победила геоцентрическую не потому, что тогдашним ученым стало лень или невмоготу рассчитывать бесконечные эпициклы, а потому, что их интересовало, как выглядит движение небесных тел на самом деле. Система Коперника не только и не столько упрощала расчеты, но прежде всего давала простую, стройную и ясную картину такого движения. Попутно устраняя древнюю загадку: почему несметное множество светил движется по простым круговым орбитам и только пять выписывают на небе какие-то кренделя.

Собственно, и во времена зарождения науки, и в последующие века роль ее представлялась именно такой: постигать истинное устройство мира. Предполагалось, что вновь добываемое знание будет добавляться к ранее известному, уточняя, дополняя, углубляя его; что теории, объясняющие и осмысляющие те или иные факты, могут быть столь же однозначно верны, как и сами факты. И само собой разумеющимся представлялось, что конечным результатом работы ученых должно быть понимание того, как устроен тот или иной объект или явление.

Однако в первые десятилетия ХХ века в науке разразилась целая серия революций, в ходе которых оказались ниспровергнутыми или ограниченными в своих правах не только самые фундаментальные теории (считавшиеся окончательно доказанными), но и лежавшие в их основе допущения, казавшиеся самоочевидными и единственно возможными. Мир оказался устроен совсем не так, как его рисовала вся предыдущая наука.

Ученым и философам науки волей-неволей пришлось задуматься о самой природе добываемого ими знания. Переосмыслению подверглись сами категории научного познания: нужно было заново уяснить, что такое «факт», каков статус научной теории (и чем она отличается от других типов обобщений) и так далее.

В результате во второй половине века в философии науки утвердилось другое представление: наука никогда не может сказать, как что-то устроено «на самом деле». Она лишь строит модели изучаемых объектов, призванные описывать и — в идеале — прогнозировать их существенные характеристики и поведение. Модели делятся не на истинные и ложные, а на удачные и неудачные. Удачные — это те, которые хорошо согласуют друг с другом уже известные факты и верно предсказывают еще неизвестные. Но область применения даже самой удачной модели всегда ограничена. При выходе за эти границы модель оказывается неадекватной и должна быть заменена другой — более общей или разработанной специально для не укладывающегося в старую модель случая. Возможно, что для полного описания одного и того же явления применяются сразу две модели, описывающие разные аспекты его и при этом противоречащие друг другу или вообще непереводимые на язык друг друга. Вопрос, какая из них истинна, лишен смысла — ведь это всего лишь модели.

Платой за этот новый, более трезвый и скромный взгляд стал отказ от требования обязательного понимания изучаемого процесса — подход, который с легкой руки американского физика Дэвида Мермина получил ироническое прозвище «заткнись и считай!». В некоторых случаях такой отказ прямо провозглашался — как, например, в бихевиоризме, исходной точкой для которого стало принципиальное игнорирование психики при рассмотрении поведения (подробнее см. «Знание — сила» № 2, 2013). Но тот же подход можно увидеть и в знаменитом критерии Тьюринга — «машину следует признать разумной, если она сможет делать все то, что человек делает при помощи своего разума», — и в весьма популярном в свое время методе «черного ящика» (само понятие «черного ящика» было введено кибернетиком Уильямом Россом Эшби в 1956 году, но фактически этот подход применялся уже с 1920‑х).

Впрочем, нужно сказать, что у ученых были и другие причины утратить стремление к пониманию. Чем дальше продвигалась наука, тем труднее было представить себе изучаемые ею процессы и явления. Если еще во времена Максвелла и Больцмана молекулы газа можно было представить как летающие в пространстве и непрерывно сталкивающиеся друг с другом шарики, то корректно воплотить в зримые образы релятивистские или квантово‑механические эффекты вряд ли способно даже самое могучее воображение: в человеческом опыте нет ничего, что могло бы послужить аналогией этих явлений. В первую очередь это, конечно, относится к атомной и субатомной физике, астрофизике и другим наиболее продвинутым областям фундаментальной физики. Однако и предметом других наук все чаще оказываются труднопредставимые явления и процессы. Сегодня не только в химии и биохимии, но и в таких биологических дисциплинах, как физиология, эмбриология, иммунология и так далее, все большее место занимает изучение молекулярных взаимодействий — которые по определению являются квантово‑механическими. Однако и представления тех наук, которые имеют дело в основном с макроскопическими явлениями, уходят все дальше от наглядности. Например, важнейшее для теоретической экологии понятие экологической ниши довольно трудно представить в наглядных образах, а когда речь заходит, скажем, о том, чем отличаются друг от друга экологические ниши разных видов растений, произрастающих в одном и том же месте и в одном и том же ярусе, — тут уже пасует воображение даже профессиональных экологов.

Если уж сами ученые не могут или не считают нужным понимать суть изучаемых ими процессов и явлений, то что же говорить о людях, не связанных с наукой?

В эпоху Просвещения считалось, что любое научное утверждение, будь то теория или факт, может и должно быть понятно всякому человеку, знакомому хотя бы с самыми основами наук, и может быть проверено им. 

Разумеется, и в то время далеко не всякая научная концепция соответствовала этому идеалу, но в наши дни никто даже не помышляет о такой возможности. Даже простое чтение научной литературы требует более-менее углубленного знакомства с соответствующей дисциплиной — и не только с употребляемыми в ней терминами, но и с ее проблематикой, с тем, какие вопросы актуальны в ней в данный момент. Для оценки весомости и обоснованности утверждений того или иного ученого требуется уже полноценное специальное образование, а для проверки этих утверждений — доступ к современному оборудованию, владение изощренными экспериментальными методами (которое невозможно приобрести, просто читая книги и слушая лекции) и немалые трудозатраты. Поэтому непосвященным (к числу которых относятся и сами ученые, если речь идет о вопросах, не относящихся к их собственной специальности или хотя бы смежным с ней дисциплинам) остается только верить выводам науки на слово.

Однако именно наука и связанная с ней идеология Просвещения приучили людей не верить на слово никому и ничему.

В современном обществе нет абсолютных и непогрешимых авторитетов, в утверждениях которых никто не смел бы усомниться. А из опыта больших и малых научных революций ХХ века общественное мнение вынесло впечатление, что в науке нет ничего твердо установленного, и любое ее утверждение в любой момент может быть пересмотрено. Ну так и почему надо верить именно сегодняшним утверждениям науки, если вчера она говорила совсем другое, а завтра скажет что-то третье?

Как ни парадоксально, но именно сейчас, когда практически все, чем мы пользуемся — (от айфонов и интернета до хлеба и воды), либо целиком является плодами науки, либо испытало ее влияние — в обществе либо целиком является плодами науки, либо испытало ее влияние, в обществе укоренилось массовое недоверие к науке. Если бы технологии генной модификации или клонирования появились в 50‑е — 60‑е годы прошлого века, они были бы приняты обществом с восторгом или, по крайней мере, с живейшим интересом. Однако сегодня эти достижения — предмет городских легенд-страшилок, от них ждут только беды. За десятилетия полемики вокруг этих технологий не было отмечено ни одного случая какого-либо вредоносного воздействия их на человека (хотя трансгенные сельскохозяйственные культуры уже занимают заметное место на мировом рынке продовольствия и кормов для животных, а трансгенными препаратами лечатся или вакцинируются десятки миллионов людей) и не предложено никакого внятного гипотетического механизма такого воздействия. Но подавляющее большинство людей по-прежнему уверено, что от этих технологий один вред.

Иногда приходится слышать, что негативное отношение к трансгенным технологиям — результат пропаганды экологических активистов. Однако в те же самые годы те же самые экологические организации — на сей раз в союзе с учеными — пытались убедить общество в антропогенной природе наблюдаемых глобальных изменений климата и в опасности этого процесса для человечества. И тем не менее сегодня скепсис в отношении проблемы изменения климата распространен примерно так же широко, как отрицательное отношение к трансгенным технологиям.

Более того — недоверие к утверждениям науки не ограничивается только новыми открытиями и разработками. Под сомнение ставятся и те положения, которые еще недавно казались твердо установленными и бесспорными (и в самой науке остаются такими). Кто не слышал утверждений, что «теория Дарвина давно опровергнута» и «ни один серьезный ученый в нее не верит»? Опросы показывают, что многие наши современники — взрослые, образованные, профессионально и социально успешные — на полном серьезе отрицают эволюцию. Доля сторонников креационизма (то есть мнения, что все живое было сотворено непосредственно неким разумным началом) в разных странах сильно различается, но во всех развитых странах она измеряется десятками процентов. И это при том, что за последние почти 200 лет сторонники креационизма не смогли найти буквально ни одного нового довода в его пользу — ни фактического, ни логического, — в то время как ученые открыли множество новых фактов, которые невозможно объяснить иначе, нежели с эволюционной точки зрения.

Можно, конечно, сказать, что в данном случае речь идет о явлениях, с которыми далекие от науки люди в своей повседневной жизни не сталкиваются и от признания или отрицания которых для них ничего не меняется. Действительно, никто еще не умер от того, что отрицал реальность эволюции или не верил в существование античной цивилизации (предпочитая данным исторической науки «новую хронологию» Анатолия Фоменко). Однако волна «скептицизма» (читай: недоверия к науке) накрыла, в частности, иммунологию — включая и такую практическую и касающуюся всех ее часть, как вакцинная профилактика. И если до нынешней пандемии COVID‑19 можно было тешить себя мыслью, что противники прививок — это какие-то не вполне психически адекватные типы или жертвы послеродового синдрома, у которых гормоны возобладали над разумом, то сейчас уже очевидно: это явление массовое, оно охватывает в числе прочих множество образованных, социально успешных и разумных во всех прочих отношениях людей. И отрицают эти люди не что-то абстрактное, никак не влияющее на их жизнь, а наиболее эффективное средство избежать болезни, реально угрожающей им и чреватой тяжелыми последствиями. Практически у каждого из тех, кто на момент написания этих строк отказывался делать прививку, среди знакомых есть тяжело болевшие, у подавляющего большинства есть и умершие от этой болезни. Отрицатели прививок в большинстве своем эту угрозу вполне сознают (есть, конечно, и те, кто отрицает сам факт пандемии или/и тяжесть болезни, но таких все-таки немного), многие из них испытывают неподдельный страх перед заражением. И тем не менее обрекают себя на беззащитность перед инфекцией — поскольку в их картине мира от науки и созданных на ее основе технологий может исходить только зло. Причем зло абсолютное, которое ни в какой ситуации не может быть меньшим.

Кстати, среди тех, кто отрицает вакцинную профилактику (а порой и ведет активную информационную кампанию против нее), есть и профессиональные медики, иногда с кандидатскими и докторскими степенями. Это еще одна проблема современной науки. Выше я писал, что «человек с улицы» сегодня вынужден верить выводам науки на слово, будучи не в состоянии понять и оценить те мысленные и экспериментальные процедуры, посредством которых они получены. Но при этом практически по любому вопросу, относящемуся к ведению науки и вызывающему острые разногласия в обществе, почти гарантированно находятся ученые, высказывающие «неортодоксальную» (то есть противоречащую представлениям соответствующей дисциплины, а иногда и прямо антинаучную) точку зрения. Правда, при внимательном рассмотрении почти всякий раз оказывается, что сами они трудятся не в той области науки, выводы которой отрицают. «Казус Фоменко», когда действительно крупный математик отчего-то решил, что обладает достаточной квалификацией для пересмотра всей мировой истории (а заодно и лингвистики), — конечно, случай крайний. Гораздо чаще бывает, что «еретик» направляет свой критический взгляд на область, чужую для него, но принадлежащую к той же «большой» дисциплине, что и его собственная область. Например, научные представления о возрасте Земли и методы его определения оспаривает геолог, сам никогда не занимавшийся ни стратиграфией, ни радиоизотопными измерениями, а диссертацию защитивший по инженерной геологии. А теорию «универсального генома» предка всех животных, якобы содержавшего множество генов, ненужных своему обладателю, но оказавшихся полезными разным его потомкам, выдвигает биохимик, занимающийся биохимическими особенностями опухолевых клеток и имеющий весьма приблизительные представления об эволюции нуклеотидных последовательностей (да и вообще об эволюции). Лауреат Нобелевской премии вирусолог Люк Монтанье может публично высказывать свою вариацию на вечнозеленую тему «памяти воды», опосредующей влияние одной молекулы ДНК на другую. А вот отрицать связь между вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ) и СПИДом он вряд ли будет — поскольку свою нобелевку он получил как раз за открытие ВИЧ, причем именно как возбудителя СПИДа. Зато такую связь (а заодно изменения климата, истощение озонового слоя и так далее) отрицал другой нобелевский лауреат — Кэри Муллис, первооткрыватель полимеразной цепной реакции. Но он как раз ничего не рассказывал об «электромагнитных следах», якобы оставляемых в воде молекулами ДНК, поскольку этими самыми молекулами ДНК он как раз и занимался.

Однако «человеку с улицы» эти тонкости не видны. Он видит только, что против утверждений «официальной науки» выступает ученый, квалификация которого удостоверена самыми престижными научными регалиями. При этом «догмы» биологии оспаривает, как правило, биолог, геологии — геолог и так далее. Такая картинка неизбежно вызывает в памяти хрестоматийные сюжеты об ученых, опередивших свое время, не понятых современниками, но оказавшихся, в конечном счете, правыми. И этой знакомой и понятной картинке ничто не противоречит — ведь суть аргументации «сокрушителя догм» и ее убедительность «человек с улицы» оценить, как мы уже знаем, не может. Часто он не замечает даже явных логических противоречий в утверждениях ученого-«диссидента». И уж, конечно, не думает о том, что во все эпохи на одну незаслуженно отвергнутую современниками гениальную идею приходились десятки (если не сотни) идей, отвергнутых вполне заслуженно, — ведь источники, из которых он черпает знания об истории науки, обычно либо вообще не касаются таких сюжетов, либо ограничиваются кратким упоминанием о них. В итоге сочувствие массовой аудитории обычно оказывается на стороне «сокрушителя догм», а его оппонентам на все их разумные доводы отвечают что-нибудь вроде «ладно-ладно, генетику и кибернетику тоже в свое время не признавали!».

Нужно заметить, что в роли героев‑первопроходцев, смело противопоставляющих замшелым догмам свои оригинальные идеи, общественное мнение обычно видит тех, кто отрицает самые основы той или иной науки — давно установленные факты и хорошо обоснованные теории. Другого, собственно, трудно и ожидать: как уже говорилось выше, передний край сегодняшней науки «человеку с улицы» не виден, по-настоящему спорные для современной науки вопросы он просто не поймет. Между тем, именно в этих областях расхожее представлении о научном сообществе как о консервативной корпорации, подавляющей все новое и нестандартное, если и не соответствует действительности полностью, то, во всяком случае, ближе к ней, чем хотелось бы. И связано это опять-таки с особенностями положения науки в современном обществе.

На протяжении большей части истории науки значительную часть сообщества ученых составляли любители, проводившие свои исследования исключительно ради интереса, на собственные средства и в свободное от профессиональных обязанностей (если таковые вообще были) время. Численность этой категории исследователей и ее «вес» в мировой науке постепенно снижались, однако даже в ХХ веке она все еще существовала и порой выдавала результаты первостепенной важности. Широко известно, например, что в период работы над прославившей его специальной теорией относительности Альберт Эйнштейн был сначала безработным, а затем сотрудником патентного бюро — обязанности которого никак не были связаны с занятиями теоретической физикой. Частным образом вели свои исследования, принесшие им Нобелевские премии, основатель этологии Конрад Лоренц в 1920‑х — 1940‑х и выдающийся британский биохимик Питер Митчелл в 1960‑х — 1970‑х (правда, последний смог позволить себе такое положение только после получения крупного наследства).

Но сегодня возможность таких исследований сжалась практически до нуля — по крайней мере, в естественных науках. Наука — в том числе наука фундаментальная — окончательно стала занятием для профессионалов и областью, требующей крупных денежных вложений. Иными словами, на научные исследования сегодня кто-то должен давать деньги. Для темы нашего сегодняшнего разговора не так уж важно, кто именно это будет (государство, крупная корпорация, благотворительный фонд или еще кто-то) и по какому принципу эти средства будут распределяться — административной разверсткой, по конкурсу или как-то еще. В любом случае распорядителю средств придется выбирать, кому эти средства дать, а кому отказать — поскольку никто сегодня не в состоянии финансировать исследование всего, что достойно изучения.

Понятно, что тот, кто распределяет средства, хочет дать их тем, от кого с большей вероятностью можно ожидать научных успехов. Но как их определить? Задача науки (во всяком случае, фундаментальной) — узнавать то, чего еще никто не знает, и чем глубже и важнее тот или иной результат исследования, тем меньше его можно было ожидать до начала работы.

В результате те, кто распределяет средства — политики, чиновники, эксперты фондов, менеджеры компаний — вынуждены ориентироваться на некоторые формальные показатели: число публикаций (и импакт-фактор тех журналов, в которых они вышли), индекс цитируемости, индекс Хирша… А ученым приходится планировать свою работу, исходя не из логики самого исследования, а из максимизации принятых в данный момент показателей оценки. И в любом случае избегать явных провалов — не оправдавших ожидания подходов, не подтвердившихся гипотез, экспериментов, в которых ожидаемые эффекты не были обнаружены (но в то же время и не доказано их отсутствие) и так далее. Если учесть, что не только тем для исследования, но и самих исследователей сегодня в мире явно больше, чем средств, отпускаемых на фундаментальную науку, то не удивительно, что даже состоявшиеся ученые предпочитают не рисковать: не заниматься тем, чего еще никто не делал, следовать хорошо проверенным теориям и подходам, не высказывать слишком оригинальных идей и так далее.

Парадоксальным образом попытка избежать неудач порой приводит к тиражированию таковых. Пожалуй, наиболее ярким примером может служить многосерийная абсурдистская комедия «Вакцина от СПИДа»: счет этим «вакцинам» пошел уже на десятки, и все они заканчивают свое существование на третьей фазе клинических испытаний — вероятность заразиться у привитых ими оказывается либо такой же, либо даже немного выше, чем в контрольной группе. Все новые группы исследователей предлагают все новые вакцины — упорно игнорируя тот хорошо известный факт, что для данного конкретного вируса правильный иммунный ответ только облегчает его проникновение в клетку-мишень. В данном случае успех если и возможен, то только на основе какого-то иного, непастеровского подхода. Но поиски такого подхода — дело рискованное, его ведь можно и не найти. И распорядители средств предпочитают дать деньги на разработку очередной вакцины — которая уж точно окажется эффективной…

Таких примеров на самом деле немало, хотя не во всех абсурдность происходящего столь очевидна. Но они — только крайнее проявление того, как попытки оптимизировать научные исследования подталкивают ученых к отказу от основного смысла их деятельности — бескорыстного и беспристрастного выяснения устройства мира. У этой тенденции есть и другие, менее очевидные проявления. Неравнодушные ученые отмечают, например, что многие их коллеги со своими научными оппонентами предпочитают не спорить (для чего пришлось бы их цитировать — а зачем поднимать им индекс Хирша?), а просто игнорировать их работы.

Говоря о месте науки в современном обществе, я вполне сознательно сосредоточился на тревожных и болезненных аспектах этой темы. Я не хотел бы, чтобы это было воспринято как некий приговор или реквием науке. Но мне кажется, что отношения науки и общества вступили в настоящий кризис и возможности развития существующей модели организации науки практически исчерпаны. Я не берусь предлагать какие-либо рецепты выхода из этого кризиса и не думаю, что сейчас это вообще возможно. Скорее сейчас требуется осознание самого факта кризиса и осмысление его механизмов. Бессмысленно назначать лечение, пока не поставлен диагноз.