Всё ещё неизвестная Вселенная. Мысли о физике, искусстве и кризисе науке

Творческое использование математики в научных теориях началось в эллинистическую эру и продолжилось в греческой части Римской империи. Примерно в 150 г. н. э. Клавдий Птолемей доработал математическую теорию видимого движения планет, и теперь она довольно хорошо описывала результаты наблюдений. (В простейшей версии теории Птолемея планеты двигались по окружностям, названным эпициклами, центры которых перемещались по окружностям большего диаметра вокруг Земли.) С учетом современных знаний подобное совпадение не удивительно, поскольку в этой простейшей версии теория Птолемея позволяет получить в точности те же траектории видимого движения Солнца, Луны и планет, что и в рамках простейшей версии более поздней теории Коперника. Тем не менее на протяжении 1500 лет продолжалась дискуссия между последователями Птолемея, которых называли астрономами или математиками, и сторонниками Аристотеля, которых часто называли физиками. Птолемей ошибался насчет реального движения в Солнечной системе, но был прав относительно необходимости количественного согласия теории и результатов наблюдений.

Одним из величайших достижений научной революции XVI–XVII вв. стало установление современной связи между математикой и наукой. Математика высоко ценилась пифагорейцами, но только как форма нумерологии, и Платоном, но только как модель чисто дедуктивной науки, которая, как показал опыт, не работает. Современная связь между математикой и естественными науками была описана в 1690 г. Христианом Гюйгенсом в предисловии к его «Трактату о свете»:

Доказательства, приводимые в этом трактате, отнюдь не обладают той же достоверностью, как геометрические доказательства, и даже весьма сильно от них отличаются, так как в то время, когда геометры доказывают свои предложения с помощью достоверных и неоспоримых принципов, в данном случае принципы подтверждаются при помощи получаемых из них выводов; природа изучаемого вопроса не допускает, чтобы это происходило иначе[55]

[56].

Примечательно не то, что Гюйгенс понимал это, но то, что даже на исходе XVII в. нужно было специально оговаривать эту ситуацию.

Аристотель не видел необходимости в эксперименте — искусственном выстраивании обстоятельств, раскрывающих нам больше, чем естественный ход вещей. Можно предположить, что такое отношение было следствием его представлений о существовании принципиальных отличий между естественным и искусственным, согласно которым только естественный мир достоин изучения. Как и Платон, Аристотель считал, что понять вещи можно, только зная их предназначение. Подобные идеи мешали развитию методологии исследования мира.

Такое мнение об Аристотеле и его последователях — именно тот тип рассуждений о прошлом, которые проводятся с оглядкой на современность и часто осуждаются некоторыми историками. К примеру, выдающийся историк науки, покойный Дэвид Линдберг, говорил, что «нечестно и бессмысленно рассуждать об успехах Аристотеля по тому, насколько его идеи предвосхищали современную науку (как будто его целью было ответить на наши вопросы, а не на его собственные)»[57]. А во втором издании той же работы он написал: «Подходящая мера для любой философской системы или научной теории — это не то, в какой степени они предугадывают современные нам идеи, но то, в какой степени они преуспели в решении философских и научных проблем своего времени».

На мой взгляд, это абсурд. Задача науки не в том, чтобы отвечать на популярные вопросы эпохи, задача науки — в понимании устройства мира. Я не говорю, что мы заранее знаем, какой вариант мировоззрения возможен и удовлетворителен. Поиск такого мировоззрения — это одна из областей приложения науки. Некоторые вопросы (вроде «Из чего состоит наш мир?») — это хорошие вопросы, но ставятся они преждевременно. Никто не смог продвинуться в поиске ответа на этот вопрос до тех пор, пока в конце XVIII в. не появились методы точного измерения атомных весов химических элементов. Точно так же преждевременными оказались усилия, предпринятые Хендриком Лоренцем и другими теоретиками в начале XX в., направленные на объяснение структуры недавно открытого электрона: никому не удалось продвинуться в изучении структуры электрона до тех пор, пока в 1920-х гг. не появилась квантовая механика. Другие вопросы, например «Каково естественное место огня?» или «В чем предназначение Луны?», плохи сами по себе, поскольку они только уводят в сторону от реального понимания устройства мира. Значительная часть времени в истории науки была потрачена на то, чтобы выяснить, какие вопросы стоит задавать, а какие — нет.