Теорія неймовірності

Наука й істина

У дописі на фейсбуці письменник Мартин Якуб якось переконував у тому, що покладатися на істинність науки начебто не варто, бо на зміну старим теоріям постійно приходять нові, й наукові вчення, якими ми послуговуємося зараз, для наших нащадків, імовірно, видаватимуться смішними. Мовляв, колись ми вважали, що Земля пласка, кровопускання полегшує стан хворого, а психічні розлади можна лікувати електрошоком.

Якщо коротко, то насправді все зовсім не так.

Наука — це спосіб, у який ми здобуваємо знання про світ, що навколо нас. Як вона працює? Науковці висувають гіпотези, а потім вигадують експерименти, щоб їх підтвердити чи спростувати. Якщо гіпотеза витримує перевірку, вона стає науковою теорією. Як ні — її відкидають і все починають спочатку.

Так ось — кровопускання та пласка Земля не були науковими теоріями. Вони ні на чому не ґрунтувалися. Це просто вигадки, які з певних причин упродовж тривалого часу побутували як істинні, не маючи під собою жодних доказів. Наука в сучасному її значенні постала лише після розриву з теологією (це відбулося на межі XVII–XVIII століть), і відтоді справжні наукові теорії — ті, що пройшли перевірку науковим методом, — нікуди не зникають. Так, вони іноді перетворюються на частину нових, більш точних теорій, але це аж ніяк не робить їх хибними.

Візьмімо, до прикладу, закон усесвітнього тяжіння. Ньютон сформулював його ще 1687-го, й упродовж двохсот п’ятдесяти років цей закон залишався основоположною теорією гравітації. Втім, на зорі XX століття Ейнштейн збагнув, що гравітація зумовлена не взаємним притяганням тіл, а викривленням простору, й описав це в загальній теорії відносності. Нова теорія пояснила явища, які закону всесвітнього тяжіння виявилися не до снаги (як-от аномальне зміщення орбіти Меркурія). Вона також передбачила огинання світлом масивних небесних тіл на кшталт зірок і сповільнення годинників на орбіті, без урахування якого GPS-системи не працювали б коректно. Загальна теорія відносності беззаперечно є кращою теорією гравітації, та чи доводить вона хибність закону всесвітнього тяжіння? Аж ніяк. Варто розуміти, що ідеальних теорій не буває. Навіть найдосконаліша наукова теорія не відображає реальності стовідсотково точно. І закон усесвітнього тяжіння досі успішно застосовують для розв’язання більшості задач про взаємодію тіл, які рухаються зі швидкостями, меншими від швидкості світла.

Чи Ейнштейнівська загальна теорія відносності є остаточною теорією гравітації? Ні. Ця теорія, на жаль, не дає змоги розкрити, що відбувається всередині чорних дір, вона нічого не згадує про гравітаційну взаємодію на мікроскопічному рівні. Тобто в майбутньому обов’язково з’явиться нова, розширена теорія гравітації, чи й навіть не одна, проте поява цих теорій аж ніяк не суперечитиме закону всесвітнього тяжіння чи загальній теорії відносності. Нова теорія просто поглине їх.

І гравітація — не єдиний приклад. Так звана Стандартна модель у квантовій фізиці описує, як елементарні частинки на кшталт кварків, електронів і фотонів взаємодіють на фундаментальному рівні. На сьогодні це найточніша теорія за всю історію науки. Її передбачення збуваються з точністю до мільйонної частки відсотка. Але знову ж таки: чи є Стандартна модель вичерпною? Остаточною? Ні. Вона не охоплює темної матерії та нічого не каже про те, що таке темна енергія. Раніше чи пізніше Стандартна модель буде частиною всеосяжної Теорії всього. Втім, це не зробить її хибною. Важко уявити, що вчені майбутнього вважатимуть смішною та недолугою теорію, яка дає нам змогу передбачати результати квантово-механічних експериментів із такою запаморочливою точністю.

Суть у тім, що різні теорії описують реальність на різних рівнях. Це можна пояснити такою властивістю, як емерджентність. Емерджентність — це коли в складній системі проявляються властивості, які не є сумою властивостей її складників.

Візьмімо воду. Безглуздо використовувати характеристику «мокра» для опису окремої молекули води. Одна молекула не може бути мокрою. Мокра — це емерджентна властивість великого скупчення молекул H₂O. І ось у чому річ: те, що ми знаємо, що вода складається з дрібних, умовно «немокрих» молекул, аж ніяк не робить її менш мокрою. Перше не суперечить другому. Вода — мокра та текуча. Це теорія, яка описує воду на макрорівні. І водночас вода — сукупність мікроскопічних молекул H₂O. Можна продовжити: молекула H₂O — це хімічно поєднані два атоми водню й один атом кисню. Атоми водню та кисню своєю чергою — це скомбіновані протони, нейтрони й електрони. А протони й нейтрони — це набір різних кварків. Кожен наступний рівень реальності описує інша наукова теорія, проте вони не заперечують одна одну, а навпаки доповнюють.

Ба більше, зовсім не обов’язково, щоб теорії плавно переходили одна в одну. Чудовим прикладом слугує людський мозок. Це орган, який складається з мільярдів взаємопов’язаних нервових клітин — нейронів, і так само, як щодо води, безглуздо говорити про свідомість окремого нейрона. Свідомість — це емерджентне явище, яке виникає в разі поєднання величезної кількості примітивних нервових клітин. Взаємодію цих клітин чудово описує наука нейробіологія. Дослідженням свідомості ж займається психологія. І поки що вчені не розробили жодної наукової теорії для пояснення, як на основі першого виникає друге. Як саме обмін електричними сигналами між примітивними клітинами дає нам змогу мріяти, усвідомлювати себе й абстрактно мислити. На мою думку, така теорія ніколи й не з’явиться. Свідомість є таким складним емерджентним феноменом, що психологія, яка описує її як явище, практично не має точок дотику з нейробіологією, що описує окремі клітини, з поєднання яких ця свідомість постає. Немає якоїсь мінімальної, порогової кількості нейронів, після з’єднання яких зароджується свідомість. Утім, це не означає, що одна з двох теорій хибна. Вони обидві правильні, просто описують один і той самий об’єкт на цілковито різних рівнях.

Так, наука іноді помиляється. Можна пригадати хибну теорію ефіру, що у XIX столітті постулювала існування фізичного середовища, начебто необхідного для поширення електромагнітних хвиль, чи той же талідомід — колись популярний серед вагітних жінок седативний засіб, який порушував ембріональний розвиток плоду та спричиняв розвиток каліцтв у новонароджених. Попри це треба розуміти, що саме наука знаходить власні помилки першою. Не було й не могло бути такого, що вчені винайшли талідомід, а першими про його токсичність заявили екстрасенси. Чи священики. Чи астрологи написали замітку в районній газетці.

Отож так, нові теорії таки приходять на зміну старим — це природний процес, наука розвивається й коригує сама себе, — проте хибно вважати, що наші нащадки з цих старих теорій сміятимуться.