Всё и разум. Научное мышление для решения любых задач

Глава первая Дао числа «фи»

Эта книга обо всем сразу. Обо всем, что я знаю, и обо всем, что стоит знать вам.

Звучит это, конечно, диковато, но я говорю совершенно серьезно. Мы живем в эпоху беспрецедентного доступа к информации. Когда вы берете телефон или включаете ноутбук и выходите в Интернет, в вашем распоряжении мгновенно оказываются триллионы триллионов байтов данных – а это единица с 24 нулями. Каждый год по Интернету бродит еще миллиард триллионов байтов данных – все, что угодно, от видео с котиками, как же без них, до загадочных, но невероятно подробных отчетов о результатах столкновений субатомных частиц на Большом адронном коллайдере. С этой точки зрения легко говорить обо «всем и сразу». Все, что мы с вами знаем, все, что нам нужно знать, уже здесь – протяни руку и бери.

Но несмотря на все эти головокружительные нули и единицы – коллективный разум миллиардов человеческих мозгов, – меня не покидает ощущение, что мы какие-то ужасно… глупые, что ли. Мы не пользуемся всей этой коллективной мудростью для решения масштабных задач. Мы не справляемся с изменениями климата. Так и не придумали, где взять надежный источник экологически чистой возобновляемой энергии, доступной всем и каждому. Очень уж часто люди погибают в автокатастрофах, которые можно было предотвратить, и умирают от болезней, которые можно было вылечить, очень уж часто им не хватает пищи и питьевой воды, не говоря уже о доступе в Интернет – коллективный разум, подобный пчелиному улью. Да, каналы связи сегодня работают как никогда, но от этого мы не стали щедрее и добрее друг к другу и не пытаемся лучше друг друга понять, предпочитая прятаться за стеной отрицания и предрассудков. Обилие информации позволило нам все знать, но, очевидно, мало простознать. Надо уметь сортировать факты и претворять знание в действие – и потому-то я и написал эту книгу.

Я хочу увидеть, как человечество объединяется и меняет мир к лучшему. Я думаю, для подобных задач нужна и личность особого склада, человек, который умеет управлять бурным потоком информации, видеть все и сразу, но отбирать только нужное, только главное. Это требует предельно честного отношения к природе наших проблем, а еще – презрения к авторитетам в стремлении найти творческие решения. Законы природы и научный процесс не оглядываются на наши предубеждения и нашу политику. Они просто ставят пределы возможного, определяют внешние границы того, чего мы сможем достичь – или не сможем, если испугаемся трудностей.

К счастью, есть большая и постоянно пополняющаяся группа людей, которые именно так и думают и больше всего на свете любят применять орудия логики к решению самых неразрешимых на первый взгляд задач. Таких людей мы с детства называем «ботанами», и мне хватает смирения (читай – гордыни) причислять к ним и себя. Я посвятил жизнь тому, чтобы выработать у себя мировоззрение ботана и воспитать в себе восхитительные, хотя подчас и трудноуловимые качества, присущие этой породе людей: упорство в стремлении к высокой цели, стойкость, позволяющую не оставлять стараний, невзирая на препятствия, умение мириться с тем, что какой-то подход оказался тупиковым, и терпение, позволяющее изучать задачу с разных сторон, пока не станет ясно, как сделать шаг вперед. Если вы уже считаете себя одним из нас, давайте вместе постараемся чаще применять свое ботанство и занудство к решению важнейших насущных задач, а не только к мелочам и пустякам (хотя и на это у нас наверняка останется полно времени). Если же вы пока не считаете себя ботаном, все равно присоединяйтесь: в каждом из нас дремлет ботан, который только и ждет, когда его разбудит верно подобранная страсть. Вся моя жизнь была чередой подобных пробуждений, моментов озарения, когда я с новой силой осознавал, сколько радости приносит могущество физики, математики, техники и инженерного дела.

Именно такое озарение произошло со мной в одиннадцатом классе, когда я учился в школе в Вашингтоне и в первый раз пришел на урок физики повышенного уровня. Мы, ботаны, в таких случаях пускаемся в рассуждение о «золотых» денечках и норовим написать «фи-зика», и нам кажется, что это очень смешно. «Фи» мы любим неспроста. Дело в том, что «фи» – название греческой буквы φ, а о ней настоящий ботан знает много интересного. Например, очень многие научные термины позаимствованы из древнегреческого и когда-то писались через эту букву. Когда мы видим ученое слово, начинающееся на «ф», то сразу понимаем, что оно, скорее всего, древнегреческое, – вот, например, «физика» или «фосфаты». В современный язык науки эти слова чаще всего приходили через латынь. Поэтому в языках, использующих латиницу, они пишутся через «ph» – а все потому, что латинская буква «р» немного похожа на φ по форме (да, тоже ученое греческое слово на φ), а «h» римляне в свое время добавили, чтобы передать придыхание. Лингвисты называют это «транслитерация», что значит «передача через буквы». Много сотен лет назад какой-то заядлый транслитератор, возможно настоящий маньяк своего дела, придумал, что нужно добавить «h» к «р», и так и повелось, а ведь все могло бы быть гораздо проще. «Фи! Какое занудство!» – скажете вы, но для нас это комплимент.

Это небольшое отступление показывает, каково это, когда ты так погружен в какую-то тему, так φантастически очарован какой-то особенностью природы или человеческого опыта, так на ней сφокусирован, что окружающие считают тебя занудой и ботаном, – а главное, ты сам так считаешь. Чтобы от души насладиться словесной игрой с подменой буковок, я основательно изучил, что стоит за буквами φ, «ф», «ph» и «f». Я заметил, что большинство носителей английского языка произносят φ как второй слог в слове «вай-фай», однако греки обычно говорят «фи» – как в сказочной песенке «Фи-фай-фо-фух – слышу здесь ботанский дух». А еще у буквы φ есть интересные связи с физикой помимо лингвистических. Это математический символ, обозначающий золотое сечение, фундаментальную геометрическую пропорцию, широко представленную в биологии, экономике, а особенно в искусстве (отсюда, кстати, и шутка про «золотые» денечки). В статистике прописной буквой Φ обозначается мера корреляции между двумя независимыми факторами, позволяющая отличить причинно-следственные связи в научных экспериментах от случайных совпадений. Полезнейшая вещь!

Вам, наверное, кажется, что я наговорил вам всяких забавных пустяков, – но я настаиваю, что нет, здесь совсем другое дело. Одержимость греческой буковкой φ позволила мне накопить знания, которые меня несколько изменили – и вас тоже. Стремление докопаться до всех подробностей – главная черта моего подхода к решению задач, которого я придерживался всю жизнь. Не случайно, что это еще и главная черта племени ботанов. Приведу еще один довод в пользу своего пристрастия к деталям. Задолго до Интернета мои приятели говорили: «Погоди, вот сейчас Билл достанет словарь – тогда начнется настоящее веселье». Мне всегда интересно выяснять не только значения слов, но и происхождение – их этимологию. Но сейчас, пока я тут рассуждал о букве φ и диграфе «ph», я думал и о том, с чего началась эта цепочка рассуждений, – о физике, об изучении природы, особенно движения и энергии, о радости, которая охватила меня, когда я столкнулся с физикой в первый раз.

Слово «scientist» – «ученый» – ввел в обращение английский натурфилософ Уильям Уивелл в 1833 году. Раньше такие люди назывались, собственно, натурфилософами, – сейчас это звучит несколько диковинно, но тогда все так говорили. Философия – наука о познании; философы ищут способы выяснить, что истинно, а что нет; натурфилософия – это наука о том, что истинно в природе. То есть на современном языке ученый – это натурфилософ, ищущий объективные истины.

Мы ищем законы природы, которые позволят всем и каждому делать конкретные прогнозы результатов испытаний и экспериментов. Наука принадлежит всем, кто любит думать и ищет связи и закономерности в природе. Все отнюдь не сводится к математике, числам и измерениям – однако, представьте себе, именно математика придает прогнозам чарующую точность. Мы можем рассчитать движение далеких планет с такой точностью, что посадим на Марс ровер «Кьюриосити» или отправим за Плутон зонд «Новые горизонты» – и не промахнемся практически ни на метр. Мы можем измерить точный возраст скалы, которой миллиард лет, наблюдая распад заключенных в ней радиоактивных атомов. Математика и физика вместе обладают потрясающей силой. Именно поэтому они так привлекают ботанов – однако открытия, которые дарит физика, вдохновляют даже тех, кто никогда не планировал вгрызаться в числа.

Тот, кто подхватил «естественно-научную заразу», всегда склонен к отступлениям и микроманиям. Среди ботанов часто встречаются те, кто занимается на первый взгляд сущей ерундой или обожает копаться в очень мелких деталях какой-то области изучения. Например, живо интересуется названиями округов в Мэриленде и Миссисипи или титрами «Звездного пути». Я твердо убежден, что эти ботаны и зануды благодаря изучению мелких деталей узнают что-то новое и о картине в целом. Специалист по пустякам (пустяколог?) держит в голове словно бы каркас, на котором можно выстроить целую отрасль знаний, снабженный соответствующими полочками, чтобы класть туда новую информацию, которая, в свою очередь, обогатит общую картину.

Например, выучить названия округов гораздо проще, если хранишь в голове карту штата, где отмечены, какие округа с какими граничат. Названия, границы, расстояния по шоссе до столицы штата – все это куда легче запомнить, если заранее нанести все подробности на ментальную карту. Большая картина как каркас в сочетании с подробными представлениями об устройстве мира помогает лучше ориентироваться на дорогах округа, командовать парусным судном или делать нейрохирургические операции. Насколько я могу судить, это красной нитью проходит через все эпизоды моей биографии, которые сформировали меня как личность: детали дополняют картину в целом, а картина в целом организует детали. Может быть, достаточно просто знать, где на карте находится Мэриленд? Конечно, но дополнительные представления о внутреннем устройстве штата делают картину гораздо яснее – и неизмеримо ценнее.

Отрадно видеть, как глубоко привычки и манера поведения ботанов укоренились в культуре общества. Не так давно ботаны по определению были полной противоположностью главным заводилам и первым красавицам в классе. Сегодня одержимость деталями стала прямо-таки модной – причем не только в науке, а практически во всем. Знания обо всяких пустяках, которые когда-то считались прерогативой интеллектуальных игр на телевидении, уделом «знатоков», стали теперь основной темой светских вечеринок по четвергам в модных барах. Радует и другое. Сейчас, когда я пишу эти строки, самым популярным телесериалом считается «Теория Большого взрыва» – она еженедельно обгоняет в рейтинге все комедии, драмы и даже новости. Судя по всему, десятки миллионов человек отождествляют себя с горсткой отменных чудаков, которые, конечно, занимаются очень сложной наукой, но при этом проявляют самые человеческие черты и слабости.

Но как бы я ни любил ботанов и ботанскую культуру, не могу не отметить некоторые тревожные тенденции, наметившиеся в последние годы, не могу о них молчать. На поверхностный взгляд все очень многообещающе. Интерес к изучению физики, техники, инженерного дела и математики стремительно растет, и то, что программисты и предприниматели, занимающиеся продвижением технологий, стали в нашей культуре главными знаменитостями, просто прекрасно. Ведь наше общество все сильнее зависит от высоких технологий, и не миновать беды, если только избранные будут понимать, на каких научных идеях эти технологии основаны. Казалось бы, все лучше некуда. Крепнущая любовь к мелочам и болтовне на околонаучные темы – это же замечательно!

Однако нынешняя поп-версия культуры ботанов вызывает у меня тревогу, от которой никак не удается отделаться. Быть ботаном, заучкой, чудиком, например, фанатеть от комиксов, иногда бывает очень весело и интересно. Не исключено, что в результате возникнет сообщество людей, чья жизнь станет богаче благодаря общим интересам. Ежегодно на разные Комик-коны съезжаются тысячи человек. Однако это определенно не то же самое, что прилежно изучать физику, химию, биологию и математику с конкретной целью разобраться в хитросплетениях климата, вырастить пшеницу, устойчивую к болезням и вредителям, или пополнить ряды тех, кто в наши дни служит эталоном умницы-ученого, – исследователей космоса. Стремление стать ботаном вызывается тем же инстинктом, что и страсть к накоплению информации, но ведь главное – уметь применять знания, а это совсем другое дело и к тому же гораздо труднее. Это возвращает нас к первоначальной мысли:информация и ее применение – совсем разные вещи. Когда я с почтительным трепетом описываю ботанский склад ума, то превозношу достоинства мировоззрения, согласно которому надо собирать как можно больше информации и постоянно искать способы применить ее во благо.

Моему читателю, должно быть, очевидно, в чем разница между информацией и ее применением, однако общество в целом не всегда это понимает. На свете много шарлатанов и сектантов, способных выдавать ложные сведения и предрассудки за факты и логику. Я постоянно встречаю людей, которые отстаивают свою личную версию происхождения вселенной и человечества и тоже пытаются выдавать ложные сведения и предрассудки за факты и логику. Я сейчас говорю не об обычных верующих – я говорю о тех, кто приплетает общепринятые научные концепции к своим собственным квазифизическим теориям Большого взрыва (или черных дыр, или каких-то тайных способов «исправить» теорию относительности Эйнштейна). Кроме того, я часто – хотелось бы пореже – встречаю людей, которые эксплуатируют вырванные из контекста научные идеи для продвижения никчемных товаров, пропаганды политических догм, противоречащих объективным фактам, для запугивания общества или оправдания сексистских или расистских предрассудков, а еще чаще слышу о таких случаях. Иногда эти люди искренне убеждены, будто занимаются наукой, но на самом деле это не так. Подчас они даже причисляют себя к ботанам – но и это, конечно, не так. Они овладели жаргоном физиков и биологов, но не потрудились изучить классическую науку и современные представления о звездах и пространстве-времени, где эти звезды обитают.

И еще одна важная оговорка: всем нам вместе и каждому в отдельности легко сделать ложные выводы на основании слишком маленького набора фактов. Поверхностное знакомство с ботанским образом мысли этому, к сожалению, лишь способствует. Если вы выключили свет в своей комнате и в этот самый миг на улице под окном столкнулись две машины, легко сделать вывод, будто это вы вызвали аварию, выключив свет. Возникнет искушение дать себе зарок никогда больше не притрагиваться к выключателю, по крайней мере, когда мимо едут машины. Или дождаться, когда мимо проедет особенно вредный сосед, и защелкать выключателем изо всех сил.

Разумеется, это предельный случай, и всем очевидно, что проводить причинно-следственные связи здесь нельзя. Думаю, читатели без труда сделают вывод, что выключатель в доме, скорее всего, не имеет никакого отношения к вниманию за рулем (если, конечно, ваш выключатель не включает мощный прожектор, который светит прямо в лобовое стекло проезжающим автомобилям, а тогда выключите его поскорее, пожалуйста). Но что, если речь идет о явлении куда более сложном – например, если вы читаете, что люди, регулярно пьющие красное вино, меньше подвержены риску инфаркта? Или что у людей с тем или иным цветом кожи в среднем ниже IQ? А ведь бывали времена, когда очень влиятельные исследователи были убеждены, что между этими фактами есть связь. Можно ли им верить?