Стивен Вайнберг - Объясняя мир. Истоки современной науки

• Название: Объясняя мир. Истоки современной науки
• Автор: Стивен Вайнберг
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 2015
• ISBN: 978-5-9614-4084-3

Книга одного из самых известных ученых современности, нобелевского лауреата по физике, доктора философии Стивена Вайнберга – захватывающая и энциклопедически полная история науки. Это фундаментальный труд о том, как рождались и развивались современные научные знания, двигаясь от простого коллекционирования фактов к точным методам познания окружающего мира. Один из самых известных мыслителей сегодняшнего дня проведет нас по интереснейшему пути – от древних греков до нашей эры, через развитие науки в арабском и европейском мире в Средние века, к научной революции XVI–XVII веков и далее к Ньютону, Эйнштейну, стандартной модели, гравитации и теории струн. Эта книга для всех, кому интересна история, современное состояние науки и те пути, по которым она будет развиваться в будущем.

---

Несмотря на эти блестящие прозрения в области геометрии, в древнегреческой науке практически отсутствовали математические методы, являющиеся неотъемлемой частью современной физики. Греки не умели писать и преобразовывать алгебраические формулы. Выражения наподобие E = mc² и F = ma – суть современной физики. (В своем чисто математическом труде Диофант Александрийский, живший и работавший в Александрии в середине III в., использовал формулы, но символы в его уравнениях обозначали только целые или рациональные числа, а в используемых сейчас физиками формулах это не так.) Даже когда нужно описать пространственные свойства явления, современный физик предпочитает выводить геометрические соотношения алгебраическим путем, используя приемы аналитической геометрии, разработанные в XVII в. Рене Декартом и другими (об этом будет рассказано в главе 13). Вероятно, из-за престижа, заработанного успехами древнегреческих математиков, геометрический стиль доказательств превалировал вплоть до научной революции XVII в. Когда Галилео Галилей в 1623 г. в своей книге «Пробирных дел мастер»{54} воздает хвалу математике, в первую очередь он говорит о геометрии: «Философия написана в величественной книге (я имею в виду Вселенную), которая постоянно открыта нашему взору, но понять ее может лишь тот, кто сначала научится постигать ее язык и толковать знаки, которыми она написана. Написана же она на языке математики, и знаки ее – треугольники, круги и другие геометрические фигуры, без которых человек не смог бы понять в ней ни единого слова; без них он был бы обречен блуждать в потемках по лабиринту». Надо заметить, что Галилей несколько отстал от времени, превознося геометрию над алгеброй. В своих собственных работах он уже использовал алгебру, но доля геометрии в них была больше, чем у некоторых его современников, и намного больше, чем можно ожидать от статьи в физическом журнале нашего времени.

Сегодня есть место и для чистой науки – науки, в которой исследования проводятся безотносительно возможности практического применения. В древнем же мире, до того, как ученые поняли необходимость находить подтверждения своих теорий, практическое применение науки было важно потому, что сулило немалую выгоду ученому – в том случае, если теория оказывалась верна. Если бы Архимед при своих измерениях относительной плотности неверно заключил, что фальшивая корона сделана из чистого золота, его репутация в Сиракузах сильно бы пострадала.

Я не хочу преувеличивать то значение, которое технические изобретения, основанные на научных выводах, имели в эпоху эллинизма или Древнего Рима. Многие из устройств Ктезибия или Герона служили не более чем игрушками или театральной машинерией. Историки утверждают, что основанная на рабовладении экономика не нуждается в машинах, позволяющих экономить человеческий труд, и поэтому паровой двигатель Герона остался игрушкой. Военное и гражданское строительство и механизация были важны и в древности, и цари Александрии поддерживали изучение катапульт и других метательных приспособлений, вероятно, в рамках деятельности Музея. Но эти направления не так много взяли от науки того времени.

Лишь одна сторона древнегреческой науки, имевшая огромное практическое значение, развивалась, достигая больших высот познания. Это была астрономия, о которой мы поговорим во второй части книги.

В отношении сделанных замечаний следует сказать, что есть одно серьезное исключение из правила о том, что необходимость практического применения вынуждает науку быть точной. Это – практическая медицина. До наступления современной эпохи самые авторитетные медики упорно применяли практические методики, такие как кровопускание, значение которых не было подтверждено экспериментально, притом на самом деле они несли больше вреда, чем пользы. Когда в XIX в. впервые была внедрена действительно полезная методика антисептики, имевшая реальную научную основу, поначалу многие врачи активно сопротивлялись ее распространению. К тому моменту, когда клинические испытания новых лекарств стали общепризнанной практикой, уже вовсю шел XX в. Врачи давно научились распознавать симптомы различных заболеваний, и для некоторых из них нашли эффективные лекарства – как, например, кора перуанского хинного дерева против малярии. Они знали, как готовить анальгетики, опиаты, рвотные, слабительные, снотворные средства или яды. Но до начала XX в. часто совершенно справедливо отмечалось, что заболевшему человеку, как правило, для его же пользы лучше было не обращаться к врачам.

Дело даже не в том, что у медицины не было никакой теории. Существовала так называемая «гуморальная теория», или учение о «четырех соках человеческого тела» – крови, лимфе, черной желчи и желтой желчи, которые влияют на характер человека и заставляют его быть сангвиником, флегматиком, меланхоликом или холериком. Гуморальная теория появилась во времена классической Древней Греции и была придумана Гиппократом или его коллегами, авторство трудов которых приписывали Гиппократу. Как замечал в гораздо более позднюю эпоху поэт Джон Донн в сонете «С добрым утром»: «Есть смеси, что на смерть обречены», имея в виду эту теорию. Учение о соках тела было развито в древнеримский период Галеном из Пергама, чьи сочинения приобрели огромное влияние сначала в арабском мире, а затем в Европе в начале II тыс. н. э. Мне не известно ни об одной попытке экспериментально обосновать гуморальную теорию в тот период, когда она считалась общепринятой. До наших дней гуморальная теория сохранилась в аюрведе, традиционной системе индийской медицины, но в ней выделяется только три «сока»: лимфа, желчь и прана.

Вдобавок к учению о соках европейские врачи вплоть до Нового времени должны были разбираться еще в одной теории, которая имела большое значение для медицины, – в астрологии. Забавно, что те доктора медицины, которые имели возможность изучать астрологию в университетах, пользовались гораздо большим престижем, чем простые хирурги, которые умели выполнять действительно полезные действия, например, совмещать и фиксировать сломанные кости, но до наступления более просвещенных времен не обучались в университетах.

Но почему же доктрины и практические методы медицины существовали так долго без критики и влияния со стороны экспериментальной науки? Конечно, прогресс в биологии достигается с бо́льшим трудом, чем в астрономии. Как мы прочтем в главе 8, видимые движения Солнца, Луны и планет настолько регулярны, что совсем не трудно убедиться в том, что та или иная теория не работает, и спустя несколько веков наблюдений заменить ее более совершенной теорией. Но если пациент умирает, несмотря на усилия компетентного врача, кто может точно сказать, почему это произошло? Может быть, пациент слишком поздно обратился к доктору. Может быть, он недостаточно тщательно следовал его предписаниям.

По крайней мере, учение о соках и астрология производили впечатление некой науки. Было ли что-то лучше? Не возвращаться же к приношению в жертву животных во славу Асклепия?

Излечение от болезни всегда было критически важно для пациента, а врачам это давало власть над пациентами, которую им необходимо было поддерживать, чтобы иметь возможность применять свои методы лечения. Не только в медицине бывает так, что обличенные властью лица противятся исследованиям, которые могут ослабить их влияние.

5. Древняя наука и религия

Древнегреческие досократики сделали большой шаг к современной науке, когда начали искать объяснения явлениям природы без связи с религией. Это была робкая попытка порвать с прошлым. Как мы уже видели в главе 1, Диоген Лаэртский[5] описывал учение Фалеса не только положением «вода – это главное вещество во Вселенной», но и говорил: «Мир одушевлен и населен божествами». Таким образом, только в учениях Левкиппа и Демокрита начался отказ от религиозной составляющей. По крайней мере, нигде в дошедших до нас сочинениях о природе материи божества не упоминаются.

Для успешного развития науки было необходимо отделить религиозные идеи от процесса познания. Это разделение продолжалось много сотен лет. В физике оно полностью завершилось только в XVIII в., а в биологии и тогда еще не закончилось.

Никто не говорит о том, что современный ученый обязательно должен отказаться от веры в сверхъестественные силы. Лично я не верю, но есть очень хорошие ученые, которые являются глубоко религиозными людьми. Важно скорее то, насколько ученый в своей работе может дистанцироваться от веры в сверхъестественное. Только таким путем можно развивать науку, потому что вмешательством сверхъестественного можно объяснить все что угодно, а подтвердить ни одно из этих объяснений невозможно. Именно поэтому идеология «разумного начала», которая сегодня очень широко продвигается, не является наукой – это, скорее, отказ от науки.