Дэвид Дойч

CТРУКТУРА РЕАЛЬНОСТИ

К оглавлению

Глава 2. Тени  

Не  существует лучшей,  более  открытой  двери к  изучению  физики, чем обсуждение физического феномена свечи.

Майкл Фарадей

(Курс из шести лекций по химической истории свечи)

В  своих  знаменитых научных  лекциях  в  Королевском  институте  Майкл Фарадей всегда  побуждал  своих  слушателей  изучать  мир, рассматривая, что происходит  при горении  свечи.  Я заменю свечу электрическим фонариком. Это правомерно, поскольку устройство электрического фонарика во многом  основано на открытиях Фарадея.

Я опишу несколько экспериментов, которые иллюстрируют явления лежащие в основе квантовой физики.  Такого рода эксперименты со множеством изменений и уточнений   в  течение  многих  лет  оставались  средством  к  существованию квантовой оптики. В их  результатах  нет  противоречий, однако даже сейчас в некоторые из них трудно поверить.  Основные эксперименты удивительно просты. Они в сущности не требуют ни специальных научных инструментов, ни  глубокого знания математики  или  физики,  они заключаются  всего лишь в  отбрасывании теней.  Обычный  электрический  фонарик  может производить  весьма  странные картины света и тени. При более внимательном рассмотрении можно увидеть, что они имеют необычные разветвления. Чтобы объяснить их,  нужны не просто новые физические законы,  а  новый уровень описания  и  объяснения,  выходящий  за пределы того, что раньше считали  научной сферой. Прежде всего,  эти картины открывают существование параллельных миров. Как это возможно? Какая мыслимая картина теней может повлечь за собой подобные выводы? 

Рис. 2.1. Свет от электрического фонарика

Представьте включенный электрический фонарик в  темной комнате где  нет других  источников  освещения. Нить  накала лампочки испускает свет, который расширяется, образуя часть конуса. Чтобы не усложнять эксперимент отраженным светом, стены  комнаты должны  быть  матово-черными для  полного  поглощения света.  Или,  поскольку  мы   проводим  эти  эксперименты   только  в  своем воображении,  можно представить  комнату астрономических размеров, чтобы  до завершения  эксперимента свет не успел достигнуть стен  и вернуться. Рисунок 2.1  иллюстрирует  данный  опыт.  Но этот  рисунок  в  некоторой степени  не соответствует истине:  если  бы мы  смотрели на  фонарик  со  стороны, мы не смогли  бы увидеть  ни фонарик, ни свет.  Невидимость -- одно из  простейших свойств  света.  Мы  видим  свет лишь тогда, когда он попадает в  наши глаза (хотя, как правило, мы говорим о последнем объекте, на который воздействовал этот  свет и который  оказался по  линии нашего зрения). Мы не можем увидеть свет,  который просто проходит  мимо.  Если  бы в  луче оказался  отражающий объект или даже пыль  или капельки  воды, чтобы рассеять свет,  мы смогли бы его увидеть. Но поскольку в луче ничего нет, и мы смотрим на него извне, его свет не достигает нас. Наиболее точно  то,  что мы должны увидеть, следовало бы представить  абсолютно  черной картинкой. В присутствии второго источника света, мы  могли бы  увидеть фонарик,  но  опять же не его свет. Лучи света, даже  самого  интенсивного света,  который  мы  можем  получить  (с  помощью лазеров), проходят друг через друга, как если бы ничего не было вообще.

На рисунке 2.1 видно, что около  фонарика свет наиболее  яркий, по мере удаления от него свет тускнеет, так как луч расширяется,  чтобы осветить еще большую площадь.  Наблюдателю,  находящемуся в луче и отходящему от фонарика спиной вперед,  рефлектор  показался  бы еще меньше,  а  когда  был бы виден только как точка, еще слабее. Это в самом деле было бы так? Способен ли свет действительно  распространяться  неограниченно  все  более  тонкими  лучами? Ответ: нет. На расстоянии примерно десяти тысяч  километров от фонарика  его свет был бы слишком слабым, чтобы  человеческий  глаз  мог  его различить, и наблюдатель  ничего  бы не  увидел. То  есть человек ничего бы не  увидел; а животное с  более  чувствительным  зрением?  Глаза лягушки  в несколько  раз чувствительнее   человеческих   глаз:   этого   вполне   достаточно,   чтобы почувствовать   ощутимую   разницу  при  проведении  эксперимента.  Если  бы наблюдателем была лягушка, и она  удалялась  бы от электрического  фонарика, момент, когда она полностью потеряла бы его из вида, никогда бы не наступил. Вместо  этого  лягушка  увидела  бы,  что  фонарик  начал  мерцать.  Вспышки возникали бы  через неравные промежутки времени, которые увеличивались бы по мере удаления  лягушки от фонарика.  Но отдельные  вспышки не стали бы менее яркими. На расстоянии ста миллионов километров от фонарика лягушка видела бы в среднем только одну  вспышку света в день, но эта вспышка была бы не менее яркой, чем любая другая, наблюдаемая с любого другого расстояния. 

Рис. 2.2. Лягушки могут видеть отдельные фотоны

Лягушки не могут рассказать нам, что они видят.  Поэтому при проведении реальных  экспериментов  мы используем  фотоумножители (световые  детекторы, чувствительность   которых  превышает   чувствительность  глаз   лягушки)  и уменьшаем свет,  пропуская его  через темные  фильтры, а не наблюдаем его на расстоянии  ста  миллионов километров  от источника.  Однако ни  принцип, ни результат от этого не меняются: не мнимая темнота, не  однородная тусклость, а мерцание, причем вспышки -- одинаково яркие, независимо от того, насколько темный фильтр мы используем. Это мерцание показывает, что существует  предел равномерного распространения света. Пользуясь терминологией  ювелиров, можно сказать,  что свет не является бесконечно "ковким". Подобно золоту небольшое количество света можно равномерно распределить по очень большой площади, но, в конечном  итоге, если попытаться растянуть его  еще, он  станет  неровным. Даже  если  можно  как-нибудь  предотвратить  группирование  атомов  золота, существует предел, за которым атомы нельзя разделить  без того, чтобы золото не перестало быть  золотом. Поэтому единственный способ сделать золотой лист толщиной  в один атом еще  тоньше - расположить  атомы еще  дальше  друг  от друга, чтобы  между ними было  пустое пространство. Когда эти атомы окажутся достаточно далеко  друг  от  друга,  заблуждением  будет  считать,  что  они образуют сплошной лист.  Например, если каждый атом  золота  находился  бы в среднем на  расстоянии  нескольких  сантиметров от своего ближайшего соседа, можно было  бы  провести рукой  через "лист", не прикасаясь к золоту вообще. Точно также существует элементарный световой шарик или "атом", фотон. Каждая вспышка, которую  видит лягушка, вызвана фотоном, воздействующим на сетчатку ее глаз. Луч света становится слабее не потому, что сами фотоны  ослабевают, а потому, что они отдаляются друг от друга, и пустое пространство между ними увеличивается (рисунок 2.2). Очень слабый луч неправомерно называть "лучом", поскольку он  прерывается. Когда лягушка ничего  не видит, это происходит не потому, что свет, попадающий в ее глаза, слишком слаб,  чтобы воздействовать на сетчатку, а потому, что свет просто не попадает в ее глаза.

Это  свойство  появления  света  в  виде  шариков  дискретных  размеров называется  квантованием. Отдельный  шарик,  фотон,  называется  квантом (во множественном числе  кванты).  Квантовая теория получила  свое  название  от этого свойства, которое она приписывает всем измеримым физическим величинам, а не только количеству света или массе золота, которые квантуются, поскольку на самом  деле состоят из  частиц, хотя  и выглядят непрерывными.  Даже  для такой  величины,  как  расстояние (например,  между двумя атомами),  понятие непрерывного диапазона возможных величин оказывается  идеализацией. В физике не существует измеримых непрерывных  величин.  В квантовой физике существует множество  новых  явлений,   и,  как  мы  увидим,  квантование  --  одно  из простейших. Однако в некотором смысле  оно остается ключом ко всем остальным явлениям,  поскольку  если все квантуется, каким  образом  может  изменяться значение  какой-то величины?  Как объект попадает из  одного места в другое, если не существует непрерывного диапазона  промежуточных  положений,  где он может  находиться по пути? В Главе 9 я объясню, как, но сейчас позвольте мне отложить этот  вопрос на  некоторое  время  и вернуться в область, близкую к фонарику,  где  луч  выглядит  непрерывным,  потому  что  каждую  секунду он испускает  около  1014 (ста  триллионов)  фотонов  в  глаз,  который на него смотрит.

Граница между  светом  и тенью  резкая или  существует некоторая  серая область? Обычно существует довольно широкая серая область, и одна из  причин ее  существования  показана  на  рисунке  2.3.  Там показана  темная область (называемая  полной тенью),  куда не доходит  свет  от нити  накала.  Там же присутствует и освещенная  область,  которая может  получать свет от  любого участка нити накала.  И  поскольку  нить накала  является не  геометрической точкой,  а  имеет  определенный  размер,  между  освещенной  и  неосвещенной областью  также присутствует полутень:  область, которая может получать свет только  от  некоторых  участков  нити  накала.  Если  наблюдать  из  области полутени, то  можно  увидеть  только  часть  нити накала,  и освещение будет меньше, чем в полностью освещенной области. 

Рис. 2.3. Полная тень и полутень тени

Однако размер  нити накала  -- не  единственная  причина  того,  почему фонарик отбрасывает полутень. Различное влияние на свет оказывают рефлектор, расположенный позади лампочки, стеклянный колпак фонарика, различные стыки и дефекты и  т. д.  И поскольку  сам  фонарик  достаточно  сложен, мы  ожидаем появления сложных картин света и  тени. Но  побочные  свойства  фонариков не являются  предметом таких экспериментов. За нашим  вопросом о свете фонарика скрывается  более  фундаментальный вопрос  о свете  вообще: существует ли, в принципе, некий  предел резкости границы (другими  словами, насколько  узкой может  быть полутень)? Например,  если фонарик сделать из абсолютно  черного (неотражающего) материала и если использовать все уменьшающиеся нити накала, возможно ли сужать полутень беспредельно?

Глядя  на рисунок 2.3  можно подумать,  что это  возможно: если бы нить накала  не имела  размера, не было бы полутени. Но  на рисунке  2.3 я сделал некоторое допущение относительно света, а именно, что  свет распространяется только  прямолинейно. Из повседневного  опыта  нам  известно, что это  так и есть,  поскольку  мы не видим  волн. Но точные эксперименты показывают,  что свет не  всегда распространяется прямолинейно. При некоторых обстоятельствах свет искривляется.

Это  сложно продемонстрировать с  помощью фонарика,  потому что  сложно сделать   крошечные  нити   накала  и  абсолютно   черные  поверхности.  Эти практические  сложности  скрывают  те ограничения, которые  основная  физика накладывает на  резкость  теней.  К счастью, искривление  света можно  также показать  по-другому.  Предположим,  что  свет фонарика  проходит  через два последовательных  маленьких  отверстия  в  светонепроницаемых  экранах,  как показано на рисунке 2.4, и что проходящий через эти отверстия свет падает на третий экран. Вопрос  состоит в следующем: если этот  эксперимент повторять, уменьшая  диаметр отверстий и  увеличивая расстояние  между первым и  вторым экранами, можно  ли беспредельно  сужать  полную  тень  (область  абсолютной темноты)  до тех  пор, пока она не превратится в прямую линию между центрами двух  отверстий? Может ли освещенная область между вторым и третьим  экраном быть ограничена произвольно узким конусом? Говоря языком ювелиров, сейчас мы спрашиваем что-то вроде того, "насколько пластичен свет", в насколько тонкую нить можно растянуть свет? Из золота  можно  получить  нити  толщиной в одну десятитысячную миллиметра. 

Рис.   2.4.   Получение  узкого  луча   света,  проходящего  через  два последовательных отверстия

Оказывается, что свет не так пластичен,  как  золото! Задолго  до того, как диаметр  отверстий  приблизится  к  десятитысячной  доле миллиметра, а в действительности, уже при  диаметре отверстий около  одного  миллиметра свет начинает  оказывать заметное противодействие.  Вместо того  чтобы  проходить через   отверстия  прямыми  линиями,   свет   сопротивляется  ограничению  и распространяется    за   каждым   отверстием.   И    распространяясь,   свет "рассеивается". Чем меньше диаметр отверстия, тем сильнее  свет рассеивается от прямолинейного  пути. Появляются  сложные  картины света  и тени.  Вместо освещенной и темной  областей с полутенью между  ними  на третьем экране  мы видим  концентрические  кольца  разной толщины  и яркости.  Кроме того,  там присутствует цвет, так  как белый  свет состоит  из  фотонов  разных цветов, каждый из  которых  распространяется и  рассеивается немного по-разному.  На рисунке  2.5 показана типичная  картина, которую может образовать на третьем экране  белый  свет,  пройдя через  отверстия  в  первых  двух  экранах.  Не забывайте,  здесь всего  лишь отбрасывается  тень. Рисунок 2.5  -- это всего лишь тень, отброшенная вторым экраном,  изображенным на рисунке 2.4. Если бы свет  распространялся  только прямолинейно,  появилась  бы  только крошечная белая  точка  (гораздо  меньше,  чем  яркое  пятно в  центре  рисунка  2.5), окруженная очень узкой  полутенью.  Все остальное было  бы полной  тенью  -- совершенной темнотой. 

Рис.  2.5.  Картина  света  и  тени,  образованная  белым  светом после прохождения через маленькое круглое отверстие

Как бы  ни  озадачивало то, что лучи света искривляются,  проходя через маленькие  отверстия,  я  не считаю, что это нарушает  сами  основы. В любом случае,   для   наших  настоящих   целей   важно,  что  свет   действительно искривляется. Это означает, что  тени вообще не должны выглядеть как силуэты предметов, которые их отбрасывают. Более  того,  дело даже не  в  размывании изображения, вызванном полутенью. Оказывается, что перегородка с отверстиями сложной формы может отбрасывать тень совершенно другой формы.

Рисунок 2.6  показывает  приблизительно  в натуральную  величину  часть картины  тени, отбрасываемой светонепроницаемой перегородкой с двумя прямыми параллельными  щелями, находящейся на расстоянии трех метров от экрана. Щели находятся на расстоянии одной пятой  миллиметра друг от друга  и  освещаются прямым красным  лучом лазера  расположенного по  другую сторону перегородки. Почему  используется  свет  лазера,  а не  электрического  фонарика?  Только потому,  что точная форма тени также  зависит  и  от цвета света, который ее производит, белый свет фонарика содержит весь спектр видимых цветов, поэтому он может отбрасывать тени с интерференционными  полосами  различного  цвета. Значит,  для  получения  точной  формы  тени  во  время  эксперимента  лучше использовать свет  одного  цвета.  Можно  было  бы поместить  цветной фильтр (например, цветное оконное стекло) перед фонариком  так, чтобы проходил свет только  одного цвета.  Это могло  бы  помочь,  но  фильтры  не  стопроцентно селективны. Лучше воспользоваться светом лазера, поскольку лазер можно очень точно настроить на испускание монохроматического света. 

Рис.   2.6.   Тень,   отбрасываемая   перегородкой   с  двумя   прямыми параллельными щелями

Если бы  свет распространялся  прямолинейно,  картина, изображенная  на рисунке  2.6,  представляла  бы   две  ярких  полосы  с  резкими  границами, расположенные на  расстоянии  одной пятой миллиметра друг от друга (что было бы невозможно увидеть при таком масштабе), а остальная часть экрана осталась бы в тени. Но  в действительности свет  искривляется так, что образует много ярких  и  темных  полос без резких  границ. Если увеличить расстояние  между щелями так, чтобы они оставались в пределах лазерного луча, расстояние между полосами  на экране увеличится  на столько же. В  этом отношении тень  ведет себя как обычная  тень, отбрасываемая крупным  предметом.  А какую  тень  мы получим, если прорежем  в перегородке  между двумя существующими щелями  еще две идентичные  щели,  так, что у нас будет  четыре  щели,  расположенные на расстоянии  одной десятой  миллиметра  друг от  друга?  Можно  ожидать,  что картина,  изображенная на  рисунке  2.6,  останется  практически неизменной. Как-никак первая  пара щелей отбрасывает тени, показанные на рисунке 2.6, и, как я уже сказал, вторая пара щелей должна произвести подобную картину тени, сдвинутую  в сторону на одну десятую  миллиметра -- почти  на  том  же самом месте.  Кроме  того,  мы  знаем, что  лучи света пересекаются,  не  оказывая никакого воздействия друг на друга. Так что две пары щелей должны дать ту же самую картину тени, но в два раза ярче и чуть более размытую.

В  действительности  происходит нечто  отличное.  Действительная  тень, отбрасываемая перегородкой с четырьмя прямыми параллельными щелями, показана на  рисунке  2.7  (а). Для  сравнения  ниже я снова привожу рисунок  тени от перегородки с двумя щелями (рисунок 2.7(b)). Ясно, что тень от четырех щелей представляет собой отнюдь не комбинацию двух слегка отдаленных друг от друга теней от двух щелей, а имеет новую и  более сложную картину.  В этой картине есть такие участки,  как  точка X.  которая  не освещена на  картине тени от четырех  щелей  и освещена  на  картине тени  от  двух  щелей.  Эти  участки освещались при наличии  в  перегородке двух щелей,  но перестали освещаться, когда в  перегородке прорезали  еще  две щели,  пропускающие свет. Появление этих щелей воспрепятствовало попаданию света в точку X. 

Рис.  2.7.  Тени отбрасываемые перегородкой с (а)  четырьмя и (b) двумя параллельными щелями

Таким образом, появление еще двух источников света затемняет точку X. а их удаление снова  освещает ее. Каким образом? Можно представить два фотона, направляющиеся к точке Х  и отскакивающие друг от друга как бильярдные шары. Только один из фотонов мог бы попасть в точку X, но они мешали друг другу, и потому ни один  из них туда не попал. Скоро я покажу,  что это объяснение не может быть  истинным. Тем не менее, основной идеи избежать невозможно: через вторую пару щелей должно проходить что-то, препятствующее попаданию света из первой  пары  щелей  в точку  X. Но что?  Это  мы  можем выяснить с  помощью дальнейших экспериментов.

Во-первых, картина  тени от перегородки с четырьмя щелями, изображенная на  рисунке 2.7 (а),  появляется только в  том случае, если все четыре  щели освещены лазерным лучом.  Если освещены только две щели, появляется картина, соответствующая тени от двух щелей Еcли  освещены три щели, появится картина тени  от  трех  щелей  которая  в  свою  очередь  будет отличаться  от  двух предыдущих.   Таким  образом,  в  луче  света  находится  нечто,  вызывающее интерференцию Картина тени от  двух щелей  также  появляется, если две  щели заполнить  светонепроницаемым  материалом, но она изменяется  при заполнении этих   щелей   прозрачным   материалом.   Другими   словами,   интерференции препятствует нечто, препятствующее свету, это может  быть даже что-то  столь же несущественное, как туман. Но оно может пройти через все, что  пропускает свет,  даже  через  непроницаемый  (для  материи)  алмаз.  Если  в  аппарате расположить  сложную   систему   зеркал   и  линз   так,   чтобы   свет  мог распространяться от каждой щели  до  конкретной точки на экране, то  в  этой точке  наблюдалась бы часть картины  тени от четырех  щелей. Если конкретной точки достигает свет только от двух щелей, на экране мы увидим часть картины тени от двух щелей и т.д.

Таким образом,  что  бы ни  вызывало интерференцию, оно ведет  себя как свет.   Оно  присутствует  в  луче  света,  но  отсутствует  вне  него.  Оно отражается, передается или  блокируется  тем,  что  отражает,  передает  или блокирует свет.  Возможно, вы удивитесь, почему я столь досконально разбираю этот вопрос. Абсолютно очевидно, что это свет то  есть фотонам из одной щели мешают  фотоны из других. Но,  возможно вы поставите под сомнение  очевидное после следующего эксперимента, расшифровки спектров.

Что  нам  ожидать  при  проведении этих  экспериментов  только с  одним фотоном?  Например, предположим, что наш  фонарик расположен так  далеко  от экрана, что за целый день на экран попадает  только  один фотон.  Что увидит наша  лягушка, наблюдающая  за экраном?  Если то, что  каждому фотону мешают другие фотоны,  - правда, то  не  уменьшится ли  интерференция, когда фотоны будут появляться  реже? Не  прекратится ли она вовсе,  если через аппарат за раз  будет  проходить  только  один  фотон?  Мы  по-прежнему  можем  ожидать появления   полутеней,  т.  к.  фотон  при  прохождении  через   щель  может отклониться от своего курса (например, ударившись о край щели). Но на экране мы точно не  должны  увидеть  участок, подобный  точке X,  который  получает фотоны,  когда  открыты две  щели, и становится  темным  когда открывают две другие.

Однако именно  это мы и наблюдаем. Независимо от того, насколько  редко появляются  фотоны,  картина тени остается  неизменной.  Даже при проведении эксперимента  с  появлением  одного фотона  за раз этот  фотон не попадает в точку X. когда открыты все четыре щели. Но стоит только закрыть  две щели, и вспышки в точке Х возобновляются.

Возможно  ли, чтобы  фотон  расщеплялся  на  фрагменты,  которые  после прохождения через щели изменяли бы свою траекторию  и рекомбинировались? Эту возможность мы тоже можем исключить.  Если снова выпустить  из аппарата один фотон  и у каждой  щели установить по детектору,  то зарегистрировать сигнал сможет максимум  один из них. Поскольку при подобном эксперименте никогда не наблюдались сигналы на  двух  детекторах  одновременно,  можно сказать,  что обнаруживаемые ими объекты не расщепляются.

Таким образом, если фотоны не расщепляются  на  фрагменты и отклоняются от  траектории  не  под  действием  других  фотонов,  то что же вызывает это отклонение?  Когда  через  аппарат  проходит  один фотон за  раз,  что может проходить через другие щели, чтобы помешать ему?

Давайте  подойдем   к   рассмотрению  этого  вопроса   критически.   Мы обнаружили, что когда один фотон проходит через этот аппарат,

он  проходит  через  одну  щель,  затем  что-то воздействует  на  него, заставляя  отклониться  от  своей  траектории, и  это воздействие зависит от того, какие еще щели открыты;

воздействующие объекты прошли через другие щели;

воздействующие объекты ведут себя так же, как фотоны ...,

... но они не видимы.

С  этого момента  я  буду  называть  воздействующие объекты "фотонами". Именно  фотонами они и являются, хотя на  данный момент представляется,  что существует  два вида фотонов, один  из  которых я временно  назову реальными фотонами, а другой теневыми фотонами. Первые мы можем увидеть или обнаружить с помощью  приборов, тогда  как вторые  --  неосязаемы (невидимы):  их можно обнаружить только косвенно через их воздействие на видимые фотоны. (Далее мы увидим,  что  между  реальными  и  теневыми  фотонами  не  существует особой разницы: каждый  фотон  осязаем  в одной  Вселенной  и  не осязаем  во  всех параллельных Вселенных -- но я опережаю  события). Пока  мы пришли только  к тому, что каждый реальный фотон находится под сопровождением эскорта теневых фотонов и что при прохождении  фотона через одну из  четырех щелей некоторые теневые  фотоны  проходят  через  три  оставшиеся. Поскольку  при  изменении положения щелей (при условии, что  они находятся в пределах луча) на  экране появляются   различные  интерференционные  картины,  теневые  фотоны  должны попадать  на  всю  освещенную  часть  экрана, куда попадает реальный  фотон. Следовательно, теневых фотонов гораздо больше,  чем реальных. Сколько же их? Эксперименты  не  могут  определить   верхнюю  границу   этого   числа,   но устанавливают приблизительную нижнюю  границу. Максимальная площадь, которую мы  могли   осветить  с   помощью  лазера  в  лаборатории,  составила  около квадратного метра, а  минимальный достижимый размер отверстий мог быть около одной  тысячной  миллиметра.  Таким  образом,  возможно получить  около 1012 (одного  триллиона) положений  отверстий  на экране.  Следовательно,  каждый реальный фотон должен сопровождать, по крайней мере, триллион теневых.

Таким образом, мы узнали  о существовании бурлящего, непомерно сложного скрытого  мира  теневых фотонов.  Они  распространяются  со скоростью света, отскакивают  от  зеркал, преломляются  линзами  и останавливаются,  встретив светонепроницаемые  барьеры  или  фильтры   другого  цвета.  Однако  они  не оказывают  никакого  воздействия  даже  на  самые чувствительные  детекторы. Единственная вещь во вселенной, через которую можно наблюдать теневой фотон, --  это  воздействие,   которое   он   оказывает   на  реальный   фотон,  им сопровождаемый. В этом  и заключается явление интерференции. Если бы не  это явление и не  странные картины теней, которые  мы  наблюдаем, теневые фотоны были бы абсолютно незаметными.

Интерференция   свойственна   не  только   фотонам.  Квантовая   теория предсказывает,  а  эксперимент подтверждает, что интерференция  происходит с любой частицей. Так что каждый  реальный нейтрон  должны сопровождать  массы теневых  нейтронов,  каждый  электрон --  массы теневых электронов и  т.  д. Каждую  из этих  теневых  частиц  можно обнаружить  лишь  косвенно через  ее воздействие на движение реального двойника.

Следовательно, реальность  гораздо больше, чем  кажется, и  большая  ее часть невидима. Те объекты и  события, которые мы можем  наблюдать с помощью приборов, -- не более чем вершина айсберга.

Реальные частицы обладают свойством, которое дает нам право называть их совокупность Вселенной. Это  определяющее  свойство  заключается просто в их реальности, то есть во взаимодействии друг с другом и, следовательно, в том, что их  можно непосредственно обнаружить с помощью приборов и чувствительных датчиков,  созданных из других реальных частиц.  Из-за явления интерференции они  не  отделяются от остальной реальности  (то  есть,  от  теневых частиц) полностью. В противном случае мы бы никогда не узнали, что реальность -- это нечто большее, чем реальные частицы. Но в хорошем приближении они напоминают Вселенную,  которую  мы видим  вокруг  ежедневно,  и Вселенную,  на  которую ссылается классическая (доквантовая) физика.

По  тем же причинам мы могли  бы  назвать совокупность  теневых  частиц параллельной Вселенной,  ибо теневые  частицы  оказываются  под воздействием реальных  частиц только через явление интерференции. Но мы можем сделать еще лучше. Оказывается, что  теневые частицы  разделяются между собой  точно так же, как  отделяется от  них вселенная реальных  частиц. Другими словами, они образуют  не одну  однородную  параллельную  вселенную, гораздо  большую чем реальная, а огромное количество параллельных вселенных, каждая из которых по составу  похожа  на  реальную  и  подчиняется  тем  же  законам  физики,  но отличается от других расположением частиц.

Замечание  относительно  терминологии.  Слово  "вселенная"  традиционно использовали  для обозначения  "всей физической реальности".  В  этом смысле может   существовать   не   более  одной  вселенной.   Придерживаясь   этого определения,  мы  могли  бы  сказать,  что  то,  что  мы  привыкли  называть "вселенной", а именно: вся непосредственно ощутимая материя и энергия вокруг нас, все окружающее  нас пространство,  -- далеко не  вся вселенная, а  лишь небольшая ее часть. В этом  случае нам пришлось бы придумать новое  название для  этой  маленькой  реальной  части. Но большинство  физиков  предпочитает продолжать пользоваться  словом "вселенная"  для  обозначения того,  что оно всегда обозначало, несмотря на то, что  сейчас эта сущность оказывается лишь маленькой  частью   физической   реальности.   Для   обозначения  физической реальности в целом создали неологизм -- мультиверс.

Опыты  с  интерференцией   одной   частицы,  подобные  описанным  мной, показывают, что мультиверс существует и содержит  множество двойников каждой частицы  реальной  вселенной. Чтобы прийти к следующему выводу о  разделении мультиверса   на  параллельные   вселенные,  следует   рассмотреть   явление интерференции  нескольких реальных частиц. Самый простой способ  осуществить это  --  спросить при "мысленном эксперименте",  что должно  происходить  на микроскопическом уровне,  когда  теневые фотоны встречают светонепроницаемый объект.   Безусловно,  они   останавливаются:   мы  знаем   это,   поскольку интерференция  прекращается,  когда  на  пути  теневых   фотонов  появляется светонепроницаемая перегородка. Но  почему?  Что их  останавливает? Мы можем исключить прямой ответ, что  реальные атомы перегородки поглощают их так же, как  поглотили бы  реальные фотоны.  Одно нам  известно:  теневые  фотоны не взаимодействуют с реальными атомами. Кроме того, мы можем проверить, измерив атомы перегородки (или точнее, заменив перегородку  детектором), что они  не поглощают энергию  и не изменяют свое состояние до тех пор, пока не встретят реальный фотон. Теневые фотоны не оказывают на них никакого влияния.

Другими словами, перегородка  одинаково воздействует, как  на реальные, так и  на  теневые фотоны, но  эти  два  вида фотонов  воздействуют  на  нее по-разному.  В  действительности,  насколько  нам  известно, теневые  фотоны вообще не оказывают на нее никакого воздействия. Это и является определяющим свойством  теневых  фотонов,  поскольку,  если  бы  они  оказывали  реальное воздействие  хоть  на  какой-то  материал, то этот  материал можно  было  бы использовать   как  детектор  теневых  фотонов,  а   само  явление  теней  и интерференции не существовало бы в том виде, в каком я его описал.

Следовательно,  в месте существования реальной перегородки  находится и теневая.  Без особых усилий можно сделать вывод, что эта теневая перегородка состоит   из   теневых  атомов,  которые,  как  нам  уже  известно,   должны присутствовать как двойники реальных атомов перегородки. У каждого реального атома  существует  множество двойников. В действительности, общая  плотность теневых атомов даже в  слабом тумане  более чем достаточна, чтобы остановить танк,   что  уж   говорить  об   одном  фотоне,  если  бы  эти  атомы  могли воздействовать   на   него.   Поскольку   мы    обнаружили,   что   частично светопроницаемые перегородки имеют равную степень светопроницаемости как для реальных, так  и для теневых фотонов, значит, не все  теневые атомы на  пути определенного  теневого фотона  могут  помешать его движению. Каждый теневой фотон  встречает  перегородку, во многом подобную той, которую встречает его реальный   двойник,   перегородку,   состоящую  из   крошечного   количества существующих теневых атомов.

По  той   же   причине   каждый   теневой   атом  в  перегородке  может взаимодействовать  лишь  с  небольшим  количеством  других  теневых  атомов, находящихся  около  него,  и те,  с  которыми  он взаимодействует,  образуют перегородку,  весьма похожую на реальную. И  так  далее. Вся  материя и  все физические  процессы  имеют  такую  структуру.  Если  реальной  перегородкой является сетчатка глаза лягушки, значит, должно быть много теневых сетчаток, каждая  из  которых  способна  остановить  только  одного теневого  двойника каждого   фотона.   Каждая  теневая   сетчатка   взаимодействует  только   с соответствующими  теневыми фотонами, с  соответствующей  теневой  лягушкой и т.д. Другими словами,  частицы  группируются  в параллельные  вселенные. Они "параллельны"  в  том  смысле,  что  в  пределах  каждой  вселенной  частицы взаимодействуют  друг  с  другом  так  же,  как  в  реальной  вселенной,  но воздействие,  оказываемое каждой  вселенной на остальные, весьма  слабое,  и проявляется оно через явление интерференции.

Таким  образом, мы вывели цепочку умозаключений, которая  начинается со странных  картин тени  и  заканчивается параллельными вселенными.  На каждом этапе  мы  обнаруживаем,  что  поведение  наблюдаемых  нами  объектов  можно объяснить   только  присутствием  невидимых  объектов   и  их  определенными свойствами. Основная идея заключается в том, что интерференция одной частицы определенно  исключает возможность существования только реальной  вселенной, которая  нас  окружает.  А  факт существования  такого явления интерференции неоспорим.  Тем не менее,  теория  существования мультиверса  не  пользуется особой популярностью у физиков. Почему?

Ответ,  к сожалению, окажется  нелицеприятным  для  большинства. Я  еще вернусь к этому  в главе 13,  но  сейчас  мне  хотелось  бы подчеркнуть, что аргументы, представленные мной в этой главе, обращены лишь к  тем,  кто ищет объяснений.  Те, кого устраивают обычные  предсказания  и у кого нет особого желания понять, как получаются предсказанные результаты экспериментов, могут при желании просто отрицать существование всего, кроме  того,  что я называю "реальными"   объектами.  Некоторые   люди,  например,  инструменталисты   и позитивисты, принимают  эту линию как  сущность философского принципа. Я уже сказал, что я думаю о  таких принципах и почему. Другие люди просто не хотят думать  об этом.  Как-никак, это  столь  грандиозный  вывод,  и  он вызывает беспокойство,  когда о  нем слышишь впервые. Но  я полагаю, что все эти люди ошибаются. Я надеюсь убедить читателей,  которые терпеливо относятся ко мне. что   понимание   мультиверса  --  это  предварительное  условие  наилучшего возможного   понимания   реальности.  Я   говорю   это  не  в  духе  суровой определенности искать  истину независимо от того,  насколько неприятной  она может  оказаться  (хотя  надеюсь, что приму  и такую позицию,  если до этого дойдет).  Напротив, я говорю  это потому, что итоговое мировоззрение намного более  цельно  и  обладает  гораздо  большим  смыслом,  чем  все  предыдущие мировоззрения.  Оно  возвышается над циничным  прагматизмом,  который в наше время зачастую является суррогатом мировоззрения ученых.

"Почему нельзя просто сказать, -- спрашивают некоторые физики-практики, -- что  фотоны ведут  себя так,  словно сталкиваются с невидимыми объектами? Почему  нельзя оставить это  в таком виде?  Почему  мы должны  идти дальше и принимать  теорию о существовании  невидимых  объектов?" Более  экзотический вариант этой же по  сути  идеи  заключается  в  следующем.  "Реальный  фотон осязаем,   теневой   фотон   --  это   просто  способ   возможного,   но  не осуществленного   поведения   реального  фотона.   Тогда   квантовая  теория заключается  во взаимодействии реального с возможным". Это, по меньшей мере, звучит  достаточно  глубоко.  Но, к сожалению,  люди, которые придерживаются какого-то  из этих  взглядов (включая выдающихся  ученых, которые должны  бы быть  лучше  осведомлены), во всем, что касается  этого  вопроса,  неизменно начинают нести чушь. Поэтому давайте  будем рассудительными. Ключевой момент состоит  в  том,  что  реальный,  видимый  фотон  ведет  себя  по-разному  в соответствии с тем путем, который открыт где-то в аппарате, чтобы пропустить что-то, что, в конце концов, задержит  видимый фотон. Что-то перемещается по этим путям,  и отказаться  называть  это "реальным" все равно, что  играть в слова.  "Возможное" не  может  взаимодействовать с реальным:  несуществующие объекты  не  могут  изменять  траекторию  движения существующих. Если  фотон отклоняется от своей траектории, на него должно что-то воздействовать, и это что-то я назвал "теневым фотоном". Название еще не делает это  реальным,  но не может быть, чтобы действительное событие, как-то: появление и обнаружение реального фотона, -- было вызвано воображаемым событием, тем, что фотон "мог сделать", но  не сделал. Причиной других  событий может стать только то, что действительно  происходит.   Если  сложное   движение   теневых  фотонов   в эксперименте с интерференцией было бы просто возможностью, которая на  самом деле  не  имела  места,   то   наблюдаемое  нами  явление  интерференции   в действительности не произошло бы.

Причину того, что  эффект интерференции обычно столь слаб, и его сложно обнаружить, можно найти в законах квантовой  механики, которые им управляют. Существенны два частных следствия этих законов. Первое: каждая дробноатомная частица имеет двойников в других вселенных, и только эти двойники ей мешают. Любые  другие частицы  этих вселенных не оказывают  на нее непосредственного воздействия.  Следовательно,  интерференцию  можно наблюдать  лишь в  особых случаях, когда  траектории частицы и ее теневых двойников расходятся и затем вновь сходятся (так же, как фотон и теневой фотон стремятся к одной и той же точке на экране). Даже  время должно быть синхронизировано: если на одной из двух траекторий возникнет задержка,  интерференция ослабнет или прекратится. Второе:   для  того,  чтобы  обнаружить  интерференцию  между  любыми  двумя вселенными, необходимо,  чтобы между всеми их частицами, положение  и другие свойства которых не  идентичны,  произошло  взаимодействие. На практике  это означает,  что  можно  обнаружить интерференцию  только  между  двумя  очень похожими  вселенными.  Например,  во  всех  описанных   мною   экспериментах интерферирующие вселенные отличаются  положением  только одного фотона. Если фотон при движении воздействует на другие частицы,  и, в  частности, если мы видим его, то эти частицы или наблюдатель тоже станут различными в различных вселенных.  Если  это  так,  то последующую  интерференцию, включающую  этот фотон,  на  практике  невозможно  будет  обнаружить,  потому  что  требуемое взаимодействие между  всеми частицами, которые  подверглись  влиянию,  будет слишком сложно обеспечить. Здесь я должен упомянуть, что  стандартная фраза, описывающая этот факт, а  именно: "наблюдение  разрушает интерференцию",  -- весьма обманчива  по  трем причинам. Во-первых,  она  предполагает некоторое психокинетическое влияние сознательного "наблюдателя" на основные физические явления,  хотя такого  влияния не  существует.  Во-вторых, интерференция  не "разрушается":  ее просто  (гораздо!)  сложнее увидеть, потому что для этого необходимо управлять  точным поведением гораздо большего количества  частиц. И,  в-третьих, не  только "наблюдение", но и любое воздействие фотона на его окружение, зависящее от выбранной им траектории, делает то же самое.

Ради читателей, которые могли  видеть другие  формы изложения квантовой физики, я должен  кратко показать связь между аргументами, приведенными мной в этой  главе,  и  обычным способом представления этого  предмета. Возможно, из-за  споров, возникших  среди  физиков-теоретиков,  традиционно  отправной точкой  была  сама квантовая  теория.  Сначала теорию формулируют как  можно точнее,  а  затем  пытаются понять, что  она говорит нам  о  реальности. Это единственный  возможный  подход  к пониманию  мельчайших  деталей  квантовых явлений.  Но  в  отношении  вопроса  о  том, состоит ли реальность из  одной вселенной или из многих, этот подход излишне сложен. Именно поэтому в данной главе я  отошел  от  него.  Я  даже  не сформулировал  ни  одного  постулата квантовой  теории,  я просто  описал  некоторые физические явления  и сделал неизбежные выводы.  Но если начинать с теории,  существуют две вещи, которые никто не будет оспаривать. Первая заключается в том, что квантовая теория не имеет равных себе в способности  предсказывать результаты экспериментов даже при слепом использовании ее уравнений без особых размышлений об их значении. Вторая состоит  в том, что  квантовая теория рассказывает нам нечто новое  и необычное о природе реальности. Спор заключается лишь  в  том,  что  именно. Физик Хью Эверетт первым ясно осознал (в 1957 году, через тридцать лет после того, как  эта  теория  стала  основой  физики  дробноатомных  частиц),  что квантовая  теория описывает мультиверс. С тех самых пор бушевал спор  о том, допускает   ли  эта   теория   какую-то  другую   интерпретацию   (повторную интерпретацию, или формулировку, или  модификацию  и  т.д.), по  которой она описывает  единственную  вселенную,  но продолжает  правильно  предсказывать результаты   экспериментов.  Другими  словами,   действительно  ли  принятие предсказаний   квантовой   теории   вынуждает  нас   принять   существование параллельных вселенных?

Мне  кажется,  что   этот  вопрос,  а  следовательно,  и  преобладающая тональность  спора относительно  этой проблемы имеет ошибочное  направление. Признаться,  для физиков-теоретиков,  подобных мне,  допустимо и  оправданно прикладывать огромные  усилия, чтобы достичь  понимания формальной структуры квантовой  теории, но  не за счет того, чтобы потерять  из вида нашу главную цель  -- понять реальность.  Даже  если  предсказания квантовой теории можно было  бы  каким-то  образом  получить,  не  ссылаясь  на  другие  вселенные, отдельные  фотоны все равно отбрасывали бы  описанные мной тени. Даже ничего не зная  о квантовой  теории,  можно  увидеть, что  эти  тени  не могут быть результатом  какого-то одного случая движения фотона  от  фонарика  к  глазу наблюдателя.  Их нельзя совместить ни с одним объяснением  только  на основе тех фотонов, которые мы видим. Или только на  основе перегородки, которую мы видим. Или  только  на основе видимой  нами вселенной.  Следовательно,  если лучшая  теория,  имеющаяся  в  распоряжении  физиков,  не  ссылалась  бы  на параллельные  вселенные,  это просто значило бы, что нам нужна теория лучше, теория, которая ссылалась бы на параллельные вселенные, чтобы  объяснить то, что мы видим.

Таким  образом, принятие предсказаний  квантовой теории  заставляет нас принять существование параллельных вселенных? Не  само по себе. Любую теорию мы всегда можем истолковать  в соответствии с  принципами  инструменталистов так, что она не заставит  нас принимать что-либо относительно реальности. Но это отступление. Как я уже  сказал, чтобы узнать, что параллельные вселенные существуют,  нам  не нужны глубокие  теории:  об этом  нам  говорят  явления интерференции одной частицы. Глубокие  теории  нужны нам, чтобы объяснить  и предсказать  такие  явления -- рассказать: каковы  другие  вселенные,  каким законам они подчиняются, как влияют друг на друга и как все это укладывается в теоретические основы  других  предметов.  Именно  это  и делает  квантовая теория.  Квантовая  теория  параллельных  вселенных -- это  не  задача,  это решение.  Это   толкование  нельзя  назвать  ненадежным   и  необязательным, исходящим   из  скрытых  теоретических   соображений.   Это  объяснение   -- единственно надежное  объяснение -- замечательной и  противоречащей интуиции реальности.

Пока я использовал временную терминологию, предполагающую, что  одна из множества   параллельных  вселенных   отличается  от  других  тем,  что  она "реальна". Пришло  время разорвать последнюю  связь  с классическим понятием реальности, основанном  на существовании одной вселенной.  Вернемся к  нашей лягушке.  Мы поняли, что история лягушки, которая  смотрит на далекий от нее фонарик в течение многих дней, ожидая вспышку, которая  появляется в среднем раз в  день, -- еще  не вся история, потому что  должны  также  существовать теневые лягушки в теневых  вселенных, сосуществующие с  реальной  лягушкой и тоже   ждущие  появления  фотонов.  Допустим,   что  нашу   лягушку  научили подпрыгивать при появлении вспышки. В начале эксперимента у реальной лягушки будет множество теневых двойников, и изначально все они будут похожи. Но уже через короткий промежуток времени они не будут так похожи. Невозможно, чтобы каждая  лягушка  увидела  фотон  мгновенно.  Но  событие,   редкое  в  одной вселенной,  является  обычным   в  мультиверсе.  В  любой  момент  где-то  в мультиверсе  существует   несколько   вселенных,  в   каждой  из  которых  в определенный   момент  фотон   воздействует  на   сетчатку   глаза  лягушки, находящейся в этой вселенной. И эта лягушка подпрыгивает.

Почему же она подпрыгивает?  Потому что в пределах своей вселенной  она подчиняется  тем же  законам физики,  что  и реальная лягушка: на ее теневую сетчатку   попал  теневой  фотон,  принадлежащий  этой  вселенной.  Одна  из светочувствительных  теневых  молекул  этой  теневой  сетчатки отреагировала появлением   сложных   химических  изменений,  на  что,   в  свою   очередь, отреагировал зрительный нерв  теневой лягушки. В результате этого процесса в мозг теневой  лягушки поступило  сообщение, и у лягушки  появилось ощущение, что она видит вспышку.

Или мне следует сказать "теневое ощущение того, что она видит вспышку"? Конечно, нет. Если "теневые" наблюдатели, будь то лягушки или люди, реальны, то все их ощущения  тоже должны быть реальными. Когда они наблюдают  то, что мы можем назвать теневым объектом, для них этот объект реален. Они наблюдают его при помощи тех же средств и  в соответствии с тем же определением, что и мы, когда  говорим,  что вселенная, которую мы наблюдаем, "реальна". Понятие реальности  относительно  для  данного наблюдателя.  Поэтому  объективно  не существует ни двух  видов  фотонов,  реального и  теневого,  ни  двух  видов лягушек,  ни  двух  видов вселенных,  одна из  которых  -- реальная,  а  все остальные -- теневые. В  описании, которое я привел относительно образования теней или  каких-то схожих явлений, не существует ничего, что разграничивает области  "реальных" и "теневых" объектов, кроме простого допущения, что одна из  копий  "реальна".  Говоря  о реальных и  теневых  фотонах,  я, очевидно, разделил их потому, что мы видим  первые, но не вторые. Но кто "мы"? Пока  я писал  все  это,  множество теневых  Дэвидов  писали то же самое.  Они  тоже подразделяли фотоны  на реальные и теневые; но  среди  фотонов,  которые они называли  теневыми, есть фотоны, которые я назвал "реальными", а  те фотоны, которые  они  называли реальными,  оказались  среди  тех, которые  я  назвал "теневыми".

Ни одна копия объекта не занимает привилегированного положения  ни  при объяснении теней, которое я  только что изложил,  ни во всем  математическом объяснении квантовой теории. Субъективно я могу считать, что выделяюсь среди копий,  поскольку   я   --  "реальный",  поскольку  я  могу  непосредственно воспринимать себя,  а  не  других, но  я  должен  смириться  с  тем, что все остальные копии чувствуют то же самое.

Многие из  этих  Дэвидов пишут эти  же  самые слова в это мгновение.  У некоторых это получается лучше. А некоторые пошли выпить чашку чая.

ТЕРМИНОЛОГИЯ

Фотон -- световая частица.

Реальный/Теневой --  в целях  объяснения только в  этой главе, я назвал частицы этой вселенной реальными, а частицы других вселенных -- теневыми.

Мультиверс  --  вся  физическая  реальность.  В  ней  находится   много параллельных вселенных.

Параллельные  вселенные  --  они  "параллельны" в  том  смысле,  что  в пределах каждой вселенной частицы взаимодействуют друг  с Другом так же, как и в реальной  вселенной, но  каждая  вселенная оказывает на остальные весьма слабое влияние через явление интерференции.

Квантовая теория -- теория физики мультиверса.

Квантование  --  свойство  иметь  дискретный  (а не  непрерывный) набор возможных значений. Квантовая теория получила название от допущения, что все измеряемые величины квантуются. Однако  наиболее важным эффектом является не квантование, а интерференция.

Интерференция  --  влияние;  оказываемое  частицей  одной вселенной  на своего  двойника  из  другой  вселенной.  Интерференция  фотона  может стать причиной   появления   теней   более  сложной   формы,  чем  просто  силуэты препятствий, вызывающих их появление.

РЕЗЮМЕ

При экспериментах с интерференцией на картине тени могут присутствовать такие участки, которые  перестают  освещаться при  появлении  в  перегородке новых щелей.  Это  остается  неизменным, даже если  эксперимент  проводят  с отдельными  частицами.  Цепочка   рассуждений,  основанных  на  этом  факте, исключает возможность того,  что  вселенная,  окружающая  нас,  --  это  вся реальность.  В  действительности,  вся  физическая  реальность,  мультиверс, содержит огромное количество параллельных вселенных.

Глава 3. Решение задач  

Я даже не знаю, что более странно: поведение самих теней или тот  факт, что  несколько  картин  света и  тени могут  заставить  нас столь радикально изменить наши представления  о структуре реальности. Доказательства, которые я  привел  в  предыдущей  главе, несмотря  на  свои  противоречивые  выводы, представляют собой типичный отрезок научного рассуждения. Стоит поразмышлять над характером этого рассуждения, которое само по себе является естественным явлением, по крайней мере,  столь же удивительным  и  обширным, как и физика теней.

Тем,  кто   предпочел   бы,  чтобы  структура   реальности  была  более прозаичной, может показаться немного непропорциональным, даже нечестным, что такие  грандиозные выводы могут последовать из того, что крошечное  световое пятно  окажется на экране  здесь, а  не там. Тем не менее, это действительно так,  и  это далеко  не  первый подобный  случай  в  истории науки.  В  этом отношении открытие других  вселенных очень напоминает открытие других планет древними      астрономами.      Прежде     чем      послать     межпланетные научно-исследовательские станции на  Луну и другие планеты, мы  получили всю информацию о  планетах  из  световых пятен (или другого излучения),  которое наблюдали в одном месте, а не в другом. Рассмотрим, как  было открыто первое определяющее  свойство планет, которое  отличает их от звезд. Если наблюдать за ночным  небом  в  течение  нескольких  часов,  можно  увидеть, что звезды движутся вокруг определенной точки в небе.  Траектория их движения  остается постоянной,  не  изменяется  и   их  положение   относительно   друг  друга. Традиционное объяснение заключалось  в  том, что ночное небо -- это огромная "небесная сфера", которая  вращается  вокруг неподвижной Земли, а  звезды -- это либо отверстия в сфере, либо вкрапленные сияющие кристаллы. Однако среди тысяч световых точек,  которые можно  увидеть в небе  невооруженным  глазом, есть несколько  самых ярких, которые  остаются неподвижными  в течение более долгих  промежутков  времени,  словно  прикрепленные к  небесной  сфере.  Их блуждающее  движение  по  небу  более  сложно.  Их  называют  "планеты",  от греческого слова "странник". Их блуждающее движение по небу  стало признаком неадекватности объяснения, основанного на небесной сфере.

Последующие объяснения движения планет сыграли  важную роль  в  истории науки. Гелиоцентрическая  теория  Коперника расположила  планеты  и Землю на круговых  орбитах вокруг  Солнца.  Кеплер обнаружил, что  орбиты  --  скорее эллипсы,  чем  круги.  Ньютон объяснил  эллипсы  через  свой  закон обратных квадратов  сил тяготения, и впоследствии его  теория помогла предсказать то, что взаимное гравитационное притяжение планет вызывает небольшие  отклонения от  эллиптических  орбит. Наблюдение этих отклонений  привело в 1846 году  к открытию  новой  планеты, Нептун, --  одному  из  многих открытий,  наглядно подтвердивших  теорию  Ньютона.  Однако  несколько десятилетий  спустя общая теория  относительности  Эйнштейна  предоставила   нам  принципиально  новое объяснение тяготения на основе искривленного пространства и времени и, таким образом,  вновь предсказала  немного  другое движение планет.  Например, эта теория предсказала,  что каждый  год  планета Меркурий будет отклоняться  на одну  десятитысячную градуса от положения, которое  она  должна  занимать  в соответствии с  теорией Ньютона. Эта теория также показала, что свет  звезд, проходящий близко с Солнцем, из-за тяготения будет отклонятся на величину, в два раза  превышающую значение, предсказанное  теорией  Ньютона.  Наблюдение этого  отклонения Артуром  Эддингтоном в 1919  году часто называют событием, из-за   которого    мировоззрение   Ньютона   утратило   свою   рациональную состоятельность. (Ирония  состоит  в том,  что  современные  оценки точности эксперимента  Эддингтона  говорят  о  том,  что  такие   выводы  могли  быть преждевременными).  Эксперимент,  который  с  тех  пор  повторяли с  большой точностью,  заключался  в  измерении  положения  пятен  (изображений  звезд, близких к нимбу Солнца во время солнечного затмения) на фотоснимке.

По мере того,  как  предсказания астрономов становились  более точными, уменьшалась  разница  между тем, что предсказывали следующие друг  за другом теории  относительно  объектов в  ночном  небе.  Чтобы  обнаружить  разницу, приходилось  строить  еще более мощные  телескопы  и измерительные  приборы. Однако объяснения, на которых были основаны эти  предсказания, не совпадали. Напротив, как я только что доказал, революционные перемены следовали одна за другой. Таким образом, наблюдения даже  меньших физических эффектов вызывали даже  большие  изменения   в   нашем  мировоззрении.   Следовательно,  может показаться,  что мы  делаем  грандиозные  выводы,  исходя  из недостаточного количества доказательств.  Что  оправдывает  такие  выводы?  Можно  ли  быть уверенным,  что  только  из-за того, что  звезда  на фотошаблоне  Эддингтона оказалась  смещенной на доли миллиметра,  пространство и  время должны  быть искривленными; или из-за того, что фотодетектор  в определенном положении не регистрирует   "удар"   слабого  света,   должны  существовать  параллельные вселенные?

В  самом  деле,  то,  о  чем  я  только что  говорил, преуменьшает  как слабость, так и косвенность всех результатов наблюдений. Дело в том,  что мы не  воспринимаем  звезды,  пятна  на  фотоснимках  или любые другие  внешние объекты  и события непосредственно.  Мы видим  что-либо только тогда,  когда изображение этого появляются на сетчатке наших глаз, но даже эти изображения мы  не воспринимаем,  пока они  не  вызовут  электрические импульсы  в наших нервных  окончаниях и  пока наш мозг  не получит  и не поймет эти  импульсы. Таким образом,  вещественное  доказательство, из-за которого мы склоняемся к тому,  чтобы принять одну теорию мировоззрения, а не другую, измеряется даже не в миллиметрах:  оно  измеряется в  тысячных  долях миллиметра (расстояние между нервными волокнами  глазного нерва) и  в сотых долях вольта (изменение электрического потенциала  наших нервов, из-за которого мы чувствуем разницу в восприятии двух разных вещей). Однако мы не придаем  равного значения всем нашим сенсорным  ощущениям. При научных  экспериментах мы заходим достаточно далеко, чтобы  приблизиться  к восприятию тех аспектов  внешней  реальности, которые, как нам кажется, могут нам помочь при выборе одной из конкурирующих теорий. Перед наблюдением мы решаем, где и когда нам следует наблюдать и что искать.   Часто  мы  используем  комплексные,  специально   спроектированные приборы, как-то: телескопы  и фотоумножители. Но как  бы ни сложны были  эти приборы и как бы ни значительны были внешние причины, которым мы приписываем показания  этих  приборов,  мы  воспринимаем эти показания только через свои органы чувств.  Мы не  можем  избежать  этого, что мы --  люди  -- маленькие создания с несколькими  несовершенными  каналами, через  которые мы получаем информацию о том, что  нас окружает.  Мы интерпретируем  эту  информацию как свидетельство  существования  большой  и  сложной   внешней  вселенной  (или мультиверса).  Но когда  мы  пытаемся  уравновесить  это  свидетельство,  мы буквально не находим ничего, кроме слабого электрического тока, проникающего в наш мозг.

Что  оправдывает  те  выводы,  которые мы делаем из этих  картин?  Дело определенно не  в  логическом выведении.  Ни  из этих  и ни  из каких-нибудь других  наблюдений  нельзя  доказать  даже  то, что  внешняя  вселенная  или мультиверс вообще существует; что уж  говорить  о  каком-то отношении к  ней электрических токов, получаемых нашим мозгом. Все что мы воспринимаем, может быть иллюзией или сном. Как-никак  иллюзии и сны -- обычное дело. Солипсизм, теорию о том, что существует один только  разум, а  то,  что кажется внешней реальностью,  --  не  более  чем  сон  этого  разума,  невозможно  логически опровергнуть.  Реальность  может состоять из одного  человека (возможно этим человеком будете вы), которому снится жизненный опыт. Или она может состоять из вас  и  меня. Или из планеты Земля  и ее жителей. И  если бы нам  снились свидетельства  --  любые свидетельства  --  существования других  людей, или других планет, или других вселенных,  они ничего не доказали бы относительно того, сколько всего этого существует на самом деле.

Поскольку солипсизм и многие схожие теории логически совместимы с вашим восприятием   любых  возможных   результатов  наблюдений  из  них  логически невозможно  вывести ничего,  что касалось бы  реальности. Как же тогда я мог сказать,  что  наблюдаемое поведение  теней  "исключает"  теорию о  том, что существует только  одна вселенная  или  что  наблюдения  солнечного затмения делают  мировоззрение   Ньютона  "рационально   несостоятельным"?  Как   это возможно?  Если  "исключение" не означает "опровержение", что оно  означает? Почему  нужно заставлять  себя менять  свое мировоззрение  или  вообще любое мнение  из-за  чего-то,  что   было  "исключено"  таким  образом?  Создается впечатление,  что   такая  критика  подвергает  сомнению  всю  науку,  любое рассуждение   о  внешней   реальности,   которое  обращается  к  результатам наблюдений.  Если  научное  рассуждение  не  равносильно  последовательности логических выводов  из того, что мы видим, чему оно  равносильно?  Почему мы должны принять его выводы?

Это называется "задачей индукции". Метод берет свое название от теории, которая на  протяжении  большей  части  истории науки являлась  общепринятой теорией  того,  как  работает  наука.  Теория  заключалась  в  существовании математически  недоказанной, меньшей, но,  тем не  менее  достойной внимания формы  доказательства,  называемой  индукцией.  С  одной  стороны,  индукции противостояли  предположительно совершенные доказательства,  предоставленные дедукцией, а с другой стороны, предположительно более слабые философские или интуитивные  формы  рассуждения, не  имевшие  даже  результатов  наблюдений, которые поддержали бы  их. В  индуктивной теории научного  знания наблюдения играют двоякую роль: сначала -- при открытии научных теорий, затем -- при их доказательстве.  Предполагается, что теорию открывают,  "экстраполируя"  или "обобщая"   результаты  наблюдений.   Тогда,   если   множество   наблюдений соответствует теории и ни одно из них не отклоняется от нее,  теорию считают доказанной -- более  верной, вероятной или надежной. Схема индукции показана на рисунке 3.1. 

Рис. 3.1. Схема индукции

Индуктивный  анализ  моего  обсуждения  теней  должен  тогда  выглядеть примерно  следующим  образом:  "Мы проводим  ряд  наблюдений  теней и  видим явление интерференции (этап 1). Результаты соответствуют тому, что следовало бы  ожидать,  если  бы  существовали  параллельные  вселенные,  определенным образом воздействующие друг на друга.  Но сначала никто этого не замечает. В конечном итоге, (этап 2)  кто-то делает обобщение, что интерференция  всегда будет  иметь  место при  данных  условиях, а  следовательно,  путем индукции выводит  теорию,  что за это ответственны параллельные  вселенные.  С каждым последующим  наблюдением интерференции (этап 3) мы немного больше убеждаемся в справедливости этой  теории. После достаточно  большого  количества  таких наблюдений  и при условии, что  ни одно  из них не противоречит  теории,  мы делаем вывод (этап 4), что эта теория истинна. Хотя мы никогда не можем быть уверены абсолютно, мы убеждены настолько, что  для практических  целей этого достаточно".

Трудно  определить,  где начать критиковать индуктивное представление о науке:  оно  настолько  глубоко  ложно,  ложно  по-разному.  Возможно, самый большой  недостаток,  с моей  точки зрения, -- это  чистой  воды  вывод,  не соответствующий  посылкам  относительно того,  что  обобщенное  предсказание равносильно  новой теории. Подобно всем  научным теориям, разным по глубине, теория существования параллельных вселенных просто не имеет формы, в которую ее  можно  облечь,  исходя  из наблюдений. Разве мы  наблюдали  сначала одну вселенную, потом  вторую  и третью, а  потом сделали вывод,  что  существуют триллионы  вселенных?   Разве   обобщение  относительно  того,  что  планеты "блуждают"  по небу,  создавая одну, а  не другую картину, было эквивалентно теории о том, что планеты -- это миры, вращающиеся по орбите вокруг Солнца и что Земля -- один из них? Также не является истиной то, что повторение наших наблюдений -- это  способ убедиться в справедливости научных теорий.  Как  я уже  сказал,  теории  --  это объяснения, а  не  просто  предсказания.  Если предложенное объяснение  ряда  наблюдений не  принято, то  вряд  ли  полезно продолжать  вести  наблюдения. Еще меньше  это  способно  помочь нам создать удовлетворительное объяснение, если мы не можем придумать вообще никакого.

Более  того,  даже  простые  предсказания  нельзя  доказать  с  помощью результатов наблюдений,  как показал  в  своей  истории о  цыпленке  Бертран Рассел. (Во избежание возможных недоразумений позвольте мне подчеркнуть, что это метафорический, антропоморфный цыпленок,  представляющий собой человека, который  пытается  понять  регулярности вселенной).  Цыпленок  заметил,  что фермер  каждый день приходит, чтобы накормить  его. Это  говорило о том, что фермер будет  продолжать каждый  день приносить еду. Индуктивисты  полагают, что цыпленок "экстраполировал" свои наблюдения в теорию, и каждый раз, когда его кормят,  эта  теория получает  все больше  доказательств. Затем  однажды пришел  фермер  и  свернул  цыпленку  шею.  Разочарование,  которое  испытал цыпленок   Рассела,   испытали  триллионы  других   цыплят.  Это  индуктивно доказывает вывод, что индукция не может доказать ни одного вывода!

Однако эта критическая линия недостаточна,  чтобы  сбросить индуктивизм со  счетов.  Она  действительно  иллюстрирует   тот  факт,  что  многократно повторенные  наблюдения  не  способны  доказать  теории,  но  при  этом  она полностью   упускает   (или  даже  принимает)  самое  основное  неправильное представление, а именно: новые теории можно образовать с помощью индуктивной экстраполяции  наблюдений.   На  самом  деле,   экстраполировать  наблюдения невозможно,  пока  их  не  поместят  в  рамки  объяснений.  Например,  чтобы "вывести"  свое ложное  предсказание, цыпленок  Рассела  должен был  сначала придумать ложное объяснение поведения фермера. Возможно, фермер испытывал  к цыплятам  добрые  чувства.  Придумай  он другое  объяснение  --  что  фермер старался откормить  цыплят, чтобы потом зарезать,  например,  -- и поведение было  бы  "экстраполировано"  совсем по-другому.  Допустим,  однажды  фермер начинает приносить  цыплятам  больше еды,  чем  раньше. Экстраполяция  этого нового ряда наблюдений для предсказания будущего поведения фермера полностью зависит от того, как его объяснить. В соответствии с теорией доброго фермера очевидно,  что  доброта  фермера  по  отношению  к  цыплятам увеличилась,  и цыплятам теперь  совсем  нечего  переживать. Но  в  соответствии  с  теорией откармливания  такое  поведение -- зловещий  признак:  очевидно,  что смерть близка.

То,  что  те  же  самые результаты наблюдений можно "экстраполировать", чтобы  дать два диаметрально противоположных предсказания в  зависимости  от принятого  объяснения,  причем  ни одно из  них  невозможно доказать, --  не просто  случайное  ограничение, связанное со  средой  обитания  фермера: это относится  ко  всем  результатам  наблюдений,  при  любых   обстоятельствах. Наблюдения не  могут  играть  ни одну  роль,  которую  им  приписывает схема индуктивизма,  даже  в  отношении  простых предсказаний,  не  говоря  уже  о настоящих  объяснительных теориях. Надо признаться, что индуктивизм  основан на разумной теории роста знания (которое мы получаем из жизненного опыта), и исторически он ассоциировался с освобождением  науки от догмы и  тирании. Но если  мы  хотим  понять  истинную природу знания  и его  место  в  структуре реальности, мы  должны  признать,  что индуктивизм абсолютно ложен.  Ни одно научное объяснение, а  в  действительности,  и ни одно  успешное  объяснение любого рода никогда не подходило под описание индуктивистов.

Какова же тогда картина научных рассуждении и открытий? Мы  поняли, что индуктивизм и  все остальные теории  знания,  направленные  на предсказания, основаны  на  неправильном  представлении.  Нам  необходима  теория  знания, нацеленная на объяснение: теория о  том, как появляются объяснения  и как их доказывают;  как, почему и когда  нам  следует позволить  своему  восприятию изменить наше  мировоззрение. Как только у нас будет такая теория, отдельная теория  предсказаний нам  больше  не  понадобится.  При  наличии  объяснения какого-то  наблюдаемого явления метод получения предсказаний уже не является загадкой. И если объяснение  доказано, то любые предсказания, полученные  из этого объяснения, тоже автоматически доказаны.

К  счастью,  общепринятую  теорию   научного  познания,  которая  своей современной  формулировкой обязана главным образом философу Карлу Попперу (и которая является одной из моих четырех "основных нитей" объяснения структуры реальности),  в  этом  смысле  действительно  можно  считать  объяснительной теорией.  Она  рассматривает науку как  процесс решения  задач.  Индуктивизм рассматривает  список  наших  прошлых  наблюдений  как  некий скелет теории, считая,  что  вся  наука  состоит в  заполнении пробелов  этой теории  путем интерполяции и экстраполяции. Решение задач начинается с неадекватной теории --  а  не  с  понятийной  "теории",  состоящей из  прошлых  наблюдений.  Оно начинается  с  наших  лучших  существующих теорий.  Когда некоторые  из этих теорий  кажутся  нам неадекватными и мы  начинаем нуждаться в  новых,  это и составляет задачу. Таким образом, в противовес схеме индукции, показанной на рисунке 3.1, научное открытие не должно начинаться с результатов наблюдений. Но  оно всегда  начинается с задачи. Под  "задачей" я понимаю не обязательно практическую  трудную ситуацию или источник трудностей. Я имею в виду  набор идей,   который   выглядит   неадекватным   и   который   стоит   попытаться усовершенствовать.   Существующее  объяснение   может   показаться   слишком многословным  или  слишком  трудным;  оно  также  может  показаться  излишне конкретным   или   нереально  амбициозным.   Может  промелькнуть   возможное объединение  с  другими  идеями. Или  объяснение, удовлетворительное в одной области,  может  оказаться   несовместимым  с  таким  же  удовлетворительным объяснением   из  другой  области.  Или,  может   быть,  были   удивительные наблюдения, как-то:  блуждающие  планеты, -- которые существующие  теории не могли ни предсказать, ни объяснить.

Последний тип  задачи напоминает первый  этап  схемы индуктивистов,  но лишь  поверхностно.  Неожиданное  наблюдение  никогда  не порождает  научное открытие, если только существующие  до него теории уже не  содержат  зачатки задачи.  Например,   облака   блуждают  даже   больше,  чем   планеты.   Это непредсказуемое  блуждание, по-видимому, было известно задолго до  того, как открыли планеты. Более того, прогнозы погоды всегда ценили фермеры, моряки и солдаты,  так что всегда существовал стимул создать теорию движения облаков. Тем не менее,  не метеорология, а астрономия оставила  след для  современной науки.  Результаты  наблюдений   метеорологии  были   гораздо   более  легко доступными, чем результаты наблюдений астрономии, но никто не обращал на них особого внимания и  никто не выводил  из  них  теорий относительно  холодных фронтов или антициклонов. История науки  не была загружена спорами, догмами, ересью,  размышлениями и тщательно продуманными теориями о природе облаков и их  движения.  Почему?  Потому  что при установившейся объяснительной теории погоды было совершенно  ясно, что  движение облаков  непредсказуемо. Здравый смысл  подсказывает,  что  движение  облаков  зависит  от  ветра. Когда  они движутся  в разных направлениях, разумно  предположить, что на разной высоте разный ветер, и  это вряд ли возможно предугадать,  а  потому легко  сделать вывод, что объяснять больше нечего.  Некоторые  люди  несомненно  переносили этот взгляд на планеты и считали их  просто сияющими объектами  на  небесной сфере, которые на  большой высоте разгонял ветер,  или, возможно, перемещали ангелы,  и   большего   объяснения  не  требовалось.   Но   других   это  не удовлетворяло:  они  предполагали,  что  за  блужданием  планет  стоят более глубокие  объяснения.  Поэтому они искали такие объяснения и находили их.  В разные времена  в  истории  астрономии  появлялись  то  массы  необъясненных результатов наблюдений, то лишь крупицы таких свидетельств, а  то их и вовсе не  было.  Но  выбирая  предмет создания  теории,  соответствующий собранным наблюдениям  конкретного  явления,  они  неизменно должны  были бы  выбирать облака, а не  планеты.  Тем не менее, они  выбирали планеты и делали  это по различным причинам. Некоторые причины зависели от предубеждений относительно того, какой должна быть  космология, или от споров древних философов, или от мистической  нумерологии.  Некоторые основывались  на  физике того  времени, другие  --  на  математике  или  геометрии.  Некоторые   причины   оказались объективными,  другие  -- нет. Но каждая  из них означала следующее: кому-то казалось,  что  существующие  объяснения  требуют  усовершенствования и  они должны его получить. 

Рис. 3.2. Процесс решения задачи

При  решении  задачи  мы  ищем  новые  или  усовершенствованные теории, которые  содержат  объяснения  без  недостатков,  но  сохраняют  достоинства существующих  теорий (рисунок  3.2).  Таким  образом,  за постановкой задачи (этап  1) следует гипотеза:  высказывание новых теорий, изменение  или новое толкование старых для решения  задачи  (этап  2). Затем гипотезы  подвергают критике, что позволяет  (если  критика рациональна) исследовать  и  сравнить теории, чтобы  выбрать  ту, которая  содержит лучшие объяснения относительно критериев  задачи  (этап  3).  Выдвинутую  теорию,  не  прошедшую  испытание критикой,  то  есть  предлагающую  худшие объяснения  по сравнению с другими теориями, исключают. Заменив  одну из первоначально принятых теорий на вновь предложенную  (этап 4),  мы  предварительно  считаем, что  делаем  успехи  в решении задачи. Я говорю  "предварительно",  потому  что последующее решение задачи возможно  потребует  корректировки  или  замены даже  этих  новых, на первый   взгляд,  удовлетворительных   теорий,  а  иногда  даже  возврата  к некоторым, ранее  признанным неудовлетворительными. Таким образом,  решение, каким бы хорошим  оно ни  было, еще  не конец процесса:  это начало процесса решения следующей  задачи  (этап  5).  Это иллюстрирует  еще  одно ошибочное представление индуктивизма.  Задача науки заключается не в том, чтобы  найти теорию, которая  будет считаться вечной истиной, а в том, чтобы найти лучшую на  данный момент  теорию  и  если  это  возможно,  внести поправки  во  все имеющиеся теории. Научная дискуссия необходима,  чтобы убедиться, что данное объяснение --  лучшее из имеющихся.  Она ничего не  говорит,  да и не  может сказать,  относительно того,  выдержит ли  это объяснение впоследствии новую критику и  сравнение с вновь  найденными  объяснениями.  Хорошее  объяснение может дать хорошие предсказания относительно будущего, но ни одно объяснение не способно предугадать содержание или качество своих будущих конкурентов.

То, что я описал до настоящего момента, применимо к решению любых задач независимо  от  темы  рассматриваемого  предмета  или  методов  рациональной критики. Решение научных задач всегда содержит конкретный метод рациональной критики  -- экспериментальную  проверку. Когда две или  более  конкурирующих теории  дают  противоположные  предсказания  результатов эксперимента,  этот эксперимент проводят,  а теорию  или теории, предсказания которых  оказались ложными,  отвергают. Сама структура научных гипотез направлена на нахождение объяснений, предсказания которых можно  проверить экспериментально. В идеале мы  всегда   ищем  решающие  экспериментальные  проверки   --  эксперименты, результат  которых, каким бы он ни был, заявит о несостоятельности одной или нескольких  конкурирующих теорий.  Этот  процесс  показан  на  рисунке  3.3. Независимо от того, включала ли постановка задачи наблюдения (этап 1) и были ли конкурирующие  теории придуманы только  для  экспериментальной  проверки, именно на этой критической фазе научного открытия (этап 3) экспериментальные проверки играют решающую и определяющую роль. Эта роль состоит  в том, чтобы объявить  некоторые конкурирующие  теории  неудовлетворительными, обнаружив, что их объяснения приводят к  ложным предсказаниям. Здесь я должен упомянуть об  асимметрии,  которая  очень  важна  в  философии  и  методологии  науки: асимметрии  между   экспериментальным  опровержением   и   экспериментальным подтверждением. Тогда как неправильное предсказание автоматически  переводит лежащее в  его основе объяснение в разряд  неудовлетворительных,  правильное предсказание вообще ничего не  говорит  об объяснении, лежащем в его основе. Еще хуже неправильные объяснения, дающие правильные предсказания, что должны бы иметь  в виду разные любители НЛО, теоретики-конспираторы и  псевдоученые (но чего они никогда не делают). 

Рис. 3.3. Последовательность научного открытия

Если  теорию  о наблюдаемых событиях невозможно проверить,  то есть  ни одно  возможное  наблюдение  ее  не  исключает,  значит  она  сама  не может объяснить,  почему эти события происходят именно так, как наблюдается,  а не иначе. Например, "ангельскую" теорию  движения планет  проверить невозможно, потому что независимо  от того, как  планеты  движутся, это  движение  можно приписать влиянию ангелов;  следовательно, теория ангелов не может объяснить конкретное движение планет,  которое мы видим, пока его не дополнит теория о том,  как  движутся  ангелы.  Именно  поэтому  в науке есть методологическое правило,   которое   гласит,   что  как   только   теория,   которую   можно экспериментально  проверить, прошла соответствующую  проверку, любые  другие менее проверяемые теории,  конкурирующие с ней и касающиеся того же явления, отвергают  сразу же, поскольку их объяснения, несомненно, окажутся хуже.  На это правило часто ссылаются как на правило, которое отличает науку от других видов создания знания. Но, принимая то, что наука заключается в объяснениях, мы понимаем, что это правило  -  действительно  особый  случай, применимый к решениям любых  задач:  теории, способные  дать более подробные  объяснения, автоматически становятся предпочтительными.  Эти теории предпочитают по двум причинам.  Первая  состоит  в  том,  что  теория,  которая  "заметна"  своей конкретностью  относительно большего числа явлений,  открывает себя и  своих соперников большему проявлению критики, а следовательно, у нее больше шансов продвинуть  процесс  решения задачи вперед. Вторая причина просто в том, что если  такая  теория  выдержит критику,  она  получит  еще большее количество объяснений, что и является задачей науки.

Я   уже  отметил,  что  даже  в  науке  экспериментальные  проверки  не составляют большую часть критики. Так происходит потому, что научная критика большей частью направлена не  на  предсказание теорий,  а непосредственно на объяснения, которые  лежат в их основе.  Проверка предсказаний  --  это лишь косвенный  способ  (хотя  при  возможности его  использования  исключительно мощный) проверки объяснений. В главе 1  я  привел пример "лечения травой" -- теории  о  том,  что, съев  килограмм  травы,  можно  вылечиться  от обычной простуды. Эту теорию и множество других, ей подобных, легко проверить. Но мы можем критиковать и отбрасывать их,  даже не проводя эксперименты, просто на основе   того,   что   они   объясняют  не  больше   предшествующих  теорий, противоречащих им, но делают новые допущения, которые невозможно объяснить.

Научное открытие редко проходит  последовательно все стадии, показанные на  рисунке 3.3, с первой попытки.  До завершения или даже  решения  каждого этапа обычно применяют  повторяющийся поиск с возвратом, поскольку на каждом этапе  может возникнуть задача,  для решения которой необходимо  пройти  все пять этапов  вспомогательного процесса решения  задач.  Это применимо даже к этапу 1, поскольку первоначальную задачу нельзя назвать непреложной. Если мы не можем придумать  хорошие варианты  решения, мы можем вернуться  на первый этап и попытаться сформулировать задачу иначе,  а возможно, и выбрать другую задачу.  На самом  деле, кажущаяся нерешаемость  -- только одна из множества причин, почему  зачастую мы хотим изменить задачи, которые решаем. Некоторые варианты  задачи несомненно более интересны или  в большей  степени подходят другим задачам;  другие -- лучше сформулированы; третьи кажутся потенциально более эффективными или более  насущными и  т.д. Часто  вопрос о  том, в  чем точно заключается задача  и какие  качества  должны быть присущи  "хорошему" объяснению, подвергается такой же  критике и тем же гипотезам, что и пробные решения.

Точно также, если критика на этапе 3  не выберет  одну из конкурирующих теорий, мы попытаемся изобрести новые методы критики. Если и это не поможет, мы можем вернуться на этап 2 и попытаться уточнить предлагаемые нами решения (и  существующие  теории) так, чтобы  извлечь из  них  больше  объяснений  и предсказаний  и  облегчить  поиск  их  недостатков.  Мы  также  можем  вновь вернуться к  этапу 1 и попытаться  найти лучшие  критерии  объяснений. И так далее.

Существует  не  только постоянный  возврат, многие  подзадачи  остаются действующими  одновременно,  и   к  ним   приходится   обращаться   по  мере возможности.  И лишь  когда открытие сделано, четкую  его последовательность можно представить  так, как  показано на рисунке 3.3. Эта последовательность может начаться с самого последнего  и наилучшего варианта постановки задачи; затем  она может показать, каким образом  некоторые из отвергнутых теорий не выдержали критики; представить  победившую  теорию  и  сказать,  почему  она выдержала  критику;  объяснить,  как  обойтись  без  вытесненной теории;  и, наконец, указать несколько новых задач,  которые создает или предусматривает это открытие.

В процессе решения задачи мы имеем дело с огромным неоднородным набором идей, теорий и критериев, представленных в  разных конкурирующих между собой вариантах.  Существует  непрерывная  смена  теорий  по  мере  того,  как они изменяются  или  их  вытесняют  новые  теории.  Таким  образом,  все  теории подвергаются изменению или отбору  в соответствии с критериями, которые тоже подвергаются  изменению или  отбору. Весь  процесс  напоминает биологическую эволюцию. Задача подобна  экологической нише,  а  теория --  гену или  виду, который проверяют  на жизнеспособность  в  этой нише.  Подобно  генетическим мутациям постоянно возникают новые варианты теорий, и менее удачные варианты отмирают,  когда  им  на  смену  приходят  более  удачные.  "Удача"  --  это способность выживать под постоянным избирательным давлением -- критикой,  -- властвующим в  этой нише, причем ее критерии частично зависят от  физических характеристик ниши, частично от качеств, присущих другим генам и видам (т.е. другим идеям),  которые уже там  присутствуют. Новое мировоззрение,  которое неявно может присутствовать в теории, решающей задачу, и отличительные черты нового вида, занимающего нишу, -- исходящие свойства задачи или ниши. Другим словами, процесс получения решений изначально сложен. Не существует простого способа открыть истинную  природу планет, задаваясь, скажем, критикой теории небесной  сферы и некоторыми дополнительными  наблюдениями, так  же, как  не существует  простого способа  составить  ДНК  коалы,  опираясь  на  свойства эвкалиптов. Эволюция или метод проб и ошибок -- особенно сконцентрированная, целенаправленная  форма  этого  метода,  называемая  научным  открытием,  -- единственный способ осуществить это.

Именно по  этой причине Поппер назвал  свою  теорию о  том, что  знание может увеличиться только  через  гипотезы  и опровержения,  как  показано на рисунке 3.3, эволюционной эпистемологией. Это важное объединяющее понимание. Мы  увидим, что  между  этими фундаментальными теориями  существуют и другие связи.   Но  я  не   хочу   преувеличивать  сходство   научного  открытия  и биологической  эволюции,  поскольку  между  ними  существуют и  значительные отличия.  Одно  из  отличий  заключается в  том,  что  в  биологии  вариации (мутации) происходят беспорядочно, слепо и бесцельно, тогда как при  решении задач создание новых гипотез -- процесс сам по себе комплексный,  основанный на знаниях  и движимый  намерениями людей, в нем заинтересованных. Но, может быть, даже более  важное  отличие  заключается в  отсутствии  биологического эквивалента  аргумента. Все гипотезы  необходимо проверять экспериментально, что является одной из причин того, что биологическая  эволюция  протекает  в астрономическое число раз  более  медленно и менее эффективно. Тем не менее, между этими двумя процессами существует не просто аналогия, а более глубокая связь:  они  входят  в число  тесно связанных между собой  "основных  нитей" объяснения структуры реальности.

Как в науке, так  и в биологической эволюции эволюционный успех зависит от  возникновения  и  выживания  объективного  знания,  которое  в  биологии называется адаптацией. То есть  способность теории или гена выжить в нише -- не бессистемная функция  его структуры, она зависит от  того, достаточно  ли истинная  и полезная информация о  нише явно или неявно  закодирована там. К этому я вернусь в главе 8.

Теперь  становится  понятнее, что  оправдывает  те выводы,  которые  мы делаем  из  наблюдений. Мы никогда не делаем выводов из одних наблюдений, но наблюдения  могут  сыграть  значительную  роль  в  процессе  доказательства, показывая недостатки некоторых конкурирующих объяснений. Мы выбираем научную теорию,  потому  что  аргументы (только  некоторые  из  которых  зависят  от наблюдений)  убедили  нас  (на данный момент), что  объяснения, предлагаемые всеми остальными  конкурирующими теориями  менее  точны,  менее обширны  или глубоки.

Давайте сравним рисунки 3.1 и 3.3. Посмотрите, насколько отличаются эти две концепции научного процесса.  Индуктивизм основывается  на наблюдениях и предсказаниях,  тогда как наука в действительности основывается на задачах и объяснениях. Индуктивизм предполагает, что теории каким-то образом извлекают или получают из наблюдений, или доказывают с помощью наблюдений, тогда как в действительности  теории  начинаются  с недоказанных  гипотез,  возникших  в чьем-то  разуме  и,  как  правило,  предшествующих наблюдениям,  исключающим конкурирующие  теории.  Индуктивизм  ищет  доказательства  предсказаний  как вероятных  будущих  событий.  Процесс  решения задач доказывает  объяснение, которое превосходит все  остальные  имеющиеся на  данный  момент объяснения. Индуктивизм -- опасный источник повторяющихся ошибок разного рода потому что на первый взгляд, он весьма правдоподобен. Но это не так.

Успешно решая  задачу, научную  или  любую другую, в  конечном итоге мы получаем набор  теорий, которые  предпочитаем начальным теориям несмотря  на то, что  они  снова  содержат задачи. Следовательно, новые качества, которые будут присущи новым теориям;  зависят от того, что мы посчитаем недостатками наших первоначальных  теорий, то  есть от  того,  в чем  заключалась задача. Наука характеризуется как своими задачами, так и своими методами. Астрологи, решающие  задачу составления  более  интригующих гороскопов без  риска  быть уличенными в неправоте, вряд ли создали много того, что заслуживает названия научного  знания,  даже  если  они  использовали  настоящие  научные  методы (например, исследование  рынка) и  сами в достаточной степени  удовлетворены найденным  решением. Задача настоящей  науки всегда заключается в том, чтобы понять какой-то аспект структуры реальности, изыскивая объяснения, настолько обширные и глубокие, истинные и точные, насколько это возможно.

Когда мы  считаем,  что решили задачу,  мы  естественно принимаем новый набор теорий вместо старого. Именно поэтому наука, если ее рассматривать как ищущую объяснений и  решающую  задачи,  не ставит  "задачи  индукции". И нет никакого секрета в том,  почему у нас должно появиться непреодолимое желание экспериментально принять  объяснение, превосходящее все объяснения,  которые мы можем придумать.

ТЕРМИНОЛОГИЯ

Солипсизм -- теория о том, что существует только  один разум, а то, что кажется внешней реальностью, -- не более чем сон этого разума.

Задача  индукции  --  поскольку  научные  теории  невозможно  логически доказать с помощью наблюдений, как их можно доказать?

Индукция  --  придуманный процесс,  с помощью  которого, как считалось, были  получены из накопленных  наблюдений  или  доказаны с их помощью  общие теории.

Задача -- задача существует, когда кажется,  что некоторые наши теории, особенно их объяснения, неадекватны и требуют усовершенствования.

Критика -- рациональная критика сравнивает конкурирующие теории с целью определения,  какая  из них предлагает  лучшие  объяснения  в соответствии с критериями задачи.

Наука -- цель науки  -- понять реальность через объяснения. Характерный (хотя   и  не   единственный)  метод  критики,  используемый   в  науке   -- экспериментальная проверка.

Экспериментальная  проверка --  эксперимент,  результат  которого может признать ложным одну или несколько конкурирующих теорий.

РЕЗЮМЕ

В  фундаментальных  областях  науки  наблюдение  даже  небольших,  едва различимых  эффектов приводит нас к более  грандиозным  выводам относительно природы реальности. Тем не менее,  эти  выводы невозможно логически получить только  из наблюдений. Что же делает их неопровержимыми?  "Задача индукции". Согласно  индуктивизму  научные теории  открывают,  экстраполируя результаты наблюдений, и  доказывают, получая  подтверждающие их  наблюдения.  На самом деле   индуктивное  рассуждение  неправильно:  невозможно   экстраполировать наблюдения до тех  пор, пока для них не существует объяснительного  стержня. Однако  опровержение  индуктивизма, а  также  действительное  решение задачи индукции  зависит от признания  того, что наука  -- это не процесс выведения предсказаний из  наблюдений,  а  процесс  поиска  объяснений. Сталкиваясь  с задачей,  мы  ищем объяснения  среди  уже  существующих. Затем  мы  начинаем процесс   решения  задачи.  Новые   объяснительные   теории   начинаются   с недоказанных  гипотез,  которые  мы критикуем  и сравниваем в соответствии с критериями  задачи. Теории, которые не выдерживают критики, мы  отбрасываем. Теории,  выдержавшие  критику, становятся  общепринятыми,  некоторые  из них содержат задачи и потому приводят нас к  поиску  еще лучших объяснений. Весь процесс напоминает биологическую эволюцию.

Таким образом, решая  задачи и находя объяснения,  мы приобретаем  даже больше  знаний  о  реальности.  Но  когда все  сказано и  сделано,  задачи и объяснения размещаются  в человеческом  разуме,  который своей  способностью рассуждать  обязан подверженному ошибкам мозгу,  а  доставкой информации  -- подверженным ошибкам чувствам.  Что же тогда дает человеческому разуму право делать  выводы  об  объективной внешней реальности,  исходя из своего  чисто субъективного опыта и рассуждения?  

Глава 4. Критерии реальности  

Великий  физик  Галилео  Галилей, которого также можно  считать  первым физиком  в современном  смысле, сделал  много открытий  не  только  в  самой физике,  но и  в методологии науки. Он воскресил  древнюю  идею  о выражении общих теорий, касающихся природы, в математической  форме и усовершенствовал ее,   разработав   метод    систематических   экспериментальных    проверок, характеризующий науку,  как мы  ее  знаем. Он  удачно назвал такие  проверки cimenti,  или  "тяжелые  испытания". Он одним из  первых  начал использовать телескопы для изучения небесных тел, он  собрал и проанализировал данные для гелиоцентрической теории, теории о том, что Земля движется по  орбите вокруг Солнца  и вращается вокруг  своей  собственной  оси. Он  широко известен как защитник этой теории, из-за которой он и  вступил в ожесточенный  конфликт с Церковью. В 1633  году Инквизиция судила его как еретика и под угрозой пыток принудила встать на колени и вслух прочитать длинное унизительное отречение, в  котором  говорилось,  что он "отрекается" от  гелиоцентрической теории  и "проклинает" ее. (Легенда гласит, может и ошибочно, что, поднявшись на ноги, он   пробормотал   "eppur   si  muove...",  что   значило  "и  все-таки  она вертится...".)  Несмотря  на  это  отречение, его  осудили и  приговорили  к домашнему  аресту, под которым  он оставался  до конца своей жизни. Хотя это наказание было  сравнительно мягким,  оно  вполне  достигло  своей цели. Как сказал об этом Якоб Броновски:

"В  результате среди  всех  ученых-католиков на  долгие годы воцарилось молчание...  Цель суда и заключения  состояла  в том,  чтобы положить  конец научной традиции Средиземноморья" (The Ascent of Мап, с. 218).

Каким образом спор  об устройстве  солнечной  системы мог  иметь  столь далеко идущие последствия, и почему спорщики столь страстно  отстаивали свои позиции? Дело в том, что на самом  деле спор шел не об устройстве  солнечной системе,  а о  том, как блестяще  Галилео защищал новый и опасный взгляд  на реальность. Спор  шел не о существовании реальности, поскольку  как Галилео, так  и  Церковь верили в реализм,  разумно  полагая, что видимая  физическая вселенная действительно существует и воздействует на наши чувства, включая и чувства, усиленные  такими приборами,  как  телескоп.  Галилео расходился  с церковью  в  своем понимании отношения между физической реальностью, с одной стороны, и человеческими мыслями, наблюдениями и рассуждениями, с другой. Он считал,   что  вселенную   можно  понять,   основываясь  на   универсальных, математически  сформулированных  законах,  и что  все  люди  могут  получить надежное  знание  этих  законов,  если  применят  его  метод  математической формулировки  и  систематических  экспериментальных   проверок.  Говоря  его словами:  "Книга  Природы  написана  математическими  символами".  Это  было сознательное   сравнение  с   той  другой  Книгой,  на  которую  традиционно полагались.

Галилео  понимал, что если его метод действительно надежен, то, где  бы его  ни применяли,  его выводы всегда будут более  предпочтительны,  чем все остальные, полученные с помощью других  методов. Поэтому он  настаивал,  что научное рассуждение превосходит  не только интуицию и здравый  смысл,  но  и религиозные  доктрины и откровения. Именно эту идею, а  не гелиоцентрическую теорию, как  таковую,  власти  сочли  опасной.  (И  они были правы,  если  и существует идея, способная вызвать научную  революцию и Просвещение, создать нецерковную основу современной  цивилизации, то  это была именно она.)  Было запрещено  "придерживаться" гелиоцентрической теории или  "защищать" ее  как объясняющую вид ночного неба. Разрешено было использовать эту теорию, писать о  ней, считать ее  "математическим  допущением" или защищать ее  как  метод предсказания.  Именно  поэтому  книга  Галилео  "Dialogue  of the Two  World Systems",   которая   сравнивала   гелиоцентрическую  теорию  с  официальной геоцентрической,  была  изъята из печати церковной  цензурой.  Папа дал свое согласие  еще  до  написания Галилео этой  книги (хотя на  суде и был создан вводивший  в заблуждение документ о том, что Галилео было  запрещено  вообще обсуждать этот предмет).

С точки зрения  истории интересна  следующая сноска: во времена Галилея вопрос  о том, давала ли гелиоцентрическая теория  лучшие  предсказания, чем геоцентрическая, еще  не  считался бесспорным.  Имеющиеся наблюдения были не слишком точными. Для повышения точности геоцентрической  теории предлагались специальные изменения, и было сложно определить предсказательные способности двух  конкурирующих  теорий. Более  того, когда  дело  доходит  до  мелочей, оказывается,  что существует  нечто  большее,  чем гелиоцентрическая теория. Галилео считал, что планеты движутся по окружности, тогда как на самом  деле их орбиты весьма близки к эллипсам. Таким образом, эти данные не вписывались в ту  частную  гелиоцентрическую теорию, которую защищал Галилео. (Многовато за то, в чем он был убежден из-за собранных наблюдений!) Но  несмотря на все это,  Церковь  не  заняла  в  этом  споре  никакой позиции.  Инквизиции было безразлично,  где,  как  казалось,  находятся  планеты;  их  заботила только реальность. Их заботило, где  действительно находятся планеты, и они  хотели понять планеты через объяснения, как это делал  Галилео.  Инструменталисты и позитивисты   сказали  бы,  что,  поскольку  Церковь  была  готова   принять наблюдательные  предсказания   Галилео,  дальнейший  спор  между   ними  был нецелесообразен, и что его  слова и все-таки  она  вертится" были  абсолютно бессмысленны. Но Галилео, да  и Инквизиция, знали больше. Отрицая надежность научного знания, инквизиторы подразумевали именно объяснительную часть этого знания.

Их мировоззрение было  ошибочным, но оно  не  было нелогичным.  Следует признать, что они считали откровение  и  традиционный  авторитет источниками надежного знания. Но у них была и независимая причина критиковать надежность знания,  полученного методами Галилео. Они  могли просто  обратить  всеобщее внимание на  то, что  никакое  количество наблюдений  или споров не способно доказать, что одно объяснение физического явления истинно, а  другое  ложно. Как они выразились бы, Бог мог осуществить те же самые наблюдения бесконечно большим количеством разных способов,  а потому  заявлять о своем знании того метода, который Он выбрал, основываясь только на своих собственных ошибочных наблюдениях и причинах -- это чистой воды тщеславие и самоуверенность.

В  некоторой   степени  они   спорили   за   скромность,  за  признание подверженности   человека   ошибкам.  И,  если   уж  Галилео   заявлял,  что гелиоцентрическая теория была каким-то образом доказана  или  близка к тому, чтобы  быть  доказанной, в  некотором индуктивном смысле, то их  спор не был бесцельным.  Если  Галилео  считал, что  его методы могут  обеспечить  любой теории авторитет,  сравнимый  с  тем, которого  Церковь  требовала для своих доктрин,  они имели право критиковать его за  самоуверенность (или, как  они говорили, за богохульство), хотя, безусловно, по этим меркам  сами они  были самоуверенны даже в большей степени.

Так как же мы можем защитить Галилео  от Инквизиции?  Какой должна была быть  защита Галилео  перед обвинением в том, что он слишком много берет  на себя,  заявляя, что  научные  теории  содержат  надежное  знание реальности? Попперианская защита науки как  процесса решения  задач и поиска  объяснений сама  по себе  недостаточна. Дело в том, что  сама Церковь была прежде всего заинтересована в объяснениях, а не в предсказаниях и не препятствовала тому, чтобы Галилео решал задачи с помощью любой выбранной им теории. Она попросту не соглашалась с тем,  что решения  Галилео  (которые она называла  простыми "математическими  гипотезами")  имели  хоть  какое-то  отношение  к  внешней реальности.  Как-никак  решение  задач --  процесс, полностью происходящий в человеческом разуме. Возможно,  Галилео видел  весь мир как книгу, в которой законы природы написаны  математическими символами.  Однако  это  всего лишь метафора, поскольку там нет объяснений нахождения  планет на орбите. Мы сами создали тот факт, что все  задачи  и решения находятся в нас.  Решая научные задачи,  через обсуждение  мы  приходим к тем  теориям,  объяснения  которых кажутся  нам  наилучшими.  То есть,  ни в коей мере не отрицая,  что  решать задачи  необходимо  и  полезно,  Инквизиция и  современные  скептики  вправе спросить нас, как  связано решение научных  задач  с  реальностью. Мы  можем счесть наши "лучшие объяснения" психологически удовлетворительными. Мы можем посчитать их полезными для предсказания. Мы, безусловно, находим их жизненно важными в любой  области  технического творчества. Все это  оправдывает  наш непрерывный поиск этих решений  и использование  их  именно в этих целях. Но почему мы обязаны  воспринимать их  как факт? В действительности. Инквизиция вынудила Галилео сделать следующее заявление: Земля неподвижна, а  остальные планеты  движутся  вокруг нее;  но  траектории движения  этих  небесных  тел расположены некоторым  сложным образом, который, с точки  зрения наблюдателя на Земле,  также согласуется с тем, что Солнце  неподвижно, а Земля и другие планеты движутся.  Я назову  это "Инквизиционной теорией" солнечной системы. Если  бы  Инквизиционная  теория  была  истинной, мы  все  еще  ждали бы  от гелиоцентрической  теории точных предсказаний относительно результатов  всех астрономических  наблюдений  с  Земли,  даже если  фактически  они  были  бы ложными. Следовательно,  может показаться, что любые  наблюдения, на  первый взгляд   подтверждающие   гелиоцентрическую   теорию,   в   равной   степени подтверждают и Инквизиционную теорию.

Можно  расширить  теорию  Инквизиции  для  объяснения  более  детальных наблюдений  в  поддержку гелиоцентрической  теории,  как-то:  наблюдение фаз Венеры   и  маленьких  дополнительных  движений  (называемых   "собственными движениями")  некоторых   звезд  относительно  небесной  сферы.   Для  этого необходимо  постулировать, что  даже  более сложные движения в  пространстве управляются  законами физики, весьма отличными  от тех, которые действуют на нашей предположительно неподвижной Земле. Но эти  движения  могут отличаться ровно  настолько, чтобы  оставаться согласованными с  наблюдениями на Земле, находящейся в движении, а их законы будут аналогичны тем, которые существуют здесь. Возможны многие  подобные  теории. В  самом деле,  если бы правильные предсказания были  нашим  единственным  ограничением, мы могли  бы изобрести теории о том, что в космическом пространстве происходит все, что нам угодно. Например, одни наблюдения  никогда  не смогли бы исключить теорию о том, что Земля  заключена  в  гигантский  планетариум,  представляющий  собой  модель гелиоцентрической солнечной системы, и  что вне этого планетариума находится все  что вашей  душе  угодно или вообще  ничего.  Чтобы  учесть  современные наблюдения,   следует   признать,   что   планетарию   также   пришлось   бы переориентировать  импульсы  наших  радаров  и  лазеров,   захватывать  наши космические  исследовательские ракеты  и даже космонавтов,  посылать обратно ложные  сообщения  от  них и  возвращать их  с подходящими образцами лунного грунта, изменять  наши воспоминания и т.д. Возможно, эта теория абсурдна, но ее невозможно исключить с  помощью эксперимента. Кроме  того, ни одну теорию нельзя исключить, основываясь только на том, что она "абсурдна": Инквизиция, да и  большинство людей во времена Галилео, считали верхом абсурда заявлять, что Земля движется. Ведь мы не можем почувствовать ее  движение, не так  ли? Когда  она движется,  как при землетрясении, мы  чувствуем  это безошибочно. Говорят, что Галилео  в течение  нескольких лет откладывал  публичную защиту гелиоцентрической  теории не  из-за боязни Инквизиции,  а из-за боязни  быть осмеянным.

Нам  теория Инквизиции кажется безнадежно запутанной. Почему мы  должны принять столь сложную и специфическую оценку именно такого  вида неба, когда неприукрашенная гелиоцентрическая космология  дает  то же  самое,  только  с меньшим ажиотажем? Мы можем  сослаться  на принцип бритвы Оккама:  "не нужно придумывать ничего лишнего, если  в этом нет необходимости", -- или, как мне больше  нравится,   --   "не  усложняйте   объяснения,  если  в   этом   нет необходимости", потому что в  противном случае излишние усложнения останутся без  объяснения. Однако  наличие или отсутствие "запутанности" или "излишней усложненности"  объяснения  зависит  от  всех  остальных  идей и объяснений, которые составляют  мировоззрение человека.  Инквизиция считала, что  идея о движущейся Земле  --  излишнее  усложнение.  Эта  идея противоречит здравому смыслу; она  противоречит Священным Писаниям; и  (они сказали бы) существует прекрасное объяснение, которое вполне обходится без нее.

Но   существует   ли?   Действительно   ли   теория   Инквизиции   дает альтернативные  объяснения, лишенные  противоречащих интуиции  "усложнений", присущих  гелиоцентрической  системе?  Давайте рассмотрим поподробнее, каким образом  теория   Инквизиции  рассматривает   все.   Она  объясняет  видимую неподвижность Земли,  говоря, что  она  является  неподвижной.  Как полно  и глубоко! Безусловно, это объяснение превосходит объяснение Галилео, которому пришлось немало потрудиться и опровергнуть некоторые общепринятые понятия  о силе и инерции, чтобы объяснить, почему мы не ощущаем движение Земли. Но как теория  Инквизиции справится с  более  сложной  задачей объяснения  движения планет?

Гелиоцентрическая теория объясняет их движение тем,  что  мы видим, как планеты движутся  по небу  сложными петлями, потому что, в действительности, они  движутся в пространстве по  маленьким окружностям (или  эллипсам), но и Земля тоже движется. Объяснение Инквизиции заключается в  том, что мы видим, как  планеты  движутся  по  небу  сложными  петлями,  потому  что  они  и  в пространстве  движутся  сложными  петлями;  но (и  здесь  в  соответствии  с Инквизицией  следует  суть  объяснения)  этим  сложным  движением  управляет простой  основной  принцип, а именно: планеты  движутся  так,  что, когда мы смотрим на них с Земли, кажется, что  и  они,  и  Земля  движутся по простым орбитам вокруг Солнца.

Чтобы  понять движение  планет на основе  теории Инквизиции, необходимо понять  этот  принцип,  поскольку налагаемые им ограничения  -- основа  всех детальных объяснений, которые можно сделать в рамках  этой теории. Например, если  бы кого-то спросили, почему парад планет произошел такого-то числа или почему  планета  изменила  траекторию  своего  движения  по  небу  на  петлю определенной формы,  ответ всегда был бы  следующим: "потому что именно  так все выглядело бы, если бы гелиоцентрическая теория была истинной". Итак, это и есть космология -- космология Инквизиции,  --  которую можно понять только на  основе  отличной  от  нее,  гелиоцентрической  космологии,  которой  она противоречит, но которую полностью копирует.

Если  бы Инквизиция всерьез попыталась  понять  мир  на  основе теории, которую она пыталась навязать  Галилео, она  бы тоже  поняла ее  губительную слабость, а именно: что она не решает ту задачу, которую имеет целью решить. Она не объясняет движение планет "без усложнений, присущих гелиоцентрической системе".  Напротив, она  неизбежно включает эту систему  как  часть  своего собственного  принципа  объяснения движения  планет.  Невозможно  понять мир через теорию Инквизиции, не поняв прежде гелиоцентрическую теорию.

Следовательно, мы не ошибаемся, когда считаем теорию Инквизиции скрытым усложнением  гелиоцентрической  теории, а не  наоборот. Мы  пришли  к такому выводу,  не сравнивая теорию  Инквизиции с современной космологией, что было бы равноценно  замкнутому  кругу,  а  всерьез  воспринимая  эту  теорию  как объяснение  мира. Я уже  упоминал теорию о лечении с  помощью травы, которую можно  исключить без экспериментальной проверки, поскольку она  не  содержит объяснений.  И  вновь  у  нас  есть  теория,  которую  можно  исключить  без экспериментальной  проверки,  поскольку  она  дает   плохие  объяснения   -- объяснения,  которые  сами  по   себе  хуже,   чем  те,  которые  предлагает конкурирующая теория.

Как я уже сказал, инквизиторы были  реалистами. Тем не менее, их теория имеет  общую  с солипсизмом  черту:  и  та  и другая  проводят  произвольную границу,  за  которую,  как  они  утверждают, человеческий  разум  не  имеет доступа, или за которой,  по крайней  мере, решение  задач -- это не  путь к пониманию. Для солипсистов эта  граница окружает  их  собственный мозг, или, возможно, их абстрактный разум, или нематериальную душу.  Для Инквизиции эта граница  охватывает всю Землю.  Некоторые  современные представители  теории креационизма   верят   в   существование   такой  же  границы,   только   не пространственной, а  временной, поскольку они считают,  что  вселенная  была создана  всего  шесть тысяч лет  назад и  дополнена вводящими  в заблуждение свидетельствами о более  ранних событиях. Бихевиоризм --  это теория  о том, что  не  имеет  смысла  объяснять  поведение  людей  на  основе   внутренних психических процессов. Для бихевиористов единственной приемлемой психологией является  изучение наблюдаемых  реакций  человека  на внешние  раздражители. Таким  образом,  они проводят точно  такую  же  границу,  как и  солипсисты, отделяя человеческий разум от внешней  реальности; только солипсисты говорят о бессмысленности рассуждений, о чем-то, находящемся по другую  сторону этой границы, а бихевиористы  говорят о бессмысленности  рассуждении о  том,  что находится по эту сторону границы.

В  связи  с  этим существует большой класс  родственных  теорий,  но мы вполне  можем рассматривать их как варианты  солипсизма. Они отличаются друг от  друга  тем,  где  проводят  границу реальности (или  границу  той  части реальности,  которая  понятна через решение задач)  и  тем, по какую сторону этой границы они ищут знание. Но  все они считают, что научный рационализм и другие  решения задач  неприменимы за  пределами этой  границы -- это просто игра.  Они  могут  допустить, что  эта игра  может быть удовлетворительной и полезной,  но  она остается всего лишь игрой, из которой  невозможно сделать обоснованных  выводов относительно реальности, находящейся по другую сторону границы.

Они очень похожи в своем основном возражении решению задач как средству создания знания,  состоящему в  том, что решение задач не  делает выводов из каких бы то ни было первичных источников мотивации.  В рамках выбранных  ими границ сторонники  всех этих теорий полагаются на методологию решения задач, будучи уверенными в  том, что поиск лучшего из имеющихся  объяснений  -- это также  и  способ  найти  самую  истинную  из  имеющихся  теорий.  Но  истину относительно того, что находится  за  пределами этих границ, они ищут где-то еще, и все они ищут источник первичной мотивации. Для религиозных людей роль такого источника может сыграть божественное откровение.  Солипсисты доверяют только непосредственному опыту  своих собственных мыслей, как это выражено в классическом аргументе Рене Декарта cogito ergo sum ("мыслю,  следовательно, существую").

Несмотря  на стремление строить свою философию на этой предположительно твердой основе, в действительности, Декарт позволял себе делать много других допущений  и  определенно не был солипсистом.  На самом деле в истории  было очень  мало истинных солипсистов, если таковые вообще были. Солипсизм обычно защищали лишь как средство нападок на научное рассуждение или как средство к получению одного из многих его вариантов. По тому же принципу хороший способ защитить науку от всевозможной критики и понять истинную связь между разумом и реальностью -- это рассмотреть аргументы против солипсизма.

Есть  стандартная философская  шутка  о  профессоре, читающем  лекцию в защиту  солипсизма.  Лекция  настолько  убедительна,   что  как  только  она заканчивается,   несколько   студентов   спешат   пожать  руку   профессора. "Великолепно. Я  согласен  с каждым  словом",  --  искренне  признается один студент. -- "Я тоже", -- говорит другой. "Мне очень приятно  это слышать, -- говорит  профессор.  --  Так   редко  представляется  возможность  встретить собратьев-солипсистов".

В этой шутке неявно присутствует веский аргумент против солипсизма. Его можно сформулировать  следующим образом.  В  чем  же  конкретно  заключалась теория, с которой соглашались эти студенты? Была ли это  теория профессора о том, что  студентов  не  существует, потому что существует только профессор? Чтобы  в  это поверить, прежде  всего,  им необходимо было  каким-то образом обойти аргумент Декарта cogito ergo sum. И если бы у них это получилось, они уже  не  были  бы  солипсистами,  поскольку  основное  положение  солипсизма заключается в том, что солипсист существует. Или  каждый студент был убежден в  теории, противоречащей теории  профессора,  теории о  том, что существует конкретный студент, но нет ни профессора, ни других  студентов? Это на самом деле сделало бы их всех  солипсистами, но ни один из студентов не согласился бы  с теорией, которую предлагал  профессор. Следовательно, ни  один из этих возможных вариантов  не  означает, что защита солипсизма профессором убедила студентов.   Если   они  согласятся  с  мнением  профессора,  они  не  будут солипсистами, а  если  они  станут солипсистами,  они  убедятся в  том,  что профессор ошибается.

Этот аргумент  нацелен на то, чтобы показать, что солипсизм  невозможно защитить буквально,  потому  что,  соглашаясь  с  подобной защитой,  человек неявно  противоречит ей. Но  наш профессор-солипсист мог попытаться избежать этого аргумента, сказав что-то вроде: "Я могу защитить солипсизм и неизменно делаю  это. Я  защищаю  его  не  от других людей, поскольку  других людей не существует, но от противоположных аргументов. Эти аргументы  попадают в поле моего внимания от  людей из  сна, которые ведут  себя как мыслящие существа, часто  противопоставляющие  свои мысли  моим. Моя лекция  и аргументы, в ней содержащиеся, направлены не на то, чтобы убедить этих людей из сна, а на то, чтобы убедить себя -- помочь себе прояснить свои мысли".

Однако, если существуют источники  мыслей, которые ведут себя, как если бы они были независимы от кого-либо, то они непременно являются независимыми от кого-либо. Если  я определяю "себя" как сознательную сущность, обладающую мыслями и чувствами, наличие которых я осознаю, то "люди из сна", с которыми я,  по-видимому, взаимодействую, по определению  -- нечто  отличное  от узко определенного "меня", а потому я должен допускать, что кроме меня существует что-то еще. Если  бы  я был ярым солипсистом, у меня остался бы единственный выход:  считать  людей из сна созданиями моего  подсознательного  разума  и, следовательно, частью "меня" в более свободном  смысле. Но тогда я  вынужден был бы допустить, что у "меня" очень могущественная структура, большая часть которой  не  зависит от моего  сознательного "я".  В рамках  этой  структуры присутствуют некоторые сущности -- люди  из сна, -- которые, несмотря на то, что являются всего  лишь  составляющими  разума  предполагаемого солипсиста, ведут себя словно ярые антисолипсисты. Я не мог бы назвать себя  солипсистом целиком и полностью, поскольку этого взгляда придерживалась бы  только  узко определенная   часть  меня.   Множество,  по-видимому,  большинство  мнений, находящихся в пределах моего разума, в целом противостояли бы  солипсизму. Я мог бы  изучить "наружную" часть себя  и  обнаружить, что  она, по-видимому, подчиняется  определенным  законам,  тем  же  законам,  которые,  по  словам учебников из сна, применимы к тому, что они называют физической вселенной. Я обнаружил бы, что внешняя  часть гораздо больше внутренней. Помимо того, что она содержит больше мыслей, она также  более  сложна,  более  разнообразна и обладает буквально в астрономическое число раз большим количеством измеримых переменных по сравнению с внутренней областью.

Более того,  эта наружная  часть поддается  научному изучению с помощью методов  Галилео. Поскольку  я  вынужден теперь  определить эту область  как часть  себя,  солипсизм уже не имеет аргумента против обоснованности  такого изучения,   которое  теперь  определяется  просто  как   форма  самоанализа. Солипсизм допускает,  а в  действительности,  принимает, что  знание о самом себе  можно получить  посредством  самоанализа.  Он  не может объявить,  что изучаемые сущности и процессы нереальны, поскольку реальность самого себя -- его основной постулат.

Таким  образом,  мы видим, что если воспринять солипсизм всерьез - если принять,  что это  истина и  что все  обоснованные объяснения  должны ему  в точности соответствовать, --  он разрушит сам себя. Чем  же солипсизм,  если принять  его всерьез, отличается  от  своего разумного  соперника  реализма? Всего  лишь  схемой  переименования.  Солипсизм  настаивает  на  том,  чтобы называть  объективно  различные  вещи  (например, внешнюю  реальность и  мой подсознательный  разум  или  самоанализ  и  научное наблюдение)  одинаковыми именами. Но затем  ему  приходится показывать, чем отличаются эти категории, посредством  объяснений на основе  чего-то вроде "наружной  части  себя". Но такие дополнительные объяснения не  понадобились бы, если бы он не настаивал на  необъяснимом переименовании. Кроме  того, солипсизм мог бы постулировать существование   еще  одного   класса   процессов:   невидимых,  необъяснимых процессов,  которые  дают  разуму  иллюзию  жизни  во   внешней  реальности. Солипсист,  уверенный,  что  не существует  ничего,  кроме  содержимого  его разума, также  должен  верить,  что  этот разум  --  явление  гораздо  более многообразное, чем это обычно считается: он содержит мысли, подобные  мыслям других людей, мысли о свойствах планет, мысли,  подобные законам физики. Эти мысли  реальны.  Они  развиваются  сложным  образом  (или  делают  вид,  что развиваются), и  они достаточно независимы, чтобы  удивлять, разочаровывать, просвещать или  противоречить тому классу мыслей, которые называют себя "я". Таким  образом,   солипсистское   объяснение   мира   основано   скорее   на взаимодействии мыслей, чем на взаимодействии предметов. Но эти мысли реальны и  взаимодействуют в соответствии с теми  же законами,  которые,  по  словам реалиста,  управляют взаимодействием  предметов.  Таким образом,  солипсизм, далекий  от  того,  чтобы  стать  мировоззрением,  разложенным  на  основные элементы, -- это реализм, искаженный и отягощенный дополнительными излишними допущениями,  --  никчемным  багажом,  который  используют  только  в  целях оправдания.

Этот  аргумент дает  нам  возможность  обойтись без  солипсизма и  всех родственных ему теорий,  которые  невозможно защитить. Между прочим, на этой основе мы уже  отвергли одно из мировоззрений, позитивизм (теорию о том, что бессмысленны все утверждения, кроме тех, которые описывают или предсказывают наблюдения).  Как  я  заметил  в  главе  1,  позитивизм  провозглашает  свою собственную   бессмысленность,   и,  следовательно,  его  невозможно  стойко защищать.

А  потому мы,  успокоившись, можем продолжать  придерживаться разумного реализма и искать объяснения с помощью научных методов. Однако в свете этого вывода,  что  мы  можем   сказать  об  аргументах,  сделавших   солипсизм  и родственные ему теории на первый взгляд правдоподобными, то есть такими, что невозможно  ни  доказать  их  ложность,  ни  исключить их  после  проведения эксперимента? Каков статус этих аргументов в настоящий момент? Если мы так и не доказали, что солипсизм ложен, и не исключили его с помощью эксперимента, что же мы сделали!

Этот вопрос содержит  в  себе  допущение относительно того, что  теории можно расположить в виде иерархии: "математические" -->  "научные" --> "философские", --  в зависимости от  уменьшения  свойственной им надежности. Многие люди воспринимают существование  такой иерархии как должное, несмотря на  то,  что  суждения  о  сравнительной  надежности  полностью  зависят  от философских  аргументов,  аргументов, которые  сами  себя классифицируют как весьма ненадежные! В действительности,  мысль об этой иерархии сродни ошибке редукционистов,  о  которой я  рассказывал  в главе 1  (теории  о  том,  что микроскопические  законы и явления  более фундаментальны, чем исходящие). То же допущение присутствует  в индуктивизме,  который полагает, что  мы  можем быть абсолютно уверены  в  выводах математических доказательств, потому  что они  дедуктивны, в  разумных  пределах уверены  в  научных  доказательствах, потому что они "индуктивны" и испытывать вечную нерешительность относительно философских доказательств, которые индуктивизм считает почти делом вкуса.

Но  ни  одно из этих утверждений не соответствует истине. Объяснения не доказывают средства, с  помощью которых  они были получены; их доказывает их лучшая,  по сравнению  с  конкурирующими  объяснениями,  способность  решать задачи,  которым  они  адресованы. Именно поэтому таким непреодолимым  может быть аргумент, связанный с тем, что теорию невозможно защитить. Предсказание или любое  допущение,  которое  невозможно  защитить, тем  не  менее,  может оставаться истинным, но объяснение,  которое невозможно защитить, -- это  не объяснение.  Отказ  от  "простых"  объяснений  на  основе их  недоказанности каким-то первичным объяснением неизбежно толкает человека  к тщетным поискам первичного источника доказательства. А такового не существует.

Не  существует и  иерархии  надежности от  математических аргументов  к научным  и   философским.  Некоторые  философские   доказательства,  включая доказательство   ложности  солипсизма,  гораздо  более  неопровержимы,   чем научные.  В  действительности,  каждое   научное  доказательство   принимает ложность не только солипсизма, но и других философских теорий, включая любое количество  вариантов  солипсизма,  которые  могли  бы противоречить  особым частям научного доказательства. Я также покажу (в главе  10), что даже чисто математические  доказательства  получают свою  надежность  из  физических  и философских теорий, поддерживающих их, и, следовательно, не могут обеспечить абсолютную определенность.

Приняв  реализм,  мы   постоянно  сталкиваемся   с  принятием   решений относительно  реальности  категорий, на которые ссылаемся при  конкурирующих объяснениях. Принять решение об их нереальности (как мы сделали это в случае с  "ангельской"  теорией  движения  планет)  --  все  равно,  что отвергнуть соответствующие объяснения. Таким образом, при поиске и сравнении объяснений нам  нужно  нечто большее,  чем опровержение  солипсизма.  Нам  нужно  найти причины принятия или отвержения факта существования  тех категорий,  которые могут  появиться  в конкурирующих  теориях;  другими словами, нам  необходим критерий реальности. Безусловно, нельзя ожидать, что мы найдем конечный  или безошибочный критерий.  Наши  суждения о  том, что реально,  а  что --  нет, всегда  зависят  от различных  объяснений,  которые  нам  доступны  и иногда меняются по мере того, как наши объяснения  становятся более совершенными. В девятнадцатом  веке  мало что с большей  уверенностью  посчитали бы реальнее силы  тяготения.  Она  не  только  фигурировала в  системе  законов Ньютона, которая  в  то время  не  имела  конкурентов,  ее  мог почувствовать каждый, постоянно,  даже  с закрытыми глазами --  или так всем  казалось. Сегодня мы понимаем тяготение не через теорию Ньютона, а через теорию  Эйнштейна,  и мы знаем, что такой силы не существует. Мы ее не чувствуем! Мы просто чувствуем сопротивление, которое препятствует нашему проникновению в землю под  нашими ногами.  Ничто  не тянет нас вниз. Единственная  причина, почему  мы падаем, когда теряем опору, заключается в том, что структура пространства и времени, в которой мы существуем, искривлена.

Изменяются не  только  объяснения,  постепенно  изменяются  (становятся более  совершенными)  наши  критерии  и  представление  о  том,  что  должно считаться  объяснением. Таким образом, список приемлемых способов объяснения всегда  будет  оставаться  открытым  сверху,  а  потому и  список приемлемых критериев реальности должен  оставаться таким  же. Но что же присутствует  в объяснении, -- если по каким-то причинам  мы считаем его удовлетворительным, --  что должно  заставить  нас классифицировать одни вещи  как  реальные,  а другие как иллюзорные или воображаемые?

Джеймс Босуэлл  в своей книге "Johnson's  Life" рассказывает, как он  и доктор   Джонсон   обсуждали   солипсистскую   теорию   епископа  Беркли   о несуществовании  материального мира. Босуэлл  заметил,  что, хотя  никто  не верит в эту теорию, никто все  же  не может ее  опровергнуть. Доктор Джонсон пнул большой камень и, почувствовав отдачу в  ноге. сказал: "Я опровергаю ее вот  так".  Он  имел  в  виду,  что  отрицание  существования  камня  Беркли несовместимо  с  обнаруженным  им  объяснением в  виде  отдачи,  которую  он почувствовал сам. Солипсизм не в состоянии дать ни одного  объяснения  того, почему этот или любой другой эксперимент имеет именно такой результат. Чтобы объяснить то воздействие, которое  оказал на него камень, доктор Джонсон был вынужден сформировать какую-либо точку зрения  относительно природы  камней. Были   ли   они  частью  независимой  внешней  реальности   или  плодом  его воображения? В  последнем случае  ему пришлось  бы  сделать  вывод, что "его воображение" само по себе -- громадная, сложная, автономная вселенная. Та же дилемма  возникла  бы  перед  профессором-солипсистом,   который,   если  бы стремился к  объяснениям,  вынужден был бы  сформировать  свою  точку зрения относительно природы слушателей.  И  Инквизиции пришлось  бы  принять  точку зрения  источника  закономерности,  лежащей   в   основе  движения   планет, закономерности,    которую    можно    объяснить,    только    ссылаясь   на гелиоцентрическую  теорию.  Принятие своей  собственной позиции  в  качестве объяснения  мира привело  бы  всех этих людей непосредственно  к  реализму и рационализму Галилео. Но  идея доктора  Джонсона  -- это нечто большее,  чем опровержение   солипсизма.  Она   также   показывает  критерий   реальности, используемый  в  науке,  а  именно:  если   что-то  может  оказать  ответное воздействие,  значит оно существует. "Оказать ответное воздействие" в данном случае не  обязательно означает, что так называемый объект реагирует на  то, что его  пнули --  что на него оказали физическое воздействие, как на камень доктора Джонсона.  Достаточно  того, что,  когда мы  "пинаем"  что-то,  этот объект   воздействует  на  нас  способами,  которые   требуют   независимого объяснения.  Например, у Галилео не было средств  воздействия на планеты, но он  мог воздействовать на свет,  исходящий от  них. Его эквивалентом пинания камня было преломление этого света через линзы телескопов и глаза. Этот свет реагировал, "воздействуя" на сетчатку его  глаз. И это  ответное воздействие позволило ему сделать вывод не только о  реальности света, но и о реальности гелиоцентрического  движения  планет,  необходимого  для  объяснения  картин падающего света.

Кстати, доктор Джонсон тоже  непосредственно не пинал камня. Человек -- это разум, а не тело. Доктор  Джонсон,  который провел этот эксперимент, был разумом,  и  этот  разум   непосредственно  "воздействовал"  всего  лишь  на несколько нервов, которые передали сигнал мускулам, подтолкнувшим его ногу к камню. Вскоре после этого доктор Джонсон ощутил, что камень "оказал ответное воздействие", но опять лишь косвенно, после того, как удар создал давление в его ботинке,  потом в  его коже,  а потом привел  к появлению  электрических импульсов  в его  нервах и так далее.  Разум  доктора  Джонсона, как и разум Галилео и разум любого другого человека, "воздействовал" на  нервы, "получал от  них  ответное воздействие" и делал вывод  о  существовании  и  свойствах реальности, основываясь на одних взаимодействиях. Какой  вывод  относительно реальности  имел право  сделать  доктор  Джонсон,  зависит  от  того,  какое наилучшее  объяснение  он  мог дать  происшедшему.  Например,  если  бы  ему показалось, что ощущение зависит только от  растяжения ноги, а не от внешних факторов, то  он, возможно, счел  бы  это свойством  своей ноги  или  только своего  разума.  Возможно, он  страдал  от  болезни, которая  проявлялась  в ощущении отдачи, когда бы он ни протягивал ногу определенным  образом.  Но в действительности  отдача  зависела  от  того,  что делал  камень:  например, находился в определенном месте, что, в свою очередь,  было связано с другими действиями, производимыми  камнем, например, он  был видим или воздействовал на  людей,  которые  его  пинали. Доктор Джонсон  ощущал,  что  эти действия автономны   (независимы   от  него)  и  достаточно  сложны.   Следовательно, объяснение реалистов,  почему камень дает ощущение отдачи,  включает в  себя сложную историю  о чем-то автономном. Но и  объяснение солипсистов делает то же  самое.  В  действительности,  любое  объяснение  явления отдачи  ноги -- обязательно "сложная история о чем-то  автономном". В сущности оно должно бы стать историей камня.  Солипсист назвал бы  его камнем из сна, но, не считая этого  названия,  истории солипсиста  и  реалиста  имели бы один  и  тот  же сценарий.

Мой  рассказ  о тенях и параллельных  вселенных в главе 2 был связан  с вопросом о  том, что  существует, а  что нет; и  неявно с  тем, что  считать доказательством существования, а что нет. Я воспользовался критерием доктора Джонсона. Вернемся к точке Х на экране, изображенном на рисунке 2.7 (с. 46). Эта  точка освещена только  при двух открытых  щелях, но  становится темной, когда  открывают  еще две щели. Я сказал,  что "неизбежен"  вывод о том, что через  вторую   пару  щелей  должно  проходить  что-то,  что  мешает  свету, проходящему через  первую  пару  щелей,  достигнуть  точки  X.  Такой  вывод логически  нельзя  назвать  неизбежным,  поскольку  если  бы  мы  не  искали объяснений, мы просто  могли бы сказать, что фотоны, которые мы видим, ведут себя  так,  словно  нечто,  проходящее  через  вторую пару щелей,  отклонило траекторию их движения, но на самом деле  этого нечто  там  нет. Точно также доктор Джонсон  мог сказать, что  он почувствовал отдачу в ноге, словно  там побывал камень, но на самом  деле там ничего не было. Инквизиция утверждала, что  только  кажется,  что  планеты движутся  так,  словно  и они,  и  Земля находятся  на  орбите вокруг Солнца,  но на самом деле  они  движутся вокруг неподвижной Земли.  Но  если наша  цель  --  объяснить движение  планет  или движение фотонов,  то  мы  должны  сделать то  же  самое,  что сделал доктор Джонсон. Мы  должны  принять методологическое правило, что если что-то ведет себя  так,  словно оно  существует, оказывая  ответное воздействие,  то  это воздействие  следует  рассматривать  как доказательство  существования этого объекта.  Теневые фотоны оказывают ответное воздействие на  реальные фотоны, а, значит, теневые фотоны существуют.

Можем  ли  мы  подобным  образом  сделать  вывод  из  критерия  доктора Джонсона,   что  "планеты  движутся  так,  словно  их  толкают   ангелы,  а, следовательно, ангелы  существуют"? Нет, но только потому,  что  у нас  есть объяснение  лучше.  Нельзя сказать,  что ангельская  теория  движения планет полностью  лишена  достоинств.  Она  объясняет,   почему   планеты  движутся независимо  от  небесной  сферы,   и  это  действительно  поднимает  ее  над солипсизмом. Но она  не объясняет, почему ангелы толкают  планеты по данному набору  орбит,  а  не по  какому-то  другому,  или, в  частности, почему они толкают  планеты, словно их движение  определяется кривизной пространства  и времени, универсальными законами  теории относительности. Вот  почему теория ангелов как объяснение не может конкурировать с теориями современной физики.

Точно также постулировать, что ангелы проходят  через вторую пару щелей и отклоняют наши  фотоны,  будет лучше, чем ничего.  Но мы можем сделать еще лучше. Мы точно знаем,  как эти ангелы должны вести себя: совсем как фотоны. Таким  образом, у нас есть выбор между объяснением, основанным  на невидимых ангелах,  притворяющихся фотонами,  и объяснением,  основанным на  невидимых фотонах.  При  отсутствии  независимого  объяснения,  почему  ангелы  должны притворяться фотонами, последнее объяснение считаем лучше первого.

Мы не чувствуем присутствия своих двойников  в других  вселенных. Точно также  инквизиторы  не чувствовали,  что Земля  под  их  ногами вертится.  И все-таки она  вертится! Теперь  рассмотрим,  что  бы мы чувствовали, если бы существовали  во множестве  копий,  взаимодействуя  только  через незаметные слабые воздействия квантовой интерференции. Это эквивалентно тому, что делал Галилео, когда анализировал,  как бы мы  почувствовали  Землю,  если  бы она двигалась  в  соответствии  с  гелиоцентрической  теорией.  Он  открыл,  что движение  было бы неощутимо. Но, возможно, слово "неощутимо" в данном случае не совсем уместно. Ни движение  Земли, ни присутствие параллельных вселенных невозможно  ощутить непосредственно, но  тогда нельзя ощутить ничего (кроме, пожалуй, своего собственного пустого существования, если справедлив аргумент Декарта).  Но  и то и другое можно  ощутить  в том  смысле,  что они ощутимо "оказывают ответное  воздействие"  на  нас,  если  мы изучаем их  с  помощью научных  инструментов.  Мы  можем видеть,  как  маятник Фуко раскачивается в плоскости, которая постепенно поворачивается, показывая этим вращение Земли, которая под ней  находится. Мы можем обнаружить  фотоны, которые отклонились из-за  интерференции со  своими двойниками из  другой вселенной. И  то,  что чувства,  с  которыми   мы  родились,  не  приспособлены   ощущать  все  это "непосредственно", -- всего лишь случайность, которая произошла в результате эволюции.

Неоспоримой теорию существования делает  не сила ответной  реакции чего бы то ни было. Важна роль такой теории в объяснениях. Я уже приводил примеры из  физики,  когда совсем  крошечная  "ответная  реакция"  приводила  нас  к грандиозным  выводам относительно реальности, потому что других объяснений у нас не было. Может произойти и обратное: если среди конкурирующих объяснений нет определенного победителя, то даже очень сильная "ответная реакция" может не  убедить  нас  в  том,  что  предполагаемый  источник  имеет  независимую реальность. Например,  однажды  вы можете увидеть, что на вас напали ужасные чудовища  --  а  потом  вы  проснетесь.  Даже  если объяснение,  которое они породили в вашем разуме, кажется адекватным,  все равно нерационально делать вывод  о  существовании  таких  чудовищ  в  физическом  мире.  Если  идя  по оживленной улице, вы почувствовали внезапную боль в плече, и оглянувшись, не обнаружили ничего, что  объяснило бы  эту боль,  вы,  возможно,  захотели бы узнать,  была  ли боль вызвана подсознательной частью  вашего  разума, вашим телом или чем-то извне. Вы могли счесть возможным, что какой-то спрятавшийся шутник выстрелил  в вас из пневматического ружья, но  вы  не  могли  сделать вывод  о  реальном  существовании  этого человека. Но  если  бы  вы  увидели катящуюся  по  тротуару  дробинку  от  пневматического  ружья,  вы  могли бы заключить, что  ни  одно объяснение не решает задачу лучше, чем объяснение с пневматическим ружьем, и в этом случае вы бы приняли это объяснение. Другими словами,  предварительно  вы  высказали бы догадку о существовании человека, которого  не  видели  и не  могли видеть  из-за  его  роли  в наилучшем  (из имеющихся у  вас) объяснении. Ясно, что теория существования такого человека не является логическим следствием результата наблюдений (в качестве которого в данном случае  выступает  отдельное наблюдение). Кроме того, эта теория не принимает форму "индуктивного обобщения", например, если вы проведете тот же самый  эксперимент, вы  можете получить другой результат.  Эту  теорию также нельзя  проверить экспериментально: эксперимент не может доказать отсутствие спрятавшегося шутника.  Несмотря на все это,  аргумент в пользу этой  теории мог бы  быть  чрезвычайно  убедительным,  если  бы  представлял собой лучшее объяснение.

Всякий  раз,  когда  я   пользовался  критерием  доктора  Джонсона  для приведения  доводов  в  защиту реальности  чего-либо, особенно важным всегда оказывалось одно  свойство -- сложность. Мы предпочитаем простые  объяснения сложным.  Кроме  того,  мы предпочитаем объяснения, которые  способны учесть детали и сложность, объяснениям, которые могут учесть только простые аспекты явлений.  В  соответствии  с  критерием  доктора  Джонсона  следует  считать реальными те сложные  категории, которые,  если мы  не сочтем их  реальными, усложнят  наши объяснения. Например, мы  должны  считать  реальными планеты, потому что в противном случае мы  будем вынуждены принять сложные объяснения о  космическом планетарии, об измененных  законах физики,  об ангелах или  о чем-то  еще,  что  при этом  допущении  давало бы нам иллюзию  того,  что  в космическом пространстве есть планеты.

Таким  образом,   наблюдаемая   сложность   структуры   или   поведения какого-либо объекта - это часть доказательства  реальности этого объекта. Но это не достаточное доказательство. Мы, например, не считаем свои отражения в зеркале  реальными   людьми.  Безусловно,  сами   иллюзии  --  это  реальные физические  процессы. Но иллюзорные объекты которые  они нам показывают,  не нужно считать реальными, потому что их сложность проистекает из чего-то еще. Их сложность не является автономной. Почему мы принимаем "зеркальную" теорию отражений, но отвергаем теорию  Солнечной системы  "как  планетария"? Потому что, имея простое объяснение действия зеркал, мы можем понять, что ничего из того,  что мы  видим  в  них, в  действительности за ними  не  находится.  В дальнейших объяснениях нет необходимости,  потому что отражения, несмотря на всю свою сложность, не являются автономными -- всю свою сложность они просто переняли  с нашей стороны  зеркала.  С планетами все обстоит иначе. Теория о том,  что космический  планетарий  реален и что  за  ним ничего  нет, только усугубляет задачу.  Поскольку, приняв эту  теорию, вместо  того чтобы просто узнать принцип действия Солнечной системы,  нам сначала пришлось бы спросить о принципе действия  планетария и только потом о принципе действия Солнечной системы,  которую  этот  планетарий представляет.  Мы не смогли  бы избежать последнего вопроса, повторяющего тот вопрос на который мы  пытались ответить в первую очередь. Теперь мы  можем перефразировать критерий доктора Джонсона следующим образом:

Если, в соответствии  с простейшим  объяснением,  какая-либо  категория является сложной и автономной, значит, эта категория реальна.

Теория  сложности  вычислений  --  это  отрасль  теории  вычислительных систем, которая связана с тем, какие ресурсы (как-то: время объем памяти или энергия)  необходимы для  выполнения  данных классов  вычислений.  Сложность отрезка  информации определяется на основе вычислительных ресурсов  (как-то: длина программы, количество вычислительных этапов или объем памяти), которые понадобились  бы  компьютеру  для воспроизведения этого  отрезка информации. Используют несколько  различных определений  сложности,  каждое  из  которых имеет  свою  область  применения.  В  данном случае  нас  не  волнуют точные определения,  но все они основаны на идее о том, что  сложный процесс -- это процесс,  который  в  действительности представляет нам результаты обширного вычисления. Планетарий хорошо иллюстрирует смысл, в котором  движение планет "представляет   нам  результаты  обширного   вычисления".  Предположим,  что планетарием управляет компьютер,  вычисляющий точное  изображение того,  что прожекторы  должны представить  в  качестве  изображения ночного неба. Чтобы сделать   это    достоверно,   компьютер    должен   использовать   формулы, предоставленные   астрономическими  теориями.   В   действительности   такое вычисление   идентично  тому,   которое  осуществили   бы   при  определении предсказаний,  куда обсерватории  следует  направить свои  телескопы,  чтобы увидеть реальные планеты и звезды. Говоря, что внешний вид планетария так же "сложен", как и вид ночного неба, которое он представляет,  мы имеем в виду, что оба этих  вычислительных процесса, -- один из  которых описывает  ночное небо,  а  второй  --  модель Солнечной системы, --  весьма  идентичны. Таким образом, мы  опять  можем  переформулировать критерий  доктора  Джонсона  на основе гипотетических вычислений:

Если  для обретения иллюзии того, что определенная  категория  реальна, потребуется значительное количество вычислений, то эта категория реальна.

Если  бы  в  ноге доктора Джонсона всякий  раз,  когда  он ее  вытягивал, появлялась  отдача,  то  источнику  его иллюзий  (Богу,  машине  виртуальной реальности  или  чему-то  еще)  пришлось  бы  проделать всего  лишь  простое вычисление, чтобы определить, когда давать ему ощущение отдачи (что-то вроде "ЕСЛИ нога вытянута, ТО отдача ..."). Но чтобы воспроизвести то, что испытал доктор Джонсон, в практическом эксперименте, необходимо принять во внимание, где находится камень, попадет ли по нему нога доктора Джонсона, насколько он тяжел, тверд  и  прочно ли вдавлен в землю,  пинал ли его  кто-то до доктора Джонсона и т.д. -- огромное вычисление.

Физики, склонные к мировоззрению,  подразумевающему существование одной вселенной,  иногда  пытаются   объяснить   явление  квантовой  интерференции следующим образом: "Теневых фотонов не  существует, -- говорят они, -- а то, что переносит влияние отдаленных щелей  на реальный фотон, --  ничто.  Некое действие на расстоянии (как в  законе тяготения Ньютона)  просто  заставляет фотоны  изменять траекторию,  когда  открывают отдаленную щель".  Но  в этом предполагаемом действии на расстоянии нет ничего "простого". Соответствующий физический закон не может не сказать, что отдаленные объекты воздействуют на фотон так,  словно что-то проходит через отдаленные щели  и  отскакивает  от отдаленных зеркал так,  чтобы  остановить этот фотон в нужное время в нужном месте. Для определения реакции фотона на эти отдаленные объекты потребовался бы тот же объем вычислений, что  и для создания истории о большом количестве теневых фотонов. Вычислению  пришлось бы  пройти через всю историю поведения каждого  фотона:  он  отскакивает  от этого,  его  останавливает  то и  т.д. Следовательно,  как  и  в  случае с камнем доктора Джонсона  и  с  планетами Галилео, история о теневых фотонах обязательно появляется в любом объяснении наблюдаемых результатов. Минимальная сложность этой истории делает отрицание существования этих объектов неприемлемым с философской точки зрения.

Физик   Дэвид   Бом  создал  теорию   с   предсказаниями,   идентичными предсказаниям  квантовой  теории, в которой  некая волна сопровождает каждый фотон,   переливается   через   всю  перегородку,  проходит  через  щели   и препятствует  движению  видимого  фотона. Теорию Бома часто представляют как вариант квантовой теории, основанный  на  существовании одной  вселенной. Но эта теория  ошибочна  в соответствии с критерием доктора Джонсона. Отработка поведения невидимой волны  Бома потребует тех же вычислений, что и отработка поведения триллионов  теневых фотонов. Некоторые части волны  описывают нас, наблюдателей, обнаруживающих фотоны и реагирующих на них; другие части волны описывают другие  варианты  нас,  реагирующих на фотоны в других положениях. Скромная  терминология Бома --  отношение  к большей части  реальности как к волне --  не меняет того факта, что  в  его  теории  реальность  состоит  из огромного  набора  сложных  категорий,  каждая из  которых способна  ощущать другие  категории из  своего набора, но  категории из  остальных наборов она может ощущать только косвенно.

Я описал новую концепцию Галилео нашей связи с внешней реальностью  как великое  методологическое  открытие.  Это  открытие  предоставило  нам новую надежную  форму рассуждения,  содержащего  результаты  наблюдений.  Один  из аспектов  его  открытия  действительно   заключается  в  следующем:  научное рассуждение  надежно  не в  том  смысле,  что  оно  удостоверяет, что  любая конкретная теория останется неизменной до  будущих  времен, а в  том смысле, что мы  правы, когда полагаемся на него.  Ибо мы  правы, когда ищем  решения задач,  а  не источники первичного доказательства. Результаты  наблюдений -- это действительно свидетельства, но не в  том смысле, что  из них  с помощью дедукции, индукции или любого другого метода можно вывести любую теорию, а в том смысле, что они могут стать  истинной причиной предпочтения одной теории другой.

Но  у  открытия  Галилео  есть другая  сторона, про которую  чаще всего забывают. Надежность научного  рассуждения --  это не  только качество  нас: нашего знания и наших взаимоотношений с реальностью. Это  также и новый факт о самой физической реальности, факт,  который Галилео выразил фразой: "Книга Природы написана  математическими символами". Как я уже сказал,  буквально в природе невозможно "прочитать" и частицы теории: это ошибка индуктивизма. Но там  есть  нечто   другое:   свидетельства,   или,  выражаясь  более  точно, реальность,  которая  предоставляет   нам   эти   свидетельства,   если   мы взаимодействуем с ней должным образом. Если нам дана крупица теории или даже крупицы  нескольких  конкурирующих теорий,  мы можем использовать результаты наблюдений,  чтобы  сделать выбор.  При  желании любой  человек может искать такие свидетельства, находить их и совершенствовать.  Для этого не  нужно ни полномочий, ни посвящения, ни священных текстов. Единственное, что нужно, -- смотреть в нужном направлении, не забывая про плодородные задачи и обещающие теории.  Эта  открытая  доступность  не  только  свидетельств,  но  и  всего механизма  обретения  знания,  --  ключевое  свойство  концепции  реальности Галилео.

Возможно, Галилео  считал  это само  собой разумеющимся, но это не так. Это независимое  допущение  о том,  какова  физическая реальность. Логически реальности  не  нужно  этого  свойства,  помогающего науке,  но  оно  у  нее присутствует --  и  присутствует  в  изобилии.  Вселенная  Галилео  насыщена свидетельствами.  Коперник  собрал  свидетельства  своей   гелиоцентрической теории в Польше. Тихо Браге собрал свои свидетельства в Дании, а Кеплер -- в Германии. Направив свой телескоп в небо над Италией, Галилео получил больший доступ к  тем же свидетельствам. Каждый  кусочек поверхности  Земли в каждую ясную ночь в течение миллиардов лет утопал в свидетельствах фактов и законов астрономии.  Для   множества   других  наук   свидетельства  тоже  были   на поверхности, но увидеть  их стало  возможно только в современности с помощью микроскопов и  других  приборов. Там, где свидетельств физически еще нет, мы можем  создать их  с помощью  таких  приборов, как лазеры  и  перегородки  с отверстиями -- приборов, которые может построить каждый где угодно и в любое время.  И  свидетельства будут  одни  и  те же,  независимо от  того, кто их обнаружит. Чем  более фундаментальна  теория, тем доступнее ее свидетельства (для  тех,  кто  знает,  как смотреть)  не только  на  Земле, но  и  во всем мультиверсе.

Таким образом, физическая реальность самоподобна на нескольких уровнях: несмотря  на  колоссальную  сложность  вселенной  и  мультиверса,  некоторые картины  бесконечно повторяются. Земля и Юпитер -- весьма непохожие планеты, но  они  движутся по  орбите  и  состоят из одинакового набора примерно  ста химических элементов (правда, в различных пропорциях). То же самое относится и к их двойникам из параллельных вселенных. Свидетельства, которые произвели столь сильное  впечатление на Галилео  и его современников, также существуют на других планетах и в отдаленных галактиках. Свидетельства,  которые сейчас изучают  физики  и  астрономы,  были  доступны миллиард  лет  назад  и будут доступны  еще  через миллиард  лет. Само существование общих  объяснительных теорий  означает,  что  несравнимые  объекты  и  события  некоторым  образом физически схожи. Свет, попадающий к нам из отдаленных галактик, -- это всего лишь свет, но нам он кажется галактиками. Таким образом, реальность содержит не только свидетельства, но и средства (например, наш разум и продукты нашей жизнедеятельности)   ее  понимания.  В  физической   реальности   существуют математические символы. И то, что именно мы помещаем  их туда, не умаляет их физическую суть. В этих символах -- в наших  планетариях, книгах, фильмах, в памяти наших  компьютеров и  в  нашем  мозге -- существуют образы физической реальности в целом,  образы не только внешнего вида объектов, но и структуры реальности.  Существуют  законы  и  объяснения,  редукционные  и  исходящие. Существуют  описания  и  объяснения  Большого  Взрыва и субъядерных частиц и процессов; существуют  математические абстракции; домыслы; искусство; этика; теневые  фотоны  и  параллельные  вселенные.  Степень  истинности  всех этих символов, образов и теорий,  -- то есть  определенное сходство с конкретными или  абстрактными  вещами, к  которым  они  относятся,  --  определяет новую самоподобность, которую дает реальности их существование. Эту самоподобность мы называем знанием.

ТЕРМИНОЛОГИЯ

Гелиоцентрическая  теория -- теория  о  том,  что Земля движется вокруг Солнца и вращается вокруг своей собственной оси.

Геоцентрическая теория --  теория  о том, что Земля неподвижна,  а  все остальные небесные тела движутся вокруг нее.

Реализм -- теория о  том, что  внешняя  физическая вселенная объективно существует и воздействует на нас через наши чувства.

Бритва Оккама (моя  формулировка)  -- не усложняйте объяснения, если  в этом  нет необходимости, потому что в противном  случае  излишние усложнения останутся необъясненными.

Критерий  доктора  Джонсона  (моя формулировка) --  если что-либо  дает ответную  реакцию,  значит,  оно  существует.  Уточненный  вариант:  если  в соответствии с простейшим объяснением какая-либо категория  является сложной и автономной, значит, эта категория реальна.

Самоподобность  --  некоторые  части  физической  реальности (например, символы, картины или человеческие мысли) похожи на другие ее части. Сходство может  быть конкретным, когда образы в планетарии  похожи на ночное небо; но важнее то, что  это сходство может быть абстрактным, когда  некое  положение квантовой теории, напечатанное в книге, правильно объясняет один из аспектов структуры мультиверса. (Возможно, некоторые читатели  знакомы с  фрактальной геометрией;  понятие  самоподобности,  определенное   здесь,  гораздо   шире понятия, используемого в этой области).

Теория сложности --  раздел  теории вычислительных систем, занимающийся ресурсами (такими, как время, объем памяти или  энергия), которые необходимы для выполнения данных классов вычислений.

РЕЗЮМЕ

Несмотря на  то,  что солипсизм  и  родственные ему доктрины  логически самосогласованны, их  можно полностью  опровергнуть,  просто воспринимая как серьезные   объяснения.  Хотя  все  они  претендуют  на  звание  упрощенного мировоззрения, такой  анализ  показывает, что  они  не  более чем  чрезмерно усложненные формы реализма, которые  невозможно защитить. Реальные категории ведут  себя сложным и автономным образом, который можно принять как критерий реальности: если что-либо  "дает ответную реакцию", оно существует.  Научное рассуждение,  использующее  наблюдение не  как  основу экстраполяции, а  как средство поиска отличий в объяснениях, не уступающих друг другу по остальным параметрам, может дать нам истинное знание о реальности.