Глава 1. Что такое научное мышление?

Науки относятся к тем явлениям, которых в природе не существует. Как это так, казалось бы?

Хорошо, представьте, что все люди ненадолго покинули Землю. Осталась ли существовать, скажем, физика? Или биология с историей? Останутся объекты изучения наук — физические явления, растения и животные, почвы, наша планета и другие космические объекты в конце концов. Несомненно, останутся книги, сайты, посвященные научным изысканием и открытиям, останутся лаборатории и исследовательские центры, но, поскольку людей нет, никаких исследований тоже нет. А любая наука — это в первую очередь деятельность людей, направленная на изучение нас самих или мира вокруг нас. Нет людей — нет деятельности!

Но вот любая ли человеческая деятельность является научной? Очевидно, что нет. Скажем, древний человек добывает себе коренья и плоды для пропитания — это научная деятельность? Нет, у нее совершенно другие задачи. Человек решает насущные проблемы выживания. Но вот в процессе этой деятельности он начинает замечать, например, что определенные плоды растут строго в определенных условиях, например, в местности засушливой, или, наоборот, болотистой. Что вкусны они тогда, когда становятся красными, Что существуют очень-очень похожие плоды, тоже красные, но они горькие и от них болит живот, а достоверно отличить одни от других можно только по типу листа — у “правильных” плодов лист, скажем, округлый, а у горьких — продолговатый. Таким образом в отношении такого плода у человека возникает определенный опыт.

Забегая далеко вперед, я отмечу, что опыт может формировать не только человек. В той или иной степени, формировать свое поведение с использованием опыта, полученного в ходе жизни, умеют многие организмы. Мы часто сталкиваемся с таким поведением на примере, скажем, домашних питомцев. Собаки хорошо запоминают, какие люди к ним добры, делятся едой, и таких гостей в вашем доме частенько быстро распознают, запоминают и предпочитают их другим людям, от которых угощения добиться не доводилось. Кошки быстро выучивают самые теплые места в доме, и используют их для сна. Это все примеры поведения, которое формируется на базе полученного опыта. Но поведение человека основывается на опыте едва ли не на все 100%, и от этой особенности у нас есть и “бонусы”, и “проблемы”, к которым я вернусь в отдаленных главах этой книги.

Опыт — это всегда правильные наблюдения? Выясняется, что совсем не всегда. На основе одних наблюдений в результате формируются науки, на основе других, например — суеверия. Скажем, описанные нами в примере с древним человеком наблюдения, подкрепленные наблюдениями других людей в его племени, передаваемые из уст в уста задолго до изобретения письменности формировали картину мира, которая позволяла нашим далеком предкам выживать, сохранять эти знания, а спустя века легли в основу географии, биологии и других наук. Но вот, скажем, откуда взялось суеверие о том, что черная кошка, перебежавшая дорогу — непременно к несчастью, которое может быть нейтрализовано, если три раза плюнуть через плечо? Вероятно, тоже из каких-то наблюдений. Так что не всякое наблюдение непременно приведет к созданию науки или к ее обогащению.

Опыт, приобретенный человеком в ходе взаимодействия с окружающим миром, называют эмпирическими знаниями. В определенный момент развития человека как вида у нас появилась речь и возможность обмениваться такими наблюдениями. Началось накопление опыта уже не в рамках одного человека, а в рамках сообщества, племени. Это оказалось очень эффективно — не даром говорят, что “одна голова хорошо, а две — лучше”, не говоря уже о 30-ти или даже 50-ти головах. Таким образом формировалась коллективная система знаний, которая обеспечила выживание древних сообществ людей.

Возможность обмениваться знаниями, сохранять их и передавать потомкам — это то, что очень трудно переоценить. Приведу небольшой пример.

Несколько лет назад группа ученых, изучавшая крупных человекообразных обезьян орангутанов, которые являются достаточно близкими нашими родственниками в эволюционном плане, обнаружила самца, который научился ловить рыбу. Такая форма поведения для этих обезьян не свойственна, но вот нашелся один, вероятно очень умный, который взял и освоил новый способ добычи пищи. Проблема только в том, что орангутаны ведут одиночный образ жизни, образуя пары только в брачный период, да и то ненадолго. Так что первооткрыватель рыболовства среди орангутанов даже своим собственным детям этот навык не передал. Совершенно иная ситуация в стае — там такое открытие могло бы быть поддержано другими особями, и имело бы шанс войти в повседневный обиход.

Так что можно говорить о том, что в целом коллективность, что называется, решает. А вовсе не интеллектуальность.

Со временем опыт накапливался все больше, наблюдения становились все более с одной стороны детальные, с другой — масштабные, охватывающие разные территории, крупные временные отрезки, большое количество особей. На базе этого всего начала формироваться наука. Наверное, вы знаете, что первые научные концепции возникли в период античности, когда сформировались и первые научные сообщества. Если вы всерьез начнете изучать труды античных ученых, то довольно быстро заметите такую закономерность: наряду с удивительными догадками, которые порой до сегодняшнего дня не теряют своей актуальности, в них встречаются настолько ошибочные гипотезы, что даже не самый прилежный школьник средней или старшей школы не сможет сдержать улыбку: “Что, они и вправду так считали???”

Наверное, тут тоже очень помог бы пример. Классическим может быть Аристотель (384-322 гг до н.э.).

Скорее всего, я не первый, кто упоминает вам этого человека, поскольку это был видный мыслитель античности, учитель самого Александра Македонского, ученый, которого считают “отцом” сразу нескольких наук. Сфера интересов Аристотеля была достаточно большой, и, в числе прочего, он интересовался окружающим миром. В его работах можно найти описания более чем 500 живых организмов, некоторые из которых были изучены им с точки зрения строения, некоторые — классифицированы.

В целом, вклад Аристотеля в то, что в дальнейшем стало наукой биологией можно считать значительным, и мы неоднократно будем возвращаться к его концепции в различных частях этой книги. Но, наряду со всем этим, Аристотель верил в то, что жизнь зарождается спонтанно, сама собой. Он полагал, что частицы вещества содержат некое “активное начало”, которое, если совпадут условия, создаст новую жизнь. Он считал, что активное начало есть, например, в солнечном свете, в тине, в гниющем мясе.

И тут вот что важно: утверждение, что жизнь может самозародиться в гниющем мясе, которое сейчас всерьез не воспринимается даже плохо образованным человеком, напрямую следует из опыта наблюдений. Представьте себе, что раз за разом люди, оставлявшие какие-то куски мяса на солнце, обнаруживали, что в гниющем мясе ползают всякие черви. Их (червей) еще вчера не было, а вот сегодня они появились. Что может подумать в этой ситуации человек, который не знает биологии? Черви самозародились в мясе!

Действительно, достоверные научные наблюдения в античных трудах щедро сдобрены ошибочными, а эта смесь тщательно замешана на религиозных убеждениях, в которых изобилуют мифические персонажи, которые, по мнению античных мыслителей, частенько вмешивались в дела людские. Один из мифов, например, описывает или появление пауков как отряда, или их способности создавать паутину путем превращения в паука некой Арахны, которая сразилась с богиней в искусстве создания тканей. Конечно же, она проиграла, но зато наука, изучающая паукообразных, в честь нее называется арахнологией (арахно — паук, логос — изучать), а паническая реакция при виде паука — арахнофобией (фобия — страх, ужас).

Со временем возникла необходимость каким-то образом отделить научные знания, гипотезы и теории от ненаучных. Это вполне понятно, ведь строить, скажем, производство на базе идеи, которая не подтверждается — это гарантировано потратить время и деньги впустую. Это оказалось настолько непростой задачей, что до сих пор многие взрослые люди не различают научные концепции в той или иной области от ненаучных, что особенно печально в наше время, когда есть огромное количество псевдонаучных книг, которые всячески стараются быть похожими на науку, используют ее термины, представляют материал примерно также, как это делается в научной литературе, и в результате обманывают очень многих читателей. Более того — существуют большие организации, которые выдают таким лжеученым лженаучные звания — академик, профессор и пр. Видите, быть причастным к научному знанию настолько престижно, что даже те, кто не имеют к нему отношения, очень хотят!

Какие же критерии выбраны в качестве основополагающих для отделения научных гипотез от всего остального, что существует в мире?

1. Предметность.

Прежде, чем проверять, имеет ли та или иная гипотеза шансы стать научной, надо понять, есть ли собственно предмет изучения. Примером теории, которая возникает при отсутствии предмета изучения — это астрология. Не путать с астрономией — это фундаментальная наука, исследующая небесные тела и не только. Итак, астрологи рассматривают закономерности между положением и движением небесных тел и психологическими особенностями человека, а также его судьбой. При этом нет никаких достоверных исследований, что, собственно, предмет изучения имеет место, то есть что такие закономерности существуют, и влияние небесных тел на судьбу человека в принципе есть. Более того, хорошо бы еще доказать, что понятие “судьба”, будучи обращенным не к прошлому, а к будущему, вообще имеет смысл.

Кстати, проблема с предметом исследования касается не только таких мифических наук, как астрология, но и вполне себе традиционных дисциплин, изучаемых, например, в школе. В обычной, общеобразовательной, не в Хогвардсе. Давайте рассмотрим историю.

Целый ряд исследователей отказывают ей в праве считаться наукой, поскольку предмет изучения истории — это события. А между тем одно и то же событие в летописях разных авторов из разных государств может сильно различаться. Для примера возьмем битву новгородцем со шведами в 1240 году. Долгое время ситуация с этим историческим событием была исключительно забавна, поскольку на территории СССР и России эта битва изучалась как значительное событие, в результате которого Александр стал именно Невским, а вторая сторона этой битвы – шведы – не считали эту битву реально существующей, поскольку архивы документов Швеции не содержали никаких упоминаний о том, что битва была, не говоря уже о каких-то подробностях про победителей, проигравших, потери, главнокомандующих и пр.

И только недавно найденные шведами документы в собственных архивах вынудили признать это событие реальным. Но сколько еще разночтений в трактовке событий как давней, так и недавней истории? И как быть с предметом изучения, который одновременно существует и не существует, в зависимости от того, на территории какой страны мы находимся?

Впрочем, такое положение вещей по мнению некоторых историков свидетельствует скорее не о том, что история — не наука, а о том, что история как наука находится в самом начале большого пути по сведению историй разных стран и народов в единый корпус исторических знаний. А начало любой науки — это осознание границ предмета изучения, то есть проведение линии между тем, что мы, как представители науки, изучаем, а что должны изучать другие исследователи других наук.

2. Верифицируемость.

Если какая-то гипотеза претендует на то, что является научной, то тот, кто ее выдвигает, должен сформулировать, какими способами ее можно доказать. При этом методы доказательства, естественно, тоже должны базироваться в научном поле, например, можно предложить эксперимент, который доказывает гипотезу. Причем, что интересно, не является важным, можно ли этот эксперимент произвести прямо сейчас — так бывает, что развития технологий на данный момент недостаточно, чтобы доказать гипотезу, но ученые понимают, каким должен быть инструментарий, чтобы этого добиться.

Скажем, гипотеза о том, что находится на обратной стороне Луны являлась научной, поскольку было понятно, что достаточно собрать летательный аппарат, которые облетит Луну и сделает снимки, и она может быть подтверждена. При этом на момент создания гипотезы такого аппарата не было. А когда целый ряд гипотез упираются в отсутствие необходимого устройства для подтверждения или опровержения, международное научное сообщество из 100 стран может собраться и коллективно построить, например, большой адронный коллайдер — ускорить заряженных частиц, который позволил осуществить прорыв сразу в нескольких отраслях физики.

Впрочем, тут тоже не все просто. Дело в том, что иногда исследователю удается найти факты, подтверждающие ту или иную гипотезу, но это не делает ее доказанной. Чтобы это понять, не надо быть великим ученым. Скажем, я формулирую гипотезу: “Все люди имеют 32 зуба”. Формулирую способ ее подтверждения: осмотр людей с подсчетом количества зубов. Начинаю осматривать — у первого — 32 зуба, у второй тоже, у третьего тоже… А у четвертого нет зубов мудрости. Но теоретически, учитывая количество людей, я мог бы довольно долго не натыкаться на такого представителя рода человеческого, у которого их не 32. Например, если бы я такие подсчеты начал производить в Африке или в Азии — там зубы мудрости есть у абсолютного большинства людей, а вот в Европе люди, у которых этих зубов нет, встречаются чаще.

На это обратил внимание философ и социолог Карл Поппер в 1935 году. Взамен критерия верифицируемосоти, который требует предложить способ доказать истинность гипотезы, он предложил свой критерий — фальсифицируемость, или, как его часто называют, критерий Поппера, который обязывает исследователя предложить способ опровержения своей гипотезы. По мнению Карла Поппера гипотеза может считаться научной лишь в том случае, когда есть понятный способ ее опровержения, в противном случае гипотезу необходимо признать антинаучной, псевдонаучной, к каковым Поппер относил астрологию, психоанализ, марксизм, а заодно с ними — историю, социологию и ряд теорий экономики.

Работы Карла Поппера вызвали волну критики, но я упомянул его в своей книге не для того, чтобы в эту волну окунуться, а для того, чтобы стали понятны причины, по которым люди часто путают научные и псевдо- или лженаучные гипотезы и теории.

3. Общая последовательность и логичность.

Научные гипотезы строятся на том, что есть причины и следствия. С этим есть масса сложностей, поскольку привычное нам бытовое мышление порой не помогает научному мышлению, а только мешает. Скажем, мы “по умолчанию” склонный воспринимать два события, которые произошли в хронологической последовательности, как связанные причинно-следственной связью. А между тем это могут быть

— не связанные вообще события,

— связанные как причина и следствие

— следствиями некоего третьего события.

В качестве примера можно привести вот такое высказывание: “Непривитые от Covid-19 жители Канады считают оправданной “спецоперацию” России в Украине в 12 раз чаще, чем те, кто получил три дозы вакцины”. Мозг привычно подбрасывает версию “из А (ранее состоявшееся событие) следует Б (позднее состоявшееся событие). И, если мы не занимаемся наукой, то вполне можем пойти этим путем. Однако в науке нам необходимо будет доказать само наличие связи между этими двумя событиями. Потому что, помимо того интересного влияния вакцины на тип мышления, которое заботливо подсунул нам мозг в качестве “логической” связки между двумя событиями, могут быть и другие варианты.

Например, вполне может быть, что речь в данном сообщении идет о сверхконсервативной прослойке канадского общества, которая, в силу возраста и/или воспитания, тяготеет к социалистическим и коммунистическим взглядам. И из этого следуют оба факта — и категорическое непринятие деятельности фармакологических компаний, которые выпускают вакцины (есть популярная в среде такого рода людей идея —  “Мировой заговор фармакологических компаний), и поддержка деятельности страны, которая, во-первых, долгое время являлась и отчасти до сих пор является носителем социалистических идей, и, во-вторых, в результате своих действий вызывает негативный отклик во большинстве стран мира, которые всегда с социалистическими странами как раз боролись. Это не единственное альтернативное логическое построение, могут быть и десятки других, но в любом случае научный подход состоит в том, что связь между событиями надо доказать.

В связи с научным мышлением часто вспоминают также принцип, который формулируется как “бритва Оккама”. Уильям Оккам, в честь которого он назван — это английский философ и монах, живший в 1300-х годах. Ему приписывается высказывание: “Излишне объяснять через многое то, что можно через меньшее”. Однако Оккам не придавал этой мысли столь большое значение, чтобы назвать это высказывание в свою честь. Гораздо позднее это сделал другой Уильям — Гамильтон, сформулировав принцип Оккама так: “Не следует множить сущности без необходимости”. Как работают эти утверждения в практическом научном исследовании?

На самом деле оба варианта этого утверждения — не законы, а рекомендации. Они предлагают в случаях, если есть исчерпывающее объяснение каких-то явлений или процессов, не искать дополнительных, избыточных причин. Например, на сегодняшний день мы точно знаем, при каких условиях идет эволюционный процесс. Более того, мы точно знаем, что даже искусственные системы, в которых соблюдены несколько условий:

• есть изменчивость (то есть по ряду признаков объекты отличаются);
• есть наследственность (объекты передают свои признаки по наследству);
• есть отбор (у объектов есть разные шансы передать свои признаки по наследству),

неизбежно начинают эволюционный процесс, даже будучи всего лишь математическими моделями, не говоря уже об организмах. То есть мы можем естественными причинами объяснить эволюционный процесс. И, следую принципу, который называется “бритва Оккама”, не будем добавлять в это объяснения Бога (или Богов), инопланетян или какие-то иные силы, без которых в данном случае вполне можно обойтись.

В биологии, как и в других науках, недопустимым считается ситуация, когда автор гипотезы или теории не предъявляет доказательств, предлагаю оппонентам самостоятельно провести исследования и опровергнуть то, что он придумал. К такого рода исследователям относятся как к шарлатанам. Отчасти потому, что в фокусе ученых есть масса реально важных вопросов, которые требуют быстрого решения. Что говорить – до сих пор множество болезней остаются неизлечимыми, мы живем в ожидании глобальных климатических изменений, прямо сейчас с поверхности планеты исчезают десятки видов организмов и т.д. Никаких ресурсов не хватит на то, чтобы опровергать все концепции, которые придут в голову, сколь бы занимательны они не были. Кроме того, надо понимать, что отсутствие чего-либо зачастую доказать вообще невозможно.

Лучше всего эту мысль, на мой взгляд, сформулировал Джеймс Рэнди, канадско-американский писатель, известный на весь мир своим скептическим подходом к суевериям, экстрасенсорным способностям людей и другим проявлениям волшебства и магии. В 1996 году он образовал Фонд, который обязуется выплатить 1 миллион долларов любому человеку, который в ходе научного эксперимента сможет доказать наличие у себя экстрасенсорных способностей. Излишне сейчас будет говорить о том, что эти деньги ни разу не покидали стен фонда.

Вот что говорит Рэнди о возможности доказать отсутствие чего-либо на своей лекции. Большая просьба относиться к тексту ниже именно как к мысленному эксперименту, при котором ни одно животное не пострадает.

«Я не могу доказать отсутствие. Я всегда готов увидеть доказательство обратного! Возьмем, например, Санта Клауса – на нем удобно объяснять…

Существование Санта Клауса можно проверить по определенным критериям. Например – измерить все камины. Но мне говорили, что он заходит через заднюю дверь, если дымоход забит, или слишком узкий. Значит, этот способ не подойдет. Возьмем летающих оленей – это отличный вариант! Это можно проверить… Давайте просто воображать! Определимся с выборкой – давайте возьмем рандомизированно (случайным образом отобранных – прим. моё) 1000 оленей. Погрузим их в грузовик, наймем кучу оленеводов и загоним их на крышу Всемирного Торгового Центра. Нам надо проверить, умеет ли северный олень летать… Развесим номера – 1, 2, 3 и так до 1000, большие, чтобы из видеть. И еще нужен кто-то с камерой, блокнотами, кучей таблиц и ручкой наготове. И мы приступаем! Время 10 часов 10 минут, отлично, начинаем эксперимент!

«Первый номер – прошу!». Первый номер подводят к краю. «Все отлично? Съемка идет? Первый – пошел!» (длинная пауза…- прим. моё). «Зафиксируйте – нет! Совсем нет!». «Номер два! Пошел!»…

Я не знаю, чем закончится эксперимент. Могу лишь предположить, опираясь на мои скудные познания в аэродинамике обычного оленя (хоть я и не эксперт), а также учитывая уже известные нам способности этих животных, я думаю, что нас ждет куча очень несчастных и переломанных оленей у подножия здания и пара непонимающих, что происходит полицейских… Что мы доказали этим экспериментом? Мы доказали, что олени не могут летать? Нет! Конечно нет! Задумайтесь, мы только показали, что в этом конкретном случае, при конкретных условиях атмосферного давления, температуры, радиации и так далее, на этих географических координатах в это время года эти конкретные олени или не умеют летать, или не хотят. Во втором случае мы точно знаем уровень IQ среднестатистического оленя…»

Этот фрагмент выступления, полную версию которого можно легко найти в интернете, хорошо объясняет то, что ученое сообщество не бросается опровергать всякую гипотезу, как только она появляется. Внутри науки достаточно спорных вопросов, которые ученым реально интересно исследовать, вокруг которых ведутся научные диспуты.

Существуют и другие принципы, опираясь на которые можно отличать научное от ненаучного. В этом важно разбираться, чтобы строить собственном мировоззрение на чем-то, что имеет отношение к реальности, развивать в себе критическое мышление и способность противостоять навязываемым мнениям.

Строго говоря, человек может прожить всю жизнь, вообще не применяя научное мышление. Существуют и альтернативные способы воспринимать реальность и строить свое поведение. Например, Роберт Сапольски, известный специалист в области биологии человеческого поведения, выделяет такое мышление, как «метамагическое», в котором присутствует и имеет большое значение вера в сверхъестественное (магия, волшебство, экстрасенсорика, религия).

Научная и метамагическая картины мира могут в рамках психики человека довольно интересно уживаться, разграничивая сферы применения (чему свидетельством являются крупные ученые, известные, помимо открытий, своими религиозными убеждениями), а могут вступать в конфликт, что приводит к тому, что человек либо перестает заниматься наукой, либо ограничивается в поиске причин событий достоверно существующими процессами и объектами.

Что касается биологии — это наука. Предмет ее изучения бегает, ползает, летает, иногда стоит или висит неподвижно, его можно наблюдать, измерять, трогать, а в некоторых случаях, если предмет изучения по совместительству является домашним животным — кормить и ухаживать. Концепции в биологии подчиняются принципам научного знания, а исследования — методологии этой науки. И, читая эту книгу, вы слегка прикоснетесь к научному знанию. Разумеется, в той степени, в которой это предполагается школьной программой. Ну… чуть в бОльшей степени. Поскольку эта книга все же для тех, кому биология интересна.