Книга Вечность. В поисках окончательной теории времени - Шон Кэрролл

Однако критерий «соответствия экспериментальным данным» не так-то прост. Как минимум, данным могут отвечать множество различных теорий; к тому же очень многообещающая теория может не полностью соответствовать данным в своем текущем состоянии, несмотря на то что суть ее верна. Если копнуть еще глубже, то одни теории могут казаться идеально соответствующими данным, но все же заводить в концептуальный тупик или же вести к внутреннему противоречию, тогда как другие, несмотря на некоторые расхождения с данными, могут выглядеть весьма многообещающими в перспективе и в будущем превращаться в нечто гораздо более приемлемое. В конечном счете как бы много данных мы ни собрали, это всегда будет лишь крохотная доля всех возможных экспериментов. Так имеем ли мы право выбирать?

Реальность научной работы слишком сложна, чтобы ее можно было облечь в форму пары нехитрых девизов. Проблема, как отличать «науку» от «не науки», настолько каверзна, что для нее придумали отдельное название: «проблема демаркации». Научные философы вовсю веселятся, ведя бесконечные споры о том, как разрешить ее наилучшим образом.

Несмотря на то что цель научной теории — достичь соответствия с экспериментальными данными, худшей из возможных научных теорий будет та, которая соответствует всем возможным данным. Причина в том, что истинная цель все же — не просто обеспечить соответствие с тем, что мы видим во Вселенной, а объяснить, что мы видим. А сделать это можно, только если вы понимаете, почему вещи находятся в том конкретном порядке, в каком они находятся, а не в каком-то ином. Другими словами, ваша теория должна утверждать, что определенные вещи вообще никогда происходить не могут, — в противном случае она ничего особенного не говорит.

Эту идею особенно рьяно защищал Карл Поппер, утверждавший, что для научной теории важнее быть не «верифицируемой», а «фальсифицируемой».[306] Однако это не означает существования данных, противоречащих теории, — только то, что теория ясно делает предсказания, которые могли бы, в принципе, быть опровергнуты с помощью каких-то экспериментов. Теория должна быть объектом для нападок, иначе ее нельзя называть научной. Поппер имел в виду историческую теорию Карла Маркса и теорию психоанализа Зигмунда Фрейда. Эти влиятельные интеллектуальные построения, по его мнению, абсолютно не дотягивали до научного статуса, о котором с таким удовольствием вещали их сторонники. Поппер полагал, что все, что когда-либо происходило в мире, и любое поведение, демонстрируемое человеком, может быть «объяснено» с помощью теорий Маркса и Фрейда, — но вы никогда не сможете ткнуть пальцем в какое-нибудь наблюдаемое событие и сказать: «Ага! А вот это точно невозможно согласовать с этими теориями!». Как противопоставление он приводил теорию относительности Эйнштейна, которая для случайного человека с улицы звучит не менее заумно и непостижимо, но делает весьма определенные предсказания, которые (если бы эксперименты привели к другим результатам) вполне способны опровергнуть саму теорию.

Мультиленная — это не теория

В какое положение это ставит Мультиленную? Взять нас — мы утверждаем, что на практике применяем научные принципы, когда пытаемся «объяснить» наблюдаемую стрелу времени в нашей Вселенной, ссылаясь на бесконечное множество других Вселенных, которые мы даже не в состоянии наблюдать. Можно ли опровергнуть заявление о существовании других Вселенных? Неудивительно, что подобные гипотетические теоретизирования о не поддающихся наблюдению вещах оставляют неприятное впечатление у многих ученых. По их мнению, если вы не можете сделать конкретное предсказание, которое может быть опровергнуто экспериментально, то, чем бы вы ни занимались, — это не наука. В лучшем случае это философия, и, если уж на то пошло, не лучшего качества.

Однако истина, как это часто бывает, немного сложнее. Все эти разговоры о Мультиленных могут в итоге попросту завести нас в тупик. И столетие спустя наши потомки будут качать головами, вспоминая интеллектуальные усилия, впустую потраченные на попытки понять, что было до Большого взрыва, — точно так же, как мы удивляемся, зачем было тратить столько сил на алхимию или теорию теплорода. Но причиной этого будет не то, что современные космологи сошли с истинного научного пути, а то (если действительно так произойдет), что наша теория оказалась неверной.

Касательно роли не поддающихся наблюдению вещей в науке необходимо сделать акцент на двух моментах. Во-первых, неправильно считать целью науки исключительно систематизацию экспериментальных данных. Цель науки намного глубже: она заключается в том, чтобы понять поведение мира природы.[307] В начале XVII века Иоганн Кеплер предложил три закона движения планет, которые безошибочно объясняли громадные объемы астрономических данных, собранные его учителем Тихо Браге. Однако мы не понимали динамику планет по-настоящему до тех пор, пока Исаак Ньютон не продемонстрировал, что она может быть объяснена в терминах простого обратно-квадратичного закона гравитации. Аналогично, нам не нужно заглядывать дальше Большого взрыва, чтобы понять эволюцию нашей наблюдаемой Вселенной; необходимо только задать условия в ранние времена, и на этом все. Однако эта стратегия не дает никакого понимания, почему условия были именно такими, какими они были.

Схожую логику можно было бы применить, пытаясь опровергнуть необходимость в теории инфляции; все, что делает инфляция, — это берет то, что мы уже и так знаем о Вселенной (она плоская, однообразная и в ней нет монополей), и объясняет все в терминах простых базовых правил. Но зачем нам это? Мы могли бы просто принять вещи такими, какие они есть. Однако в результате нашего стремления достичь большего, по-настоящему понять раннюю Вселенную, а не просто согласиться с ее особенностями, мы обнаружили, что инфляция способна предоставить намного больше — теорию первоисточника и природы начальных возмущений, которые выросли в галактики и крупномасштабные структуры. Это главное преимущество подхода, в котором мы ищем понимание, а не просто удовлетворяемся соответствием с данными, — истинное понимание приводит к новым высотам, о которых мы раньше не задумывались и не ставили цели достичь. Если однажды мы поймем, почему у ранней Вселенной была низкая энтропия, то велика вероятность того, что лежащий в основе этого явления базовый механизм объяснит гораздо больше, чем один-единственный факт.

Второй момент еще важнее, несмотря на то что следующее утверждение звучит несколько банально: наука — это беспорядочная, запутанная штука. Базис науки — эмпирическое знание, и это навсегда останется правдой. Мы руководствуемся экспериментальными данными, а не исключительно мотивами. Но для того чтобы достичь уровня, на котором мы сможем руководствоваться данными, нам приходится пройти долгую дорогу, полную неэмпирических подсказок и предпочтений в построении моделей и сравнении их друг с другом. В этом нет ничего плохого. Главным критерием конечного продукта должно быть то, насколько хорошо он объясняет данные, но это совсем не означает, что каждый шаг на пути должен быть плодом близкого и детального контакта с экспериментом.