Книга Веревка вокруг Земли и другие сюрпризы науки - Карл Саббаг

А теперь представьте себе два ряда костяшек домино, выставленных таким же образом по обе стороны короткого картонного «тоннеля». Допустим, вы толкаете левую костяшку, а затем смотрите, как движение по цепочке передается к началу тоннеля. Затем, после нескольких щелчков, донесшихся изнутри тоннеля, вы видите, что правый ряд костяшек валится в столь же организованном порядке. Как бы вы объяснили увиденное? Все шансы за то, что вы даже не усомнитесь: мол, картонный тоннель просто установили в центральной части того же непрерывного ряда домино, что и раньше, накрыв им часть костяшек, поэтому они падают точно так же, как и в прошлый раз.

А теперь представьте себе, что перед вами стол с длинным картонным тоннелем и в поле зрения ни одной костяшки. Слева в тоннель вкатывается красный мячик, а спустя секунду или две из правого конца тоннеля появляется синий мяч. На этот раз в поисках объяснения вы переберете уже больше возможных вариантов. Вам даже может прийти в голову (особенно теперь, когда вы все еще думаете про домино), что красный мячик толкает первую костяшку скрытого в недрах тоннеля ряда и весь ряд падает, пока последняя костяшка не вытолкнет синий мячик из другого конца. Но вы можете также предположить, что красный мячик просто врезается в синий где-то посередине тоннеля и подталкивает его к другому концу (хотя почему тогда он сам не выкатывается наружу вслед за синим?). Или может, красный мячик врезается в белую лабораторную крысу, выдрессированную подталкивать синий мячик к выходу из тоннеля. Или возможно, красный мячик — это и не мячик вовсе, а некая разновидность хамелеона со способностями ежа — он умеет сворачиваться в шар и менять цвет. Или, может быть…

Все вышеперечисленное имеет прямое отношение к гипотезам и теориям.

В первом случае вы можете предположить, что никакие гипотезы и теории не нужны, потому что весь ряд костяшек домино виден как на ладони. Вы знаете, что происходит, потому что обладаете определенными сведениями о физическом мире и эффектах, возникающих при соударении твердых тел. Если у вас есть хоть какие-то сомнения, вы можете проделать опыты с отдельными костяшками, взвесить их, измерить момент количества движения, проверить, не теряется ли по ходу падения костяшек энергия и не может ли эффект по этой причине не сработать (то есть падение костяшек прекратится, не дойдя до конца ряда), и так далее.

Во втором случае — когда костяшки расположены по обе стороны тоннеля — у вас есть теория относительно происходящих событий. Вы знаете, как ведет себя ряд костяшек, если толкнуть одну из них; все, что происходит за пределами короткого тоннеля, соответствует этому объяснению, и у вас нет причин полагать, будто внутри тоннеля ряд не продолжается и движение не передается из одного его конца в другой. Эта теория также является наиболее вероятным объяснением. В сущности, никаких иных идей, которые по-другому объясняли бы происходящее, у вас попросту нет. Применив «бритву Оккама», принцип, согласно которому самое простое объяснение, скорее всего, и будет верным, вы приходите к убеждению, что ваша теория полностью объясняет все, что вы видели.

В третьем примере — с красным и синим мячиками — у вас есть несколько гипотез. Хотя на этот раз вы не видите ни одной костяшки, вы можете сделать умозаключение, основанное на возможности, что внутри тоннеля костяшки все-таки есть. Но вы также допускаете и другие возможности, включая удар мяча по мячу, крыс и хамелеонов. При всем множестве конкурирующих гипотез, может статься, вы так и не узнаете, какая из них более (или менее) похожа на истину.

При обсуждении разнообразных научных вопросов — например, того, как устроена и действует Вселенная, — подчас не все понимают разницу между теорией и гипотезой, а некоторые и вовсе пренебрегают ею. Часто слышишь, как кто-то говорит: «Эволюция, движимая естественным отбором, — всего лишь теория», пытаясь тем самым выразить сомнение в обоснованности такого объяснения развития жизни на Земле. На самом деле это не «всего лишь теория» — это теория, не допускающая или почти не допускающая сомнений. Она не менее убедительна, чем теория о непрерывном ряде костяшек домино в тоннеле из второго примера. Как и в случае с этим примером, в наших знаниях об эволюционном пути от примитивных форм жизни к нынешнему многообразию форм жизни на Земле тоже есть некоторые пробелы; как и в случае с примером, мы знаем кое-что о той части цепочки костяшек, что находится слева, — благодаря изучению окаменелых останков. Мы также знаем многое о цепочке справа, поскольку можем наблюдать за естественным отбором в лабораторных условиях и даже воздействовать на него. Опять-таки, как и в случае с теорией о домино, любому сомневающемуся в данном объяснении придется предоставить достаточно убедительные контраргументы.

Если бы человечество считало, что «эволюция, движимая естественным отбором, — всего лишь гипотеза», оно должно было бы заготовить массу альтернативных объяснений, и, возможно, идея «разумного начала» — как раз одно из них (хотя я лично так не считаю, поскольку для гипотезы это объяснение содержит слишком мало характерных признаков научности). Но идея эволюции, основанной на естественном отборе, — прочнее, чем просто гипотеза, это теория. Единственная теория, объясняющая известные нам факты, и вместе с тем одно из величайших достижений науки за последние две сотни лет.

Без колес не разберешься

Когда крытые повозки мчатся по прерии, преследуемые улюлюкающими индейцами, иногда кажется, будто колеса этих повозок вращаются в обратном направлении — во всяком случае, если вы наблюдаете за этой сценой в кино. В реальной жизни такого никогда не происходит.

Эта иллюзия связана с тем, что движущаяся картинка состоит из серии неподвижных кадров, воспроизводимых со скоростью 24 единицы в секунду. Каждый кадр являет собой изображение, которое присутствует в вашей зрительной системе до тех пор, пока не сменится следующим кадром. Если камера «берёт» движение колеса со спицами — а именно такие колеса были у фургонов американских первопоселенцев, — последовательность кадров даст представление о вращении колеса за счет изменения расположения спиц. Есть три варианта оптических иллюзий, способных вмешаться в этот процесс. Хотя повозка и мчится, может показаться, будто колеса неподвижны; может показаться, что они крутятся в обратном направлении; и может показаться, что колеса крутятся в нужном направлении, но намного медленнее, чем вы ожидали. Объяснение первой иллюзии — неподвижные колеса у мчащейся повозки — поможет нам лучше понять остальные две.

Если для простоты объяснения взять колесо, где всего четыре спицы, то в первом кадре спицы могут выглядеть перекрестьем с осями, расположенными строго вертикально и горизонтально; будь спицы стрелками часов, они указывали бы на 12,3, 6 и 9 часов. Если между первым и вторым кадрами колесо совершит ровно четверть оборота, зрителю покажется, что спицы не сдвинулись, потому что та спица, что раньше показывала на 12, теперь показывает на 3 и все остальные спицы тоже сдвинулись на три часа вперед. То есть спицы выглядят точно так же, как и в предыдущем кадре, поэтому мы думаем, что они неподвижны. Если повозка сохраняет постоянную скорость, в следующем кадре спицы сдвинутся еще на четверть оборота, и нам снова будет казаться, что колесо не вращается. Допустим, съемка длилась несколько секунд и получилось сто и больше кадров, — все это время на экране нам будет казаться, будто повозка скользит по прерии на неподвижных колесах, — но это только при условии, что скорость не меняется.