06.07.2011 | Наука

Конец науки

Попробуйте убедить человека "с улицы" в необходимости потратить миллиарды на исследования особенностей химизма планет.

Темой одного из прошлых номеров журнала "Знание - сила" был вопрос о «конце фундаментальной науки», провозглашенном в середине последнего десятилетия минувшего века известным американским научным журналистом Джоном Хорганом. По его мнению, наука подходит к концу своего развития, поскольку сегодня она уже обладает почти всем знанием, которое может быть достигнуто ее методами. Все основные феномены, эффекты, механизмы и законы уже открыты, ученым осталось лишь уточнять второстепенные подробности да находить своему знанию новые практические применения.

За сто лет до Хоргана, в 90-е годы XIX века мнение об исчерпанности задач науки – по крайней мере, физики – тоже было весьма распространенным, его высказывали многие авторитетные ученые. Но прошли буквально считанные годы – и на физиков обрушился каскад непредвиденных открытий, повлекших за собой две грандиозных научных революции: релятивистскую и квантовую. То же самое, похоже, происходит и сегодня: уже сейчас можно с уверенностью сказать, что печальные пророчества Хоргана не оправдались. Как резонно указывал один из авторов "З-С", именно в эти годы в астрофизике разразилась настоящая революция: в ней были сделаны открытия не просто важнейшие, но ясно показывающие, что все ранее полученные знания – лишь небольшая часть того, что мы можем узнать. Не менее радикальный переворот уже второе десятилетие происходит в зоологии беспозвоночных и вообще в биологической систематике, где новые методы исследования (так называемая «молекулярная филогения») и открытые при помощи их новые факты также потребовали решительного пересмотра существовавших теорий. Целый ряд биологических дисциплин – от молекулярной биологии до биоокеанологии – вплотную подошел к важнейшему рубежу: от вопросов типа «из чего это состоит?» они все чаще переходят к вопросам «как это работает все вместе?», открывающим совершенно новые перспективы.

Сомнения вызывает другое: может ли наука в ее современном состоянии достойно ответить на эти вызовы?

Говоря о науке, мы часто забываем, что она – не идеальная познавательная деятельность чистого разума. В социальном плане наука – это люди, занимающиеся наукой (со всеми присущими им страстями и слабостями), это организации – исследовательские коллективы и научные сообщества, это принятые правила и процедуры научной деятельности и т. д. Наконец, наука существует в обществе, получая от него ресурсы и заказы, пытаясь решить важные для него проблемы и взаимодействуя с ним множеством других способов. В наши дни, когда наука стала занятием массовым и дорогостоящим, ограничения, налагаемые на нее социальной средой и ее собственным социальным «телом», становятся особенно заметны. Не случится ли так, что именно они – а не нехватка того, что можно открывать и осмыслять – положат предел ее развитию?

Средства против цели

Пару лет назад сотрудник Массачусетсского технологического института Брюс Кнутсон предложил методику строгого количественного определения ценности научного эксперимента. Предложенный им показатель (получивший название surprisal, что можно перевести как «удивительность») рассчитывается по строгим формулам теории информации, и величина его тем больше, чем ниже была априорная вероятность результата эксперимента. Скажем, если в экспериментах на Большом адронном коллайдере в самом деле обнаружат заветный бозон Хиггса, «удивительность» (а значит, и ценность) такого исхода составит всего 0,02, а вот если найти эту частицу так и не удастся, «удивительность» составит целых 1,3. Поскольку первый результат будет означать всего лишь подтверждение уже существующих теорий, а второй – необходимость их пересмотра.

По мнению Кнутсона, при любом распределении ресурсов – грантов или рабочего времени уникальных установок (таких, как космический телескоп «Хаббл» или тот же Большой адронный коллайдер ) – надо удовлетворять те заявки, у которых выше «удивительность».

Можно отнестись к предложению Кнутсона как к шутке или научному курьезу. Можно вспомнить, что самыми ценными в истории науки оказывались результаты абсолютно непредвиденные, вероятность которых никто не мог рассчитать, так как не мог предположить саму возможность распада атома или абсолютности скорости света. Можно мрачно предречь, что самый информативный показатель эффективности работы немедленно перестает быть таковым, как только от него начинает зависеть зарплата работников. Но нетрудно заметить, что предложение американского физика отражает желание как-то согласовать между собой две ипостаси науки: науку – поиск неведомого, который по определению не может гарантировать определенный результат, и науку – отрасль экономики, которая не может обходиться без оценки эффективности проектов.

Парадоксы, возникающие в результате применения к науке критериев эффективности, убедительно описаны в статье Константина Корчагина. К сожалению, в этом отношении у общества, похоже, нет выбора: сегодня никто не может финансировать исследование всего, что достойно изучения. Значит, надо выбирать, кому дать ресурсы, кому в них отказать. Кто бы это ни делал – эксцентричный богач-меценат, завотделом ЦК КПСС, коллегия независимых экспертов научного фонда или еще кто – никаких ясных и формализуемых критериев для такого выбора у него не будет. Ведь задача получателя средств – узнать то, чего еще никто не знает, и чем глубже и важнее полученный результат, тем меньше его можно было ожидать до начала работы.

И тут уже не так важно, будут ли гранты раздаваться пропорционально индексу цитируемости или разыгрываться на спичках, будут ли вообще финансировать науку по конкурсно-грантовому механизму или по старинке – раздавая исследовательским центрам бюджетные куски «от достигнутого». Важно, что выбор в любом случае делать придется, причем по критериям, внешним по отношению к самой науке и смыслу ее деятельности.

Но у этого процесса есть и другая сторона: изменение поведения самих ученых. Конкуренция за ресурсы превращет их в игроков на своего рода фьючерсной бирже, предлагающих распорядителям средств прокредитовать их сегодня под поставки товара – новых знаний – в будущем. А поскольку предложение на этом рынке явно превышает спрос (да вдобавок в момент заключения сделки «поставщики» не могут даже пообещать, каким будет их товар), перед учеными, хотят они того или нет, неизбежно встает вопрос о маркетинге результатов своей работы.

Реклама – двигатель науки

Во всех странах, где вообще есть фундаментальная наука, ее финансирует в основном государство. Причем законодателями мод и нравов в этой области являются страны с демократической политической системой. Следовательно, необходимость приоритетного развития того или иного направления нужно доказывать выборным политикам, а в конечном счете – избирателям, «человеку с улицы». Попробуйте убедить его в необходимости потратить миллиарды его кровных долларов на исследования, скажем, особенностей химизма планет, астероидов и прочих небесных тел…

Вот если бы намекнуть, что эти исследования могут привести к открытию внеземной жизни... да что там «могут»? мы уже почти открыли ее, и нужно только немного денег, чтобы наши ученые привезли живых инопланетных тварей! Это будет всем понятно, и кто посмеет пожалеть денег на такие чудеса?

В результате чуть ли не в каждой научной работе, посвященной космическим телам – от экзопланет до метеоритов – обязательно найдется хоть одна фраза типа «эти результаты косвенно свидетельствуют о том, что на (вставить имя небесного тела) может быть обнаружена жизнь». В качестве «свидетельства» такого рода может выступать что угодно: вода и метан на Марсе, простые органические (и «почти-органические», вроде мочевины) вещества во льду кометы, необычная структура кристаллов оксида железа на метеорите... Вершиной рассуждений такого рода может служить одна из статей, посвященных метеориту ALH84001, выбитому когда-то более крупным телом с поверхности Марса и после долгих скитаний в космосе упавшему на Землю в конце последнего оледенения. Авторы сочли нужным специально подчеркнуть: примененные ими методы показывают, что метеорит «длительное время находился при температуре, не препятствующей формированию жизни». (Чтобы в полной мере оценить этот глубокомысленный вывод, нужно знать, что в современной науке до сих пор нет единого мнения о том, в каких температурных условиях возник даже тот единственный экземпляр жизни, который нам известен.)

Заметим: речь не идет о каких-либо фальсификациях или грубых ошибках. «Товар», предлагаемый научными брокерами, в данном случае безусловно стоит своих денег: изучение тел Солнечной системы сегодня переживает «второй золотой век», то и дело подбрасывая ученым великолепные загадки, вроде того же марсианского метана: откуда он на планете, где нет ни жизни, ни геологической активности? Тем не менее аналогичные приемы на «обычных» рынках могли бы быть расценены как недобросовестная реклама. Правда, там это обвинение исходило бы, скорее всего, от конкурентов, торгующих аналогичным товаром.

Здесь же коллеги-конкуренты не заинтересованы в разоблачении подобных трюков: если общество удастся убедить в важности этой тематики, то и они внакладе не останутся.

Конечно, планетология – наука особая: исследования в ней очень сильно зависят от специализированных космических аппаратов, подготовка и запуск которых стоят чрезвычайно дорого. Но точно такие же примеры можно найти практически в любой современной дисциплине. Например, в палеонтологии – где исследования не только не привязаны к миллиардным проектам, но порой не требуют даже затрат на экспедиции и раскопки: многие значительные открытия сделаны в результате анализа уже собранных и описанных окаменелостей. Такова же была история самой громкой палеонтологической сенсации 2009 года: подробно изучив найденные еще за четверть века до того останки небольшого эоценового млекопитающего, норвежский палеонтолог Йорн Хурум и собранная им международная команда исследователей дали понять, что это существо (которому они дали имя Ида) «изменит всё» в наших представлениях об эволюции человека. Сенсационная находка была представлена миру по всем правилам коммерческой рекламы, как новый гаджет или новая книга о Гарри Поттере. Первым шагом были публикации в популярных газетах – щедрые на эпитеты и обещания, но весьма скупые на подробности. Затем наступила кульминация: 19 мая в Американском музее естественной истории в Нью-Йорке была открыта специальная выставка, посвященная Иде. Ленточку разрезал мэр Нью-Йорка Майкл Блумберг, а открытию выставки предшествовала громкая пресс-конференция, совмещенная с презентацией книги об Иде, фильма об Иде и сайта, посвященного Иде (все эти материалы были полны столь прозрачных намеков о родстве Иды с людьми, что многие журналисты в простоте душевной преподнесли Иду как пресловутое «недостающее звено»). И в тот же день уже в научном журнале PLoS One вышла нормальная академическая статья Хурума и его коллег: подробное описание находки, реконструкция ее внешнего вида, предполагаемого образа жизни и обстоятельств гибели – и ни слова про «недостающее звено». Самым смелым выводом статьи было утверждение о том, что Ида (точнее, семейство Adapidae, к которому она принадлежит) является предком всех настоящих обезьян. Это, конечно, означало, что она и наш предок тоже, но подобная логика уже мало чем отличается от известной байки про экспонат выставки современного искусства – коробку с надписью «Здесь Бог». Открыв ее, посетитель видел внутри другую надпись: «Бог вездесущ – значит, он есть и здесь».

Снова подчеркнем: в истории с Идой не было ни подделок (вроде пресловутого «пилтдаунского человека»), ни заведомо неверной интерпретации фактов. Новый вид существ, живших почти 50 миллионов лет назад, – это в любом случае серьезное открытие. Тем более, что до сих пор адапиды были известны только по отдельным зубам, фрагментам костей и прочим разрозненным останкам. А тут – практически полный скелет в естественном положении плюс пригодные для изучения следы шерсти и содержимого желудка. В предположении о том, что именно адапиды стали предками настоящих обезьян, тоже нет ничего ненаучного – но ничего и сенсационного: оно обсуждается специалистами уже не первое десятилетие. Правда, сторонников у этой точки зрения сегодня немного, и вряд ли исследование группы Хурума заметно увеличит их число. Оппоненты резонно указывают, что в статье, вокруг которой было поднято столько шума, вывод о родстве адапид с обезьянами делается на основании анализа всего трех десятков признаков – хотя находка такой полноты позволяет сравнить их по крайней мере по трем сотням. То ли авторы торопились возвестить о своем открытии непременно в год юбилея Дарвина (что они об этом помнили, видно уже из научного названия, присвоенного ими Иде, – Darwinius masillae), то ли из всех имеющихся признаков намеренно выбрали только те, которые работали на их гипотезу.

Понятно, что многие палеонтологи, совершавшие не менее интересные находки, но не пытавшиеся превратить их в мировую сенсацию, публично выразили свое недоумение действиями норвежского коллеги. Отвечая им, Хурум прямо сказал: так делает любая поп-группа и любой спортсмен, и «мы и в науке должны привыкать думать так же», поскольку «это часть процесса донесения научных данных до широкой публики».

Правда, реакция профессионального сообщества на эпопею Иды показывает, что большинство ученых пока думает иначе. Однако процесс, что называется, пошел – что видно хотя бы по эволюции такого традиционного атрибута научной публикации, как обсуждение возможного значения работы. Эта часть текста обычно носит сугубо ритуальный характер, но тем показательней происходящие с ней изменения: если раньше она была адресована коллегам-исследователям, то сейчас все чаще оказывается ориентированной на «человека с улицы». Причем по крайней мере в некоторых случаях «возможное значение» откровенно притянуто за уши – когда, например, в конце толковой и интересной работы о нейрофизиологических механизмах памяти у пчел читаешь что-нибудь вроде «полученные данные могут оказаться полезными для профилактики и лечения болезни Альцгеймера»…

Не мудрствуя лукаво

Нетрудно предсказать, что будет, если ученый мир и в самом деле воспримет нравы шоу-бизнеса и массовой торговли. В экономике давно известен так называемый «эффект лимонов »: если на рынке присутствуют добротный товар и его низкокачественная имитация и если при этом покупатель не может отличить одно от другого раньше, чем заплатит деньги, подделка неизбежно вытеснит с рынка настоящую вещь. На «рынке науки», где, как мы помним, оценить качество «товара» в момент покупки не может не только «покупатель», но и сам «продавец», действие этого закона должно быть особенно сокрушительным.

Однако несмотря на тревожные симптомы сегодня образ действий Йорна Хурума – все же скорее исключение, причем воспринимаемое научным сообществом как безусловное нарушение норм. Так что «эффект лимонов» для науки пока остается будущей угрозой – в отличие от другого явления, которое, похоже, происходит прямо на наших глазах.

Чтобы пояснить, о чем идет речь, придется сделать небольшое отступление. Время от времени в науке появляются так называемые «большие теории» – концепции, значение которых выходит далеко за пределы конкретной дисциплины, которые изменяют облик всей науки и заметно влияют на мировоззрение общества в целом. За последние два века к таким достижениям можно отнести атомно-молекулярную теорию строения вещества, теорию эволюции, генетику (классическую и молекулярную), теорию относительности, квантовую механику, теорию информации… Список, разумеется, неполон, да и вообще граница между «большой» и просто весьма плодотворной теорией условна. Но попробуйте поставить в этот ряд какую-нибудь научную концепцию, выдвинутую в последние полвека.

Конечно, доказать связь между затянувшимся отсутствием «больших теорий» и новой социальной организацией науки затруднительно. Каждая такая теория – явление штучное, а развитие науки весьма неравномерно: бурные теоретические революции сменяются периодами плавного накопления фактов и детальной разработки существующих теорий.

Однако и более частные концепции, выдвинутые в последнее время, создают впечатление, что уровень теоретизирования, культура построения гипотез в современной науке отчетливо снижается.

Впечатление это, конечно, абсолютно субъективно: трудно представить, как формализовать понятия «уровень» или «изощренность» до такой степени, чтобы можно было сравнивать разные теории по этим показателям. Но порой эффект, о котором идет речь, становится просто наглядным.

Мне уже приходилось писать на страницах «З – С» об «астероидной» теории вымирания динозавров, необычайной популярности которой не могут повредить ни явные логические несообразности, ни все более длинный ряд противоречащих ей фактов. При этом единственную альтернативу ей составляют концепции, связывающие массовые вымирания с какой-нибудь другой глобальной катастрофой – например, с необычайно мощным массовым извержением вулканов. Гипотезы собственно эволюционные, рассматривающие мел-палеогеновые вымирания как отдаленные последствия перестройки мезозойской биосферы, вызванной пеоявлением и распространением цветковых растений, остаются «за флагом» – вне узкого круга специалистов-палеонтологов они попросту неизвестны. Хотя они гораздо лучше соответствуют фактам, свободны от внутренних противоречий и в общем-то не особенно сложны для понимания. Но у них есть принципиальный недостаток – их, грубо говоря, нельзя изложить в виде комикса. Они оперируют такими понятиями, как биотические связи, конкуренция, экологические ниши и т. п. Понятия эти в науке хорошо известны, их реальности никто не отрицает, но их трудно выразить в наглядных образах (как и ряд других фундаментальных научных понятий – например, энтропию). А значит – трудно объяснить «человеку с улицы», будь то политик, журналист, чиновник или просто обыватель, он же избиратель-налогоплательщик.

Соответственно, в конкуренции за внимание общества преимущество получают теории, предлагающие в качестве объяснения что-нибудь легко представимое и оставляющее вполне конкретные материальные следы – падение астероида или извержение вулкана.

Сказанное относится, конечно, не только к палеонтологии. Наоборот – как раз в этой науке профессиональное сообщество сохранило способность и к выдвижению изощренных гипотез, и к их адекватной оценке (недаром астероидная теория выдвинута не специалистом-палеонтологом, а пришельцем-физиком). И потому в ней можно увидеть, что тенденция к упрощению теоретических построений порождается не внутренней логикой развития науки, а внешними по отношению к науке факторами. В некоторых же других областях знания слово «теория» чаще всего обозначает простейшее эмпирическое обобщение. Если, допустим, показано, что частота заболевания астмой достоверно коррелирует с числом плавательных бассейнов на душу населения, то тут же выдвигается «теория»: посещение плавательного бассейна способствует развитию астмы. Дальше начинается выяснение того, какие именно связанные с бассейном факторы могут обеспечивать такое действие (например, хлор, используемый для обеззараживания воды) и т. д.

Здесь нужно сделать важную оговорку: сам по себе процесс выдвижения и проверки таких вот простейших гипотез для научного исследования не только нормален, но и необходим. Конечно, значительная часть этих предположений впоследствии не подтвердится – ну так на то они и гипотезы. Беда не в этом, а в том, что все теоретическое осмысление процесса часто сводится к выдвижению гипотез такого типа, в лучшем случае – цепочки их (скажем, если окажется, что хлор ни при чем, можно проверить способность какого-нибудь другого фактора провоцировать астму). Такое «теоретизирование» не требует ни творческого воображения, ни владения методологией, ни культуры рассуждений – ничего, кроме добросовестного следования простенькому алгоритму. В принципе подобной работой мог бы заниматься и робот.

Впрочем, что значит «мог бы»? В апреле 2009 года в журнале  Science вышли сразу две работы об успешных испытаниях «автоматических ученых». В одной из них был описан робот-исследователь «Адам», успешно устанавливавший соответствие между ферментами дрожжей и кодирующими их генами. Выбрав 13 ферментов, он сформулировал 20 гипотез о том, какие гены могли бы их кодировать. Затем он спланировал и провел необходимые эксперименты, по итогам которых 8 исходных гипотез счел маловероятными, а 12 – перспективными. На момент публикации исследования биохимики-люди уже определили гены для шести ферментов, с которыми работал «Адам», – и во всех случаях его предположения подтвердились.

Дело, разумеется, не в уязвленной человеческой гордости. Добросовестный трудяга «Адам» убедительно продемонстрировал: для успешной работы в сегодняшней науке вовсе не обязательно понимать сущность изучаемых процессов и явлений. Лишним оказалось именно то, что мы привыкли считать главной целью научной деятельности и главным отличием науки от любых других человеческих занятий.

Что дальше?

«А может, в этом и есть великая сермяжная правда?» – спрашивал персонаж романа Ильфа и Петрова, столкнувшись с очередной неприятностью. Может, именно такой и должна быть будущая наука – или то, что придет ей на смену? В конце концов, это было бы своего рода возвращением к истокам: как известно, большинство соотношений евклидовой геометрии было известно еще в Древнем Египте. То, что египтяне не знали, что эти соотношения можно логически вывести из ограниченного набора аксиом и определений, не мешало им применять эти полезные рецепты на практике. С другой стороны, все чаще приходится слышать, что развитие науки вплотную подвело ее к пределу возможностей человеческого понимания. Подавляющее большинство взрослых, здоровых, образованных людей не может ни понять сущности проблем современной математики или теоретической физики, ни даже вообразить изучаемые ими объекты. Нетрудно вообразить, что следующее поколение теорий не сможет понять никто – а значит, и сформулировать их будет некому. А выдвигать и проверять корреляционные гипотезы или строить и постепенно улучшать модели можно для объектов и явлений любой степени сложности. Умели же наши предки предсказывать погоду по приметам, ничего не зная о динамике воздушных масс!

Однако науки, имеющие дело со сложными системами, сегодня одна за другой сталкиваются с необходимостью перехода от анализа к синтезу – от выяснения свойств отдельных элементов к пониманию того, как они складываются в целостную систему. Уже сейчас ясно, что решение таких задач потребует не столько сверхчувствительных приборов и сверхмощных компьютеров, сколько изощренного теоретического мышления.

Попытки же решить их «в лоб» – попарными корреляциями, подбором моделей или выявлением зависимости между внешними воздействиями и ответом объекта – столь же плодотворны, как надежда вычислить будущее Вселенной, измерив координаты и импульсы всех образующих ее тел.

Таким образом, налицо – явное противоречие между логикой развития науки как познавательной деятельности и логикой развития науки как социального института. Противоречие, острота которого уже вполне позволяет говорить о кризисе. И простой отказ от притязаний науки на понимание и объяснение мира означал бы не разрешение этого кризиса, а его дальнейшее обострение.

Сегодня пути выхода из этого кризиса не просматриваются даже в самых общих чертах. Однако уже сама природа его внушает некоторую надежду. В истории человечества известно немало случаев, когда те или иные социальные институты теряли способность выполнять свои специфические задачи. Одни из них радикально (и порой болезненно) трансформировались, другие превращались в чисто декоративные образования, третьи отмирали вовсе. Но практически никогда такой конфликт не приводил к отказу от самих задач.

Источник: «Знание – сила» № 11, 2009,