Псевдонаука

1. Дары Прометея

Наука – это Прометей[2], несущий первобытным людям огонь и свет. Под огнем здесь можно понимать технологии, которые делают нашу жизнь проще и лучше, под светом – знания об окружающем мире. Удивительно, но многим современным людям, зависящим от научного прогресса и каждодневно пользующимся его достижениями, приходится объяснять, чем они ему обязаны.

«Наука остановилась», – слышу я очень часто. Где научные революции, где новые Эйнштейны? Одна из причин того, что мы не замечаем успехи науки, – это привычка. Да, мы привыкли к постоянным научным сенсациям, высокотехнологичный мир вокруг нас – обыденная данность. Не вызывают восхищения открытия экзопланет, выдающиеся эксперименты в микробиологии, успехи когнитивных наук. Обыватель пресытился. Ему подавай сенсацию из ряда вон: чтобы человек произошел от инопланетян или чтобы во льдах Антарктиды было найдено НЛО; чтобы ученые научились разговаривать с умершими; чтобы что-нибудь великое опровергли; чтобы ученые доказали, что мысль материальна, и так далее. И главное, чтобы новость была проста и понятна без каких-либо усилий.

Тем не менее наука и правда неумолимо движется вперед. Более того, мы уже давно живем в состоянии перманентной научной революции – лавина новых открытий столь огромна, что даже ученые часто не успевают обрабатывать и осмыслять поступающие факты. Что уж говорить о нас, простых людях – нам вообще за научными открытиями не угнаться. Это все дела нужно бросить и целыми днями читать научные обзоры. Давайте быстро пробежимся по новостям последних лет из мира большой науки и современных технологий.

Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова объявил о создании базы данных «Ноева ковчега». Создание этого хранилища позволит сохранить биоразнообразие нашей планеты и создать новые способы полезного использования биологического материала.

В Мексике родился первый в мире ребенок с ДНК трех родителей: отца, матери и женщины – донора митохондриальной ДНК. Мать ребенка не могла иметь здоровых детей из-за мутации митохондриальных генов и согласилась на оплодотворение по новой методике.

Международная группа ученых впервые наблюдала поведение, похожее на погребальный обряд, у шимпанзе. Способность шимпанзе использовать инструменты известна давно, но подобное сложное поведение было обнаружено впервые.

Биологи научились читать геномы индивидуальных клеток. Подобные методы могут стать одним из ключей к познанию тайн эмбрионального развития, закономерностей дифференциации стволовых клеток, функционирования нейронов и выработке стратегий лечения опухолевых заболеваний. Мы изучаем жизнь на все более тонких уровнях.

Международная исследовательская группа пришла к выводу, что жизнь в суровых климатических условиях привела к увеличению размера мозга у птиц. Статья опубликована в журнале «Nature Communication».

Генетики поняли, как вернуть помидорам вкус и запах, отнятые селекционерами. Современные сорта помидоров, как правило, лишены своего особенного помидорного запаха и зачастую вкуса. Это результат селекции, нацеленной на создание крупных и ярких плодов, привлекательных для глаза покупателя, в ущерб вкусу и запаху. Были выявлены химические компоненты, влияющие на вкус и запах. В дальнейшем на соответствующие гены можно будет направить усилия селекционеров для решения проблемы.

Анализ данных по смертности и продолжительности жизни людей, включая сверхдолгожителей, подтвердил идею о существовании биологического предела человеческого долголетия, который фактически был достигнут уже в 1980-90-е годы и который вряд ли удастся преодолеть без радикальных биомедицинских прорывов. Вероятность того, что кто-то из жителей Земли в обозримом будущем перешагнет 125-летний рубеж, исследователи оценили как пренебрежимо малую.

Парализованных обезьян научили ходить с помощью нейроинтерфейса. Ученые из Швейцарской высшей технической школы вернули подвижность ногам обезьян с травмой спинного мозга с помощью мозговых имплантов. Как отмечают авторы, все компоненты имплантов, использованных в этих экспериментах, одобрены для исследований на человеке.

Медики, возможно, смогут создавать искусственные голосовые связки. Группа ученых под руководством доктора Натана Вельхэна биоинженерным способом создала ткань, способную имитировать работу слизистой оболочки голосовых связок. В рамках одного из последних экспериментов на лабораторных мышах с привитым человеческим иммунитетом исследователи проверили, что новая ткань не отторгается организмами грызунов. Вероятно, она приживется и в человеческом теле.

Агентство перспективных оборонных разработок (DARPA) Пентагона (США) совместно с американской компанией Mobius Bionics передало первые серийные бионические протезы рук в больницу. В DARPA утверждают, что новые протезы пока являются единственными в США такими устройствами, поступившими в свободную продажу и одобренными Комиссией по контролю за лекарствами и питательными веществами.

Палеонтологи из Шведского музея естественной истории во время раскопок в Читракуте в центральной части Индии обнаружили окаменелые останки многоклеточного организма, возраст которых оценивается в 1,6 миллиарда лет. На данный момент это древнейшие найденные останки многоклеточного организма.

Ученые из Великобритании, Норвегии, США, Австралии и Канады обнаружили в отложениях кварца возрастом от 3,7 до 4,3 миллиарда лет микроскопические трубочки и нитевидные структуры. Они предполагают, что эти образования – следы жизнедеятельности древних микроорганизмов. Если это действительно так, новая находка станет рекордсменом – древнейшим доказательством жизни на Земле.

Ученые из британского Университета Ланкастера, китайского Северо-Западного университета и британского Университета Бата разработали алгоритм, который позволяет взломать пароль-узор на телефонах Android за пять попыток. Согласно исследованию, для взлома пароля злоумышленнику достаточно заснять процесс разблокировки экрана. При этом у него нет необходимости наблюдать непосредственно за экраном смартфона, достаточно находиться на расстоянии до девяти метров от владельца телефона, сидя сбоку от него или перед ним.

Коллаборация LHCb, работающая на Большом адронном коллайдере, объявила об обнаружении сразу пяти новых тяжелых элементарных частиц (барионов).

Астрономы всего мира с нетерпением ждут ввода в строй новейшего и крупнейшего инфракрасного телескопа «Джеймс Уэбб». Он должен заменить на «боевом» посту известный телескоп «Хаббл». С помощью «Джеймса Уэбба» астрономы планируют изучить свет первых звезд и галактик, сформированных после Большого взрыва, а также, возможно, прояснить вопрос с наличием жизни на планетах вне Солнечной системы. Вывод на орбиту запланирован на октябрь 2018 года.

1. Бионические протезы как иллюстрация ответа на вопрос, зачем нужен прогресс науки и техники человечеству.

2. Основное зеркало телескопа «Хаббл» (слева) и состоящее из 18 сегментов основное зеркало телескопа «Джеймс Уэбб» (справа) в одном масштабе.

3. Сборка телескопа «Джеймс Узбб» в лаборатории Центра космических полетов Годдарда НАСА. В лаборатории поддерживается стерильная чистота.

Тайна девятой планеты. Астрономы продолжают поиски гипотетической массивной планеты за пределами орбиты Нептуна, о возможном существовании которой заявили в январе 2016 года астрономы Майкл Браун и Константин Батыгин. Новое компьютерное моделирование сузило область поиска.

Группа инженеров под руководством 94-летнего Джона Гуденафа (John Goodenough), одного из создателей литий-ионного аккумулятора, разработала полностью твердотельную батарею. Она не возгорается, быстро заряжается, выдерживает больше тысячи циклов зарядки и разрядки, отлично работает на морозе и недорого стоит. Для каждого из нас, имеющих смартфоны, ноутбуки, фотоаппараты и другие гаджеты, это открытие имеет первостепенную важность.

Мы сделали лишь выборочный беглый обзор. Подобные научные новости появляются постоянно. Можно ли утверждать, что наука «топчется на месте»? Кто-то критикует науку – ради бога. Но говорить, что в ней ничего не происходит, что «наука остановилась», – это абсурд.

2. Механизмы науки. С чего начинается наука?

Почему же именно наука приносит ощутимые плоды, а лженаука – нет? Незнание ответа на этот вопрос мешает отличить настоящую науку от заблуждений и шарлатанства, понять вроде бы простые вещи: почему не работают, например, различные магические практики и ритуалы.

Чем отличается научное познание? Можно ли назвать какие-либо принципы, которые отличают научное мышление от мышления другого рода? Наука – это во многом стихия чистого творчества, успех здесь часто сопряжен со случайностью, интуицией, иногда вообще не поддается логическому объяснению. Но, вероятно, почти каждый ученый, и в первую очередь экспериментатор (теоретики могут себе позволить пофантазировать), осознанно или неосознанно соглашается с двумя мировоззренческими установками, или аксиомами:

Принцип 1. Наш мир объективно существует. То есть не является плодом нашего воображения и не исчезает, когда мы, например, спим. Также мир не является компьютерной симуляцией.

Принцип 2. Миром управляют естественные законы. То есть завтра физические законы не изменятся. Не изменятся они и послезавтра. Потусторонние силы не вмешиваются в естественный ход природных процессов. Мелкие бесенята не заставляют яблоко, оторвавшееся с яблони, улетать в космос, вместо того чтобы падать на землю. На других планетах в других галактиках точно так же действуют закон тяготения и законы электромагнетизма, свойства атомов везде во Вселенной одинаковы.

Древние греки были язычниками. В их мифологии различные боги, полубоги, нимфы, сатиры постоянно ссорились друг с другом, строили козни, обманывали и плели интриги. Сверхъестественные сущности вмешивались в жизнь простых людей, влияя на все: от удачи полководца в великой битве до глиняного горшка, падающего со стола хозяйки. Ученому-экспериментатору было бы тяжело жить в ту эпоху[3]. Невозможно предсказать результаты последующего опыта, если завтра Гера повздорит с Дионисом, и тот, в отместку, сорвет вам важный эксперимент.

Христианская традиция, назначая единого Бога создателем всего сущего, в то же время лишала окружающую нас природу божественного статуса. Средневековый алхимик уже создавал некое подобие эксперимента, а инженеры-конструкторы брались за разработку сложных и точных устройств. Бес, как говорится, все еще мог попутать, но природа уже в принципе становилась познаваемой.

Современная наука не рассматривает влияние сверхъестественных сил на протекание природных процессов. Физические, химические, биологические, а теперь уже и психологические, и социальные явления объясняются причинами естественного характера. И судя по тому, что наука успешно развивается, это влияние либо отсутствует, либо влияет так, что мы не можем его обнаружить. Оба названных нами принципа связаны друг с другом и сообща дают нам возможность познавать окружающий нас мир. Реальность объективна. Все сущее подчинено естественным законам природы. Так говорит наука.

В науке ты никогда не знаешь наверняка, каким окажется окончательный результат. Каждое научное открытие, возникновение новой научной теории – это уникальный процесс и уникальный случай. Но есть общая схема научного исследования, различные фрагменты которой ученые так или иначе постоянно используют. С чего же эта самая наука начинается? Зачем и почему? Айзек Азимов говорил, что все начинается с любопытства:

«Любопытство, непреодолимая тяга к познанию не присущи мертвой материи, но присущи нам, людям. Ученый, берущийся разобраться с тем или иным явлением природы, вероятно, очень любопытный малый! Могучая (и часто разрушительная) сила человеческого любопытства отражена в мифах и легендах.»

Способность ученых добывать достоверные знания об устройстве мира, позволяющие развивать высокие технологии, появилась не за один день. Научная методология, как и сама наука, формировалась постепенно на протяжении многих веков: древнегреческие мыслители, средневековая философия, Декарт, Галилей, Ньютон, Лейбниц, Лаплас, Пирсон и Фишер, Поппер, Кокрейн и многие другие. Методы науки продолжают совершенствоваться и сегодня – это необходимое условие ее развития. Ведь современные научные проблемы гораздо сложнее и тоньше, чем проблемы науки XVII века.

3. Механизмы науки. От факта к гипотезе

Вооружившись любопытством, вечным спутником человечества, мы начинаем научное исследование, и отправной точкой для нас является первичный сбор данных. Мы производим акт наблюдения, фиксируем эмпирический[4] факт. По легенде, именно эмпирический факт – упавшее на голову Ньютона яблоко – подтолкнуло его к открытию закона всемирного тяготения. Это, по всей видимости, всего лишь легенда, но что-то из чувственного опыта всегда наводит нас на дальнейшие размышления.

Итак, эмпирический факт зафиксирован – нам на голову упало яблоко, и мы решили изучить это явление подробнее. Что делать дальше? Выдающийся математик Анри Пуанкаре писал: «Наиболее интересными являются те факты, которые могут служить свою службу многократно, которые могут повторяться». Когда ученый выводит некоторые общие законы или закономерности, формулирует некие универсальные положения для определенного класса явлений, он должен изучить множество однотипных или похожих случаев. На этом этапе исследования происходит накопление эмпирических данных. Здесь мы уже имеем дело с методом исследования – наблюдением. Фиксация эмпирических фактов уже происходит не случайно, а целенаправленно. Физик наблюдает многократно падающие яблоки и другие тела. Астроном наблюдает множество различных звезд в телескоп, фиксируя различные особенности их свечения. Микробиолог наблюдает, как размножаются бактерии в чашке Петри. В некоторых областях науки наблюдение – единственный и главный эмпирический метод исследования. К примеру, в астрономии мы можем наблюдать только естественный ход событий (солнечную активность, движение планет, светимость звезд и галактик), никак в них не вмешиваясь.

Наглядная иллюстрация эволюции инструментов научного поиска в астрономии.

1. Фотографии звездного неба, по которым в 1930 американским астрономом Клайдом Томбо был открыт Плутон. Положение Плутона показано белой стрелкой. (Обсерватория Лоуэлла, 23 и 29 января 1930).

2. Изображение Плутона, полученное орбитальным телескопом «Хаббл» в 1994 году. На тот момент снимок являлся самой информативной и качественной фотографией карликовой планеты. Расстояние до нее от Земли 4,8 миллиарда километров.

3. Мозаика из высококачественных изображений Плутона, полученных космическим аппаратом «Новые горизонты» с расстояния в 450 тысяч километров 14 июля 2015 года.

В случае с падением яблок можно потрясти яблоню самому и вызвать «яблокопад». Воспроизведение изучаемого явления в контролируемых условиях называется экспериментом. Полный контроль над проведением эксперимента, учет возможных внешних факторов, оценка погрешностей, подробное описание методики проведения – обязательные требования к любому ученому-экспериментатору. Корректно поставленный научный эксперимент должен быть воспроизводимым в любой аналогичной лаборатории. Если другие исследователи не смогут повторить наш эксперимент, – это, скорее всего, говорит либо о наших ошибках и неучтенных факторах, либо о намеренной фальсификации (такое в мире науки, к сожалению, тоже случается).

Один из самых известных снимков, полученных телескопом «Хаббла» – «Столпы творения». Область звездообразования, находящаяся в туманности Орел на расстоянии 7000 световых лет

При любой возможности ученые стараются делать количественные замеры каких-либо параметров. В естественных науках с этим проблем нет – и физика, и химия, и во многих своих областях биология – количественные науки. В физике измерение вообще является основой любого эксперимента.

События, происходившие когда-то в далеком прошлом или происходящие непредсказуемым образом, равно как и события, невоспроизводимые в опыте, сильно затрудняют ученым работу. Многие вопросы, связанные с подобными явлениями, до сих пор остаются открытыми. Например, именно с этим связаны трудности в изучении феномена шаровых молний[5], хотя даже их устройство наука постепенно постигает.

Великолепная триада – наблюдение, эксперимент и измерение – это основа эмпирических методов познания.

Представляя образ ученого-экспериментатора, мы, конечно, сразу представляем и различные научные приборы. На заре развития науки единственными «приборами наблюдения» ученых были их органы чувств: глаза, уши, обоняние и осязание. Спустя многие века человечество ушло в своем познании окружающего мира столь далеко, что теперь с помощью одних глаз и ушей мало что узнаешь: требуется постоянное изобретение новых и совершенствование имеющихся научных приборов.

Суперкомпьютер – специализированная вычислительная машина, значительно превосходящая по своим техническим параметрам и скорости вычислений большинство существующих в мире компьютеров. Суперкомпьютеры используются во всех сферах, где для решения задачи применяется численное моделирование; там, где требуется огромный объем сложных вычислений, обработка большого количества данных в реальном времени или решение задачи может быть найдено простым перебором множества значений множества исходных параметров. Области применения: криптография; процессы внутри атомного ядра; разработка ядерного оружия и энергетики; прогноз погоды; расшифровка ДНК и фолдинг белка; аэродинамические процессы для создания совершенных форм крыла, фюзеляжей самолетов, ракет.

Научная аппаратура применяется для расширения и уточнения сенсорного восприятия человека (телескопы, микроскопы), для расширения моторных операций с окружающими предметами (микроманипуляторы, дистилляторы или инкубаторы), усиливает интеллектуальные способности в задачах обработки данных (персональные компьютеры). Современные батискафы нужны, чтобы погружаться вглубь океанов и изучать подводную фауну[6], современные суперкомпьютеры – для сложнейших и длительных вычислений, огромные и дорогие аэродинамические трубы – для прикладных расчетов аэродинамических свойств летательных аппаратов. Масштабное и быстрое развитие компьютерной техники, начавшееся со второй половины XX века, породило особый метод исследования – модельный эксперимент. Компьютерное моделирование применяется во многих областях науки, обычно для очень сложных явлений: моделирование климатических явлений, моделирование работы центральной нервной системы, тренажеры в авиации, конструирование транспортных средств и пр.