То есть он обнаружил, что фактор, определяющий, как соединяются атомы, определяющий сочетание атомов железа и кислорода, образующих окись железа, вот каков: некоторые атомы электрически положительны, а другие – электрически отрицательны, и они притягиваются в определенных соотношениях. Он обнаружил, что явление электричества связано с атомами. Это важное открытие, но важнее другое: то был один из самых замечательных моментов в истории науки, один из тех редких моментов, когда пересеклись две ее огромные области. Фарадей неожиданно открыл, что два совершенно разных явления, оказывается, суть две стороны одного.

Электричество уже изучалось, изучалась и химия, – и вдруг выясняется, что это две стороны одного и того же явления: химических процессов в результате действия электрических сил. И потому просто сказать, что до сих пор те же принципы применяются в хромировании, – непозволительно.

А газеты, как вы знаете, готовы любое открытие в области физиологии описать одной строкой: «ученый считает, что открытие может применяться для лечения рака». Но о ценности открытия как такового они ничего не могут сказать.

Попытки понять, как устроен мир, представляют собой самую суровую проверку умственных способностей человека. Она подразумевает и некоторое трюкачество, хождение по канату логики – нужно пройти и не сделать ошибки в предсказании того, что будет. Примеры тому – квантовая механика и релятивистские теории.

Третий аспект предмета моей лекции – наука как метод познания. Этот метод основан на принципе, что судить о существовании чего-либо можно только на основе наблюдения, исследования.

Все аспекты и характеристики науки становятся ясны, если мы понимаем, что последний и окончательный судья истинности идеи – исследование. Однако «доказать» в данном случае означает «проверить» – так же как стопроцентно надежный тест на алкоголь проверяет наличие алкоголя. Это можно сформулировать следующим образом: «исключение проверяет правило». Или скажем иначе: «исключение доказывает, что правило неверно». Таков принцип науки. Если в правиле есть исключение, и его можно подтвердить с помощью исследования, то правило неверно.

Исключения из любого правила в высшей степени интересны сами по себе, так как они показывают неверность правила. И очень увлекательно выяснять, каково же верное правило, если таковое имеется. Исключение изучается наряду с другими обстоятельствами, дающими похожие результаты. Ученый старается найти и другие исключения и определить их особенности – и процесс этот всегда интересен и удивителен. Ученый не желает скрыть, что правило неверно, вся увлекательность как раз заключается в противоположном. Он старается доказать свою ошибку – и как можно быстрее.

Принцип «все решает исследование» жестко ограничивает круг вопросов, на которые можно ответить. Они сводятся примерно к такому: «Что будет, если я сделаю то-то?» Можно попробовать – и узнать. А вопросы типа «Делать ли это?» и «Нужно ли это?» – уже совсем другое.

Но если предмет изучения не лежит в области науки, если его нельзя проверить исследованием, это не значит, что его не существует или что вопрос глупый или неверный. Мы же не стараемся доказать, что наука хороша, а все прочее не хорошо. Ученые берут то, что можно проверить исследованием, и таким образом находят то, что называется наукой. Однако остаются и другие вещи, для которых научный метод не годится. Это не означает, что они не важны. Они на самом деле по-своему самые важные. Когда вам требуется составить мнение, как действовать, всегда присутствует «нужно», а это не выведешь только из вопроса «что произойдет, если я сделаю то-то?». Вы скажете: мы же знаем, что произойдет, и решим, нужно оно или нет. Но так ученый поступать не должен. Вы можете вычислить, что произойдет, и лишь потом вам придется решить, нравится вам это или нет.

Принцип «главный аргумент – исследование» приводит нас к некоторым следствиям в техническом плане. Например, исследование не может быть приблизительным. Требуется большая точность. Быть может, в аппарат попала соринка и из-за этого изменился цвет – он не тот, как вы предполагали. Нужно проверять результат очень внимательно, а потом перепроверять, чтобы убедиться в соблюдении всех условий и в правильном истолковании результата.

Интересно, что эту методичность, которая есть благо, нередко понимают превратно. Когда кто-то говорит, что дело делается «по-научному», он часто подразумевает, что оно делается методично. Я слышал, как люди говорили о «научном» истреблении евреев в Германии. Ничего «научного» в этом истреблении не было, была лишь методичность. Вопрос об исследованиях и проверке результатов там и не поднимался. В Древнем Риме людей истребляли в каком-то смысле тоже «по-научному», да и в другие времена, когда наука была развита куда меньше, чем теперь, и исследованиям уделяли не слишком много внимания. В подобных случаях следует говорить не «научно», а «методично» или «систематически».

Существует ряд особых приемов, связанных с исследовательскими процессами, и многое из того, что называют философией науки, касается обсуждения этих приемов.

Пример тому – интерпретация результатов. Возьмем простой случай – известную шутку о человеке, который жалуется другу на таинственное явление: на ферме у него белые лошади съедают больше, чем черные. Он обеспокоен и не понимает, отчего так, а его друг высказывает предположение: просто белых лошадей больше, чем черных.

Звучит забавно, но подумайте, сколько подобных ошибок делается в разного рода суждениях и как часто встречаются случаи, когда просто белых лошадей больше. Научные рассуждения требуют определенной дисциплины ума, и мы должны придерживаться этой дисциплины, потому что подобные ошибки не нужны сегодня даже на самом низком уровне.

Другая важная характеристика науки – объективность. На результаты исследования нужно смотреть объективно, потому что самому экспериментатору один результат может нравиться больше, чем другой.

Вы проводите эксперимент несколько раз, и из-за каких-нибудь погрешностей вроде попавшей соринки результаты иногда получаются разные. Вам же не все подвластно. Вам хочется получить определенный результат, и когда он достигнут, вы говорите: «Ага, выходит именно так!» В следующий раз результат получается другой. А может, в первый раз попала соринка, а вы не заметили.

Хотя такие вещи кажутся очевидными, люди уделяют им недостаточно внимания, когда решают научные вопросы или вопросы, пограничные с наукой. Посмотрите, например, как вы анализируете рост или падение акций в зависимости от того, что сказал или чего не сказал президент.

Другой важный технический аспект – чем конкретнее правило, тем оно интереснее. Чем конкретнее заявление, тем интереснее его проверить. Если кто-то предположит, что планеты вращаются вокруг Солнца, потому что материя планет имеет тенденцию к движению, – назовем ее, скажем, «живость», эта теория сможет объяснить и некоторые другие явления. Значит, это хорошая теория? Нет, она далеко не так хороша, как предположение, что планеты движутся вокруг Солнца под действием центральной силы, которая обратно пропорциональна квадрату расстояния от центра. Вторая теория лучше, потому что она конкретнее – и явно не могла возникнуть случайно. Она настолько конкретна, что малейшее изменение в движении может показать ее неверность. Планеты, однако, болтаются туда-сюда, и согласно первой теории всегда можно сказать: таково уж проявление «живости».

Итак, чем конкретнее правило, чем оно сильнее, тем более оно подвержено исключениям, и тем интереснее и важнее его проверить.

Слова могут ничего не значить. Если они используются таким образом, что нельзя сделать четких выводов, как в моем примере с «живостью», тогда облеченное в них заявление практически бессмысленно, ведь словами «объекты имеют тенденцию к подвижности» можно объяснить все что угодно. Много на этой ниве потрудились философы, которые говорят, что следует очень точно определять значение слов. Впрочем, я не совсем согласен. На мой взгляд, полная точность определений часто нецелесообразна, а иногда и невозможна; в общем-то, в основном невозможна, но сейчас я не стану об этом рассуждать.

Большая часть того, что многие философы говорят о науке, относится к техническим аспектам, связанным с попытками убедиться, что метод работает достаточно хорошо. Применимы ли эти технические аспекты в области, где исследование – не главный аргумент, я понятия не имею. Я вовсе не хочу сказать, что когда применяется метод, отличный от исследования, все должно делаться так же. В другой области, наверное, не так уж важна точность значения слов или конкретика правил, и т.  п. Не знаю.

Среди всего этого я упустил нечто важное. Я сказал, что исследование – главный аргумент истинности идеи. Но откуда берется идея? Быстрый прогресс и развитие науки требуют, чтобы люди придумывали что-то, что нужно проверять.

В Средние века считалось, что главное – проводить много исследований, а уж исследования приведут к законам. Увы, так не получится. Требуется еще немало воображения. Поэтому следующее, о чем мы будем говорить, – откуда берутся идеи. Собственно, это не так уж и важно, лишь бы они были. У нас имеется способ проверить, верна ли идея, и он никак не связан с ее источником. Мы просто проверяем ее путем исследований, и нам не важно, откуда взялась идея.

Никакой авторитет не решает, хороша идея или нехороша. У нас больше нет необходимости обращаться к авторитетам, чтобы выяснить, верна ли она. Мы можем почитать труды какого-нибудь специалиста, и пусть он себе строит предположения – а мы уж постараемся выяснить, верны они или нет. Если неверны – тем хуже, значит, «авторитет» утратит часть своего авторитета.

Отношения между учеными раньше были натянутыми, как между большинством людей. Так было, скажем, на заре развития физики. Теперь в физической науке атмосфера очень хорошая. Научные споры сильно разбавлены смехом; обе стороны до конца не уверены и придумывают эксперименты и держат пари о результате.

В физике накоплено так много наблюдений, что почти невозможно придумать новую идею, отличную от уже высказанных, которая не противоречила бы уже проведенным исследованиям. Поэтому, когда вы от кого-то слышите что-то новое, вы только рады и не бросаетесь спорить.

Многие науки до этого еще не дошли, и положение в них такое же, как было в ранние дни физики – а там возникало множество споров, поскольку мало что было исследовано. Я об этом вот почему говорю: когда есть объективный способ установить истину, люди могут вполне обойтись без споров.

Многих удивляет, что в науке совершенно не важно, почему или как автор идеи вообще ее выдвигает. Вы его выслушиваете, и если речь идет о чем-то стоящем, о чем-то новом и не противоречащем явно нашим прежним наблюдениям, – тогда его идея нас интересует, тогда она важная. И незачем думать, сколько времени он этот вопрос изучал и почему хочет, чтобы его выслушали. Не важно, откуда берутся идеи. Настоящий их источник неизвестен: мы зовем его воображением, творческими способностями, это одно из тех свойств вроде упомянутой «живости».

Удивительно: люди не верят, что в науке необходимо воображение. Воображение необычное, интересной разновидности; оно совсем не такое, как у художника. Очень трудно представить что-то, чего никогда не видел, чтобы оно совпадало во всех деталях с уже известным, и не было бы еще изучено; более того, идею нужно четко сформулировать, а не высказать в общих чертах. Это и вправду трудно.

Вообще, существование законов, которые можно проверить, – само по себе чудо. Что можно открыть закон – например, закон обратной квадратичной зависимости гравитации – уже чудо. Оно дает нам возможность предсказывать – предполагать, каких результатов ждать от эксперимента, который мы только собираемся проводить.

Очень интересно и очень важно, что разные научные законы взаимно согласуются. Один закон не может дать один прогноз, а другой закон – другой прогноз. Таким образом, наука не принадлежит узкому специалисту – она всеобъемлюща. Атомы в физиологии, атомы в астрономии, электричестве, химии однотипны и подчиняются общим законам. Нельзя придумать нечто новое, что не имело бы отношения к атомам.

Интересно, как разум работает над разгадыванием законов, – и законы, по крайней мере в физике, могут быть редуцированы. Я приводил красивый пример редукции, где в одном законе объединяются физика и химия, но таких примеров много.

Правила, которые описывают природу, кажутся математическими. Это не есть результат того, что все решает исследование; им вовсе не обязательно быть математическими. Просто, как выясняется, мы выводим математические законы, по крайней мере в физике, которые работают и делают точные прогнозы. Опять же, почему природа подчиняется математике – тайна.

Я подхожу теперь к важному вопросу. Старые законы могут быть неверны. Как могут быть неверными исследования? Если результаты тщательно проверялись – как они могут быть неверны? Почему физикам вечно приходится переписывать законы? Ответ таков: во-первых, законы – это не исследования, во-вторых, эксперименты всегда неточны. Законы возникают из догадок, экстраполяций, а не из того, на что указывают исследования. Это просто удачные предположения, которые прошли через сито. Теперь у нашего сита дырочки поменьше, чем раньше, и закон в нем застревает.

Например, считалось – было доказано, – что движение не влияет на вес предмета. Если раскрутить волчок и взвесить его, а потом взвесить, когда он остановился, вес не изменится. Таков результат исследования. Мы, однако, не можем точно взвесить нечто, чей вес через десяток нулей после десятичного знака. Теперь мы знаем, что вращающийся волчок весит на несколько миллиардных долей больше, чем находящийся в покое. Если разогнать его вращение до скорости, близкой – на его краях – к 300 тысячам километров в секунду, то возрастание веса будет ощутимо – но не ранее. А скорость первых волчков, с которыми проводились эксперименты, была куда меньше, чем 300 тысяч километров в секунду, поэтому казалось, что масса вращающегося волчка не отличается от массы неподвижного, и кто-то додумался, что масса неизменна.

Как глупо, скажете вы. Ведь это всего лишь предполагаемый закон, экстраполяция! Почему он рассуждал так ненаучно? А никакой ненаучности тут не было, была лишь неопределенность. Было бы ненаучным не строить догадок. Их нужно строить, ведь экстраполяция – единственное, что по-настоящему ценно. И никакой ценности не имеет знание, если все, что вы можете сказать – это что произошло вчера. Важно другое – уметь сказать, что произойдет завтра, если вы сделаете то-то и то-то, и не только важно, но и увлекательно. Не бойтесь, нужно рисковать.

Всякий научный закон, всякий принцип, всякий отчет о результатах исследований – это своего рода вывод без учета деталей, потому что ничего нельзя утверждать точно. Тот человек просто забыл уточнить – ему следовало сказать: «масса существенно не меняется, если скорость не слишком высока». Фокус в том, чтобы создать конкретное правило и посмотреть, пройдет ли оно через сито. То есть конкретная догадка была в том, что масса вообще всегда неизменна. И не страшно, что оказалось совсем не так! Да, была неопределенность, но вреда от неопределенности нет. Лучше сказать что-то без особой точности, чем вообще ничего не сказать.

Совершенно неизбежно, что все, сказанное нами в науке, все наши выводы – неточны, поскольку это лишь выводы. Это наши догадки о том, что должно происходить, а точно знать вы не можете, поскольку не проделали полный комплекс экспериментов.