Советы молодому ученому - Питер Брайан Медавар

Не исключено, что именно одержимость экспериментами подобного рода, зачастую с субстанциями неприглядного вида и отвратительного запаха, принесла ученым сомнительную репутацию в глазах благопристойного общества.

Аристотелевские эксперименты

В объяснении второго вида экспериментов я в основном следую Джозефу Гленвиллу. Данные эксперименты тоже являются механическими, но призваны продемонстрировать истинность какой-либо умозрительной идеи или воспроизвести некий «исчисленный» педагогический опыт. Если присоединить электроды к седалищному нерву лягушки, мы увидим, как дергаются лапки; если неизменно предварять кормежку собаки звоном колокольчика, этот звон сам по себе вскоре начнет вызывать слюноотделение у животного. Джозеф Гленвилл, сходно с которым мыслили многие его современники – члены Королевского общества, испытывал глубочайшее презрение к Аристотелю, чьи труды он считал «труднопреодолимым препятствием» на пути к приумножению знания: «Аристотель… не прибегал к экспериментам для подтверждения своих теорий; в его правилах было принуждать опыт к смирению и покорности ради умозрительных построений».

Галилеевские эксперименты

Не бэконовские и не аристотелевские, а именно галилеевские эксперименты ближе всего по своей сути к пониманию слова «эксперимент», привычного большинству современных ученых.

Это эксперименты критического толка, то есть такие, которые отсекают определенные возможности и тем самым либо подкрепляют нашу уверенность в своей правоте, либо заставляют вносить исправления в начальные условия.

Сам факт рождения Галилея в Пизе неизбежно привел к распространению мнения, будто свой известнейший критический опыт по свободному падению тел ученый проводил, сбрасывая ядра различного веса с тамошней падающей башни. На самом же деле он не подвергал опасности ничью жизнь.

Вследствие асимметрии доказательств, которая объясняется ниже, эксперименты достаточно часто проводятся не столько для того, чтобы доказать истинность чего-либо (это безнадежная затея), сколько для того, чтобы опровергнуть «нулевую гипотезу». Как указывает Карл Поппер, основную массу главных законов природы можно трактовать как способ предотвратить возникновение тех или иных феноменов или событий. Так, «закон биогенеза» гласит, что все живые существа всегда порождают себе подобных, и этот закон не допускает появления «спонтанного вида», «самозарождения жизни», возможность существования которого была поставлена под сомнение блестящими экспериментами Луи Пастера по бактериальному «истечению»[90]. Аналогичным образом второй закон термодинамики отрицает вероятность возникновение целого ряда явлений, которые не случались даже на заре научной деятельности, когда многое прощалось и признавалось за данность. Запреты, налагаемые вторым законом термодинамики, столь многочисленны и разнообразны, что никто уже не помышляет о возможности «спонтанного» перехода вещей из более вероятного в менее вероятное состояние. К несчастью, эти запреты охватывают, среди прочего, давние и исключительно выгодные на слух мечты человечества о создании вечного двигателя и иных самопитаемых механизмов, об использовании двадцати галлонов теплой воды на кипячение кофейника и т. д.

Шанс отвергнуть множество рассмотренных вариантов позволяет объяснить, почему большинство экспериментов ставится для опровержения нулевой гипотезы: ведь тем самым опровергается достоверность и обоснованность самой гипотезы. Тот же принцип применяется во множестве статистических тестов, и в качестве примера тут вполне подойдет случай, описанный Р. А. Фишером[91]: любитель чая похваляется тем, что всегда способен различить, налили молоко в чашку сначала или потом; но проводится эксперимент, и становится ясно, что все предыдущие догадки обуславливались исключительно удачным стечением обстоятельств.

Хотя все перечисленное можно вывести логически, большинство ученых усваивают эту информацию чрезвычайно быстро и легко, а потому невольно складывается впечатление, будто перед нами некий инстинкт, свойственный людям с научным складом ума. Редко о какой серии экспериментов можно услышать, что она «доказывает» правильность некоей гипотезы; в конце концов, длительная история человеческих промахов и ошибок побуждает ученых говорить, что результаты экспериментов и аналитические данные «соответствуют» (или не соответствуют) гипотезам, которые подвергались экспериментальной проверке.

Не следует ставить эксперименты, не имея ясного представления о том, какую форму могут принимать их результаты. Если только гипотеза не подразумевает какого-то ограниченного числа возможных исходов, такой эксперимент не предоставит исследователю ни малейшей полезной информации. Если гипотеза выглядит тотальной, если она допускает что угодно, эксперимент не принесет нам новых знаний. «Всеохватные» гипотезы совершенно бессмысленны.

Результатом эксперимента никогда не является полная совокупность наблюдаемых явлений. Результат эксперимента – всегда расхождение между минимум двумя наборами данных. В простейшем, элементарном эксперименте два таких набора именуются соответственно «тестовым» и «контрольным» образцами. Для первого допускается воздействие какого-то внешнего фактора в рамках проверки гипотезы, для второго же – нет. Результатом эксперимента в этом случае будет расхождение в состояниях тестового и контрольного образцов. Эксперимент, выполняемый без контрольного образца, нельзя считать галилеевским, но он может быть при этом вполне бэконовским, то есть сводиться к механической попытке имитировать природу, пусть и не слишком информативной. В проведении эксперимента, который заранее обозначается как критический, чрезвычайно важны строгость условий и тщательность их соблюдения.

Увы, очень часто ученые (я тоже отношусь к их числу) прикипают, что называется, всем сердцем к своим гипотезам и не готовы от них отказываться. Такая привязанность может стоить ученому десятков лет, потраченных впустую. Следует помнить, что окончательное «да» звучит крайне редко, зато решительное «нет» слышится постоянно.

Кантианское экспериментирование

Бэконовские, аристотелевские, галилеевские – ими список разновидностей экспериментов не исчерпывается. Есть еще мысленные эксперименты, которые я называю кантианскими – в честь самого дерзкого концептуального предприятия в истории философии. Кант предположил, что вместо общепринятого мнения, будто наше чувственное восприятие определяется вещами (тем, что зримо и осязаемо), следует думать, что мир опыта регулируется нашими способностями к чувственному восприятию. «Эксперимент приносит результат, когда исследователь того желает», – проницательно замечал Кант, и эти рассуждения привели его к широко известному выводу: возможно существование априорного знания, независимого от всякого опыта; по его теории, пространство и время оба представляют собой формы чувственного восприятия и как таковые суть лишь «условия существования вещей в явлении». Не спешите отмахиваться от этих рассуждений как очередной метафизической благоглупости! Нужно вспомнить, что физиология сегодня сама становится все более кантианской[92]. Другой знаменитый эксперимент в кантовском духе есть воспроизведение классической неэвклидовой геометрии (гиперболы, эллипсы) посредством замены аксиомы Евклида о параллельных (или ее аналогов) на некую альтернативу. Демографические и экономические прогнозы тоже являются результатами кантианского экспериментирования. «Давайте-ка прикинем, что получится, если мы посмотрим под немного иным углом…»