Жизнь проста. Как бритва Оккама освободила науку и стала ключом к познанию тайн Вселенной - Джонджо МакФадден

переводится как «не верь никому на слово». Этим Бойль хочет сказать, что теория должна начинаться с простейших, однако установленных фактов, а не опираться на догмы.

Девятый принцип простоты Бойля гласит, что хорошая теория «никогда не противоречит тому, что известно о Вселенной». Отмечу, что Бойль не утверждает, что новая теория не должна противоречить существующей. Он уже допустил возможность возникновения противоречий, сказав, что ученый не должен ничего принимать на веру. Под тем, что «известно о Вселенной», он подразумевает не теории, но факты, которые являются неопровержимыми. Это правило отражает еще один аспект принципа бритвы Оккама, хотя это становится очевидным не сразу, а только когда мы зададимся, сколько комплексов законов управляют Вселенной. Большая часть ученых, руководствуясь принципом простоты, укажет на один. Однако это убеждение сложилось сравнительно недавно. Например, Аристотель и его последователи во времена Средневековья считали, что движением небесных и земных тел управляют разные комплексы законов. Алхимики полагали, что законы магии, действующие в лабораториях, неприменимы на кухне. Подобно им, мистики, астрологи и гомеопаты, пусть и не отрицали законов физики, все же верили, что заклинания, предсказания и волшебные эликсиры подчиняются другим законам. Девятый принцип Бойля защищает от распространения альтернативных теорий, если они, даже будучи логически обоснованными, в чем-то противоречат установленным фактам. Бойль вводит минимальный и единственный набор правил для всей Вселенной: соблюдение принципа бритвы Оккама.

Десятый, и заключительный, принцип Бойля звучит так: «Прежде всего, теория должна быть максимально простой, по крайней мере, в ней не должно быть ничего хоть сколько-нибудь избыточного». Этот постулат стал последним орудием Бойля в борьбе против оккультных «теорий с павлиньими перьями», на смену которым должны были прийти «хорошие и превосходные научные теории» – и снова бритва Оккама в действии. Бойль, как и Оккам, настаивал на том, что ученые должны выбирать самые простые теории, которые не противоречат имеющимся данным.

При поддержке Лондонского королевского общества в науке довольно быстро укоренился критерий простоты Бойля, который впоследствии встроился в современную научную методику. Он существует и по сей день, хотя сегодня мало кто говорит о его истоках, а порой даже не подозревает о них. Спросите любого ученого, что он выберет: сложную теорию, объясняющую научные данные, или простую теорию, которая не менее успешно справляется с этой же задачей. Возможно, они задумаются на какое-то время, зададут дополнительные вопросы, например имеется ли в виду весь объем данных; однако стоит вам сказать, что речь идет обо всех доступных данных, ученые ответят, что они всегда выберут самое простое объяснение, применимое ко всем имеющимся данным. Именно наука, в отличие от всех других способов объяснения мира, позволяет найти такое решение. У науки в распоряжении есть множество инструментов, но лишь одна бритва, способная отсечь все ненужное.

В 1662 году Бойль применил свои принципы на деле, представив один из первых законов современной науки. Следуя первому принципу, согласно которому хорошие и превосходные гипотезы должны быть основаны на надежных наблюдениях, он провел ряд экспериментов, в рамках которых измерил объем газа (воздуха), заключенного под ртутным столбом, как это ранее делал Торричелли. Бойль обнаружил, что, когда высота ртутного столба увеличивается, объем газа уменьшается. После сотни наблюдений Бойль воспользовался принципом индукции, чтобы сформулировать закон, который соответствовал его десятому принципу о хороших и превосходных гипотезах (напомним, что «теория должна быть максимально простой, по крайней мере, в ней не должно быть ничего хоть сколько-нибудь избыточного»). Газовый закон Бойля гласит, что при постоянной температуре объем газа обратно пропорционален его давлению[300]. Что может быть проще?

В последующие столетия были открыты еще два газовых закона. В 1787 году французский изобретатель воздушного шара Жак Шарль обнаружил, что давление газа фиксированной массы и фиксированного объема прямо пропорционально абсолютной температуре газа. Объединив этот закон с законом Бойля, он пришел к выводу, что, нагревая газ, можно уменьшить его плотность. 27 августа 1783 года в Париже, там, где сейчас стоит Эйфелева башня, Жак Шарль запустил воздушный шар, наполненный водородом. Шар благополучно поднялся в воздух и полетел, его сопровождали всадники. Когда он наконец приземлился в поле в нескольких десятках километров от города, на него набросилась толпа испуганных крестьян, вооруженных тесаками и вилами. Два десятилетия спустя французский химик Жозеф Луи Гей-Люссак открыл третий газовый закон, согласно которому при постоянном объеме давление газа прямо пропорционально его температуре.

Каждый из этих законов может показаться до банальности простым, однако в совокупности они объясняют множество явлений: почему летит пуля, выпущенная из духового ружья, на чем основан принцип действия барометра, как стреляет огнестрельное оружие, почему прыгает крышка на закипающем чайнике, как создается давление в автомобильных шинах, с чем связаны процессы развития планет-гигантов и, наконец, как происходит эволюция звезд и что ожидает наше Солнце. Помимо всего прочего, благодаря этим законам удалось объяснить действие пара, что позволило заложить основы технических изобретений, например парового двигателя, с которого началась промышленная революция.

В 1668 году в возрасте 41 года Роберт Бойль покидает Оксфорд и переезжает в Лондон. В доме на улице Пэлл-Мэлл он проведет остаток жизни вместе со своей любимой сестрой Кэтрин. Через один дом от них находилась резиденция Нелл Гвин, фаворитки короля Карла II. Кэтрин наняла Роберта Гука, а на заднем дворе дома оборудовала для брата целую лабораторию. 23 декабря 1691 года Кэтрин умерла, а через неделю, «не выдержав горя, в непрекращающихся конвульсиях скончался и Роберт Бойль»[301]. В 1850 году дом, где он провел последние годы жизни, был снесен, сейчас на его месте находится банк. А вот на соседнем здании можно увидеть мемориальную табличку, на которой написано: «В доме, находившемся на этом месте, в 1671–1687 годах жила Нелл Гвин». Увы, на Пэлл-Мэлл нет памятника человеку, который освободил вакуум от знающих духов и создал условия для того, чтобы мир стал проще.

Роберт Бойль способствовал становлению современной экспериментальной науки и распространению принципа бритвы Оккама в исследованиях о строении вещества. Его настойчивое стремление пропускать все через фильтр простоты привело к тому, что бритва Оккама стала главным методом научного познания. Однако, несмотря на все упрощения, достигнутые в трудах Коперника, Кеплера, Галилея, Бойля и других ученых, научное познание в XVII веке так и не смогло окончательно избавиться от излишней сложности. Главным заблуждением по-прежнему оставалось представление о существовании двух миров – небесного и земного, каждый из которых существовал по своим законам. Следующим шагом был поиск единого набора законов для всей Вселенной.

11

Понятие движения

БЕСЕДА ТРОИХ УЧЕНЫХ В КОФЕЙНЕ

В понедельник вечером 24 января 1684 года, возвращаясь с собрания в Грешам-колледже на северном берегу Темзы, Роберт Гук вместе с двумя другими членами