Теории всего на свете - Джон Брокман

Карл Саббах

Писатель, телепродюсер; автор книги Remembering Our Childhood: How Memory Betrays Us («Вспоминая детство: как нас предает память»)

Новые объяснения в науке требуются, когда наблюдение не укладывается в рамки существующей теории. Сущность настоящего научного объяснения можно представить в виде пирамиды, стоящей вверх ногами, причем первое объяснение (зачастую просто какого-то отклонения от нормы) соответствует вершине пирамиды, а затем идут расширяющиеся слои следствий, причем каждый слой зависит от расположенного непосредственно под ним: процесс строительства такой перевернутой пирамиды продолжается, пока не возникнет сооружение, которое сможет дать удовлетворительное, убедительное и цельное объяснение.

Одно из моих любимых объяснений такого типа датируется 1972 годом. Речь идет о наблюдении небольшой аномалии в самом обычном с виду образце урановой руды из Окло – региона провинции Высокий Огу центральноафриканского государства Габон. Образец в рамках вполне рутинной процедуры анализировали в одной французской лаборатории. Природные материалы, где присутствует уран, обычно содержат два типа изотопов урана – уран-238 и уран-235. Основная часть атомов – уран-238, но около 0,7 % – уран-235. Точнее, эта величина составляет 0,720 %, но в образце, доставленном во Францию, этот показатель равнялся «всего» 0,717 %, т. е. в нем, вопреки ожиданиям, «не хватало» 0,003 % атомов урана-235.

Подобные отклонения в распределении урановых изотопов, как считалось, могут возникать лишь в искусственной среде ядерного реактора, где уран-235 бомбардируется нейтронами в ходе цепной реакции, которая трансформирует атомы и приводит к изменению их естественной пропорции. Но этот образец прибыл из габонской шахты, а в ту пору в Африке вообще не было ни одного ядерного реактора. Так что объяснение найти было невозможно. Или все-таки возможно?

Лет за двадцать до этого ученые высказали предположение, что где-то на Земле некогда существовали условия, в которых урановая руда вела себя, словно в природном ядерном реакторе. Специалисты решили, что для этого необходимы три условия:

1. Размер месторождения урана должен превышать среднее расстояние, которое пролетают нейтроны, высвобождающиеся при такой ядерной реакции (около 70 см).

2. Доля атомов урана-235 должна превышать ту, что свойственна нынешним природным урановым рудам, составляя целых 3 % вместо сегодняшних 0,720 %.

3. Как и в рукотворных ядерных реакторах, здесь должен иметься так называемый модератор – вещество, которое «укутывает» испускаемые нейтроны, замедляя их и тем самым способствуя тому, чтобы они запускали процесс ядерного распада.

Эти условия как раз и применимы к месторождению Окло, каким оно было 2 миллиарда лет назад. Урановые залежи были гораздо больше минимального предсказанного размера. Более того, уран-235 имеет период полураспада 704 миллиона лет, распадаясь вшестеро быстрее, чем атомы урана-238, так что несколько периодов полураспада назад (как раз примерно за 2 миллиарда лет до наших дней) в этих рудах было гораздо больше урана-235 – достаточное количество, чтобы запустить устойчивую цепную реакцию. Если провести экстраполяцию в прошлое, можно прикинуть, что пропорции содержания изотопов составляли бы тогда приблизительно 97 к 3, а не сегодняшние 99,3 к 0,7. И наконец, слои породы, содержащие уран, первоначально соприкасались с грунтовыми водами, поэтому можно предположить, что происходило следующее:

Цепная реакция началась в породах, окруженных водой. Атомы урана стали расщепляться, отдавая тепло. Тепло заставило воду вскипеть, лишая ее способности служить модератором реакции. Нейтроны вырвались на свободу, остановив реакцию. Пар, остывая, сконденсировался в воду и начал сдерживать испускание нейтронов. В системе оставалось больше нейтронов, они помогали расщеплять атомы и заново запускали цепную реакцию.

Объяснение микроскопической аномалии в соотношении двух изотопов атома в маленьком обломке породы привело к описанию целой череды событий, которые произошли в не совсем обычном месте Земли миллиарды лет назад. На протяжении 150 миллионов лет происходило, вероятно, вот что: природный ядерный реактор вырабатывал тепло в течение примерно получаса, затем на два с половиной часа прекращал работу, после чего вновь раскочегаривался, производя в среднем около 100 кВт энергии (как средний автомобильный мотор). Это объяснение не только глубоко, элегантно и красиво: оно еще и неопровержимо. Оно не зависит от предвзятых мнений или желаний, чем выгодно отличается от множества других «объяснений» того, как устроен и функционирует мир. В этом – могущество истинной науки.

Адам Алтер

Психолог, доцент маркетинга Стерновской школы бизнеса Нью-Йоркского университета

Самое изящное социопсихологическое объяснение, какое мне довелось встречать, даже заставило меня защитить диссертацию в соответствующей области. Каждые несколько лет какая-нибудь громкая трагедия, при которой никто даже не попытался ничем помочь жертве, привлекает большое внимание прессы. В 2010 году, апрельским утром, незадолго до рассвета, на тротуаре в нью-йоркском районе Квинс умирал человек. Этот мужчина, бездомный гватемалец Хьюго Альфредо Тейл-Якс, вмешался в уличный конфликт между незнакомыми ему людьми – какой-то женщиной и ее спутником, который, издавая истошные вопли, бешено ее тряс. Когда Тейл-Якс попытался помочь женщине, ее спутник несколько раз ударил его ножом в грудь. В течение полутора часов Тейл-Якс лежал, истекая кровью, а десятки прохожих не обращали на него внимания или же лишь бросали мимолетный взгляд и спешили дальше. К тому времени, как прибыла «скорая», солнце уже взошло, а Тейл-Якс был мертв.

Почти за полвека до этого Китти Дженовезе, также проживавшая в Нью-Йорке, подверглась нападению, которое закончилось ее убийством, причем десятки видевших это, судя по всему, предпочли не встревать в происходящее. Один из авторов New York Times с негодованием писал о черствости ньюйоркцев. Специалисты заявляли, что жизнь в Нью-Йорке как раз и вызывает у его обитателей такое бездушие. Как и в случае с гибелью Тейла-Якса, всевозможные мыслители недоумевали, почему десятки людей с нормально работающим нравственным компасом не помогли умирающему человеку.

Социопсихологов учат преодолевать наше естественное стремление обвинять других в явно дурном поведении: их учат поискать объяснения в окружении этих людей. После смерти Дженовезе социопсихологи Бибб Латане и Джон М. Дарли высказали элегантную гипотезу: человеческий отклик на события не является аддитивным, и в этом его отличие от аддитивности предметов. Четыре лампочки осветят комнату эффективнее, чем три, а три динамика эффективнее наполнят комнату звуком, чем два. Но два человека зачастую действуют менее эффективно, чем один. Люди снова и снова обдумывают ситуацию, делают паузу, чтобы разобраться в череде предшествующих событий перед тем, как начать действовать, а иногда гордость и страх выглядеть смешно мешают им начать действовать вообще.