Или еще хуже: «Когда электрон в туннельном диоде подходит к барьеру, на проникновение через который у него не хватает энергии (так что по законам классической физики он бы отскочил), квантовый феномен туннелирования позволяет ему таинственным образом появиться по другую сторону барьера, при этом не побывав в районе, где у него была бы отрицательная кинетическая энергия».
Правда заключается в том, что в таких ситуациях электрон имеет не какую-то одну энергию или позицию, а набор энергий и позиций, и сам этот допустимый набор может изменяться со временем. Если бы весь ряд энергий туннелирующей частицы был ниже требуемого для преодоления барьера, то она бы действительно отскочила. А если бы электрон в атоме действительно был на дискретном уровне энергии и не произошло бы никакого вмешательства, способного это изменить, то электрон никогда бы не совершил переход ни к какой другой энергии.
Квантовые скачки являются примером того, что было принято называть «действием на расстоянии»: когда что-то в одном месте оказывает воздействие в другом месте без посредничества чего-либо физического. Ньютон называл эту идею «таким великим абсурдом, что, думаю, ни один человек, обладающий компетентным научным мышлением в философских вопросах, в него не впадет»[19]. Эта ошибка имеет аналоги в областях, очень далеких от классической и квантовой физики. Например, в политической философии квантовый скачок называется революцией, и абсурдное заблуждение заключается в том, что прогресса будто бы можно добиться, насильственно уничтожив существующие политические институты и начав всё на пустом месте. В философии науки – это идея Томаса Куна о том, что наука идет вперед через революции, то есть через победы одной научной школы над другой, поскольку сознательно изменить собственные «парадигмы» не способна ни та, ни другая сторона. В биологии аналог квантового скачка называется сальтацией – появлением новой адаптации уже в следующем поколении, и абсурдная теория, допускающая столь стремительные эволюционные изменения, именуется сальтационизмом.
Ньютон был неправ в том, что бывает какой-то максимальный размер ошибки, которую может совершить компетентный специалист, но он прав в том, что эта конкретная ошибка огромна. Во всех своих версиях она ошибочна по одной причине: во всех случаях расчет делается на то, что необходимая информация возьмется ниоткуда. В реальности пространство по другую сторону барьера не может «знать», что в нем появится электрон, а не протон или бозон, пока этого пространства не достигнет некое физическое изменение, исходящее из электрона. Это справедливо и в том случае, когда речь идет не о пространственном разрыве, а о непосредственно информационном: политические институты и биологические виды хранят информацию – знание о том, как сложным системам лучше справляться с вызовами, а знание создается только в процессе постепенных перемен и отбора. И концепция Куна не может объяснить, каким образом науке удается во все ускоряющемся темпе наращивать знания о физической реальности.
Во всех этих областях понятие квантового скачка прикрывает собой отказ от объяснения и таким образом, по сути дела, взывает к сверхъестественному. Это логика карикатуры Сидни Харриса «А потом случилось чудо», на которой математик у доски заполняет этими словами пробел в доказательстве. Как говорит Ричард Докинз, «сальтационизм – это креационизм». И в любых обстоятельствах реальность, которая заполняет разрывы, идея, которая действительно объясняет явление, – вещи гораздо более интересные и восхитительные, чем любая вера со всей ее таинственностью.
Причина и следствие
Дэниел Хиллис
Физик, ученый-компьютерщик, сопредседатель компании Applied Minds, LLC. Автор книги The Pattern on the Stone («Шаблон на камне»).
Мы, люди, по природе своей рассказчики. Мы любим организовывать события в цепочки причин и следствий и объяснять последствия наших действий. Мы любим приписывать заслуги и находить виноватых. Это имеет смысл с эволюционной точки зрения. Главная работа нашей нервной системы состоит в том, чтобы принимать решения, которые можно выполнить, и для нашего выживания очень важно уметь предсказывать последствия этих решений.
Наука – это богатейший источник выдающихся объясняющих историй. Например, Ньютон объяснил, как сила заставляет массу ускоряться. Это подарило нам историю о том, как яблоко падает с дерева и как наша планета обращается вокруг Солнца. Это позволяет нам решить, с какой силой двигатель должен толкать ракету, чтобы доставить ее на Луну. Объяснения следствий причинами позволяют нам строить сложные машины вроде фабрик или компьютеров, в которых действуют невероятно длинные цепи причин и следствий. Они конвертируют вводные данные в те результаты, которые нам нужны.
Велик соблазн поверить в то, что наши истории о причинах и следствиях достоверно отражают реальное взаимодействие в окружающем мире. На самом же деле это просто схемы, которые мы используем для того, чтобы манипулировать миром и создавать объяснения, удобные для нашего понимания. Например, уравнение Ньютона F = ma на самом деле не в большей степени говорит о том, что сила вызывает ускорение, чем о том, что масса вызывает силу. Мы склонны думать о силе как условном факторе, поскольку у нас часто есть выбор, использовать ее или нет. С другой стороны, мы склонны думать о массе, что она существует вне нашего контроля. Таким образом, мы персонифицируем природу, чуть ли не воображая, что природные силы «решают» двигать массы. Нам гораздо труднее представить себе, что ускорения «решают» вызвать массу, поэтому мы и рассказываем эту историю удобным нам образом. Мы ставим силе притяжения в заслугу то, что она удерживает планеты на солнечной орбите, и ставим ей в вину то, что яблоко падает с дерева.
Эта удобная персонификация природы помогает нам использовать наш когнитивный аппарат рассказчиков, чтобы объяснять окружающий нас мир. Парадигма причины и следствия особенно хорошо работает, когда наука используется для конструирования, для обустройства мира к нашему удобству. В этом случае мы истолковываем явления таким образом, что иллюзия причины и следствия кажется почти реальностью. Наилучший пример – компьютер. Ключ к работе компьютера – то, что ввод (input) влияет на вывод (output), а не наоборот. Компоненты, используемые для постройки компьютера, сконструированы таким образом, чтобы обеспечить подобное одностороннее движение. Эти компоненты, такие как логический вентиль, специально разработаны для того, чтобы конвертировать условные входные сигналы в предсказуемые выходные. Другими словами, логический вентиль компьютера представляет собой крошечный строительный блок причинно-следственной парадигмы.
Однако эта парадигма проваливается, когда элемент, о котором нам нравится думать как о выходном сигнале, вдруг начинает влиять на то, что мы предпочитаем считать входом. Наилучшим примером этого могут служить парадоксы квантовой механики, где одно только наше наблюдение частицы «вызывает» изменение состояния другой, удаленной частицы. Конечно, в действительности здесь нет никакого парадокса, а всего лишь неудачный результат попытки применить нашу схему изложения к ситуации, к которой эта схема не подходит.
К сожалению, парадигма причины и следствия проваливается не только на квантовом уровне. Она также распадается на части, когда мы пытаемся с помощью каузальности объяснить сложные динамические системы, такие как биохимические цепи живого организма, взаимодействия в экономике или операции человеческого разума. Во всех этих системах имеются такие модели информационного потока, которые отвергают наш инструментарий рассказывания. Ген не является «причиной» роста ни человека, ни раковой опухоли. Рынок акций не вырос не «потому, что» рынок облигаций упал. Это всего лишь наши тщетные попытки навязать нашу схему рассказывания системам, которые работают не так, как наши истории. Для таких сложных систем науке понадобятся более мощные инструменты объяснения, и мы научимся признавать ограниченность наших старых методов рассказывания. Мы придем к признанию того, что в природе не существует причин и следствий – что это всего лишь удобные создания нашего разума.
Биологический антрополог, палеобиолог, почетный профессор антропологии Университета штата Пенсильвания.
Понятие расы всегда было туманным и обманчивым. В середине XVIII века такие европейские натуралисты, как Линней, граф де Бюффон и Иоганн Блуменбах, описали географическое распределение групп людей, различающихся по внешности. Философов Дэвида Юма и Иммануила Канта поражало физическое разнообразие типов человека; они считали, что излишние жара, холод или солнечный свет снижают человеческий потенциал. Юм в 1748 году утверждал, что «никогда не существовало цивилизованного народа с иным цветом лица, чем белый».
