Как применять научное познание, быть при этом счастливым и не привлекать к себе внимание мракобе..ээ.. санитаров.
Я начинаю свой путь к остановке трамвая,
Вот он шумит, подходя, вот гудит, удаляясь.
Я закрываю свой зонт, я экспериментатор,
Я направляюсь домой, я улыбаюсь...
Метеоролог сказал, дождь будет не долгим.
Я разобрал весь приёмник, я опытный практик… (С)(В. Цой)
Вот и я, следом за Виктором Цоем, хочу посмотреть на действительность с точки зрения практика и экспериментатора. Чтобы постараться воспринять действительность такой, какая она есть, а не такой, как нам удобно\хочется её придумать, придётся применять метод научного познания (как бы его не называли). О чём это я? – Давайте поглядим:
Эта заметка - закономерный итог моего пути на данный момент как рассказчика баек, написателя научпопа, лектора взрослым и учителя (факультатив) младшеклассников. Собственно, это затянувшийся на три года и шесть статей ответ моему другу Александру (Мультик, привет и спасибо тебе!) Тогда в дальневосточной тайге за вечерним чаем он задал вопрос: «Откуда вы, геологи (все такие типа учёные), знаете, что было мильён, а то и мильярд зим назад!?, вы там свечку держали!!!???»
Это сподвигло меня собрать мысли в кучу и постараться дать внятный ответ.
И ответ: НЕ ЗНАЕМ!
Но предполагаем; и предположения наши подтверждаются постоянно. Про это подробно тут и поговорим.
ПС. Кому интересно, что я ответил Александру про историю геологических событий, можете поглядеть: (статьи) Первая из них как раз про «Держание свечки». «Кратко и просто про геологию от геолога. Строение Земли» (Как геологи свечку держали) Пешков С.В. Habr.com (https://vk.com/wall-130222883_10213) 2022
Для начала нужно понять, что научное (рациональное, эмпирическое и теоретическое) знание нарабатывается шаг за шагом. А каждый следующий шаг опирается на сумму всех предыдущих знаний.
Чтобы не утонуть в море разрозненных фактов, создаются более или менее глобальные теории, увязывающие всё накопленное знание в непротиворечивую картину.
Если картинка не складывается, теория легко отбрасывается, но только после того, как сложится новая. Это как с молотком – плохо, если он неудобный, как только появится лучше, мы его возьмём; но до тех пор будем долбить старым, ведь без молотка вообще ничего не задолбится. Как и с молотком, которым трудно ловить рыбу, так и с теорией – любая теория имеет рамки своей применимости. Глупо пытаться применять какие-то теории заведомо за пределами этих рамок.
Теория – это не догма, а рабочий инструмент. Инструмент с двумя важными функциями: предсказательной – чисто практическая, и объяснительной – позволяющей понять нам мир вокруг и себя в этом мире. На мой взгляд, вторая функция важнее.
Чем больше узнаём, тем яснее картина окружающего, но и тем больше и глобальнее вопросы возникают! Я считаю, это прекрасно!
К сожалению, научный подход жёстко ограничен бессердечной логикой (причина-следствие) и жестокой физикой (как работает этот мир), в отличие от веры (любой). Вера – это свобода, тем она, без сомнения, привлекательна.
Научный подход требует смелости, кстати, как и настоящая вера. Если рассуждение началось, необходимо доводить его до полного логического развития, даже если выводы не понравятся или испугают рассуждающего.
Очень часто создатели альтернативных теорий действуют по стандартному шаблону: игнорируют накопленный массив данных по какому-то вопросу, выбирают один или несколько аспектов, которые им нравятся, и объясняют их и только их с точки зрения своей новой теории. Обычно не особо заморачиваясь экспериментами и расчётами. Почти всегда всё сводят к апеллированию к житейскому здравому смыслу, на крайний случай к расчётам только в какой-то узкой области.
И про расчёты! ЭТО КРАЙНЕ ВАЖНО!!! Нормально проведённые и проверенные расчёты не только позволяют проверить логику рассуждений или предсказать эффекты процесса. Самое главное – они позволяют выяснить саму принципиальную возможность протекания процесса в заданных условиях. Если кратко – хватит ли в системе энергии\вещества для нужного результата. Если в принципе хватит – то нужно думать дальше. Если же нет, то и разговаривать не о чем.
В гуманитарных науках этот подход тоже вполне работает – если мы заявляем, что событие было и проходило вот так, для начала надо понять физическую возможность такого события. Классика – это описание бесчисленных воинств (как правило врагов) 600 000 конников Батыя или 300 000 воинов персов в походе на Афины...
Немного про гуманитарные науки на примере истории, но это можно адаптировать к любой гуманитарной сфере. Так, в истории крайне важен принцип историчности – рассматривать любое событие\личность\процесс\исторический этап\общество следует строго в контексте это самого исторического момента\процесса настолько, насколько мы можем это сделать. Любой другой подход ведёт к вытаскиванию детских обидок историка и натягивания их что на Сталина, что на Ганзейский торговый союз, ну или там на политику финикийцев в северной Африке.
Вообще переход от описательной стадии (накопления фактического материала) к аналитической стадии с моделированием и прогнозированием, но на качественном\рассуждательном уровне и далее к аналитической, но уже количественной с экспериментами, измерениями и математическими моделями – это нормальный и неизбежный путь любой науки. В том числе и гуманитарной.
Следствием этой тенденции стало к настоящему времени создание технологии всего. Технология тут – это набор конкретных действий в конкретном порядке для получения желаемого результата с очень высокой степенью вероятности. Технологии: электроники, обучения, строительства, войны, медицины, маркетинга, кулинарии, дизайна, манипуляции человеческим сознанием, добычи полезных ископаемых, ну и далее…
Мы знаем, что «Оценочные суждения – это плохо!» (с), вот и я не буду оценивать данность нашей жизни. Думаю, технологическое препарирование любого, даже самого интимного аспекта нашей жизни - это не лучше и не хуже, чем магическое сознание древности или полностью религиозное сознание средневековья. Скорее это ответ нашего разума и общества на реалии нынешней жизни.
Наука использует всё, что работает, что предсказуемо и можно повторить. Так же отбрасывается всё, что не работает, что не поддаётся проверке. Отличный пример – ситуация с медициной народной и классической. Сперва была только народная медицина, в каждой местности своя. Потом, с зарождением научного подхода, были попробованы все методы народной медицины и накоплена статистика их применения. В итоге всё, что работает, было включено в то, что сейчас называют традиционной медициной. Всё остальное стало не традиционной (забавно, ведь правильнее называть наоборот).
Опять же часто игнорируют первый основной тезис этой заметки: «Каждый следующий шаг опирается на сумму всех предыдущих знаний» – мол, кто там свечку держал!?? При этом не хотят изучать базу о предмете спора. Почти всегда база сводится к школьной физике в естественных и технических вопросах или к источниковедению в гуманитарных.
Ещё одна стандартная претензия: «научники игнорируют\замалчивают\скрывают…». Иногда это, конечно, чистый маркетинг для продажи себя - своего мерча и услуг, но часто это искреннее незнание, а иногда и игнорирование принципов работы человеческого общества вообще и в науке в частности.
В сфере научной деятельности работают (получают деньги за труд и за результат) миллионы людей, сотни тысяч из них напрямую заняты научным поиском. В каждой, даже самой локальной научной области суровая конкуренция за славу, деньги, ресурсы на исследования… Более того, как уже говорилось, это довольно трудно, те, кто не бросили занятия наукой, а остались в этой сфере, в основном, люди увлечённые – им это нравится. Следствие всего этого – если есть хоть малейшая возможность, хоть чуть-чуть раздвинуть рамки существующих теорий, а, тем более, создать что-то революционное, за неё вцепляются всеми силами, некоторые жертвуют ради этого годами жизни\семьёй\заработком\респектабельностью и т.д. А потом, когда это новое слово таки сказано, все остальные научники всеми силами кинутся проверять, повторять и опровергать новую теорию\факт. По тем же самым причинам. И опять же смотрим на начало статьи – если это работает, значит, включается в общую систему знаний и на основе этого (в том числе) нового знания развивается известная картина мира.
Что интересно: Предки не тупее нас были (скорее наоборот – им приходилось напрягаться заметно больше), просто знали меньше и массив экспериментальной базы был менее наработанным. Поэтому новые прорывные теории, как правило, не отменяют старые, а включают их в себя, как частный случай, работающий в определённых условиях – классический пример: Ньютоновская механика – идеально работает при скоростях в рассматриваемой системе, много меньших скорости света, и при слабых гравитационных эффектах. Т.е. в нашей повседневной жизни, так как все выкладки Энштейновской теории относительности в таких условиях как раз и сводятся к Ньютоновским. Или геометрия – все эти пугающие геометрии Римана\Лобачевского сводятся к евклидовой в случае малой кривизны пространства (что опять же наблюдается в повседневной жизни). Ну и то что мне ближе всего – смена взглядов на процессы в земной коре с фиксистских (основные движения вертикальные) на мобилисткие (основные движения горизонтальные). Все эти круто разработанные теории синклиналей (долгоживущих и закономерно развивающихся прогибов в земной коре) оказались частными случаями различных геодинамических обстановок (ситуаций, складывающихся при разных взаимодействиях подвижных плит земной коры). При этом практически всё, что раньше узнали про геосинклинали, оказалось вполне верным, только неполным описанием действующих процессов.
Самое главное, что определяет мыслящее существо – желание понять мир вокруг и себя как часть этого мира. Но это трудно, иногда страшно, всегда хлопотно. Все мы так или иначе совершаем этот процесс.
Чем труднее жизнь, тем меньше на это сил и желания. В предельном случае всё скатывается в каждодневную заботу о выживании самыми простыми из доступных средств, тогда люди приходят к очень простому – базовому механизму познания – первобытно-магическому – нет разницы между ритуалом и реальной причиной события. Плюс предельная догматичность всего (как у развитых зверей и очень маленьких детей): если обошёл дерево справа и выжил, всегда нужно обходить дерево справа. При такой жизни не остаётся ресурсов для осмысления и дальнейшего развития модели мира. Такое неоднократно случалось в истории даже очень крупных групп людей так, что даже письменность пропадала в целых огромных регионах. См. «катастрофа бронзового века», например. Обратное тоже верно. Когда научный подход специально искореняется, общество откатывается назад как культурно, так и материально. Посмотрим на арабские страны с приходом исламистов в позднее средневековье; и на них же сейчас – те страны, кто хочет что-то из себя представлять, снова двигают науку и промышленность.
А теперь о важном
– Есть одна действительно серьёзная претензия у противников научного подхода. Многим кажется, что эта бессердечная наука делает мир, бытьё - всё что внутри и вовне нас скучным, циничным и неинтересным.
Дык вот, братушки, эта типа опаньки!(с) Как совершенно верно подмечали «Митьки»: «В действительности всё совсем не так, как на самом деле!» Все фэнтезийные придумки – картонные поделки по сравнению с чудом научного познания.
Мой любимый пример из махровой гуманитарщины – история! – правильная работа с источниками: археология, химические, биологические и физические методы анализа находок, статистическая обработка данных, сбор и сопоставление письменных источников, анализ топонимов и гидронимов, палеореконструкции климата, экономическое моделирование, космический мониторинг… Всё это вместе, а, главное, титанический труд учёных-историков, которые всё это обрабатывают, в итоге совершают настоящее чудо!
Из пыли, мусора, древних баек постепенно проступает ярчайшая и сложнейшая картина прошлой жизни настоящих живших когда-то людей с их судьбами, идеями, стремлениями и следом, который они оставили в нашей с вами жизни! По-моему, это настоящее волшебство! А не стеклянный шарик за 130 баксов на столе и ретроградный Меркурий в доме козла.
Реальные истории людей и их сообществ в сотни раз интереснее и сложнее любого романа, который может сочинить человек (так-то я не против литературы).
Чем глубже мы узнаём сложность и взаимосвязанность всего мироздания, тем чудеснее, красивее, совершеннее вырисовывается картина вокруг нас. Для тех, кому близка идея божественного – это ли не свидетельство величия замысла!?
Более того – развитие чисто научного познания подводит нас к вполне философским, а в чём-то даже и религиозным вопросам.
Ярчайшим таким вопросом является формулирование Антропного принципа: «Почему из множества моделей Вселенной с разнообразными свойствами осуществилась именно та, которая описывает наблюдаемые свойства Вселенной?»
«В чём состоит причина "тонкой подстройки" фундаментальных констант и параметров, наблюдаемых в нашей Вселенной?». Ответ ряда космологов, считающийся иногда формулировкой АП: «Мы наблюдаем Вселенную с определёнными свойствами потому, что во Вселенной с другими свойствами нас бы просто не было». (с)(БРЭ)
Свойства нашей Вселенной задаются рядом параметров и численных значений ряда физических констант (массы электрона и протона, постоянных сильного и слабого ядерных взаимодействий, трёхмерности пространства и др.), которые мы наблюдаем. В рамках теоретической физики и химии показано, что небольшое изменение этих величин коренным образом изменило бы свойства Вселенной и сделало бы невозможным существование в ней ядер, атомов, молекул, звёзд, а следовательно, живых существ и самого человека., который бы смог эту вселенную наблюдать. Вселенная для существования в ней антропоморфной жизни, должна иметь большие масштабы, её геометрическая структура должна быть близка к плоской, а распределение вещества в ней – однородным и изотропным. Именно таковы свойства нашей Вселенной, которые описывает современная инфляционная космология.
Антропный принцип, в общем, понятен – это просто набор фактов о наблюдаемом мире, а вот что с ним делать – это невероятно интересный вопрос, который ставит перед нами современная наука в самом широком смысле. Трактовок очень много, от религиозных и мистических до пренебрежительных. И целая россыпь физико-философских – они интересны тем что задают вектор развития мышления всего человечества.
В начале заметки я упоминал о рамках применимости теорий. Сейчас немного о границах нашего понимания окружающего мира. Ещё раз – это не мир на этом кончается, это мы пока дальше не осмыслили.
Прежде всего стоит сказать о сингулярности - (от лат. singularis – отдельный, особый) - вообще термин многозначный и в математике, и в статистике, ну и в физике. Мы поговорим о сингулярности – точке в пространстве, где плотность вещества и сила гравитации стремятся или равны бесконечности. Вообще наш разум не приспособлен к осмыслению бесконечных величин – попробуйте, много интересного о себе узнаете. Физика же с помощью своего математического аппарата с некоторыми типами бесконечностей вполне неплохо работает. Но не в этом случае. В точке сингулярности все нынешние физические модели(уравнения\расчёты) теряют смысл. И что – поэтому сингулярность невозможна? Да нет! Вот же она в центре любой чёрной дыры, коих высмотрели уже многие тысячи. Значит, что сингулярность – это и есть одна из границ применения современной физики. Вряд ли это окончательный тупик – есть отличный наглядный пример: если рассчитывать напряжения на разрыв мембраны барабана в момент удара барабанной палочки – получается та самая сингулярность – в точке удара разрывная сила бесконечна! Ну и что – барабанов не бывает??!! Если в расчёт добавить коэффициент растяжения мембраны, всё приходит в норму, и барабан и в расчётах, и в жизни вполне допустим! Так и с сингулярностью в чёрной дыре – нужно думать над новой теорией, которая включит нынешнюю, как частный случай.
Следующее ограничение наших физических теорий – скорость света в вакууме. Чуть меньше 300000 км\с – как показали многочисленные расчёты, а позже и целая куча экспериментов – это даже не какая-то цифра скорости. Это максимальная скорость протекания любых процессов и любых взаимодействий. Совершенно фундаментальное\базовое свойство нашего мира. Кстати, ничем внутри мира не задаваемое. В теории эта скорость могла бы быть любой, но тогда и мир работал бы иначе, см. «Антропный принцип».
Это было про совсем большое, до бесконечности. А теперь про самое малое. Минимальные величины, доступные нашему пониманию.
Так называемые Планковские величины. Вообще Макс Планк - потрясающе интересный деятель науки! Очень рекомендую хотя бы в википедию заглянуть!
Началось всё с того, что он установил минимальную дискретную порцию энергии, меньше которой не бывает - квант. Далее, исходя из этой величины, были выведены минимальная длина и минимальная масса. Со временем вообще просто – время, за которое свет проходит минимальную длину, и есть минимальный отрезок времени, доступный нашему осмыслению. Все эти величины совершенно непредставимо малы, но с ними вполне можно работать, что современная физика и, даже!, электронная промышленность с успехом и делает. А вот внутри этих величин мы уже не можем различить причину и следствие. Там, как-то непонятно, происходит всё сразу. И что – взаимодействия во вселенной прекратились? – нет – вот же ВСЁ. Значит просто мы пока не можем это осмыслить.
Когда и эти рамки теорий так или иначе будут раздвинуты, мы увидим новые непредставимые сейчас горизонты, а там и новые рамки найдутся.
И это здорово!
А вот и итог нашего с Александром разговора. Если почитать всё подряд, получится краткий курс по предмету: «Планета Земля, её происхождение и внутреннее устройство»
1 - «Кратко и просто про геологию от геолога. Строение Земли» (Как геологи свечку держали) Пешков С.В. Habr.com (https://vk.com/wall-130222883_10213) 2022
2 - «Как появилась Луна и что из этого вышло» Пешков С.В. Habr.com (https://habr.com/ru/users/Bodiagnik/publications/articles/) 2022
3 - «Каменные лбы геологов» Пешков С.В. Dzen.ru (https://vk.com/wall-130222883_25501) 2024
4 - «Земля - как вообще это работает» Пешков С.В. VK_CatScience (https://vk.com/@281717154-zemlya-kak-voobsche-eto-rabotaet) 2024
5 - «Побочный эффект» Пешков С.В. (https://vk.com/@281717154-pobochnyi-effekt) 2024
Все иллюстрации в тексте из открытых источников и принадлежат авторам.
Автор: Сергей Пешков.