Найти в Дзене
Занимательная физика

Вас обманывали всю жизнь: почему школьная наука — это красивая сказка для взрослых

Каждый раз, когда вы уверенно заявляете, что электроны вращаются вокруг ядра, что ДНК — это «чертёж» организма, или что свет — это волна, вы транслируете не научную истину, а тщательно отшлифованную метафору, которая к реальности имеет примерно такое же отношение, как карикатура — к портрету маслом. И знаете что? Это не баг системы образования. Это её фича. Просто вам забыли об этом сообщить. Наука — удивительное предприятие. Она честно признаётся, что все её модели временны и приблизительны, а потом с каменным лицом впихивает эти модели в учебники как непреложные факты. Миллиарды людей ходят по планете с головами, набитыми «знаниями», которые профессиональные физики считают детскими рисунками. И это не преувеличение — это буквально так устроено. Но прежде чем вы решите, что перед вами очередной антинаучный манифест какого-нибудь плоскоземельщика, — притормозите. Речь пойдёт не о том, что наука врёт. Речь о том, что упрощение — это единственный способ, которым человеческий мозг вообще
Оглавление

Каждый раз, когда вы уверенно заявляете, что электроны вращаются вокруг ядра, что ДНК — это «чертёж» организма, или что свет — это волна, вы транслируете не научную истину, а тщательно отшлифованную метафору, которая к реальности имеет примерно такое же отношение, как карикатура — к портрету маслом. И знаете что? Это не баг системы образования. Это её фича. Просто вам забыли об этом сообщить.

Наука — удивительное предприятие. Она честно признаётся, что все её модели временны и приблизительны, а потом с каменным лицом впихивает эти модели в учебники как непреложные факты. Миллиарды людей ходят по планете с головами, набитыми «знаниями», которые профессиональные физики считают детскими рисунками. И это не преувеличение — это буквально так устроено.

Но прежде чем вы решите, что перед вами очередной антинаучный манифест какого-нибудь плоскоземельщика, — притормозите. Речь пойдёт не о том, что наука врёт. Речь о том, что упрощение — это единственный способ, которым человеческий мозг вообще способен взаимодействовать с реальностью. И это одновременно наше величайшее достижение и наша фатальная слепота.

Ложь во спасение понимания

Давайте начистоту: вы не понимаете квантовую механику. Я не понимаю квантовую механику. Ричард Фейнман — нобелевский лауреат, один из создателей квантовой электродинамики — публично заявлял, что её не понимает никто. Но это не мешает нам пользоваться смартфонами, построенными на принципах, которые буквально противоречат здравому смыслу.

Когда учитель физики рисует на доске планетарную модель атома — ядро в центре, электроны летают по орбитам как крошечные планеты, — он совершает акт педагогического мошенничества. Благородного, необходимого, но мошенничества. Потому что электрон — это не шарик. Электрон — это даже не объект в привычном смысле. Это математическая абстракция, существующая в виде волновой функции, «размазанной» по пространству вероятностей. Попробуйте нарисовать это на школьной доске между переменами.

Модель Бора устарела ровно сто лет назад. Но она до сих пор кочует из учебника в учебник, потому что выполняет свою функцию: создаёт в голове ученика хоть какую-то картинку. Ложную, но удобную. Как костыли для человека, который ещё не научился ходить, — временное приспособление, которое почему-то становится постоянным.

-2

Карта — не территория

Альфред Коржибски, создатель общей семантики, оставил нам блестящую формулу: «Карта — не территория». Научная модель — это карта. Реальность — территория. И между ними — пропасть, которую мы предпочитаем не замечать.

Возьмём гены. В массовом сознании ДНК — это такой биологический код, где записано всё: цвет глаз, склонность к полноте, даже характер. «Учёные нашли ген агрессии», — кричат заголовки. «Обнаружен ген гениальности», — вторят им. Звучит солидно. Проблема в том, что это чушь.

Геном работает не как компьютерная программа, где одна строчка кода отвечает за одну функцию. Он работает как... честно говоря, мы до конца не знаем, как он работает. Один ген может влиять на сотни признаков. Один признак может зависеть от тысяч генов. Плюс эпигенетика — механизмы, включающие и выключающие гены в зависимости от среды. Плюс взаимодействие белков. Плюс случайные мутации. Плюс влияние микробиома. Это не чертёж — это джазовая импровизация оркестра из миллиардов музыкантов, половина которых играет по нотам, а половина импровизирует.

Но попробуйте объяснить это журналисту, которому нужен заголовок для статьи. Или политику, распределяющему бюджет на исследования. Или пациенту, который хочет знать, передастся ли болезнь его детям. Им нужна простая карта. И они её получают — ценой искажения территории до неузнаваемости.

-3

Атом, которого нет

История науки — это кладбище красивых теорий. Каждое поколение учёных было абсолютно уверено, что именно они наконец-то докопались до фундамента реальности. И каждое поколение оказывалось неправо.

Древние греки считали, что мир состоит из четырёх стихий. Смешно? Конечно. Потом пришли химики и открыли элементы. Затем физики раскололи атом — оказалось, он состоит из протонов, нейтронов и электронов. Потом кварки. Потом струны. Каждый раз «элементарное» оказывается составным. Каждый раз «фундаментальное» оказывается очередным слоем луковицы.

Современный Стандартная модель физики частиц — наша лучшая карта субатомного мира — содержит примерно двадцать свободных параметров, которые мы просто измеряем экспериментально и подставляем в формулы. Почему масса электрона именно такая? Не знаем. Почему три поколения кварков? Понятия не имеем. Модель работает — предсказывает результаты экспериментов с умопомрачительной точностью, — но она явно неполна. Она не объясняет гравитацию. Не объясняет тёмную материю. Не объясняет, почему во Вселенной больше материи, чем антиматерии.

Это как иметь идеальную карту города, на которой почему-то отсутствует целый район. Карта прекрасна. Карта полезна. Но карта — не город.

-4

Эволюция удобных заблуждений

Вот парадокс: чем успешнее научная модель, тем опаснее она становится. Успех цементирует её в сознании как истину, хотя она остаётся приближением.

Ньютоновская механика работала триста лет. Мосты строились. Снаряды летали. Планеты вращались по расчётным орбитам. А потом пришёл Эйнштейн и показал, что Ньютон был неправ. Не «чуть-чуть неточен» — фундаментально неправ в понимании природы пространства, времени и гравитации. Гравитация — не сила, притягивающая тела. Гравитация — это искривление пространства-времени массой.

Но угадайте, чему до сих пор учат инженеров? Правильно, Ньютону. Потому что для большинства практических задач релятивистские поправки исчезающе малы. Приближение работает — зачем усложнять?

Проблема возникает, когда приближение выдаётся за истину. Когда школьник искренне верит, что вода всегда кипит при ста градусах (а как же давление?). Что тяжёлые предметы падают быстрее лёгких (привет, Галилей). Что эволюция — это «выживание сильнейшего» (Дарвин никогда этого не говорил). Мы живём в мире, где упрощения мутировали в мифы.

-5

Цена простоты

Какова цена удобных упрощений? Иногда — человеческие жизни.

Медицинские рекомендации десятилетиями строились на упрощённых моделях. Жиры — плохо, углеводы — хорошо. Холестерин — враг. Соль — убийца. Каждый из этих «фактов» оказался грубым упрощением сложнейших метаболических процессов. Нутрициология последних лет — это история последовательного развенчания мифов, которые ещё вчера считались научным консенсусом.

Или возьмём психиатрию. Теория «химического дисбаланса» — идея, что депрессия вызвана нехваткой серотонина в мозге, — десятилетиями оправдывала массовое назначение антидепрессантов. Красивая, понятная модель. Проблема: накопились данные, что она, мягко говоря, неполна. Серотонин — часть головоломки, но далеко не вся картина. А миллионы людей уже живут на таблетках, подобранных под эту упрощённую схему.

Упрощение — не просто невинная педагогическая условность. Это инструмент, формирующий политику, медицину, технологии, само наше понимание себя. Когда модель становится догмой, она перестаёт быть картой и превращается в шоры.

-6

Танец с неопределённостью

И что же делать с этим знанием о незнании? Впадать в эпистемологический нигилизм и отрицать всё? Конечно нет. Это путь в антипрививочное болото и теории заговора.

Решение — интеллектуальное смирение. Понимание, что любая модель — это временные леса, а не вечное здание. Что «я знаю» всегда должно сопровождаться мысленной сноской: «в рамках текущих моделей и с известными оговорками».

Реальность не обязана быть понятной. Она не обязана укладываться в схемы, комфортные для примата с трёхфунтовым мозгом. Квантовая суперпозиция контринтуитивна? Вселенной всё равно. Теория относительности противоречит здравому смыслу? Пространство-время не спрашивало вашего мнения.

Наука прекрасна именно своей незавершённостью. Это не собор истины, а вечная стройка. Каждое поколение возводит новый этаж, обнаруживая, что фундамент предшественников оказался песком. И это нормально. Это и есть прогресс — не накопление правды, а последовательное уточнение заблуждений.

В следующий раз, когда кто-то авторитетно заявит вам «научно доказано», вспомните: доказано — в рамках модели. А модель — это карта. А карта — не территория. Территория всегда больше, страннее и интереснее любой карты. И слава богу — иначе исследовать было бы нечего.

Наше величайшее достижение — способность строить работающие упрощения. Наша величайшая ловушка — забывать, что они упрощения. Между этими двумя полюсами и разворачивается драма человеческого познания — бесконечная, захватывающая и принципиально неразрешимая.