Паранджа восприятия
Пост написан по книге Р. Докинза "Бог как иллюзия". Далее цитирую автора.
Одним из самых печальных зрелищ на улицах современных городов является вид женщин, с головы до ног закутанных в бесформенные черные одеяния, глядящих на мир через крошечную прорезь на уровне глаз. Паранджа - это не только орудие порабощения женщин и сурового подавления их свободы и красоты, не только проявление вопиющей мужской жестокости и трагической женской покорности. Позвольте использовать образ паранджи с узкой щелью для глаз как наглядный символ другого явления.
Наши глаза воспринимают мир в узком диапазоне электромагнитного спектра. Видимый свет - это яркий проблеск в огромном темном спектре электромагнитных волн различной длины: от длинных радиоволн до коротких волн гамма-излучения. Многие даже не догадываются, насколько мал этот проблеск; попробую показать это на примере. Представьте себе огромную черную паранджу с обычной узкой прорезью шириной, допустим, дюйм (2,54 см). Если черная ткань над прорезью - это короткие волны невидимого спектра, а ткань под ней - его длинноволновая часть, то какой длины должна быть вся паранджа, чтобы участок видимых волн в том же масштабе оказался шириной в дюйм? Трудно дать вразумительный ответ, не обращаясь к логарифмической шкале - настолько гигантской оказывается длина. Последнюю главу книги не стоит, пожалуй, забивать логарифмами, но поверьте на слово, это была бы всем паранджам паранджа. Светлое окошечко размером в дюйм ничтожно по сравнению со многими и многими милями черного полотна невидимого спектра: от радиоволн у края подола до гамма-излучения на макушке. И вот что делает для нас наука: она расширяет это окошко, распахивает его так широко, что стесняющие черные покровы исчезают почти целиком, открывая чувствам просторный, удивительный мир.
При помощи встроенных в оптические телескопы стеклянных линз и зеркал мы наблюдаем за небесами и обнаруживаем звезды, излучающие в узкой полосе волн, воспринимаемых нами как видимый свет. Но другие телескопы «видят» рентгеновские или радиоволны и позволяют получить бесчисленное множество иных карт иного звездного неба. Если говорить о менее грандиозных задачах - фотоаппараты со специальными фильтрами могут «видеть» ультрафиолетовые волны; на сфотографированных таким образом цветах можно различить странные полосы и пятна, «предназначенные» только для глаз насекомых и недоступные невооруженному человеческому взгляду. Доступное глазам насекомых спектральное окно по ширине близко к нашему, но оно слегка сдвинуто к верху паранджи: насекомые не видят красного цвета, но дальше, чем мы, продвигаются во владениях синего - в «ультрафиолетовый сад».
Метафора распахивающегося узкого окошка справедлива и для других областей науки. Мы обитаем где-то рядом с центром ветвящейся во всех направлениях пещеры Аладдина, наблюдая работу мироздания посредством органов чувств и нервной системы, предназначенных для восприятия и осознания лишь малого количества объектов средней величины, движущихся на средних скоростях. Нам легко оперировать объектами размером от нескольких километров (вид с вершины горы) до примерно десятой доли миллиметра (острие иглы). За этими рамками даже воображению становится неуютно, и приходится прибегать к помощи приборов и математического аппарата, которые мы, к счастью, научились создавать и использовать. Изначально же наше воображение приспособлено работать в крошечном диапазоне размеров, расстояний и скоростей, лежащем посреди гигантского поля возможного: от странного микроскопического квантового мира до колоссальных размеров эйнштейновской космологии.
Как жаль, что наше воображение так плохо приспособлено к восприятию размерностей за пределами узкого ранга повседневных потребностей наших предков. Мы тщимся представить электрон как крошечный шарик, вращающийся по орбите вокруг более крупной группы других шариков - протонов и нейтронов. Но на самом деле они совсем не такие. Электроны не похожи на маленькие шарики. Они вообще не похожи ни на что знакомое нам. Нельзя даже быть уверенным, что понятие «похожести» по-прежнему имеет смысл, когда мы приближаемся к горизонтам известной реальности. Наше воображение еще недостаточно вооружено для проникновения в квантовый мир. В масштабе этого мира все ведет себя не так, как должна вести себя материя по понятиям привычного нам мира, в котором происходила наша эволюция. Точно так же нам непонятно поведение объектов, движущихся на скоростях, приближающихся к скорости света. Здравый смысл отказывается здесь работать, потому что здравый смысл зародился и развился в окружении, где ничто не движется так быстро и не имеет таких малых или таких больших размеров.
Как сказал один мудрец: "То, что мы живем на дне глубокой гравитационной ямы, на поверхности окутанной газовой оболочкой планеты, вращающейся на расстоянии в девяносто миллионов миль вокруг огненного ядерного шара, и считаем, что это нормально, вне всяких сомнений - свидетельство колоссального вывиха нашего восприятия реальности".
Квантовая механика, эта труднодоступная вершина научного прогресса XX века, позволяет делать поразительно успешные предсказания о реальном мире. Ричард Фейнман сравнил их точность с предсказанием расстояния, аналогичного ширине Северной Америки, с точностью до толщины человеческого волоса. То, что на основе квантовой теории делаются такие точные предположения, по-видимому, означает, что она в определенном смысле верна; настолько же, насколько верны другие наши знания, включая даже самые банальные факты. И тем не менее для получения правильных предсказаний в квантовой теории приходится делать настолько странные и таинственные предпосылки, что даже сам великий Фейнман не преминул заметить (существует несколько вариантов этой цитаты, из которых привожу наиболее выразительную): «Если вам кажется, что вы понимаете квантовую теорию… то вы не понимаете квантовую теорию».
Квантовая теория настолько странна, что физикам приходится прибегать то к одной, то к другой из ее взаимоисключающих «интерпретаций». «Приходится прибегать» в данном случае - верное выражение. В книге «Фабрика реальности» Дэвид Дейч описывает вариант интерпретации квантовой теории, предполагающий существование множества вселенных, возможно, потому, что самым отталкивающим качеством этого варианта является всего лишь его исключительная расточительность. В нем предполагается существование колоссального, стремительно увеличивающегося количества параллельных, незаметных друг для друга вселенных, обнаружить которые удается лишь в отдельных квантово-механических экспериментах. В некоторых из этих вселенных я уже умер. В нескольких из них у вас есть роскошные зеленые усы. И так далее.
Альтернативная «копенгагенская интерпретация» не менее нелепа. Она не так расточительна, но до отчаяния парадоксальна. Эрвин Шрёдингер придумал о ней знаменитую шутку-головоломку про кота. Кот Шрёдингера закрыт в ящике вместе с механизмом, который убьет его в случае выполнения квантово-механического события. Не открыв крышки, мы не знаем, жив кот или мертв. Здравый смысл подсказывает, что он тем не менее должен быть либо жив, либо мертв. «Копенгагенская интерпретация» противоречит здравому смыслу: согласно ей, до того, как мы откроем ящик, все, что там есть, - не более чем вероятность. Как только мы откроем крышку, происходит коллапс волновой функции квантового механизма, он срабатывает в ту или иную сторону, и кот становится либо мертвым, либо живым. До того как произведено наблюдение, он - ни жив ни мертв.
Теория множественных вселенных ("мультивёрс") объясняет происходящее в вышеописанном эксперименте тем, что в некоторых из вселенных кот - мертв, а в некоторых - жив. Оба эти объяснения не имеют смысла с точки зрения человеческой интуиции или здравого смысла. Но самых «крутых» физиков это мало смущает. Главное для них - чтобы работала математика и экспериментально подтверждались предсказания теории. У большинства из нас следовать за ними не хватает храбрости. Чтобы понять, что же происходит «на самом деле», нам никак не обойтись без каких-нибудь визуальных примеров. Кстати, насколько мне известно, Шрёдингер придумал мысленный эксперимент с котом именно с целью наглядно продемонстрировать то, что он воспринимал как абсурдность «копенгагенской интерпретации».
Биолог Льюис Волперт считает, что заковыристость современной физики - это еще цветочки. В отличие от технологии, наука, как правило, не церемонится со здравым смыслом.Вот один из любимых примеров: каждый раз, когда вы выпиваете стакан воды, существует весьма высокая вероятность того, что по крайней мере одна из проглоченных вами молекул прошла в свое время через мочевой пузырь Оливера Кромвеля. Это лишь простая теория вероятности. Количество молекул в стакане воды неизмеримо больше, чем количество стаканов с водой, которые можно было бы получить, разлив в них всю имеющуюся в мире пресную воду. То есть каждый раз, наполняя стакан, мы имеем в нем довольно представительную выборку существующих в мире молекул воды. Дело тут, конечно, не в Кромвеле и не в мочевых пузырях. Вот сейчас вы и не заметили, что вдохнули тот же атом азота, что когда-то выдохнул третий игуанодон слева от высокого саговника? Разве не прекрасно жить в мире, где такие вещи не только возможны, но вам еще выпала счастливая возможность понять, почему это так? И затем вы можете объяснить это кому-нибудь другому, и с вами согласятся не потому, что это ваше личное мнение или верование, а потому, что, поняв ваши аргументы, их невозможно не принять. Вероятно, объясняя причину, побудившую его написать книгу «Наполненный демонами мир: наука как светоч во тьме», Карл Саган имел в виду именно это: «Не объяснять достижения науки кажется мне противоестественным. Влюбившись, человек хочет прокричать об этом на весь свет. Эта книга - мое личное признание в вечной, страстной любви к науке».
Эволюция сложной жизни, даже само ее возникновение в подчиняющейся законам физики Вселенной, - замечательные и удивительные факты или были бы таковыми, если не учитывать, что способностью удивляться может обладать лишь мозг, который сам появился в результате этого удивительного процесса. То есть с точки зрения антропного принципа, наше существование не должно вызывать удивления. И тем не менее думаю, что выражу мнение всех собратьев по планете, настаивая на том, что факт нашего существования ошеломляюще удивителен.
Великий философ XX века Людвиг Витгенштейн как-то спросил своего друга: «Почему люди всегда говорят, что было естественно предположить вращение Солнца вокруг Земли, а не Земли вокруг Солнца?» Друг ответил: «Понятно почему - зрительно кажется, что Солнце вращается вокруг Земли». На что Витгенштейн ответил: «Интересно, как бы зрительно выглядело, будто вращается Земля?»