О том, чего мы не можем знать. Путешествие к рубежам знаний

Но понимание не сводится к перечню фактов. Может ли какой бы то ни было ученый знать все? Знать, как решать нелинейные дифференциальные уравнения в частных производных? Знать, как группа SU(3) определяет связи между фундаментальными частицами? Знать, как космическая инфляция порождает состояние Вселенной? Как решать уравнения общей теории относительности Эйнштейна или волновое уравнение Шредингера? Как нейроны и синапсы порождают мысли? Возможно, последними учеными, знавшими все, что было известно, были Ньютон, Лейбниц и Галилей.

Должен признаться, что юношеская самонадеянность вселяла в меня веру в способность понять все, что известно человеку. Если чей-то человеческий мозг смог найти путь к новому знанию, значит, раз это доказательство работает в чьем-то мозгу, оно должно сработать и в моем. Если у меня будет достаточно времени, думал я, я смогу разгадать тайны математики и Вселенной или, по крайней мере, разобраться в нынешнем положении вещей. Но теперь я испытываю все большие сомнения в этой вере, все больше беспокоюсь, что некоторые вещи так и останутся за пределами моего понимания. Моему мозгу часто бывает трудно разобраться в уже известной нам науке. На то, чтобы узнать все, просто не хватает времени.

Даже мои собственные исследования в математике уже, кажется, доходят до предела того, что способен понять мой человеческий мозг. Более десяти лет я работаю над одной гипотезой, которая упорно сопротивляется моим попыткам доказать ее. Но моя новая роль профессора популяризации науки заставляет меня выходить из привычной области математики в дебри запутанных концепций нейробиологии, ускользающих идей философии, шатких теорий физики. Она требует иного образа мыслей, чуждого моему математическому способу мышления, работающему с несомненными фактами, доказательствами и точностью. Мои попытки понять все, что считается сейчас относящимся к научному знанию, подвергают серьезному испытанию границы моих собственных способностей к пониманию.

Чтобы обрести знание, мы неизбежно должны «стоять на плечах гигантов», если использовать знаменитое выражение, которым Ньютон объяснял собственные открытия[3]. Поэтому мое путешествие к пределам знания включает в себя чтение того, что сказано другими о современном состоянии знания, посещение лекций и семинаров специалистов в тех областях, в которых я пытаюсь разобраться, общение с теми, кто открывает новые горизонты, критическое рассмотрение противоречивых историй, знакомство с опубликованными в научных журналах свидетельствами и данными в поддержку той или иной теории и даже, время от времени, поиск каких-нибудь понятий в Википедии. Хотя мы и учим своих студентов подвергать сомнению любую информацию, которую выдает поиск в Google, исследования показывают, что статьи Википедии по темам, относящимся к менее спорной части научного спектра, – например по общей теории относительности, – считаются сравнимыми по качеству с публикациями в научной литературе. Однако стоит выбрать более спорную тему – например изменения климата, – и содержание статьи может меняться изо дня в день.

Отсюда возникает вопрос: насколько можно верить хоть каким-нибудь из этих историй? Одно то, что научное сообщество считает некое объяснение лучшим на данный момент, не значит, что оно истинно. История снова и снова дает нам примеры обратного, и они должны служить вечным напоминанием о том, что существующее научное знание никогда не окончательно. Возможно, математика несколько отличается в этом отношении, как будет обсуждаться в двух последних главах этой книги. Но следует отметить, что, даже когда я разрабатываю новую математику, я часто ссылаюсь на результаты других математиков, чьи доказательства я сам не проверял. Иначе мне приходилось бы бежать со всех ног, чтобы только остаться на том же месте.

И главная задача, стоящая перед каждым ученым, состоит в том, чтобы не оставаться в надежном саду известного, но отважиться выйти из него в дебри неизвестного. Именно этой задаче и посвящена книга.

То, чего мы не знаем

Несмотря на все успехи, достигнутые наукой за последние столетия, многие глубокие тайны все еще остаются нераскрытыми. То, чего мы не знаем. Создается впечатление, что знание о том, чего мы не знаем, разрастается быстрее, чем список наших открытий. Известное неизвестное обгоняет известное известное. Но именно это неизвестное движет науку вперед. Ученых больше интересует то, чего они не понимают, чем пересказ уже известного. Наука остается живой и развивающейся именно благодаря тем вопросам, на которые у нас нет ответов.

Например, материя, составляющая тот физический мир, с которым мы взаимодействуем, по-видимому, составляет лишь 4,9 % всего вещества, содержащегося в нашей Вселенной. Из чего же состоят оставшиеся 95,1 % так называемой темной материи и темной энергии? Если расширение нашей Вселенной ускоряется, откуда берется вся та энергия, за счет которой происходит это ускорение?