Радость науки. Важнейшие основы рационального мышления

Один из уроков, который ученый усваивает на раннем этапе, заключается в том, что всякий раз, когда кто-то не понимает идею, это обычно связано с тем, что человек не приложил достаточно времени и усилий для ее изучения. Я физик и поэтому чувствую себя уверенно, говоря о природе материи, пространства, времени, а также о силах и энергиях, удерживающих Вселенную на фундаментальном уровне. Но я мало разбираюсь в психологии, геологии или генетике; я так же невежествен в этих областях науки (и других), как и все остальные. Однако это не означает, что при наличии целеустремленности и достаточного количества времени я не смог бы в конечном итоге стать в них экспертом. Это не высокомерие, потому что под «достаточным количеством времени» я подразумеваю годы, возможно даже десятилетия учебы, а не часы или дни. Тем не менее я все же могу вести интересную и информативную беседу с экспертами в этих областях, при условии, что они не углубляются в технические детали, и уделяю им все свое внимание. Это то, чем я занимаюсь последние десять лет: я веду программу на BBC Radio 4 – The Life Scientific, в которой обсуждаю широкий спектр научных тем с лидерами в своих областях. Мне не обязательно самому быть экспертом, достаточно быть вполне заинтересованным и любознательным; ни то ни другое не требует научной подготовки. Это, как правило, верно и в других сферах жизни.

Я не утверждаю, что каждый из нас должен выучиться на эпидемиолога или вирусолога, чтобы защитить себя во время пандемии. Никто – даже самый талантливый физик или инженер – не понимает всех технологий, задействованных, скажем, в современном смартфоне; и ни одному человеку это не требуется, чтобы иметь возможность в полной мере им пользоваться. Умение пользоваться приложениями в телефоне не требует глубокого понимания того, как работают все электронные компоненты внутри него. Однако в жизни бывают и другие ситуации, когда полезно иметь нечто большее, чем поверхностное представление о предмете, поскольку это помогает принимать важные решения. Так, понимание разницы между бактериальными и вирусными инфекциями помогает осознать тот факт, что только первые можно лечить антибиотиками, в то время как избежать последних помогают вакцины.

Теперь, пожалуй, я должен привести пример сложной идеи в науке, которая, как вам может показаться, находится за пределами вашей способности ее понять. Пожалуйста, сделайте одолжение и прочтите следующие несколько страниц. Если вы сможете следить за моей мыслью, то это целиком ваша заслуга, а не следствие моего умения объяснять, поскольку гораздо легче объяснить то, что хорошо знаешь, чем понять новую и трудную идею.

Рассмотрим следующую головоломку. Если бы вы могли лететь со скоростью света, держа перед лицом зеркало, то увидели бы вы свое отражение? В конце концов, чтобы увидеть свое отражение в зеркале, нужно, чтобы свет покинул ваше лицо, достиг зеркала перед вами, а затем отразился обратно в ваши глаза. Поскольку мы точно знаем, что ничто, согласно законам физики, не может двигаться быстрее скорости света (вспомните печально известную историю с нейтрино), то, если вы движетесь с той же скоростью, что и свет, то как он может удалиться от вашего лица и достичь зеркала, которое удаляется от света с той же скоростью? Разве не верно, что вы не смогли бы увидеть свое отражение, словно мифический вампир? Если вы так подумали, то ошиблись. Почему? Давайте вместе разгадаем эту головоломку.

Представьте, что вы находитесь в поезде, и другой пассажир проходит мимо вашего кресла в направлении движения поезда. Поскольку вы оба движетесь вместе с поездом, то он проходит мимо вас в том же темпе, в каком шел бы, если бы поезд стоял на месте. Однако в этот самый момент поезд проходит мимо станции без остановки, и кто-то на платформе также видит пассажира, идущего через вагон. Для него пассажир движется мимо со скоростью, представляющей собой сочетание скорости его ходьбы и гораздо более высокой скорости самого поезда. Итак, вопрос заключается в следующем: насколько быстро на самом деле движется пассажир – в темпе ходьбы, который вы могли бы измерить, сидя в поезде, или с этой скоростью плюс скорость поезда, измеренная внешним наблюдателем? Если вы думаете, что скорость ходьбы пассажира, измеренная человеком на платформе, является его истинной скоростью, то подумайте о том факте, что поезд мчится по рельсам на Земле, которая вращается вокруг своей оси, а также движется по своей орбите вокруг Солнца. Может быть, для кого-то, парящего в космосе, поезд выглядит неподвижным, в то время как Земля движется под ним. Ответ на вопрос о том, с какой скоростью на самом деле движется пассажир, заключается в том, что вы в поезде и наблюдатель на платформе оба правы в своих собственных системах отсчета, поскольку не существует единого истинного значения скорости идущего пассажира. Всякое движение относительно. Эта идея лежит в основе метко названной теории относительности.