Жизнь проста. Как бритва Оккама освободила науку и стала ключом к познанию тайн Вселенной

В заключение я хотел бы напомнить вам, что бритва Оккама как таковая не позволяет делать вывод о том, просто или сложно устроен мир. Она лишь побуждает нас выбирать простейшие модели, способные давать точные прогнозы. Такое проявление принципа простоты можно назвать слабой формой бритвы Оккама. Однако многие ученые, особенно физики, взяли на вооружение сильную форму, которая утверждает, что Вселенная проста настолько, насколько это возможно, учитывая, что в ней существуем мы.

19 Простейший из миров?

Всякое природное действие совершается кратчайшим путем.

Леонардо да Винчи. Записные книжки[460],[461]

Лето 1753 года. На одной из площадей Берлина городской палач сжигает книги по приказу Фридриха Великого. Слова, напечатанные на охваченных огнем страницах, принадлежат титану французского Просвещения Вольтеру (1694–1778), который в это время проживает в Берлине. Его памфлет «Диатриба доктора Акакия, папского лекаря» (фр. Diatribe du Docteur Akakia) – злая сатира на жизнь и научную деятельность другого жителя Берлина, тоже француза и главы Берлинской академии наук Пьера Луи Моро де Мопертюи (1698–1759). Мопертюи родился в 1698 году, на четыре года раньше, чем Томас Байес, в портовом городе Сен-Мало на бретонском побережье Франции. Он изучал математику в Париже и в 1731 году был принят в Парижскую академию наук, где вскоре стал поборником законов механики, открытых Ньютоном по ту сторону Ла-Манша. В 1730-х годах Мопертюи вступает в дискуссию о форме земного эллипсоида: является ли Земля вытянутым эллипсоидом (сплющенным вдоль линии экватора) или сжатым (сплющенным на полюсах). С помощью законов Ньютона он приходит к выводу, что Земля представляет собой сжатый эллипсоид, что полностью противоречило мнению авторитетного французского астронома Жака Кассини (1677–1756). В 1736 году король Людовик XV назначает Мопертюи главой геодезической экспедиции в Лапландию, чтобы разрешить этот спор. Результаты измерения кривизны земной поверхности в районе Северного полюса показали, что Мопертюи был прав и Земля действительно сплющена у полюсов. Это открытие произвело такое огромное впечатление на Фридриха Великого, который незадолго до этого учредил Берлинскую академию наук, что он предложил Мопертюи ее возглавить. В 1742 году Мопертюи принимает предложение короля Пруссии.

Примерно в то же время Мопертюи ставит перед собой еще более грандиозную задачу: доказать то, что пытался доказать пятью столетиями ранее Фома Аквинский, – существование Бога. Ключ к решению этой задачи он находит у Роберта Гроссетеста, который считал, что свет – это божественное сияние. За 100 лет до Мопертюи французский математик Пьер де Ферма (1601–1665) задумался над вопросом о том, почему лучи света изгибаются при переходе из одной среды в другую. Это явление, получившее название преломления света, мы наблюдаем при погружении прямой палочки или карандаша в воду – линия перестает быть прямой на границе воздуха с водой. На первый взгляд может показаться, что это явление противоречит принципу простоты, поскольку кривая линия как минимум на один изгиб сложнее, чем изогнутая. Однако Пьер Ферма уже предположил, что свет, проходя через неоднородную среду, идет не кратчайшим путем (пренебрегая изгибами), а скорейшим, тем самым минимизируется не расстояние, а время. Сопоставив этот вывод с другой гипотезой – о том, что свет проходит через воду медленнее, поскольку движется по криволинейной траектории, – Ферма предположил, что свет избирает скорейший путь, стремясь сократить общее время движения (принцип наименьшего времени) (рис. 40). В 1744 году Мопертюи сформулировал общий для преломления и отражения принцип наименьшего действия, предположив, что в обоих случаях минимизируется не время, но время, умноженное на энергию, что и составляет «действие».

Рис. 40. Принцип наименьшего действия, объясняющий, почему опущенный в воду карандаш кажется кривым