Модели мира: как мы используем знакомые предметы, чтобы понять Вселенную

Модели мира: как мы используем знакомые предметы, чтобы понять Вселенную
Иллюстрация: Рома Хек

Часы, паровые машины, компьютеры — каждому веку соответствовала своя концепция. Что будет дальше?

Ученые часто прибегают к метафорам, чтобы донести информацию о чем-то неизведанном. Это логично: ведь то, чего мы не знали и не представляли, проще всего увидеть через вещи, которые нам знакомы.

Когда в 1665 году английский естествоиспытатель Роберт Гук описывал рассмотренное им в микроскоп строение растений, он использовал слово «клетки» (cells) из-за сходства с монашескими кельями. Великий математик начала XIX века Фурье придумал термин «парниковый эффект», чтобы описать удержание тепла атмосферой Земли. А Макс Планк, одаренный пианист и виолончелист, создавал квантовую физику, представляя орбиты электронов в виде вибрирующих струн музыкальных инструментов.

Кельи, парник и струны легко представить. Объекты, которые нашим органам чувств недоступны, понять сложнее, но аналогия позволяет рассуждать о них как о чем-то привычном и близком.

Впрочем, все перечисленные выше примеры — это частные случаи. Помимо них мы используем в познании и более общие концепции. Они завладевают умами на десятилетия и помогают не только рассказывать о научных открытиях, но и объяснять многие составляющие нашей жизни: от работы человеческого организма до устройства общества и экономики.

Голландский историк науки Франс ван Люнтерен описал интересную концепцию, которую он предлагает использовать, например, для преподавания наук в школе. По мнению ван Люнтерена, начиная с Нового времени ученые вдохновлялись механизмами, актуальными для своей эпохи, и использовали аналогию с ними для описания устройства мира.

Получалось что-то вроде ступенчатого движения:

Иллюстрации: Рома Хек
Иллюстрации: Рома Хек

Всего ван Люнтерен выделяет четыре механизма-машины — по одной на каждый век начиная с XVII: часы, весы, паровой двигатель и компьютер.

🌋 До механизмов

Небольшая прелюдия. Мыслители и до Нового времени пытались понять Вселенную при помощи метафор и аналогий. Очень часто это были метафоры, отсылающие к природным объектам, например — к организму.

Наше тело — нечто близкое и понятное. В нем есть составные части: сердце, легкие, печень, глаза, руки, ноги. Каждая выполняет свою роль, но все вместе они образуют единое целое. Готовая модель для любого сложного объекта — от Вселенной до устройства государств.

Живший в XII веке богослов Иоанн Солсберийский в трактате Policraticus каждой части человеческого тела находит соответствующую часть в обществе. Ученые и художники эпохи Возрождения, включая Леонардо да Винчи, подобным образом объясняли природные явления. Горы, почва, океан, термальные источники — это кости, плоть, дыхание и тепло человеческого тела. Почему нет? Наглядно и снимает сразу много вопросов.

🕰 XVII век: часы

В XVII веке ведущие европейские умы принимают новый взгляд на мир — механистический. Он присутствовал как метафора и раньше — с тех пор как появились повозки и водяные мельницы, но теперь становится не просто красивой аналогией, а способом объяснения устройства мира и методом его познания.

Показателен пример астронома Кеплера. В первом издании Mysterium Cosmographicum (1597) он еще пишет, что Cолнце приводит в движение планеты посредством anima motrix, души-двигательницы. Но менее чем через 10 лет Кеплер поправляет себя, и утверждает, что машина Вселенной не схожа с божественным созданием, а напоминает часы. Физик и один из ярких представителей механицизма Роберт Бойль несколько раз отсылает в своих работах к знаменитым часам на городской площади Страсбурга.

Часы на башнях к тому времени украшали почти все европейские города. Это были сложно устроенные механизмы, которые наверняка завораживали наблюдателей своей автономностью: большую часть времени они шли «сами», без участия человека. Точно так же природе и всем живым организмам больше не нужна была для движения душа — по Декарту, душа отделена от тела, следующего законам механики. По крайней мере, так устроен человек; животным Декарт в душе отказывал, считая их простыми механизмами, и потому проводил вскрытие кроликов и собак, не удосуживаясь предварительно их умертвить.

Концепция часов помогает понять и устройство государственной машины — такую аналогию приводит Гоббс в «Левиафане». У часов есть один источник движения: будь то гири или пружина. И точно так же все силы Вселенной или государства происходят из одного центра — Бога или монарха.

Часы помогали ученым объяснять мир, а ученые постоянно совершенствовали их механизм: например, в 1656 году Гюйгенс изобретает маятниковые часы. Одним из заказчиков точных приборов тогда были мореплаватели — часы нужны были для определения географической долготы и составления более точных карт. Так прогресс в механике приводил еще и к развитию международной торговли.

⚖️ XVIII век: весы/баланс

Ван Люнтерен пишет, что к концу XVII века по механицизму и абсолютизму был нанесен удар. В Англии случилась Славная революция, давшая начало реальному разделению ветвей власти. Примерно тогда же Ньютон пишет о гравитации. Механика — это когда один предмет приводит в движение другой, но оказалось, что объекты могут действовать друг на друга и на расстоянии. Вводится понятие силы. Природа, политика, организм становятся ареной борьбы разных сил, стремящихся к балансу, который, конечно же, легче всего представить в виде весов (balance).

Весы были известны с древности. Но в XVIII веке ученые стали изобретать приборы невиданной ранее точности — как раз для измерения природных сил. Новые приборы дали возможность заглянуть еще глубже в устройство мироздания. Шарль Кулон установил, что сила действия между двумя объектами обратно пропорциональна квадрату расстояния, а Генри Кавендиш впервые вычислил вес Земли.

Открытие новых сил и их баланса двигает науку — от алгебры до химии — вперед. Алгебра — это баланс по обе стороны уравнения. Химия — баланс исходных и конечных продуктов реакции.

Баланс можно найти и внутри человеческого тела — это, конечно же, соотношение известных с Античности четырех соков: крови, желчи, черной желчи и слизи. Поэтому в XVIII-м (и даже век спустя) так популярно было кровопускание. Бессмысленная и даже опасная процедура, но — очень логичная, если вы считаете причиной болезни нарушение баланса жидкостей внутри организма.

Концепция баланса помогает разобраться и с устройством экономики — Адам Смит ставит в основу своей теории баланс спроса и предложения.

🚂 XIX век: паровой двигатель

Изобретение и повсеместное распространение паровых машин открывают дорогу новой концепции — энергии. Этот термин пришел на замену устаревшей силы в середине XIX века. Если сила прилагается к материальным предметам, то энергия уже существует сама по себе, на равных правах с материей, а может, даже и предшествует ей.

Машины преобразуют одну форму энергии в другую. Как и наши тела — из энергии химических связей они производят движение и тепло. Основы термодинамики, в частности закон сохранения энергии, не допускают никаких «витальных» сил, внешних по отношению к организму.

Идеи из термодинамики заимствуют экономисты. Наконец, энергия вторгается и в психологию. Зигмунд Фрейд исследует «психодинамику». Подавление эго — что это, если не консервация психической «энергии»?

Эпохи меняются, но мы не выкидываем хорошие метафоры. Это касается и часов, и баланса, и — особенно — энергии. «Я чувствую упадок энергии», — говорим мы, не до конца понимая, что именно имеется в виду, но при этом емко описываем свое состояние.

💻 XX век: компьютер

Мозг — это компьютер. Пусть эта аналогия и неверна, но с ее помощью можно объяснить даже ребенку, как работает самый сложный человеческий орган.

ДНК — это способ кодирования и передачи генетической информации. Жизнь — передача информации.

Экономика — это обработка информации. Юваль Ной Харари приводит известный аргумент: «Капитализм выиграл холодную войну, потому что распределенная обработка данных работает лучше, чем централизованная».

Да что экономика — вся Вселенная это, возможно, лишь процесс непрерывного производства информации. Или, по версии голландского физика Герарда 'т Хоофта, — трехмерная голограмма, порожденная из реальности с меньшим количеством измерений.

Как вы уже поняли, начиная с XX века мы захвачены идеей информации. Она стала таким же базовым понятием, как материя и энергия. (Норберт Винер: «Информация — это информация, а не материя или энергия».) А машина, которая помогает нам осмыслить окружающий мир, — это, соответственно, компьютер.

Мы сравниваем мир с компьютером, фраза «мы все живем внутри гигантской голограммы, генерируемой квантовым компьютером Вселенной» не кажется совсем безумной. И точно так же, как усовершенствованные измерительные приборы помогали ученым XVIII века совершать открытия, компьютеры позволяют нам строить самые смелые теории и проверять гипотезы.

🗯 Что дальше?

Объяснять устройство мира через потоки информации — более надежный метод, чем через баланс сил или механическое движение сфер. Но кто сказал, что это и есть вершина познания?

«Предположим, что в будущем, лет через 100, — пишет ван Люнтерен, — мы обретем новую продвинутую технологию, которая будет иметь огромное воздействие на экономику и жизнь. [Предложенная мной] модель предсказывает, что эта новая технология породит новые понятия, которые поменяют наше представление о природе, жизни и сознании».

Эрик Хоел, нейрофизиолог (и автор одного романа) из Университета Тафтса, ссылаясь на работу ван Люнтерена, пишет, что в науке о сознании все более смело используется другая компьютерная аналогия — концепция нейронных сетей и deep learning, которые более точно описывают механизмы работы мозга, чем устаревшая модель жесткого диска (мозга) с запущенной на нем программой (сознанием). Может, это прообраз универсальной концепции XXI века? Мы не знаем.

Кеплер и Гюйгенс при всей своей одаренности не могли представить, что мир наполнен энергией. Карл Маркс решил в «Капитале» проблемы, с которыми не могли разобраться его предшественники вроде Рикардо, но вряд ли бы он понял идею Харари про распределенную обработку данных свободным рынком. Гадать сейчас о будущей картине мира так же сложно, как ждать от гениальнейшего Леонардо прозрения насчет двойной спирали ДНК. Мы можем только скромно отметить, что наши взгляды, как бы хорошо они ни объясняли мир, — лишь признак времени. Дальше — будет что-то другое. 

Что еще почитать

Оригинал статьи Франса ван Люнтерена. Clocks to Computers: A Machine-Based “Big Picture” of the History of Modern Science. Ссылка

Книга журналиста и писателя Джеймса Гири о роли метафор в жизни, творчестве, бизнесе и науке. I am an Other. Ссылка