Джон Брокман - Эта идея должна умереть. Научные теории, которые блокируют прогресс

Чтобы более наглядно представить себе этот игрушечный мир, я смоделировал его на своем компьютере. Прежде всего я создал тысячу рычагов. Каждый рычаг активировал от одного до пяти скрытых механизмов: первые 200 рычагов активировали лишь по 1 механизму каждый, следующие 200 рычагов активировали по два механизма, и так далее. В рамках моей модели каждый механизм представляет собой число, взятое из нормального распределения со средним значением, равным 0. После этого я суммировал эффекты действия скрытых механизмов, активированных с помощью каждого рычага. Поэтому 200 рычагов создавали такой же эффект, что и единственное число, взятое из нормального распределения, еще 200 рычагов создавали эффект, равный сумме 2 таких чисел, и так далее.

Таким образом, у меня появился список из тысячи эффектов различного масштаба. Некоторые из них были значительными (весьма негативными или весьма позитивными); другие были незначительными (близкими к 0). Я пригляделся к 50 самым незначительным эффектам, поскольку мне было интересно: какая доля из них возникла в результате действия единственного, взятого в отдельности механизма? Таковых оказалось 11 из 50. Затем я проверил, сколько эффектов возникло в результате совместного действия 5 механизмов. Их оказалось 6 из 50. Таким образом, у самых незначительных эффектов, похоже, оказалось меньше всего объяснений.

После этого я посмотрел на 50 самых значительных эффектов и обнаружил, что у них, как правило, имеется намного больше объяснений. У 25 значительных эффектов имелось по 5 объяснений; ни 1 большой эффект не имел единственного объяснения. Первый из эффектов с единственным объяснением занимал 103-е место по своему размеру. (Эти примеры помогают более наглядно понять, что именно я хочу сказать, однако суть явления может быть описана с помощью более общего определения – величина стандартного отклонения суммы двух не коррелирующих между собой случайных переменных выше, чем величина стандартного отклонения каждой их них в отдельности.)

Итак, если исключительная цель какого-то ученого состояла в поиске простых объяснений, то в моем игрушечном мире ему (или ей) следовало бы избегать самых больших эффектов и сосредоточиться на обнаружении самых незначительных. Однако тут ученый мог бы почувствовать себя обманутым, поскольку такой метод позволяет найти лишь наименее важные влияния. Пытаясь найти хотя бы грубый баланс между простотой (несколько объяснений) и влиятельностью эффекта (большие объяснения), я рассчитал своего рода «ожидаемую ценность» эксперимента для эффектов различного масштаба – то есть вероятность выявления эффекта, имеющего одну причину, умноженную на величину эффекта. Как вы легко догадаетесь, наивысшее значение ожидаемой ценности приходилось примерно на середину диапазона величин эффекта. Судя по всему, баланс дружит с умеренностью.

Конечно, моя модель требует некоторых оговорок. Большинство ученых способны создать работающие каузальные (обеспечивающие связь между причиной и следствием) механизмы, имеющие более одного измерения – некоторые даже управляются сразу с пятью! Кроме того, реальные каузальные механизмы, которые исследуют ученые, намного более сложны, чем моя модель. Одно объяснение может быть связано с множеством эффектов; множество объяснений связаны между собой нелинейным образом; объяснения могут коррелировать, но одно при этом не обязательно будет причиной, а другое – следствием; и так далее.

Тем не менее нам все же стоит отправить в отставку ту самую негласную теорию, согласно которой наибольшего внимания заслуживают наибольшие эффекты. Подозреваю, что у каждого ученого найдется любимый пример, опровергающий эту теорию.

Если взять область моих собственных научных штудий, то здесь целые моря чернил были пролиты в спорах по довольно заурядному вопросу – так называемой «проблеме вагонетки». Представьте себе неуправляемую вагонетку, несущуюся на огромной скорости на пятерых рабочих. Вы можете либо ничего не делать, либо спасти рабочих, поставив на пути вагонетки еще одного человека (чтобы она сбила только его одного, а не пятерых). Что вы выберете? Большинство из нас считает неправильным толкнуть на рельсы одного человека ради спасения пятерых. Этот мысленный эксперимент очень популярен, поскольку он описывает чрезвычайно большой эффект, а его объяснение при этом совсем не очевидно. Однако после многолетних исследований, проведенных во множестве лабораторий, ученые пришли к согласию о том, что этот эффект не имеет единственного объяснения. В сущности, мы способны узнать намного больше при изучении эффектов меньшего размера, имеющих единственный результат и единственную причину.

Это вполне естественно – возносить хвалы исследованиям, которые позволяют нам обнаруживать большие эффекты, и теориям, пытающимся их объяснить. И эти хвалы часто совершенно оправданы – не в последнюю очередь потому, что в мире и в самом деле существуют масштабные проблемы, требующие достаточно смелых научных решений. Однако наука может продвигаться вперед лишь с той скоростью, с которой формулируются лучшие из ее объяснений. И часто самые элегантные из них вырастают из эффектов, имеющих весьма скромные пропорции.

Специалист по прикладной математике; старший научный сотрудник по вопросам исследований и политики фонда Юинга и Мэрион Кауфман; автор книги The Half-Life of Facts («Период полураспада фактов»).

Много столетий назад, когда наука была еще молодой, вклад в научное знание можно было сделать при помощи простого эксперимента. Вы могли быть любителем или «ученым джентльменом» – и все равно открывать нечто фундаментально новое о мире вокруг нас.

Однако за последние несколько десятилетий наука стала намного более масштабным делом. Сегодняшняя Большая наука требует больших команд ученых, совместно работающих над открытиями, во множестве областей – от наук о жизни до физики высокой энергии. А для этого нужно немало денег. Эпоха ученых-одиночек, занимающихся наукой в небольшом масштабе, судя по всему, закончилась.

В самом деле, бозон Хиггса был открыт вовсе не с помощью какого-нибудь самодельного аппарата, собранного на коленке в гараже. Для того чтобы обнаружить эту частицу, понадобились гигантское высокотехнологичное сооружение и усилия тысяч ученых.

Но можно ли все же говорить о том, что «наука малых дел» умерла? Хотя в настоящее время в Большой науке преобладает командная работа, «малая» наука – область крошечных бюджетов, изящных экспериментов, иногда даже предмет хобби – вовсе не перестала полностью функционировать. Причем она вовсе не обязательно выглядит как противостояние одинокого изгоя и научного истеблишмента; часто подобными исследованиями занимаются сразу несколько ученых, не получивших достаточного финансирования. И им удается выживать даже в современную эру Большой науки. К примеру, несколько лет назад аспирант-палеонтолог очистил динозавров от подозрений в каннибализме, и это открытие началось с очень простого наблюдения – внимательного изучения окаменелости, украшавшей стену станции метро рядом с Музеем естественной истории в Нью-Йорке. Или давайте вспомним группу ученых, задавшихся вопросом, сколько способов завязать галстук в принципе возможны, – и результаты этой работы были опубликованы в журнале Nature ! То есть заниматься «малой» наукой вполне можно и сегодня.