Границы познания: памяти академика РАН Валерия Рубакова
Андрей Резниченко, Член научного комитета премии «ВЫЗОВ», руководитель редакции «Наука» ИА ТАСС, руководитель Гильдии научных журналистов Союза журналистов России, «Почётный работник науки и высоких технологий Российской Федерации»
Границы познания
Памяти друга, академика РАН В. Рубакова, с которым много лет назад мы начали спор о том, подошло ли человечество к пределу познания. Спор, который, к сожалению, нам уже не закончить.
«Мы сами — часть тайны, которую пытаемся разгадать». Макс Планк.
Эпистемологический инстинкт в нашей основе. Мы стремимся проникнуть в глубочайшие тайны материи, в структуру Вселенной и фундаментальные законы, управляющие бытием. С появления первых натурфилософов в античности и вплоть до новейших теорий современной физики наше понимание строения материи усложнялось, видоизменялось и расширялось. Однако в философских и научных кругах всё чаще встаёт вопрос о том, не достигли ли мы в своём познании некоего предела, за которым реальность либо остаётся навсегда непостижимой, либо требует таких способов её осмысления, которые фундаментально недоступны для нашего ума и языка.
С одной стороны, идея предела человеческого познания часто связывается с религиозными или метафизическими воззрениями, от Платона и Аристотеля до Канта и Гегеля. С другой — в современной науке также прослеживается линия рассуждений, близкая к предположению, что есть фундаментальная черта, отделяющая постижимое от непостижимого. Главным образом, эта дискуссия достигает кульминации в квантовой механике и физике элементарных частиц, где сама природа изучаемых явлений ставит под сомнение классические представления о наблюдении, объекте и субъекте. В своих «Лекциях по физике» Ричард Фейнман сформулировал мысль, которая отражает всю глубину человеческой растерянности перед новыми фактами: «Я думаю, что могу смело утверждать: никто не понимает квантовую механику». И хотя эту цитату можно воспринимать как шутливое преувеличение, она подчёркивает центральную проблему: чем глубже наука проникает в микромир, тем больше наш языковой, логический и интуитивный аппараты перестают соответствовать открывающимся реалиям.
Впервые вопрос о границах научного знания и одновременно о границах языка в явном виде поставил Иммануил Кант в своём сочинении «Критика чистого разума». По Канту, ум ограничен рамками возможного опыта, а «вещь в себе», лежащая за пределами чувственного восприятия, остаётся непознаваемой. Впоследствии кантовская традиция получила продолжение в немецкой классической философии, а также в неокантианстве, где мыслители — хотя и в разных аспектах
— указывали на непреодолимые различия между тем, что человек воспринимает, и тем, каково это «на самом деле». В более поздние времена Людвиг Витгенштейн в «Логико-философском трактате» заключал: «О чём невозможно говорить, о том следует молчать». Эта известная фраза часто интерпретируется как указание на существование логико-лингвистических барьеров, не позволяющих человеку высказаться корректно о некоем реальном «мире» за рамками нашего языка.
Однако если Кант и Витгенштейн говорили о трансцендентных или логических границах мышления и языка, то в XX веке появились более конкретные физические и математические аргументы предела познания. Одним из первых крупных вызовов здесь стала теория относительности Альберта Эйнштейна. Она потребовала смены классической парадигмы пространства и времени, показав, что интуитивно привычные представления могут быть переосмыслены радикальным образом. Но даже Эйнштейн в своих письмах к Максу Борну проявлял обеспокоенность тем, что квантовая механика ставит нас перед ситуацией, когда «Бог играет в кости». Эта ироничная формула отразила внутренний кризис в понимании фундаментальных процессов реальности: эйнштейновский детерминизм ломался перед вероятностными уравнениями квантовой теории.
Развитие квантовой механики привело к тому, что ряд учёных — в частности, Вернер Гейзенберг, Нильс Бор и Эрвин Шрёдингер — начали интенсивно обсуждать концепцию принципиальной неопределённости и роль наблюдателя в эксперименте. Формулировка соотношения неопределённостей Гейзенберга гласит, что некоторые пары величин (такие как координата и импульс, энергия и время) не могут быть одновременно измерены с произвольной точностью. Это привело к сдвигу парадигмы: микрочастица уже не могла рассматриваться как привычный «крошечный шарик» с жёстко фиксированными свойствами, а представлялась объектом, характеристики которого зависят от акта измерения. В «Physics and Philosophy» Гейзенберг писал: «То, что мы наблюдаем, не есть сама природа, а природа, подвергнутая нашему способу допроса». Такой подход окончательно поставил под сомнение идею о прямом и всеобъемлющем доступе к самой реальности, отмечая, что наше знание неотделимо от нашего экспериментального взаимодействия со средой.
Макс Планк тоже указывал на то, что наука в принципе не может познать или разгадать всю реальность до конца. В своей «Научной автобиографии» он подчёркивал: «Наука не может решить конечную тайну природы. И это потому, что в конечном счёте мы сами являемся частью тайны, которую пытаемся разгадать». Речь о субъективном элементе любой системы научного познания, что оставляет простор для мыслей о том, что, возможно, мир никогда не будет «завершён» в нашем теоретическом осмыслении.
Эти же идеи нашли отражение и у Нильса Бора, который предлагал принцип дополнительности, согласно которому корпускулярные и волновые свойства материи дополняют друг друга. По Бору, никакое единичное описание не может исчерпывающе выразить сущность квантового объекта. Это означает, что разные экспериментальные установки выявляют противоречащие или, точнее, дополнительные аспекты реальности, которые логически трудно или невозможно совместить в одной традиционной «картине». В итоге, как и Гейзенберг, Бор считал, что при переходе в микромир классические понятия теряют свою однозначность. Подобные соображения поддерживали убеждение, что рано или поздно наука упрётся в предел, где язык и средства человеческого разума не будут достаточно гибкими для описания наблюдаемых явлений.
Но если мы обратимся к философии науки XX века, то обнаружим разные подходы к проблеме «конца науки» или границ познания. Карл Поппер, знаменитый критик индуктивизма, в своей книге «Логика научного исследования» утверждает, что подлинно научная теория может быть только опровержима. Познание, согласно Попперу, никогда не достигает окончательной истины, но всегда продвигается путём выдвижения и опровержения гипотез. С этой точки зрения никакого абсолютного предела науки быть не может, так как познание работает за счёт постоянной смены теорий, их последовательного опровержения и улучшения. Предел здесь превращается в логический и эпистемологический горизонт, который постоянно отодвигается благодаря новым экспериментам и попыткам обоснования.
В то же время Томас Кун, автор всемирно известного труда «Структура научных революций», указывает, что наука развивается скачками: в периоды «нормальной науки» учёные работают в рамках устоявшейся парадигмы, решая «задачи-головоломки»; однако в определённый момент накапливаются аномалии, и происходит «научная революция», в ходе которой парадигма меняется, и то, что раньше считалось неразрешимым противоречием, приобретает смысл в новой концептуальной системе. С точки зрения Куна, в науке не существует «конечных» парадигм, она развивается дискретно — поэтому говорить о достижении абсолютного предела некорректно. Но если мы не можем предсказать будущую парадигму до её возникновения, то, возможно, у нас нет и надёжного способа утверждать, что познание «подошло к тупику». Вместо этого наука может упираться в текущие технологические или теоретические ограничения, пока не случится очередной радикальный пересмотр фундаментальных представлений.
С другой стороны, именно технологические ограничения и финансовая дороговизна современного эксперимента сегодня выдвигаются как потенциально непреодолимый барьер. Изучение микромира связано с созданием колоссальных ускорителей частиц (вроде Большого адронного коллайдера в ЦЕРНе или NICA в Дубне), и расходы на постройку ещё более мощных установок возрастают практически экспоненциально. Есть опасения, что необходимые средства могут оказаться за пределами человеческих возможностей, и потому эмпирическое исследование более глубоких уровней материи просто не сможет быть осуществлено. По этой причине некоторые учёные говорят, что на практике мы можем столкнуться с ситуацией, когда теоретические модели (например, супергравитация, теория струн, М-теория) в принципе не смогут быть проверены экспериментально из-за колоссального энергетического масштаба.
Философ и физик Стивен Вайнберг, лауреат Нобелевской премии, в ряде своих работ признавал, что у теории струн и других претендентов на «Теорию всего» нередко нет даже в принципе просматриваемых путей экспериментальной проверки в обозримом будущем. Отсюда могут следовать пессимистические выводы: мы создаём утончённые математические конструкции, но не имеем средств удостовериться в их истинности или ложности. В этом свете граница познания — это не только вопрос гносеологии, но и вопрос доступности эмпирических данных, которые могли бы подтвердить или опровергнуть определённую концепцию устройства материи.
Однако, противоположные голоса внутри научного сообщества заявляют: история науки учит нас, что заявления о «конце физики» (или конце познания) звучали неоднократно, и всякий раз они оказывались несостоятельными. Вспомним, в конце XIX века знаменитый лорд Кельвин утверждал, что в физике остались «лишь две небольшие тучки» неизвестности, которые вскоре будут рассеяны, после чего физика станет практически завершённой наукой. Вместо этого возникла квантовая механика и теория относительности, круто переломившие представления о мире. Такая историческая ретроспектива показывает, что наука часто обретает второе дыхание там, где, казалось бы, достигнута граница.
Это же подтверждается работами Томаса Куна о парадигматических сдвигах: пока мы существуем в определённом парадигмальном поле, нам может казаться, что все проблемы решены или, напротив, что их решение невозможно. И лишь грандиозное переосмысление самих оснований науки порождает новую волну открытий и теорий. Схожим образом рассуждал Имре Лакатос, критикуя жёсткую позицию Поппера об опровержении: Лакатос считал, что научно-исследовательские программы могут продолжать развиваться, несмотря на аномалии, если сохраняют «прогрессивный» характер, порождающий новые предсказания. Применяя этот аргумент к современным физическим гипотезам, сторонники научного оптимизма полагают, что нынешние сверхсложные теории рано или поздно найдут своё экспериментальное подтверждение или, по крайней мере, выведут нас на следующий уровень понимания.
Немалое влияние на проблему предела познания оказала также математическая логика — в частности, теоремы неполноты Курта Гёделя. Они продемонстрировали, что даже в формальных системах арифметики существуют утверждения, которые не могут быть ни доказаны, ни опровергнуты средствами самой системы. Некоторые философы и учёные истолковывают это в более широком контексте, указывая, что и человеческое познание имеет свои внутренние ограничения. Подобно тому, как формальная система не может охватить все истины о самой себе, человеческий разум, возможно, не способен осмыслить реальность полностью, находясь внутри неё. Такого рода рассуждения оставляют место для идеи, что существуют несводимые, непознаваемые аспекты материи. Конечно, аналогии между математическими теоремами и физическими реалиями требуют осторожности, однако на уровне философской интерпретации они подливают масла в огонь дискуссии о существовании непреодолимого барьера познания.
Ещё один подход к этой теме связан с эволюционной эпистемологией, которая задаётся вопросом: а почему мы вообще можем понимать что-то о мире? Наш разум и познавательные способности сформировались в процессе биологической эволюции, и понятно, что их первоначальная задача была связана с обеспечением выживания, а не с построением теоретических картин квантового мира. Следовательно, может статься, что наши мыслительные инструменты фундаментально не приспособлены для полного охвата глубинных структур реальности. Не исключено, что в ходе исторического развития мы лишь «выдираем» из реальности те аспекты, которые релевантны нашему выживанию и технологической деятельности, но это не гарантирует доступ к окончательным истинам. Схожие соображения высказывал, в частности, философ Карл Фристон, разрабатывая идею предсказательного кодирования: наш мозг строит упрощённые модели действительности, «угадывая» статистические регулярности. Подобные модели могут достаточно хорошо работать, однако их адекватность на фундаментальном уровне может оказаться ограниченной.
Любопытно, что и в контексте современной космологии возникают аргументы о принципиальном ограничении знаний: например, если наша Вселенная конечна в информации или если существуют горизонт событий (как у чёрных дыр), за которые невозможно заглянуть. Гипотеза мультивселенной (мультиверса) выдвигает предположение о существовании бесчисленного множества вселенных, каждая со своими законами. Если это так, то мы в принципе не можем экспериментально исследовать и подтвердить, как устроены «иные» вселенные, и тогда наше понимание материи неизбежно будет ограничено локальным опытом. С одной стороны, эта идея расширяет картину мира, а с другой — подчёркивает нашу беспомощность перед лицом заоблачного множества вариантов, которые могут существовать за пределами наблюдаемого космического горизонта.
В общем, идея о том, что «человечество подошло к пределу познания устройства материи», находит отклик не только в философской, но и в научной среде. Это моя позиция. Аргументы, указывающие на подобный предел, можно обобщённо представить так:
- Принципиальная ограниченность измерения: квантовые эффекты и соотношения неопределённостей указывают, что мы не можем выделить «объективные» свойства без участия измерительного прибора.
- Ограниченность языка и категорий: многие философы, от Канта до Витгенштейна, утверждали, что наше мышление и язык накладывают неизбежные рамки на всё, что мы в силах выразить.
- Технологические и экономические барьеры: дальнейшее углубление в микромир требует ресурсов, которые могут оказаться за пределами человеческих возможностей.
- Математические ограничения: теоремы неполноты Гёделя и другие логические результаты могут указывать на то, что не все истины доступны в рамках формальной системы, и аналогичные ограничения могут действовать и для теоретической физики.
- Эволюционные границы разума: наши когнитивные способности сформированы естественным отбором, а не специально «затачивались» на понимание микроскопического устройства квантового поля или структур многомерной теории струн.
Однако в противовес этому существуют и аргументы оптимистического лагеря, которые не соглашаются с тезисом о «конце науки» или абсолютном потолке познания Это позиция моего собеседника:
- История научных революций: многократно в прошлом учёные считали, что физика уже близка к завершению, но всякий раз возникали новые теоретические прорывы.
- Попперовская открытость теории к критике: если наука — это процесс выдвижения гипотез и их опровержения, то никакого конечного состояния достигнуто быть не может.
- Куновские смены парадигм: кажущийся тупик науки может оказаться лишь преддверием к радикальному изменению картины мира.
- Развитие вычислительной техники и методологий: всё более сложные симуляции и новые инструментальные базы (например, квантовые компьютеры) могут однажды преодолеть нынешние барьеры.
- Расширение эмпирических границ: учёные не раз изобретали принципиально новые способы экспериментального исследования, и не исключено, что в будущем появятся революционные методы, способные дать ответы на сегодня недоступные вопросы.
Противоречие между этими двумя полюсами — аргументами за «предел познания» и аргументами за его потенциальную бесконечность — заставляет меня признать, что вопрос остаётся открытым. Как писал Вернер Гейзенберг: «Каждый путь в глубь материи одновременно ведёт нас к нашему собственному познавательному пределу и к открытию новых загадок». И здесь скрывается любопытный парадокс: чем ближе мы подходим к разгадке фундаментальных процессов, тем больше осознаём, насколько они сложны и, возможно, невыразимы полностью в терминах нашей текущей теории.
Некоторые современные мыслители вводят понятие метафизического реализма, который признаёт существование объективного мира, но сомневается, можем ли мы познать его «как он есть». К примеру, Джон Полкингхорн (квантовый физик и одновременно англиканский богослов) полагал, что научная картина реальности даёт нам лишь аспекты истины, приближённое согласование с реальностью, но никогда не исчерпывает её. Отсюда и следующее убеждение: мы можем продолжать открывать новые грани, но не можем гарантировать полного исчерпывающего знания. Или, перефразируя слова Планка, мы как субъекты всегда будем частью самой картины, которую пытаемся нарисовать.
Вопрос о том, достигло ли человечество предела познания устройства материи, поэтому остаётся во многом философским. Даже в сугубо научном плане мы не располагаем однозначными критериями, позволяющими заявить о том, что мир «весь постигнут» или, напротив, непостижим. Гносеологические ориентиры различаются в зависимости от исходных предпосылок: тот, кто верит в постепенный прогресс науки и технологии, будет указывать на бессмысленность разговора о конце познания, поскольку всегда есть путь к новым экспериментам, новым теориям и новым открытиям. Тот же, кто обращает внимание на фундаментальные парадоксы квантовой теории, на непреодолимые трудности объединения общей теории относительности и квантовой механики в единую концепцию пространства-времени, может склоняться к мысли, что структура материи так глубоко уходит за грань наших познавательных способностей, что мы обречены на неполное понимание.
Наука, без сомнения, продолжит развиваться, и у нас появятся новые инструменты и новые концепции, которые преодолеют многие современные барьеры. Однако всегда есть вероятность, что откроются и новые слои реальности, ещё более таинственные и парадоксальные. Возможно, мы увидим новые «разрывы» в понимании, сравнимые с возникновением квантовой механики в начале XX века или с появлением теории относительности. Но из этого вовсе не следует, что мы сумеем достичь финальной точки и сказать: «Вот, теперь мы знаем всё». Такие амбиции, если судить по предыдущим этапам истории науки, скорее всего, обречены. Наука — это не столько линейное движение к вершине, сколько бесконечное восхождение, в процессе которого сам ландшафт познания меняется у нас под ногами.
Утверждение, что человечество вплотную подошло к пределу познания устройства материи, — это интересная и глубокая гипотеза, имеющая под собой веские основания. Я продолжаю ее поддерживать. Она подкреплена физическими теориями микромира, философией языка, логическими результатами (теоремами неполноты) и, наконец, реальными ограничениями ресурсов в экспериментальной практике. Но столь же основательными выглядят и возражения, говорящие о том, что любой «предел», который кажется непреодолимым, может быть сметён научной революцией или прорывными технологиями. Опыт истории науки показывает, что е заявления о близком финале познания чаще всего оказывались несостоятельными, а парадоксы, будто бы недоступные для человеческого ума, в итоге стимулировали прорывные открытия. Поэтому точку в этом споре ставить рано. Возможно, окончательный ответ лежит не только в сфере рационального знания, но и в более широком контексте человеческого бытия, в котором наука, философия и даже некоторые формы религиозного опыта играют свои роли, дополняя друг друга и указывая на те аспекты реальности, которые мы пока не в силах подчинить чисто научной интерпретации.
