Радость науки. Важнейшие основы рационального мышления

Джим Аль-Халили, 2022

Современный мир непредсказуем и полон парадоксов, и бывает непросто ориентироваться в его сложностях и противоречиях. «Радость науки» содержит восемь коротких уроков, которые помогут раскрыть ясность, силу и радость научного взгляда на мир. В этом кратком руководстве по рациональному образу жизни известный физик Джим Аль-Халили предлагает читателям взаимодействовать с миром так, как учили ученых. Научный метод хорошо послужил человечеству в его стремлении видеть вещи такими, какие они есть на самом деле, и в основе научного метода лежат основные принципы, которые могут помочь всем нам увереннее ориентироваться в современной жизни. Обсуждая природу истины и неопределенности, роль сомнения, плюсы и минусы упрощения, важность критического мышления и многое другое, Аль-Халили показывает, как мощные идеи, лежащие в основе научного взгляда на мир, помогут каждому человеку, пусть и далекому от лабораторий, сделать свою жизнь чуточку проще. Прочтите эту книгу и откройте для себя радость науки. Это даст вам возможность развеять туман заблуждений и взглянуть на мир по-научному. В формате PDF A4 сохранен издательский макет книги.

Предисловие

В середине 1980-х годов, будучи юным студентом, я прочел книгу английского физика Эвана Дж. Сквайерса «Признать чудо». Она была посвящена новейшим (на тот момент) идеям в фундаментальной физике и до сих пор, почти четыре десятилетия спустя, стоит у меня на полке. Хотя некоторые материалы в этой книге уже устарели, мне всегда нравилось ее название. В то время я размышлял о карьере физика, и возможность «познать чудеса» физического мира по-настоящему вдохновила меня посвятить жизнь науке.

Есть много причин, по которым люди преследуют свои интересы в той или иной области. В науке некоторым нравится забираться в кратер вулкана, наблюдать за гнездящимися птицами с края утеса или смотреть в телескопы или микроскопы, чтобы увидеть миры, неподвластные нашим органам чувств. Некоторые проводят хитроумные эксперименты на своих лабораторных столах, чтобы раскрыть секреты, таящиеся внутри звезд, или строят гигантские подземные ускорители частиц, чтобы исследовать строительные блоки материи. Некоторые изучают гены микробов, чтобы разрабатывать лекарства и вакцины, защищающие нас от них. Другие в совершенстве овладевают математикой и строчат страницы за страницами абстрактных, но красивых алгебраических уравнений или пишут тысячи строк кода, инструктирующих суперкомпьютеры моделировать погоду на Земле, эволюцию галактик или даже биологические процессы внутри наших тел. Наука — это огромная сфера, и куда ни глянь, всюду вдохновение, страсть и трепет.

Но известное выражение о красоте в глазах смотрящего применимо как к науке, так и к нашей жизни в целом. То, что мы считаем увлекательным или прекрасным, в высшей степени субъективно. Ученые, как никто другой, знают, что новые предметы и новые способы мышления могут обескураживать. Когда вы еще не знакомы должным образом с предметом, он может казаться совершенно неприступным. Однако мое мнение в связи с этим таково: если постараться, то почти всегда можно лучше понять идею или концепцию, которые когда-то могли считаться непостижимыми. Нужно просто держать глаза и разум открытыми и потратить время на то, чтобы все обдумать и усвоить информацию — не обязательно на экспертном уровне, но ровно настолько, чтобы понять желаемое.

Возьмем в качестве примера простое и распространенное явление из мира природы: радугу^[1]. Как мы все охотно готовы признать, в радугах есть нечто чарующее. Ослабнет ли их магия, если я при помощи науки расскажу вам, как они формируются? Поэт Китс утверждал, что Ньютон «уничтожил всю поэзию радуги, разложив ее на призматические цвета». На мой взгляд, наука отнюдь не «разрушает ее поэзию», а только усиливает наше понимание красоты природы. Посудите сами.

Диаграмма радуги

Для возникновения радуги необходимы две составляющие: солнечный свет и дождь. Но наука, объясняющая, как они сочетаются, создавая цветовую дугу, которую мы видим во влажном небе, так же прекрасна, как и само это зрелище. Радуга состоит из разложенного солнечного света, который достигает наших глаз после того, как солнечные лучи попадают на миллиард дождевых капель. Когда солнечные лучи попадают в каждую каплю воды, все многочисленные цвета, из которых состоит солнечный свет, слегка замедляются, перемещаясь с разной скоростью, искривляясь и отделяясь друг от друга в процессе, называемом рефракцией^[2]. Затем они отражаются от обратной стороны капель, возвращаются и проходят через их переднюю часть в разных точках, преломляясь при этом во второй раз и разлетаясь веером цветов радуги. Если мы измерим углы между солнечным лучом и разноцветными лучами, которые выходят из завесы дождевых капель перед нами, то обнаружим, что они варьируются от 40 градусов для фиолетового света, который подвергается наибольшему преломлению и поэтому образует самый внутренний цвет радуги, до 42 градусов для красного света, который подвергается наименьшему воздействию и образует внешний обод радуги (см. рисунок выше)^[3].

Еще удивительнее, что эта дуга расщепленного солнечного света на самом деле является лишь верхней частью круга — изогнутой поверхностью воображаемого конуса, лежащего на боку, вершина которого находится в наших глазах. И поскольку мы стоим на земле, то видим только верхнюю половину конуса. Но если бы мы поднялись в небо, то увидели бы всю радугу как полную окружность.

Прикоснуться к радуге невозможно. У нее нет субстанции; она не существует ни в какой конкретной части неба. Радуга — это неосязаемое взаимодействие между миром природы и нашими глазами и мозгом. Более того, нет двух людей, которые видят одну и ту же радугу. То, что мы видим, образовано лучами света, попавшими именно в наши глаза. Итак, каждый из нас воспринимает собственную уникальную радугу, созданную природой для нас и только для нас. И это, на мой взгляд, как раз и есть то, что может дать нам научный подход: более богатое, глубокое — и более личное — понимание мира; которого у нас никогда бы не было без науки.

Радуга — это нечто гораздо большее, чем просто красивая цветная дуга, точно так же, как наука — это гораздо больше, чем неопровержимые факты и уроки критического мышления. Наука помогает нам глубже видеть мир, обогащает нас, просвещает. Я надеюсь, что эта книга откроет вам мир света и красок, истины и глубокой красоты — мир, который никогда не померкнет, пока мы все держим глаза и разум открытыми и делимся друг с другом тем, что знаем. Чем пристальнее мы смотрим, тем больше видим и тем больше удивляемся. Я надеюсь, что вы присоединитесь ко мне в признании чуда — радости науки.

Примечания

1

Начиная свою книгу с канонического примера ра — дуги, я иду дорогой, проторенной другими авторами, такими как Карл Саган («Мир, полный демонов: Наука — как свеча во тьме») и Ричард Докинз («Расплетая радугу. Наука, заблуждения и тяга к чудесам»). Надеюсь, те из вас, кто уже знаком с этими книгами, простят мне следование традиции ради просвещения новых читателей.

2

Солнечный свет, или белый свет, состоит из различных цветов, каждый из которых имеет свою длину волны. Проходя через среду (например, воду или воздух), он замедляется на ту или иную величину, в зависимости от длины волны, из-за чего каждый цвет имеет свой угол преломления.

3

Описанный мной тип радуги называется первичной радугой. Иногда мы можем также наблюдать внешние, более бледные вторичные радуги, образующиеся, когда солнечные лучи подвергаются двум, а не одному внутреннему отражению внутри каждой капли дождя. В этих случаях мы видим только цветные лучи, возникающие под углом от 50 до 53 градусов. Но во вторичных радугах из-за этого двойного отражения цвета меняются местами: красный внутри, а фиолетовый снаружи.