Заключение. 
Концепции современного естествознания

Достижения естествознания составляют неотъемлемую часть общечеловеческой культуры и играют важнейшую роль в выборе пути дальнейшего развития цивилизации. Научные знания отличаются непреходящим значением, достоверностью, точностью, общностью, системностью и практической эффективностью. Эти качества гарантируются соблюдением требований научного метода. Дорога к истинному знанию начинается с целенаправленных наблюдений природы и ведет через формулирование эмпирических обобщений и выдвижение гипотез к математизированной научной теории, выводы и предсказания которой постоянно проверяются в эксперименте. Несоблюдение научного метода порождает псевдонауку, маскирующуюся под науку действительную, но таковой не являющейся.

Окружающий мир обладает многочисленными свойствами симметрии. Наиболее общие и фундаментальные из них — это симметрии пространства-времени, из которых вытекает существование фундаментальных законов сохранения и предельно возможной скорости движения, относительность пространственных и временных промежутков, тесная связь между материальными телами и геометрией пространства-времени. Развитие материального мира сопровождается цепочкой нарушений симметрии.

Реальный мир не укладывается в рамки одной простой, тем более — механической модели. Любой материальный объект обладает взаимоисключающими свойствами, которые не могут проявляться одновременно, но в равной степени необходимы для понимания природы этого объекта. В мире присутствуют принципиально неустранимая случайность и неопределенность, благодаря которым истинно фундаментальными, наиболее точными и глубокими оказываются статистические научные теории, дающие вероятностное описание реальности. Степень неопределенности такова, что даже вакуум не может быть абсолютной пустотой и заполняется флуктуациями всех физических полей и облаками всевозможных виртуальных частиц.

Время имеет физически выделенное направление. Второй закон термодинамики утверждает, что процессы в любой замкнутой системе неизбежно развиваются в направлении ее деградации. Однако этот закон нс запрещает эволюции в открытой системе, энтропийный баланс которой отрицателен. Открытыми эволюционирующими системами оказываются не только живые организмы и их сообщества, но и более простые, добиологические системы, например, Земля в целом, подогреваемые снизу жидкость или газ, химически активные среды. Самоорганизация материи на всех уровнях, вплоть до социального, подчиняется универсальным закономерностям, составляющим предмет изучения синергетики.

Накопленный в настоящее время объем научных знаний оказывается достаточным для того, чтобы весьма подробно проследить естественную историю Вселенной, начиная от произошедшего 13—15 млрд лег назад Большого взрыва, через формирование галактик, звезд и планет, зарождение и эволюцию жизни на Земле, к появлению разума и формированию общества разумных существ. Заняв особое положение в природе, человек тем не менее остался ее неотъемлемой частью, и потому его будущее возможно только на пути коэволюции, согласованного развития человеческого общества и земной биосферы.

За время, прошедшее с предыдущего издания этой книги, сформулированные выше общие выводы в целом подтвердились — иной раз, весьма драматично. Так, например, на фоне быстро возрастающей ценности научных знаний — в том числе ценности, понимаемой в самом утилитарном, денежном смысле, — в виртуальном информационном пространстве (Интернет) и средствах массовой информации сформировались мощные каналы генерации и распространения псевдонаучных представлений. В России на этом специализируется, например, один из федеральных телевизионных каналов. Один из крупнейших книжных интернет-магазинов Рунета предлагает сейчас более 1000 наименований литературы по астрологии. Это все еще в несколько раз меньше его же предложения книг по астрономии, но во многих обычных магазинах соотношение книг по астрологии и астрономии уже близко к 1: 1. Поэтому умение отличать достоверное научное знание от эфемерного псевдонаучного стало заметно более актуальным, чем десятилетие назад.

В понимании свойств и симметрий пространства-времени по-прежнему нет конкурентов у эйнштейновской теории относительности. В 2015 г. она получила очередное триумфальное подтверждение: американские ученые на установке LIGO (лазерно-интерферометрическая гравитационная обсерватория) впервые обнаружили гравитационные волны — распространяющиеся со скоростью света колебания кривизны пространства-времени, теоретически предсказанные Эйнштейном за сто лет до того. Характеристики зафиксированных гравитационных волн очень хорошо соответствуют теоретически рассчитанным, с помощью общей теории относительности, обстоятельствам слияния двух массивных черных дыр в одну. Эта катастрофа произошла более миллиарда лет тому назад, но лишь сейчас ее слабый гравитационный отзвук преодолел расстояние в 1300 млн световых лет, отделяющих нас от места события.

Астрономия (в широком смысле, включая космологию) продолжает оставаться самой быстро развивающейся из фундаментальных физических дисциплин. Быстрыми темпами растет число открытых внесолнечных планет, в том числе пригодных для жизни в ее земной форме (например, Проксима Ь, обращающаяся вокруг ближайшей к Солнцу звезды) и даже свободно летящих в межзвездном пространстве (например, планета PSO J318.5−22, обнаруженная в 2013 г.).

Новые планеты за последние 15 лет открыты и в пределах Солнечной системы. За орбитой Плутона обнаружилась целая россыпь довольно крупных небесных тел — например, открытая в 2005 г. Эрида по размерам практически равна Плутону, но на четверть тяжелее его. Если все эти тела (количество которых может, предположительно, измеряться сотнями и тысячами) признать полноценными планетами, то потребовалось бы пренебречь их очевидными и существенными отличиями от классических больших планет. Поэтому в 2006 г. астрономы приняли новое определение планеты Солнечной системы, которому отвечают только Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Плутон же из планет был разжалован и возглавил новый класс тел Солнечной системы — карликовые планеты, — в который, кроме него, были зачислены все трансплутоновые планетоиды, включая Эриду, а также расположенная между орбитами Марса и Юпитера Церера, которая ранее считалась астероидом (большой глыбой неправильной формы), но при исследовании с помощью современных астрономических инструментов, а также с борта космического аппарата Dawn, оказалась сферическим телом почти 1000 км в диаметре.

Карликовыми планетами дело не ограничилось. В 2016 г. американские астрономы Константин Батыгин и Майк Браун опубликованы результаты своего анализа движения шести транснептуновых объектов, показавшего удивительную согласованность параметров их орбит. Вероятность случайного совпадения, которое могло бы к этому привести, оценивается как 1: 14 000. Однако согласованность орбит должна быть закономерна, если в Солнечной системе существует еще одна большая планета, которая своим тяготением упорядочивает орбиты космической мелочи, подобно магниту, выстраивающему рассыпанные по листу бумаги опилки. Расчеты Батыгина и Брауна показали, что она должна быть большой, в 10 раз тяжелее Земли, и обращаться вокруг Солнца по сильно вытянутой орбите, размеры которой превышают размер земной орбиты в сотни раз. В настоящее время ведутся интенсивные поиски «планеты 9».

Несмотря на свою многочисленность, астрономические открытия последних лет все же не привели к кардинальному изменению научных представлений об окружающем мире, хотя возможность такого поворота событий в будущем и не исключена полностью. То же справедливо и для второй важнейшей области фундаментальных физических исследований — квантовой физики микромира. Так, в 2012 г. была, наконец, экспериментально обнаружена долгожданная частица — бозон Хиггса, взаимодействие с которой, по современным представлениям, сообщает массу всем остальным частицам, которые вообще имеют массу покоя. Эго выдающееся достижение немедленно, на следующий год, отметили Нобелевской премией. Проблема, однако, в том, что открытие бозона Хиггса не стало неожиданностью и не открыло каких-то принципиально новых граней устройства нашего мира. Необходимость существования частицы, порождающей массу у всего сущего, Питер Хиггс и Франсуа Энглер предсказали еще в 1964 г. исходя из соображений симметрии. Удивительнее было бы, если бозон Хиггса не обнаружился, несмотря на все усилия. Это означало бы, что так называемая Стандартная модель, с помощью которой физики сейчас описывают свойства и взаимодействия элементарных частиц, неверно или неполно объясняет наш мир на его микроуровне, и ученые были бы вынуждены начать очередной виток процесса познания природы. Этого, однако, не произошло.

Наиболее принципиальные изменения, на наш взгляд, происходят сейчас в представлениях естественнонаучной картины мира о материи.

Во-первых, идет постоянное расширение и, параллельно, размывание классификации материи в ее субстанциальном понимании.

(«из чего все состоит?»). Ньютон знал одну форму материи — вещество с дискретной структурой. Максвелл добавил вторую — непрерывное физическое поле, кардинально отличное от вещества. В неклассической (квантово-полевой) научной картине мира оказалось, что строгой границы между веществом и полем нет, зато основное состояние полей имеет столь специфические свойства, что его приходится рассматривать как особую форму материи — физический вакуум. Во второй половине XX в. обнаружилось, что львиная доля массы-энергии Вселенной приходится на «темную материю» и «темную энергию», о которых затруднительно сказать что-либо определенное и потому крайне сложно включить в какую бы то ни было классификацию. Одно только перечисление гипотез о природе и составе «темной материи» способно занять нс одну страницу текста, если даже забыть о гипотезах, согласно которым «темной материи» вообще нет, а наблюдательные факты, на которых базируется ее концепция, имеют иное объяснение — например, отклонение гравитационных сил от закона обратных квадратов на больших расстояниях за счет «утечки» силовых линий гравитационного поля в дополнительные пространственные измерения.

Во-вторых, размывается и понятие материи в ее онтологическом аспекте — как объективной реальности, доступной нам эмпирически. Все чаще даже профессиональные исследователи не проводят различия между материальными объектами, обладающими самостоятельным существованием, и энергией как их атрибутом, характеристикой. Самый яркий пример — узаконивание термина «темная энергия» для того, что составляет как минимум 70% наблюдаемой Вселенной. В том же направлении работают и многочисленные исследования, эксплуатирующие концепцию Мультивселенной (Multiverse). Если наша Вселенная, как выяснилось, является уникальной не только как единственная наблюдаемая, но и как лучший из мыслимых миров (см. п. 4.7.4), то почти единственное рациональное истолкование этого факта опирается на признание того, что вселенных существует множество, но только в лучшей из них может возникнуть наблюдатель. Но что тогда понимать иод словом «существует»? Традиционно в естественных науках существующим (материальным) считается то, что можно увидеть, услышать, пощупать, измерить. По где и как можно увидеть или пощупать другие вселенные? Исследователи вынуждены судить о них на основании сугубо теоретических конструкций, т. е. становиться в положение психологов, судящих о состоянии недоступного им прямо внутреннего мира пациентов по рассказам самого пациента. Тем не менее, насколько можно судить по текстам современных научных работ в этой области, это затруднение практически не смущает исследователей. Американский космолог Макс Тегмарк вообще выдвинул принцип, согласно которому «все математически непротиворечивые структуры существуют физически» и на его основе построил простую математическую теорию, которая показывает, что в математических структурах, достаточно сложных, чтобы содержать способные к самосознанию подструктуры, эти последние будут воспринимать себя живущими в реальном физическом мире [411.

Свою лепту в стирание грани между существующим объективно и возможным логически вносят и социальные процессы, обусловленные развитием информационных технологий, виртуализацией личности и межличностных отношений в современном обществе. Пол века назад история о яркой виртуальной жизни человечества, в реальности ведущего существование овощной грядки, воспринималась бы не более чем забавный кунштюк. Сегодня сюжет фильма «Матрица» становится предметом серьезного и глубокого анализа профессиональных философов [28]. По научная картина мира является продуктом взаимодействия науки и других форм культуры — культуры, в которой реальность реальности уже не признается безусловной. Все это, по нашему мнению, способно привести к серьезному пересмотру ответов на фундаментальный вопрос о материи в грядущей научной картине мира.

На этом фоне очевидно усиливается роль и повышается значимость информационной составляющей естественнонаучной картины мира, рассматривающей природные процессы с точки зрения порождения, передачи, преобразования и рассеяния информации [10]. Так, последние десятилетия отмечены множеством важнейших достижений в области биологии, которая демонстрирует самую бурную динамику развития среди всех естественных наук и, по свидетельству одного из ведущих российских биологов М. С. Гельфанда, переживает сейчас свою Эпоху великих открытий [7]. Однако большинство этих достижений имеют ярко выраженную прикладную направленность. К важнейшим свершениям в биологии XXI в. относя г, например:

• • создание искусственной хромосомы и жизнеспособной бактериальной клетки с искусственным геномом;
• • разработку этичного (не из эмбрионов) метода получения человеческих стволовых клеток;
• • трансформацию стволовых клеток мышей в яйцеклетки, способные к развитию в полноценный организм;
• • появление детей от трех родителей (третий — женщина, предоставляющая ДНК своих митохондрий для замены в яйцеклетке «второго родителя» митохондриальной ДНК, содержащей опасные мутации);
• • разработку методики манипуляции воспоминаниями у мышей;
• • разработку так называемого CRISP-механизма, позволяющего избирательно редактировать отдельные гены на ДНК;
• • модификация с помощью CRISP-механизма генома живого человека с целью лечения метастазирующего рака легких;
• • завершение секвенирования («прочтения») Генома человека;
• • обнаружение у людей генов, полученных от неандертальцев и так называемых «денисовцев» — представителей других видов рода Homo;
• • уточнение эволюционных взаимоотношений между современными видами живых существ, в том числе с учетом событий гибридизации особей близкородственных видов.

Наиболее фундаментальные достижения, оказывающие максимальное влияние на наши представления о мире живого и открывающие многочисленные новые направления исследований, находятся в конце этого (конечно, краткого и далеко не полного, но все же репрезентативного) перечня. И все они получены методами новой научной дисциплины — биоинформатики, лежащей на стыке молекулярной биологии, физики, математической теории информации и прикладной информатики [34, 181. Именно в рамках биоинформатики оказывается возможным корректно ставить самые захватывающие и мировоззренчески значимые вопросы — например, о физической природе сознания [34].