Маркус Сотой
О том, чего мы не можем знать. Путешествие к рубежам знаний
Marcus du Sautoy
WHAT WE CANNOT KNOW
Explorations at the Edge of Knowledge
Copyright © Marcus du Sautoy, 2016
© Прокофьев Д. А., перевод на русский язык, 2016
Моим родителям, которые отправили меня в путешествие к рубежам знаний
Рубеж нулевой: известное неизвестное
Все люди от природы стремятся к знанию.
Аристотель. Метафизика[1]
Наука царит над миром.
Каждую неделю заголовки новостей сообщают о новых прорывах в нашем понимании Вселенной, новых технологиях, преобразующих наш мир, новых успехах медицины, обещающих продлить нашу жизнь. Наука позволяет нам беспрецедентно глубоко проникать в суть некоторых из тех великих вопросов, которые стояли перед человечеством с тех самых пор, как мы смогли их сформулировать. Откуда мы произошли? Какая судьба ожидает Вселенную? Из чего построен физический мир? Как скопление клеток обрело сознание?
Только за последние десять лет мы посадили космический корабль на комету, разработали роботов, способных создать собственный язык, научились восстанавливать поджелудочную железу больных диабетом при помощи стволовых клеток, узнали, как управлять манипулятором робота одной лишь силой мысли, секвенировали ДНК пещерной девочки, жившей 50 000 лет назад. Научные журналы переполнены отчетами о новейших достижениях, поступающими из лабораторий всего мира. Мы знаем так много. Успехи науки опьяняют.
Наука дала нам наилучшее оружие в борьбе с фатумом. Вместо пассивного подчинения губительному действию болезней и стихийных бедствий она создала вакцины, позволяющие бороться со смертельными вирусами полиомиелита и даже лихорадкой Эбола. Именно научный прогресс в условиях стремительного роста мирового населения позволяет надеяться, что нам удастся прокормить те 9,6 миллиарда человек, которые, как ожидается, будут жить на Земле в 2050 г. Именно наука предупреждает нас о том гибельном воздействии, которое мы оказываем на окружающую среду, и дает нам шанс, пока не поздно, исправить это положение. Возможно, падение астероида и уничтожило в свое время динозавров, но наука, которую создал человек, – наша лучшая защита от любых прямых попаданий в будущем. Наука – лучший союзник рода человеческого в его непрерывной битве со смертью.
Наука царит не только там, где дело касается борьбы за выживание, но и там, где речь идет о повышении качества жизни. Мы можем общаться с друзьями и родными, находящимися на огромном расстоянии. Мы располагаем небывалыми возможностями доступа к собранию знаний, накопленных многими поколениями исследователей. Мы создаем виртуальные миры, в которые можем выбираться в свободное время. Одним нажатием кнопки мы можем заставить звучать в своей гостиной великие исполнения Моцарта, Майлза Дэвиса и «Металлики».
Это стремление к знанию запрограммировано в душе человека. Выжили, приспособились, преобразовали окружающую среду те древние люди, которые испытывали жажду знаний. Те, для кого она не была движущей силой, остались позади. Эволюция благоприятствует разуму, который хочет узнать, как устроена Вселенная. Выброс адреналина, сопровождающий открытие нового знания, – это знак, которым природа дает нам понять, что стремление к знанию не менее важно, чем стремление к воспроизводству. Как сказал Аристотель в первой строке своей «Метафизики», понимание устройства мира есть одна из основных потребностей человека.
Наука быстро заманила меня в свои объятия, еще когда я учился в школе. Я влюбился в ее необычайную мощь, позволяющую ей так много рассказать нам о мире. Фантастические истории, которые рассказывали нам учителя-естественники, были еще затейливее, чем художественная литература, которую я читал дома. Все больше подпадая под очарование науки, я поглощал ее во всех доступных мне видах.
Я уговорил родителей подписать меня на журнал New Scientist. Я заглатывал в местной библиотеке номера Scientific American. Каждую неделю я узурпировал телевизор, чтобы посмотреть очередные выпуски моих любимых научно-популярных передач, Horizon и Tomorrow’s World. Я был заворожен программами Ascent of Man Джейкоба Броновски, Cosmos Карла Сагана, Body in Question Джонатана Миллера. Рождественские лекции Королевского института добавляли солидную порцию науки к каждой рождественской индейке в нашей семье. Я находил под елкой книги Гамова и Фейнмана. Это было головокружительное время, когда каждая неделя приносила сообщения о новых достижениях.
Читая все эти истории об открытии того, что мы знаем, я постепенно начал все больше интересоваться историями, еще не рассказанными. То, что мы уже знаем, принадлежит прошлому, а то, что нам еще неизвестно, относится к будущему – моему будущему. Я был одержим книгой головоломок математика Мартина Гарднера, которую дал мне мой учитель математики. Эмоциональное напряжение борьбы с задачами и внезапные всплески эйфории от решения каждой следующей головоломки подсадили меня на наркотик открытий. Эти головоломки подготовили меня к более серьезным задачам, к решению вопросов, на которые в конце книги не было ответов. Именно вопросы, не имеющие ответов, нераскрытые математические тайны и нерешенные научные головоломки стали впоследствии источником энергии для моей жизни в науке.
То, что мы знаем
Вспоминая 1970-е, когда я ходил в школу, и сравнивая то, что мы знали тогда, с тем, что мы знаем сейчас, я поражаюсь, сколь многое мы поняли о Вселенной всего за полвека моей жизни. Технологии настолько расширили наше восприятие, что мы можем видеть вещи, которые даже не входили в круг понятий тех ученых, которые так восхищали меня в детстве.
Телескопы нового поколения открыли в ночном небе похожие на Землю планеты, на которых может существовать разумная жизнь. Они выявили тот поразительный факт, что через три четверти времени существования нашей Вселенной ее расширение начало ускоряться. Я, помнится, читал в детстве, что в будущем нас ожидает «Большое сжатие», но теперь дело выглядит так, что нам уготована совершенно другая участь.
Коллайдеры элементарных частиц, такие как Большой адронный коллайдер в ЦЕРН (Европейской организации ядерных исследований, расположенной в Швейцарии), позволили нам проникнуть во внутренние механизмы самой материи и обнаружить новые частицы, например топ-кварк, открытый в 1994 г., или бозон Хиггса, открытый в 2012-м. Когда я школьником читал журнал New Scientist, эти частицы еще принадлежали к области гипотетической математики.
А в начале 1990-х появились аппараты функциональной МРТ, позволившие заглянуть внутрь мозга и открыть там такие вещи, которые в 70-х, честно говоря, даже не считались входящими в компетенцию ученых. Тогда мозг был заповедной территорией философов и богословов, а теперь техника может показать, когда вы думаете об актрисе Дженнифер Энистон, или предсказать, что вы сейчас сделаете, еще до того, как вы сами об этом узнаете.
Развитие биологии было взрывообразным. В 2003 г. было объявлено, что ученые расшифровали одну полную последовательность человеческой ДНК, состоящую из трех миллиардов букв генетического кода. В 2011 г. была опубликована полная нейронная сеть нематоды C. elegans, дающая исчерпывающую картину связей между 302 нейронами этого червя.
Химики также осваивали новые территории. В 1985 г. была открыта совершенно новая форма углерода, в которой атомы соединены в подобие футбольного мяча, а в 2003 г. химики снова удивили нас, создав первые образцы графена и продемонстрировав, как углерод может образовывать гексагональные решетки толщиной в один атом.
В течение моей жизни были наконец решены и некоторые из величайших загадок математики – той области, которой я в конце концов посвятил себя. Задачи, подобные Великой теореме Ферма и гипотезе Пуанкаре, приводили в замешательство многие поколения математиков. Новые математические методы и идеи открыли ранее скрытые пути для странствий по миру математики.
Даже уследить за всеми этими достижениями – не говоря уже о том, чтобы внести в них свой собственный вклад, – стало непростой задачей.
Профессор всех наук
Несколько лет назад я получил новую должность в дополнение к моей работе профессора математики в Оксфордском университете. Ее название меня часто смешит: «профессор популяризации науки»[2]. По-видимому, считается, что человек, занимающий эту должность, должен знать все. Мне звонят, рассчитывая, что я могу ответить на любые вопросы, касающиеся науки. Вскоре после того, как я занял эту должность, было объявлено о присуждении Нобелевской премии по медицине и биологии. Мне позвонил один журналист, который надеялся, что ему объяснят то достижение, за которое была присуждена эта премия, – открытие теломеров.
