Сталлинга П., Хмелинский И. Cостояние науки в 2015 году

Мы публикуем размышления о путях развития мировой науки , написанные двумя исследователями из Алгарвского университета (Universidade do Algarve, Faro, Portugal) - Питером Сталлинга (PhD, Professor Agregado, DEEI и CEOT, FCT) и Игорем Хмелевским (PhD, Professor Agregado, DQF и CIQA, FCT).

Реферат

Обсуждается состояние науки в 2015 г., в сравнении с наукой в прошлом. “Откуда мы пришли, где мы сейчас, и куда мы идем?” В середине 20 века в научных исследованиях произошел отказ от Научного метода, описываемого в статье – в пользу чего-то всеобъемлющего; в настоящее время любые исследования, независимо от их типа, считаются наукой. Мы утверждаем, что это создало серьезные проблемы, которые ныне ставят под сомнение общественное доверие к науке. Считается, что наука должна приносить пользу обществу, в то время как ранее она заботилась только о познании. Более того, науку вынуждают к политической корректности: от неё ожидают доказательств истинности того, что общество желало бы услышать.

Все мы любим и уважаем науку. Общество считает науку благородным занятием, достойным всяческого поощрения. Она должна двигать наше общество вперед, прочь из Смутных времен. Как героев, мы вспоминаем людей, которые боролись против господствовавших в свое время верований и стереотипов мышления. Мы читаем исторические романы о том, как люди боролись против господства религиозных доктрин, ломая гегемонию общественных учреждений. Они делали это во имя науки. Мы думаем, что если будем держаться за науку, то всё будет в порядке.

Однако в 2015 г. наука мертва.

Это весьма сильное утверждение. Как может быть трупом то, что все мы так почитаем? Если это действительно так, то как такое могло случиться? Что именно пошло вкривь и вкось, и почему? Есть ли примеры, подкрепляющие это пессимистическое заявление?

Прежде всего, придётся объяснить читателю, что является наукой, а что нет. Как ни удивительно, в наше время ученые степени (PhD, эквивалент российской степени кандидата наук) присваиваются людям, оканчивающим высшие технические школы. То есть студенты факультетов, обучающих технологическому подходу, получают степень доктора философии (по-гречески философия – любовь к знаниям). Обосновывают это тем, что высшие технические школы обеспечивают уровень подготовки, не уступающий, а подчас и превышающий уровень многих университетов. Потому де, мол, несправедливо называть одно учебное заведение университетом, а другое – всего лишь высшей технической школой, неявно подразумевая, что заведение, именуемое школой, имеет меньшую ценность в сравнении с университетом. В результате все высшие школы (в советской системе – институты) во многих странах были переименованы в университеты. А любой аспирант университета, выполнив исследования (будь то наука или не наука) получает степень доктора философии (PhD: в Европе и США ученые степени присваиваются университетами). За этим стоит всё та же логика: “Если это так же трудно делать, как науку, то следует давать такие же дипломы, как в науке”. Например, аспиранты нашего департамента инженерии, которые в прошлом получили бы степень инженера, теперь получают PhD.

Рис. 1. Проект по изучению теории относительности в 2015 г.: “Все это замечательно, г-н Эйнштейн. А где же ключевые этапы и основные продукты?” © P. Stallinga, 2013 

Но этим дело не кончается. В большинстве своём аспиранты, получающие степень доктора философии, в своей жизни не прослушали ни одной лекции по философии. Большинство читателей, вероятно, полагает, что философия – это когда умные люди размышляют о сложных вещах. “Раз мои исследования были такими сложными, и потребовали столько труда, ума и интеллекта, то я заслуживаю степени PhD”. Это, однако, столь же бессмысленно, как и попытка объявить сапожника фермером, “поскольку эта профессия столь же трудна”.

Степень PhD следует давать учёному, а степень инженера – инженеру. Это разные вещи, и каждая заслуживает своего особого диплома. Учёный знает кое-что о философии; инженер кое-что знает о том, как решать проблемы. Упрощая, скажем, что учёный пытается понять мир, а инженер старается использовать знания, полученные учёным, для того, чтобы решать существующие в мире проблемы, чтобы сделать его лучше. Заметим, что сделать мир лучше – вовсе не цель науки. Как сказал Альберт Эйнштейн, “Тот, кто думает, что наука старается облегчить человеческую жизнь, сильно ошибается”. Это утверждение непосредственно разрушает один из существующих в обществе мифов: Наука никоим образом не ‘полезна’. Наука ближе к Искусству, нежели к Технологии. Наука может быть красивой, однако ей вовсе не предназначено быть полезной.

Уточняя, скажем, что учёный – это тот, кто использует ‘научный метод’. Итак, теперь нужно объяснить: что же такое этот так называемый научный метод? Чалмерс замечательно сформулировал ответ на этот вопрос в своей книге “Что же такое называется наукой?” [1]. Один из основных компонентов – ‘фальсификация’, научный подход, заключающийся в создании модели, которая может быть опровергнута фактами. Следовательно, наука занимается опровержением теорий. Итак, мы разрушили второй миф: Наука – вовсе не вычисления до потери чувств, пока, наконец, не получится того, что вы хотели получить, когда приступали к делу. Напротив, наука – это когда вы ломаете голову до тех пор, пока не исчерпаете всех причин, могущих сделать ваши идеи неверными. Тогда – и только тогда – вы можете сообщить свои идеи всему миру, и дать другим возможность поупражняться в их опровержении. В этом мы видим профиль Скептика, который пытается понять, в чем могут оказаться неверными идеи коллег. Ученый – самокритичен. Скептицизм – основной компонент науки.

Мы сформулируем научный метод в следующих пунктах [2], которые были представлены Фейнманом в книге “Характер физических законов” [3, С.156]. Хотя детали можно и обсуждать, научный метод состоит из следующих пяти элементов:

1. На основе сбора данных, индукции и дедукции, вырабатывается ‘гипотеза’, идея о том, как работает природа.

2. Прилагаются усилия к тому, чтобы найти, в каких условиях и почему созданная модель не работает, т.е. делаются попытки её ‘фальсифицировать’. Фейнман особо отметил, что создатель модели должен указать не только где и когда модель работает, но и где она нарушается. “Иными словами, мы пытаемся доказать, что мы не правы, и как можно скорее, поскольку только так можно добиться прогресса” [3, стр. 158]. Фальсификация работает примерно так: “Если действительна модель P, то явление Q наблюдаться не может. Мы наблюдаем Q, поэтому наша модель P неверна”. Фальсификация – это поиск явления Q. Нередко исследователи становятся жертвой логической ошибки, называемой ‘подтверждение следствием’: “Если действительна модель P, то должно наблюдаться явление Q, поэтому будем искать Q” – что в действительности не дает совершенно никакой информации, ведь Q может наблюдаться и по совершенно иным причинам, о которых мы даже не подозреваем. Иными словами, верность гипотезы доказать невозможно, можно лишь доказать, что она неверна.

3. Создатели модели должны убедить читателя в том, что это – единственная модель, способная объяснить реальность (данные). В этой связи, нередко встречается еще одна форма ‘подтверждения следствием’: “Если верна модель P, то должно наблюдаться Q. Мы наблюдаем Q, поэтому наша модель P верна”. (“Мы знаем, что наша модель верна, поскольку она объясняет данные!”) Ошибка здесь в том, что можно предложить много моделей, объясняющих данные, однако лишь одна из них может быть верной.

4. Модель должна включать проверяемое предсказание события, которое произойдет в будущем, например, эксперимента, который можно выполнить, и его результата. “Наука полезна, если она способна предсказать результаты еще не сделанных экспериментов; она никуда не годится, если способна только объяснить результаты уже проделанных экспериментов” [3, С. 164].

5. Другие ученые могут воспроизвести представленную работу. Это требование так называемой ‘репликации’.

Здесь нужно сделать несколько замечаний.

Неконкретную модель опровергнуть невозможно. Поскольку наука занимается опровержением вещей (а не их доказательством; строго говоря, наука не в состоянии доказать ничего вообще), то модели, не делающие заведомо проверяемых предсказаний, научными не являются.

Байесовская наука – ненаучна. В этом подходе модели подправляются всякий раз, когда поступают новые данные. Подход этот назван именем Байеса, создателя метода эмпирического предсказания; в нем данные, относящиеся к прошлому, используются для предсказания будущего, и всякий раз, когда поступают новые данные, параметры распределения вероятностей обновляются. Это напрямую противоречит третьему пункту нашего определения, а именно: новая модель, объясняющая как старые, так и новые данные, немедленно делает старую модель ненаучной (а это заставляет нас немедленно усомниться и в новой модели, поскольку предлагают её обычно те же самые авторы). Очевидно, старая модель оказалась не единственной моделью, объясняющей старые данные – новая модель их объясняет столь же хорошо. Многие из публикуемых исследователями статей не соответствуют научному критерию единственности модели.

Углубляя мысль: если существуют две модели, объясняющие данное явление, то верна наиболее простая из них. Этот принцип разработал Уильям из Оккама, монах XIV века, предложивший подход так называемой бритвы Оккама: ею следует удалять все излишества. Если последовательность значений температуры одинаково хорошо согласуется как с гипотезой постоянной температуры, так и с гипотезой линейного роста – то есть, если невозможно исключить ни одной из этих гипотез – то правильной признается модель постоянной температуры (пока она не будет отвергнута), поскольку в ней – всего один параметр, а в линейной модели – два. Аналогично, линейная модель имеет приоритет перед квадратичной, и т.д.

Если группа ученых сообщает в статье: “Вот результаты нашего моделирования”, не сказав, как и на основе чего они были получены – это уже не наука, согласно пункту пятому научного метода. Коллеги-ученые должны иметь возможность понять, а может быть, и повторить исследования. Вопрос не должен сводиться к ‘вере’ или ‘доверию’. Коллег необходимо убедить; сюда входит и воспроизведение результатов в других группах. Репликация, однако, все более воспринимается как скучная и замедляющая работу часть науки [4].

В то же время, в подавляющем своем большинстве статьи, публикуемые даже в самом престижном научном журнале, Nature, научными не являются [5]. Как правило, эти статьи не ставят своей целью проверку моделей, занимаясь вместо этого чем-то вроде статистики. То есть, либо просто представляют количественные данные по определенному предмету (например, статистика биологического вида X в биотопе Y), либо добавляют к этому ретроактивные ‘предсказания’ Байесовского типа, также называемые ‘послесказаниями’ (hind-casts, retrodictions), например: численность биологического вида X упала по причине явления Z (обычно выдавая простую корреляцию за причинно-следственную связь). Наука мертва.

Как же дело зашло столь далеко? Мы полагаем, что причина этого – в обществе, которое, изменившись, стало требовать, чтобы наука делала что-то общественно-полезное. Вся система финансирования науки в наши дни основана на этой парадигме полезности. Тот, кто пишет проекты для получения финансирования, знает, что в этих проектах обычно имеются ‘ключевые этапы’ (milestones) и ‘основные продукты’ (deliverables), иными словами, вещи, которые требуют решения в обществе. Однако это – технология в чистом виде. Предвидеть будущие результаты работы возможно только в технологии. “Мы собираемся уменьшить длину канала транзисторов с 50 нм до 30 нм”. Хотелось бы нам увидеть, как Эйнштейн в 2015 году подаст проект под названием “Изобретение и разработка Теории Относительности”, или что-нибудь в этом роде (Рис. 1).

По-вашему, это слишком смехотворно? Почитаем рассказ о науке на сайте одного из самых известных и престижных университетов в мире, Калифорнийского университета в Беркли (UCB). Под заголовком “How Science Works” (как работает наука), там сказано, что у науки имеются три стороны [6] (в скобках – наша интерпретация):

• “Исследование и открытие” (исследования)

• “Польза и результаты” (общественная значимость)

• “Анализ научного сообщества и обратная связь” (рецензирование)

Сделаем несколько замечаний.

Прежде всего, наука не эквивалентна исследованию. Исследование – сбор данных, чтение литературы, моделирование, обсуждение с коллегами и т.п. –важный научный инструмент, однако одно совсем не эквивалентно другому.

Во-вторых, наука, как уже говорилось, не является общественно полезной. Конечно, она может выдавать полезные побочные результаты, однако целью науки они не являются. Когда Галилей разрабатывал свой телескоп, он делал это для изучения звезд, а не для изобретения ремесла изготовления линз – которое решило бы проблемы людей с плохим зрением. В 2015 году все поставлено с ног на голову: наука должна приносить пользу и давать общественно значимые результаты. Проблема тут в том, что если на некоторой идее можно заработать много денег, то, скорее всего, как раз эта идея и будет признана истиной, даже если она и противоречит фактам (общественная значимость, как и все остальное, выражается в 2015 году денежными суммами). Понятие истины теряет свое значение. Люди путают науку с технологией. Ещё раз: технология приносит пользу; наука – совсем не обязательно.

Побочным эффектом погружения науки в общество является требование ‘политической корректности’ науки в 2015 году. На страницах UCB это оговаривается особо. Например, на вкладке Misconceptions (заблуждения), утверждается, что наука (философия) ничего не может сказать о религии или о существовании божества (в пункте “Заблуждение: наука отрицает существование Бога”); там же отрицается факт взаимного неприятия науки и верований. Утверждается, что данный предмет к области науки не относится вовсе: наука де “высказывается о вещах естественного мира, но не о сверхъестественном”. Таким образом, научная общественность избегает трудных дискуссий с людьми, которые верят в разные вещи (и платят ей зарплату). Человек вправе верить; поэтому принимается за правило, что наука не должна высказываться о человеческих верованиях. Объявляется, что наука не может высказываться по поводу верований, и вообще, не может высказывать утверждений, могущих кого-нибудь обидеть. Все должно быть политически корректным. Изо всех сил старайтесь никого не обидеть и тем более не оскорбить!

Это неверно. Хотя наука и не может доказать, что хоть что-нибудь верно, включая сюда существование или не существование божества, но раз она может доказать, что что-то неверно (путем фальсификации), то высказываться она все-таки может по любым предметам, включая и этот. (При этом неважно, обижает это кого-нибудь или нет). Могут существовать различные теории, в том числе и о божествах; действительно, в настоящее время один из наиболее горячо обсуждаемых в философии вопросов – как раз вопрос о религии. Наука также участвует в дискуссии. Научное рассуждение выглядит примерно так:

1. Для объяснения существования вселенной нет необходимости прибегать к божеству, и по этой причине – научное наблюдение – бога не существует (см. описание бритвы Оккама, приведенное выше). Вселенная могла существовать всегда.

2. Если для объяснения существования (создания) такой сложной системы, как вселенная, требуется божество, то

3. Это божество должно, по меньшей мере, быть столь же сложным, как и вселенная, а потому также требует объяснения. “Кто создал создателя?”

Этой дискуссии уже не одно столетие, однако, в своем современном состоянии наука полагает, что никакого создателя вселенной не существует, и никогда не существовало. Естественно, дискуссия на этом не закончена. Как и в любом другом предмете, включая и те, которые мы воспринимаем как абсолютно достоверные истины, наука не способна доказать верность чего-либо на все 100%. Такова наука. Давайте не путать “неспособность установить непреложную истину” с “неспособностью высказаться”. Вообразим дискуссию, которая могла произойти несколько сотен лет назад: “Я полагаю, что обратная сторона луны зелёная. Поскольку проверить вы этого не можете, высказаться по этому вопросу вы тоже не можете, и поэтому я прав”. Это ошибочная логика: бритва Оккама говорит нам, что более простая модель – обратная сторона луны того же цвета, что и видимая. Таким образом, наука может определенно заявить, что обратная сторона луны не зелёная.

А вот и любопытный контраргумент для читателя, онтологическое рассуждение в пользу существования бога:

1. Бог может существовать или не существовать;

2. Бог по определению совершенен, и не имеет несовершенств;

3. Не существование чего-либо является его несовершенством, поскольку несуществующая вещь может стать более совершенной, если к ней добавить аспект существования;

4. Поэтому, Бог существует.

Как видим, можно высказать философское утверждение о существовании Бога. Наука же утверждает, что бога не существует, вследствие применения бритвы Оккама. В этом утверждении тоже нет ничего неверного. Однако, оно политически некорректно, а потому UCB и объявляет, что его ученые не будут высказываться против верований людей, оплачивающих проводимые там исследования. “Не кусай руку, которая тебя кормит!” Таким образом, сегодня научная общественность из кожи вон лезет, чтобы никого не обидеть, и преподносит как ‘истину’ всё, что общество желало бы таковой считать.

Прошло 130 лет с тех пор, как Энгельс написал критические заметки о спиритуализме в своей книге “Диалектика природы”. В 2015 году о спиритуализме разрешается отзываться только уважительно. Если люди во что-то верят, то наука обязана оставить их в покое, и заниматься этой областью не может.

Таким путем мы создали консенсус по многим вопросам. По сути, мы устанавливаем истину голосованием, и происходит это именно по причине связи с обществом, которое нам платит, и может требовать от науки, чтобы она была полезной. ‘Полезная’ – по определению такая, какой её хотят видеть люди. Таким образом, если в обществе имеется консенсус в отношении определенных верований, то для его доказательства призывают науку. И это при том, что наука в принципе неспособна даже надеяться доказать правильность какой-либо модели, как мы уже отмечали.

Кроме того, понятие консенсуса диаметрально противоположно науке. Наука старается раздвинуть пределы познанного, в то время как консенсус старается загнать познание в жесткие рамки. Прогресс в науке всегда достигается отдельными личностями, а потому противоречит консенсусу. Например, Эйнштейн, выступивший против современного ему консенсуса, мгновенно оказался бы за бортом при современном подходе к финансированию научных исследований и науке. “Г-н Эйнштейн, оставьте свои глупости. Вопрос с гравитацией полностью решен! Мы достигли консенсуса по теории гравитации Ньютона”. Прогресс в науке невозможен без отдельных личностей, пытающихся выйти за границы консенсуса. Более драматичный пример – уже упоминавшийся Галилей. Его заставили отречься от своей теории о том, что Земля вращается вокруг Солнца, поскольку в данном предмете в то время доминировала церковь, которая и диктовала консенсус, помещающий Землю в центр Вселенной, а движущаяся Земля была против консенсуса. На смертном ложе Галилей вымолвил знаменитые слова “Eppur si muove” (и всё-таки она движется), которые нынешняя история науки считает героическим актом научного бунта. Если оглянуться назад, всё историческое развитие науки определено личностями, выступившими против консенсуса. Однако в 2015 году героическим считается консенсус, в то время как в прошлом – героическим было несогласное меньшинство. Эти взгляды современного нам общества явно граничат с коллективным умопомешательством.

Антинаучность консенсуса имеет и более веские причины, в силу самого определения науки. Поскольку сутью науки является 'фальсификация', даже миллион подтверждающих результатов не может доказать правильность теории, в то время как для доказательства её неверности достаточно единственного результата. Таким образом, консенсус доказательством теории не является, никогда не был, и никогда не сможет стать. Прекращение дебатов по определенному предмету со ссылкой на консенсус как раз и убивает науку, переводя обсуждаемый предмет в сферу политики.

Интересно посмотреть – как же достигается консенсус в научной литературе? Как изгоняется мятежный дух из научного сообщества? Каков механизм этого процесса?

Механизм этот теснейшим образом связан со структурой финансирования науки и системой рецензирования, используемой при публикации научных работ. Результатом является положительная обратная связь, которая, как мы знаем из учебников по теории систем управления, приводит к насыщению. В данном случае, результатом становится 100%-й консенсус по любой проблеме. Механизм таков: 1) Рецензенты для поданной в печать рукописи отбираются в зависимости от числа публикаций: чем больше публикаций, тем больше шанс, что учёный будет назначен рецензентом. 2) В результате ‘когнитивных искажений’, рецензент с большей вероятностью одобрит статью, которая соответствует его убеждениям, нежели статью, которая им противоречит. Когнитивные искажения усугубляются чувством консенсуса, особенности в тех случаях, когда консенсус получает героический оттенок (отвергая трудную, противоречивую статью, рецензент получает моральное удовлетворение от своей общественной полезности). 3) Авторы без (достаточного числа) публикаций теряют работу, поскольку неспособны доказать свою важность для общества. Таким образом, публикации авторов, имеющих противоречивые идеи, постепенно исчезают из литературы; в конечном итоге они теряют работу и больше не публикуют статей, либо даже и вовсе перестают их писать. Итак, через некоторое время, противоречивую идею невозможно ни опубликовать, ни вообще изучать. Этот порочный круг способны разрывать только научные филантропы, люди, которые занимаются наукой не ради зарплаты, а из страсти поиска истины. Таких людей в 2015 году считанные единицы. Другой выход для несогласных – заниматься маловажными проблемами, публикации по которым также постепенно сходят на нет вследствие необходимости подтверждать общественную значимость. Прекрасным примером научного филантропа является Нассим Николас Талеб. Он сделал состояние на рынке акций, а теперь может на досуге рассуждать о (финансовых) предсказаниях и их рискованности. Действительно, его книга “The Black Swan” (“Черный лебедь”) [7] – одна из важнейших работ в философии за последние 50 лет.

Исследователям остается заниматься технологией, разрабатывая новые продукты для продажи обществу, охочему до гаджетов. С этой целью все высшие технические школы переименованы университетами, а все университеты на практике преобразованы в высшие технические школы, где исследования нацелены на создание вещей, полезных для общества, а не на познание. Даже фундаментальные исследования направляются на решение общественно важных проблем, например: изучение физических процессов в фотоэлектрических материалах, предназначенных для солнечных батарей и светоизлучающих устройств и т.п.

Это истощение интеллектуального многообразия ещё более усугубляется унификацией университетских курсов во всем мире. Пример тому – Болонское соглашение, стандартизующее все курсы в Европейском союзе. В настоящее время мы пришли к ситуации, аналогичной положению вещей в начале 20-го века, а именно, иллюзии, что всё уже известно. В то время люди полагали, что познание достигло своих пределов, и остается только ‘доработать детали’. По очень многим проблемам в 21-м веке господствует такое же впечатление: “По проблеме X найдено окончательное решение. Дальше думать об этом бесполезно!” Как наивны мы были тогда! – всего лишь по прошествии нескольких десятилетий физика оказалось полностью преобразованной идеями Квантовой Механики и Теории Относительности. По всей вероятности, наша нынешняя наивность столь же глубока.

Науки в мире остается чрезвычайно мало. Мы не можем не выразить свою озабоченность отсутствием пионерских идей.

Мы обсудили ужасающее состояние науки в 21-м веке. Данное состояние напоминает предшествующие фазы, когда ученые полагали, что уже все известно, и остается лишь доработать детали и использовать знания в технологических приложениях. Преподавание науки строится догматически, как в школах, так и в университетах. “Вот знания, которые вы должны вбить себе в голову. Вселенная работает вот так!” Всё это не может не удручать.

1. A. F. Chalmers, “What is this thing called science?”, 2nd ed. Open University Press (Milton Keynes, 1982). ISBN: 0335101070.

2. P. Stallinga, I. Khmelinskii, “The scientific method in contemporary climate research”,Energy and Environment, 25, 137 (2015). http://dx.doi.org/10.1260/0958-305X.25.1.137.

3. Richard Feynman, “The Character of Physical Law”, The M.I.T. Press. (1965). ISBN: 0-262-56003-8.

4. M. Bissell, “Reproducibility: The risks of the replication drive”, Nature 503, 333 (2013).http://dx.doi.org/10.1038/503333a.

5. S. O. Hansson, “Falsificationism falsified”, Found. Sci. 11, 275 (2006).http://dx.doi.org/10.1007/s10699-004-5922-1.

6. “How science works: the flowchart”, http://goo.gl/19lSKZ orhttp://undsci.berkeley.edu/article/scienceflowchart, просмотрено 08/02/2015.

7. Nassim Nicholas Taleb, “The Black Swan. The Impact of the Highly Improbable” (Allen Lane, 2011). ISBN: 9781846145650.