Эта идея должна умереть. Научные теории, которые блокируют прогресс

«Ученый-ракетчик» стоит вне общества, застыв на заоблачных высотах. Популярное и часто повторяемое клише отражает общественную удовлетворенность тем фактом, что наука развелась с повседневным опытом. Клише проводит границу (ярко сияющую линию) между ученым и кем бы то ни было еще. Это годится для популярного кино и телевизионных шоу, но на самом деле это коварная вещь. Искусственно воздвигнутые барьеры ведут к изоляции. Они фокусируют внимание на различиях и разграничениях. Однако быстрый научный прогресс питают как раз взаимодействие и совместные процессы – идет ли речь о системной биологии, эпигенетике, неврологии, исследованиях мозга, астрономии, медицине или квантовой физике. Сложные взаимосвязи характерны и для самых серьезных вызовов, перед лицом которых мы стоим: глобальных эпидемий, изменений климата, вымирания видов, истощения ресурсов – все эти проблемы представляют собой комплексы интегральных взаимосвязей.

При оценке таких проблем необходимо учитывать их многообразие, сложность, взаимодействия и процессы внутри них. Того же требует и правильное понимание современной науки. Мы можем серьезно заниматься насущными глобальными проблемами только в том случае, если политики ясно понимают, что такое наука, – то есть видят в многообразии, сложности, взаимодействии и процессах не препятствия, а ключ к пониманию проблем.

Сегодня, однако, надуманные границы проведены не только в наших клише, но также и в наших общественных и политических институтах. Примеров тому множество. Университеты делят ученых и студентов по научным дисциплинам, заставляя эти дисциплины конкурировать между собой за бюджет и ограниченные ресурсы («междисциплинарность» – это, конечно, очень модное словечко, но наши институции по самой своей природе сопротивляются междисциплинарому подходу). Модель переговоров по изменению климата, согласно которой независимыми, автономными участниками этих переговоров выступают отдельные государства, показала свою полную непригодность. В правительстве моей провинции океаном и лесом заведуют отдельные департаменты, словно какой-то фатальный барьер перерезал экосистему по линии прибоя.

Время тоже страдает. Прошлое отчуждается от настоящего, а настоящее – от будущего, потому что устройство и жизнь нашего общества определяет режим краткосрочных налоговых и политических дедлайнов. Это фрагментированное время влияет на наш подход ко всем глобальным вызовам, делая их всё более устрашающими.

Наше общество во многом действует в парадигме упрощения, детализации и границ, тогда как нам нужна парадигма многообразия, сложности, взаимодействий и процессов. Наши общественные структуры находятся в фундаментальном конфликте с посылами современной науки. Как могут политики решать критически важные глобальные проблемы, если они игнорируют современные научные принципы?

Реальный мир работает как видеофильм. Сюжет в целом становится понятным в результате взаимодействия между кадрами. А вот наш «ученый-ракетчик», пусть и вымышленный, твердо стоит обеими ногами на вершине высокой башни, вне общества, не являясь его частью. И пусть это всего лишь разговорное выражение – язык важен, а в каждой шутке есть лишь доля шутки. «Ученому-ракетчику» явно пора на пенсию.

В заключение хочу подчеркнуть: я ни в коем случае не хочу обидеть настоящих ученых в области ракет и ракетостроения. Настоящие ученые-ракетчики существуют (и к ним относятся некоторые из моих лучших друзей). Эти ученые обитают в реальном мире со всеми его взаимосвязями, отношениями и сложностями. «Ученый-ракетчик» из нашего клише воплощает в себе противоположное. Его отставка окажет нам всем хорошую услугу.

Индивид-дуальность Найджел Голденфельд

Профессор физики в Центре перспективных исследований, директор Института всеобщей биологии, Университет штата Иллинойс в Урбана-Шампейне.

Мы, физики, договорились использовать суффикс – он для указания на какие-то квантифицированные сущности. Например, в классической физике есть понятие электромагнитных волн. Но из квантовой версии теории таких волн, начало которой заложено в работе Эйнштейна 1905 года, принесшей ему Нобелевскую премию, мы знаем, что при определенных обстоятельствах будет более точным утверждение, что излучается электромагнитная энергия отдельными частицами, называемыми фотонами. Этот дуализм волны-частицы – краеугольный камень современной физики, в которой имеются не только фотоны, но целый зоопарк того, что раньше называли элементарными частицами, – протоны, нейтроны, пионы, мезоны и, конечно же, бозон Хиггса. (Нейтрино?.. О, это длинная история…)

А как насчет вас? Вы – персона. Значит, вы тоже квант чего-то? Понятно, что дробных людей не бывает и что каждый из нас очевидным образом квантифицирован. Однако элементарные частицы, или сущности, полезны в концептуальном плане, поскольку их можно рассматривать изолированно, без взаимодействий между ними – как отдельные точечные частицы в идеальном газе. Вам, конечно, не подходит такое определение – вы вовлечены в социальные сети, вы постоянно онлайн, вы, несомненно, образованны и культурны. Ваше сильное взаимодействие с другими людьми означает, что ваша индивидуальность осложнена тем, что вы являетесь частью общества и можете нормально функционировать только в такой среде. Мы можем пойти дальше и сказать, что вы – квант некоторого поля, распределенного в человеческом пространстве, которое описывает плотность людей в окрестности каждой точки этого пространства, а не интенсивность электромагнитного поля. Подобная модель оказывается технически очень удобной для описания пространственно-временного поведения экосистем, особенно для описания вымирания, где важное значение имеют дискретные изменения. Здесь кажется уместным ввести странный, похожий на оксюморон термин индивид-дуальность по аналогии с дуализмом волна-частица.

Слово «индивидуальный» (individual) имеет несколько различных значений. Оно может означать и «отдельный», и «отличный от других», и «единственный», но напоминает также и слово «неделимый» (indivisible). Мы совершенно точно не являемся неделимыми: мы состоим из клеток, которые, в свою очередь, состоят из цитоплазмы, нуклеиновых кислот, белков и так далее. А последние, в свою очередь, состоят из атомов, состоящих из нейтронов, протонов, электронов и так далее – вплоть до тех элементарных частиц, которые сейчас считают продуктом теории струн (и которая, в свою очередь, сегодня уже не считается окончательным описанием материи). Другими словами, там «черепахи до самого низа» и никаких неделимых единиц материи не существует. Нет смысла в понятии «элементарная частица», нет никакой «конечной остановки» при движении вглубь материи. Все сделано из чего-то – и так до бесконечности.

Однако это не означает, что все предметы являются просто суммой своих частей. Возьмем, например, протон, который состоит из трех кварков. У него есть собственный момент вращения – спин, – который, как раньше считалось, является суммой спинов составляющих его кварков. Однако эксперименты последних двадцати или тридцати лет показали, что это не так: спин возникает из неких коллективных свойств кварков и пульсирующих быстрораспадающихся частиц, называемых глюонами. Понятие индивидуального кварка оказывается бесполезным, когда имеет место столь сильное коллективное поведение. Протон из чего-то состоит, но его свойства не обнаруживаются путем сложения свойств его составных частей. Когда мы пытаемся определить это нечто, то обнаруживаем, что, как иногда говорят о Лос-Анджелесе, «там нет никакого „там“».

Возможно, вы и так уже знаете, что наивный редукционизм склонен к излишнему упрощению. Но есть и другой момент. Вы не просто составной объект (это вы тоже уже знаете), но в определенном смысле вы и не человек. В вашем теле примерно 100 триллионов бактериальных клеток, в десять раз больше, чем клеток человеческого организма, и эти бактерии содержат в сто раз больше генов, чем ваши собственные клетки. И эти бактерии – не просто пассивные обитатели зоопарка, который вы из себя представляете. Они самоорганизуются в сообщества у вас во рту, в пищеварительном тракте и других частях тела, и эти сообщества – микробиомы – управляются разнообразными и динамичными способами конкуренции и сотрудничества различных бактерий, что и позволяет нам жить.

В последние несколько лет геномика дала нам инструмент для исследования микробиомы: идентификацию микробов по цепочкам их ДНК. Исследования еще не завершены, но уже сейчас сделаны поразительные открытия. Благодаря своим микробам младенец лучше переваривает материнское молоко. А способностью усваивать углеводы вы в значительной степени обязаны энзимам, которые могут быть выработаны только генами – причем не вашими, а вашей микробиомы. Ваша микробиома может быть повреждена – например, из-за лечения антибиотиками, – причем в некоторых исключительных случаях настолько, что в нее могут вторгнуться опасные монокультуры вроде Clostridium difficile, а это угрожает вам смертью.

Возможно, самым замечательным было открытие оси пищеварительный тракт – мозг: ваша желудочно-кишечная микробиома способна порождать маленькие молекулы, которые могут преодолевать гематоэнцефалический барьер и влиять на состояние вашего мозга. Хотя механизм этого воздействия пока не до конца ясен, появляется все больше свидетельств того, что микробиома может быть значительным фактором в возникновении таких мозговых нарушений, как депрессия и расстройства аутистического спектра.

Короче говоря, вы можете представлять собой коллективную собственность, управляющуюся тесным взаимодействием ваших компонентов.