Размещено на сайте 27 марта 2009

Ганс Селье

 

 

Глава 8. Как мыслить?

Казалось бы, странно, почему глава «Как мыслить?» идет после главы «Как работать?». Дело в том, что в фундаментальных исследованиях — и я попытаюсь это доказать — осмысление по большей части следует за случайным наблюдением или же ему предшествуют те или иные эксперименты, в основе которых лежат главным образом интуиция и весьма поверхностные (и зачастую ошибочные) рассуждения. Истинное открытие очень редко произрастает из логических построений, и это особенно характерно для естественных наук. Логика становится нужной в дальнейшей работе при подтверждении и оценке наблюдаемых явлений. Как говорится, «сначала стреляй, а потом уж задавай вопросы».

Логика и научный метод

Научное исследование само по себе — не наука, это все еще искусство или мастерство. У. Джордж Авторы, наиболее значительных научных достижений менее всего были знакомы с трудами Бэкона, в то время как его читатели и ценители — включая самого Бэкона — не особенно преуспели в открытиях. Ж. де Местр

Под научным методом мы понимаем ряд таких процедур, которые используются в процессе приобретения знаний и которые основываются на следующем:

1) распознавании и четком формулировании проблемы;

2) сборе данных посредством наблюдения и, насколько это возможно, эксперимента;

3) формулировании гипотез посредством логических рассуждении:

4) проверке этих гипотез.

Со времен Дж. Буля [3] логики и философы проделали грандиозною работу по изучению законов мышления (Коэн и Нагель, Bулф). Для систематизации методов построения теорий и разработки основ универсальной науки исключительно рациональным путем были приложены титанические усилия [Вуджер, 38]. И тем не менее, как ни парадоксально, практическое значение формальной логики, законов мышления и научной методологии очень ограниченно как в повседневной жизни, так и в науке.

Насколько часто мне удавалось с успехом применить законы формальной логики к решению повседневных проблем, с которыми я сталкиваюсь и как человек, и как ученый? Если подумать, меня большему научила практика, а не логика. В том числе ходить и говорить. Желая уберечь ребенка от опасности споткнуться, мы не объясняем ему, какие мышцы надлежит приводить в движение, в какой последовательности и с каким усилием. Мы не учим родной язык, осознанно применяя грамматические правила. Самый лучший способ научить ребенка ходить — это, взяв его за руку, потянуть за собой. Если же он будет слышать вашу речь достаточно долго, он заговорит. Безусловно, знание физиологии движения или правил грамматики может пригодиться, однако на практике такими знаниями весьма редко пользуются осознанно, по крайней мере до тех пор, пока все идет нормально. Нечего и говорить, что хирургу, который должен восстановить поврежденную конечность, необходимы обширные знания о том, каким образом взаимодействуют при ходьбе мышцы и кости, а если какая-то фраза звучит сомнительно или двусмысленно, следует заглянуть в учебник грамматики.

У меня создается впечатление, что все это в равной степени относится и к науке. Обучать новичка в той мере, в какой это вообще возможно, лучше всего взяв его за руку и предоставив ему возможность идти с вами бок о бок. На этом пути открывается как практическая сторона жизни биолога, так и его философия, не говоря о том, что, наблюдая жизнь своих учителей, вы учитесь сами. Но если бы мы на каждом шагу сверялись с правилами логики, подтверждая достоверность своих рассуждении, то далеко бы не ушли. И даже ставя самый простой биологический эксперимент, мы бы чувствовали себя столь же неуверенно, как если бы при ходьбе сознательно контролировали логическую последовательность сокращений каждого мускула, а при говорении — каждый произносимый звук. Как я попытаюсь объяснить далее, то же касается применения математики и статистики к проблеме познания жизни. Логика составляет основу экспериментальных исследований точно так же, как грамматика составляет основу языка. Однако мы должны научиться пользоваться ими интуитивно, ибо, как правило, у нас нет времени для того, чтобы на каждом шагу осознанно применять законы логики.

Весьма соблазнительно привести логические доводы в пользу применения логики и математики к науке, но гораздо рискованней указывать их ограниченность. Однако давайте посмотрим фактам в лицо. Подавляющее большинство наиболее выдающихся врачей-экспериментаторов очень мало знакомы как с формальной логикой, так и с математикой. Формулирование биологических законов на языке математики, планирование экспериментов (в том смысле, как это понимает статистик), характерная для профессионального логика неопровержимость доказательств и осознанное применение научной методологии в том смысле, как это понимает философ, — все это сыграло не большую роль в самых значительных открытиях за всю историю медицины, чем знание акустики — в сочинении величайших музыкальных произведений.

И если интуитивные попытки проникнуть в тайны Природы забываются, то факты сознательного применения логики в научных открытиях не только фиксируются как наиболее простые пути к достижению успеха, но и попадают на страницы книг и учебников. Именно по ним и учатся наши студенты. Неудивительно, что этот путь они принимают за единственно возможный. Хорошей иллюстрацией сказанному служит описание Гельмгольцем своих открытий в области математики: «Я сравниваю себя с путником, поднимающимся в гору. Не зная дороги, он медленно карабкается вверх и нередко вынужден поворачивать назад, поскольку идти дальше нет сил. Потом — то ли по зрелому размышлению, то ли потому, что просто повезло, — он обнаруживает тропинку и продвигается по ней чуть дальше, пока наконец не достигнет вершины. И тут, к стыду своему, он обнаруживает, что сюда ведет прекрасная прямая дорога, по которой, сумей он вовремя и правильно сориентироваться, можно было бы подняться без труда. В своих работах я, вполне естественно, ничего не говорю читателю о собственных ошибках, а лишь описываю тот уже проложенный путь, следуя которым он может с легкостью достичь тех же высот» [цит. по: Кенигсберг, 14]. Троттер [35] также подчеркивает тот факт, что открытий, обязанных своим появлением логике, а не опыту, крайне мало. Аналогичные взгляды высказывались Пуанкаре, Планком, Эйнштейном.

Что касается меня, то я считаю, что логика для Природы то же, что экскурсовод для зоопарка. Ему в точности известно, где находится африканский лев, где — индийский слон, а где — австралийский кенгуру, раз уж их отловили, привезли в зоопарк и выставили для обозрения. Охотнику же, который выслеживал этих животных в местах естественного обитания, такие знания не нужны. Точно так же логика — это не ключ к тайнам упорядоченности Природы, а своеобразный «каталог картинной галереи» в мозгу человека, где хранятся его впечатления о природных явлениях.

Считается, что глубоко изучать логику и математику необходимо каждому человеку независимо от рода его деятельности, ибо это учит человека думать. Я в этом сомневаюсь. На мой взгляд, логика и математика способны даже блокировать свободный поток того полуинтуитивного мышления, который является основой основ научных исследований в области медицины. Безусловно, изучение формальной логики или математики учит, но учит тому, как думать о формальной логике или о математике. Я же ратую за то, чтобы то время, которое уделяется изучению математики и логики как наиболее эффективным способам подготовки к гистологическим и хирургическим исследованиям, посвящать работе в гистологической лаборатории или хирургической клинике.

Формальная и полуинтуитивная логика

По-моему, у ученого-медика есть только две серьезные причины для изучения основ логики, но причины весьма достойные: это красота, органично присущая законам мышления, а также контроль и корректировка нашей по преимуществу инстинктивной «лабораторной логики» во всех тех случаях, когда она уводит нас в сторону. Именно в силу этих причин мне хочется сейчас обсудить несколько проблем, связанных с применением логики (точнее, полуинтуитивной логики) в экспериментальной медицине.

Я попытаюсь проиллюстрировать некоторые ключевые схемы мыслительной деятельности с помощью аналогий, ибо нам, биологам, приходится скорее иметь дело с целостными комплексами живой материи, нежели с ее отдельными ингредиентами в чистой и гомогенной форме. Полагаю, что именно целостный взгляд на вещи служит нам основным ориентиром в лабораторной практике.

Та полуинтуитивная логика, которой пользуется каждый ученый-экспериментатор в своей повседневной работе, — это специфическая смесь жесткой формальной логики и психологии. Она формальна в том смысле, что абстрагирует формы мышления от их содержания, с тем чтобы установить абстрактные критерии непротиворечивости. А так как эти абстракции могут быть представлены символами, то логика может быть также названа символической. Но в то же время эта логика честно и откровенно признает, что ее понятийные элементы, ее абстракции в отличие от математики или теоретической физики являются в силу необходимости вариабельными и относительными.

Следовательно, строгие законы мышления к ней применять нельзя. В размышлениях о Природе нам следует также отвести существенную роль интуиции. Вот почему в нашей системе мышления психология должна быть интегрирована с логикой.

Ниже перечислены наиболее важные проблемы,.с которыми предстоит иметь дело этой полуформальной логике.

1. Формулирование понятийных элементов.

2. Классификация понятийных элементов в соответствии с их:

а) характеристиками (признаками),

б) причиной (этиологией).

3. Формулирование новых вопросов относительно:

а) эволюции характеристик во времени (те типы понятийных элементов, которые им предшествуют, и те типы, в которые они, по всей вероятности, перейдут);

б) опосредования причинно-следственных связей (антецеденты, которые предшествовали непосредственной причине, и консеквенты, которые, по всей вероятности, явятся результатом ее действия).

4. Вспышка интуиции, «озарение». Хотя она и подготовлена предшествующими операциями, но тем не менее не может быть выведена из них путем применения формальной логики.

Обладая глубокими познаниями, трудолюбием и вооружившись логикой, можно более или менее осознанно проложить путь от 1) к За) или 3б), т. е. именно ту часть пути, которая представляет собой развитие ранее сформулированного понятия. Однако только вспышка интуиции, творческого воображения, происходящая в подсознании, способна преодолеть разрыв между всем кругом рассматриваемых проблем и подлинным открытием 4). Такая вспышка интуиции как наиболее плодотворное научное достижение составляет основу фундаментальных исследований.

ступени полуинтуитивной логики. ПОНЯТИЯ и ПОНЯТИЙНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Невозможно понять что-либо, не выразив это «что-либо» с помощью известных элементов опыта. Именно поэтому даже самый блестяще образованный человек, не будучи специалистом, не в состоянии до конца постичь идею кванта, как ее понимает физик, или разделить восторг биолога по поводу открытия доселе непредсказуемого закона живой материи. Вот что говорится об этом в одной старой индийской сказке.

Однажды слепой нищий спросил своего приятеля:

— Скажи мне, что такое «белый»? На что это похоже?

— Белый — это цвет, — ответил приятель. — Он похож на снег, который лежит в горах.

— Понятно, — сказал слепой — Это холодный и мягкий цвет

— Heт, не совсем. Бумага тоже белая.

— Тогда это тонкий и хрупкий цвет.

— Совсем не обязательно. Молоко тоже белое.

— Значит, он жидкий и съедобный?- озадаченно спросил слепой.

— Вовсе нет, — терпеливо продолжал объяснения его друг. — Белыми бывают разные вещи: и облака, и зубы, и борода старика, кстати, твои глаза тоже белые, потому что ты ими не видишь.

— Ну что же… — вздохнул слепой. — Это жестокий цвет. Наверное, лучше всего мне и не пытаться понять, что это такое.

И действительно, даже имея прекрасное зрение, мы никогда не видим ничего абсолютно белым. Самый чистый снег, как и самая высокосортная бумага, имеет какой-нибудь оттенок или отблеск, искажающий их совершенную белизну. Борода старика, зубы человека, стакан молока отстоят от такого идеала еще далее. Белизна есть абстрактный элемент мысли; для нашего повседневного опыта она не имеет особого значения, и тем не менее обойтись без этого понятия было бы нелегко. В реальной жизни мы сталкиваемся с вещами, которые могут быть более или менее белыми, но если нам нужно описать белую кошку, то нет никакой необходимости и даже возможности описывать каждую шерстинку или же пытаться определить условия освещения; хотя и говорят, что «ночью все кошки серы», всем будет понятно, что имеется в виду. Человеческий мозг устроен таким образом, что отказывается оперировать мыслями до тех пор, пока они не облечены в более или менее четкую индивидуальную форму — понятийные блоки. Просто удивительно, сколько путаницы было вызвано неспособностью понять три следующих простых факта.

1. Обращаться с мыслями адекватным образом (изолировать, измерять, смешивать, продавать) можно только тогда, когда они, подобно жидкостям, помещены в отдельные емкости.

2. Мыслительные блоки заключают в себе предшествующий опыт, который может обновляться только в пределах одной упаковки. Мы не в состоянии осмыслить то, чего никогда ранее не воспринимали и что отличается от уже известного нам.

3. Мыслительные блоки, или понятийные элементы, связаны друг с другом весьма свободно, и содержимое их неоднородно. Они не являются чем-то вроде водонепроницаемых отсеков, жестко отграничивающих чистую воду от всего, что ее окружает. Их содержимое всегда слегка варьирует по количеству и качеству, загрязнено по составу.

Вот и все, что можно сказать в этой связи. Не стоит обращать внимание на все эти несовершенства, их следует принять такими, как они есть, поскольку без них невозможны никакие формы мышления. Беда в том, что, забывая об этих несовершенствах, мы подчас совершаем серьезные ошибки, приводящие нас к периодическим приступам неуверенности в себе, а философов — к пессимизму и неверию в могущество мысли.

Вот почему нам надлежит со всем тщанием рассмотреть вопрос о том, как образуются, классифицируются и применяются в научных исследованиях эти понятийные элементы.

1. ДЛЯ ПОНИМАНИЯ СЛЕДУЕТ ПРЕЖДЕ ВСЕГО РАСПОЗНАТЬ КЛАССИФИКАЦИОННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ. Как мы могли убедиться, понимание есть установление связей между распознаваемыми элементами природы. Чем больше мы установили связей, тем глубже наше понимание. Поэтому, какой бы объект мы ни изучали, мы прежде всего интересуемся, из каких более мелких элементов состоит понятийный элемент и соответственно в какую систему он сам входит как составляющий. Отсюда степень подлинной научности исследования прямо пропорциональна той точности, с которой определяются составляющие понятийные элементы.

Если объектом нашего исследования является человек, нам необходимо прежде всего попытаться определить те элементы, из которых он состоит (органы, клетки, химические вещества, из которых строится его тело, элементарные представления и побуждения, которыми руководствуется его разум), затем классифицировать и эти элементы, и человека в целом относительно других элементов природы. Только такой процесс формулирования элементов и их классификации способен привнести в наши мысли порядок. Разделяя элементы по признаку подобия, а также распределяя их некоторым закономерным образом, мы изучаем их структурные и причинные связи. В свою очередь только изучение этих закономерностей дает нам возможность воздействовать на Природу по своему желанию. И наконец, только установление таких взаимосвязей в рамках одной системы дает нам возможность конструировать теории, способные предсказывать вероятностное поведение дотоле неизученных систем, обладающих сходными структурными или каузальными элементами.

Если мы хотим получить информацию о деятельности почек человека, нам следует прежде всего раскрыть составляющие их элементы (клетки и химические вещества) и ту роль, которую играет основной элемент — почка — в системе других элементов (органов) человека. Далее, по данным сравнительного анализа мы выясним, что по своим основным показателям человеческая почка мало чем отличается от почек других животных. Поэтому, определив реакции почки больного животного на лекарственный препарат, можно с большой долей вероятности предсказать состав препарата, излечивающего аналогичное заболевание человека.

2. БИОЛОГИЧЕСКИМ ЭЛЕМЕНТАМ ОБЯЗАТЕЛЬНО ПРИСУЩА НЕОПРЕДЕЛЕННОСТЬ. Существенным недостатком, препятствующим определению тех или иных биологических элементов, является их неопределенность.

Биологические элементы никогда не существуют в чистом виде. В рассматриваемый биологический элемент неизбежно вторгается другой. Независимо от способа определения элемента в нем всегда имеется нечто принадлежащее другому элементу. Можно вскрыть тот или иной орган и дать ему какое-либо имя. Пусть он получит название «почка». И тем не менее моча в протоках, кровь в сосудах и даже сами сосуды в строгом смысле слова не являются почкой. Правильнее было бы рассматривать их как составные части таких элементов, которые носят название «моча», «кровь» и «сосуды», ибо они имеют куда большее сходство с аналогичными элементами вне почки, чем со структурами, непосредственно составляющими почку. То же самое можно сказать и по поводу соединительной ткани, нервов, всех химических элементов, образующих почку. Что же тогда есть собственно почка?

Дело в том, что происходит и обратный процесс: изучаемый биологический элемент сам с такой же неизбежностью вторгается в другой. Если рассматривать некий кровеносный сосуд, входящий в почку как часть этого органа, то возникает естественный вопрос: в каком же месте он становится собственно почкой? Если тот или иной химический элемент входит в состав почки, где же конкретно происходит соответствующее изменение? Каковы границы биологических элементов? И если уж продолжать, где пролегает моя собственная граница? Что главным образом составляет меня самого? Может быть, кончики ногтей на моих пальцах? Но ведь они мертвы и бесполезны. Или, быть может, наполняющий мои легкие воздух, без которого я бы умер? Но если окружающий меня воздух не есть составляющая меня материя, то где именно он становится частью меня? В моем носу, в легких, в крови или в клетках? Кроме того что границы не определены, они к тому же взаимопересекаются. То же относится к пограничной линии между одушевленной и неодушевленной Природой. Каким образом мне удалось бы что-то узнать о себе самом, если не определить сколь угодно произвольным способом хоть какую-то демаркационную линию между собственной персоной и остальным миром?

3. СЛОЖНОСТЬ ОЦЕНКИ БИОЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ, а) Оценка по аналогии. Оценка по аналогии основывается на предположении, что если два или более объекта согласуются друг с другом в некоторых отношениях, то они, вероятно, согласуются и в других отношениях. Метафора — это риторическая фигура, которая путем аналогии наводит на мысль о таком сходстве. Любые обобщения находятся в зависимости от установления аналогий между объектами, которые ранее не обнаруживали никакого сходства.

Магическое в основе своей метафорично. Как и сны. Как и подлинно художественная деятельность. В конце концов теоретическая наука — это в основе своей упорядоченное использование метафоры. А. Рапопорт Метафора — это отличительный признак гения, ибо способность образовать хорошую метафору есть способность распознать сходство. Аристотель

Первоначально термин «аналогия» применялся исключительно для выражения количественных отношений.

Например, отношение между двумя и четырьмя аналогично отношению между восемью и шестнадцатью, и в настоящее время в математике такой тип количественных отношений чаще всего называется «пропорцией». Однако у Аристотеля мы уже находим применение этого термина для обозначения качественных отношений, как это принято сейчас.

Установление аналогий составляет основу всякого объяснения. Мы полагаем, что объяснение состоялось, если нам удалось продемонстрировать сходство нуждающегося в объяснении объекта с чем-то уже знакомым. Именно посредством аналогии можно ввести новый факт в сетевую структуру уже имеющейся сокровищницы информации.

Опасность рассуждении по аналогии состоит в том, что две пары терминов, которые мы сравниваем между собой, всегда в некоторых отношениях отличаются друг от др\га, следовательно, связывающий их логический вывод обоснован лишь в определенных пределах. Нам будет легче понять, что подразумевается под гормонами, если сравнить последние с химическими переносчиками сигналов, посылаемых железами внутренней секреции для влияния на какой-либо орган, находящийся на периферии. Мы сразу же представляем себе гормоны передвигающимися по определенным маршрутам и вызывающими должный эффект не прямо, а косвенно, путем передачи «инструкций». В этом смысле аналогия крайне полезна, ибо способствует не только пониманию, но и предсказанию с некоторой долей вероятности тех или иных характерных свойств действия гормонов, поскольку нам известно, что имеется ряд сходных свойств, характеризующих в целом действие переносчиков сигналов. И тем не менее никогда нельзя с уверенностью предсказать, насколько далеко может быть распространена аналогия. Переносчики сигналов нуждаются в подкреплении, гормонам же это не требуется. Такого рода непредсказуемость ограничивает полезность аналогий, однако без них не обойтись, когда нам нужно объяснить новое понятие, то есть передать его в уже известных терминах. Аналогия способна предполагать, на ней строятся все гипотезы и теории, но она не может ничего доказать.

б) Несущественное нарушает порядок. Когда вы печатаете на машинке, вы при желании можете любое слово сделать неразборчивым: для этого не нужно ничего стирать, достаточно просто забить это слово буквой «X». Такое несущественное добавление искажает буквы, обессмысливая напечатанный текст. Нечто подобное наблюдается и в Природе.

Есть старый анекдот о человеке, который пил каждый день, но в понедельник — виски с содовой, во вторник — джин с содовой, в среду — ром с содовой и т. д. Поскольку каждый раз после выпитого он, естественно, хмелел, то пришел к выводу, что причиной опьянения была содовая. Когда известный несущественный фактор сопровождает неизвестный существенный, такого рода ошибки случаются довольно часто, что при проведении фундаментальных исследований трудно обнаружить. В разд. «Заблуждения» приводится ряд примеров такого рода («Молчащий маркер», и «Несущественные факторы, вводящие в заблуждение»). В описанных случаях ошибка обычно является результатом того, что из двух агентов (или целей), которые трудно отделить один от другого, один инертен, однако его легко обнаружить («молчащий маркер»), в то время как другой активен, однако не поддается обнаружению. Получается, что наличие активного фактора можно выявить только при помощи инертного маркера, который и принимается ошибочно за причину, лежащую в основе наблюдаемых явлений.

в) Несовместимые на первый взгляд теории о взаимосвязях между элементами могут оказаться в равной степени правильными. Теория подобна гиду: она ведет нас от одного известного факта к другому. Следовательно, теория служит подспорьем при запоминании фактов, а путем экстраполяции закономерностей во взаимосвязях между фактами она даже дает возможность делать предсказания по поводу того, где именно с наибольшей вероятностью будут найдены представляющие для нас интерес новые факты.

Предположим, у подножия высокой горы расположены два селения: одно к северу, другое — к югу от нее. Никто из жителей этих сел никогда не поднимался на гору и не видел ее с противоположной стороны. Жители и одного, и другого села были уверены, что имеют прекрасное представление об этой горе, по крайней мере о той ее стороне, которая им видна. Однако если северный склон скалист и бесплоден, то южный утопает в цветущих лугах и лесах. Соответственно два представления жителей сел абсолютно противоположны. Доведись им встретиться друг с другом где-нибудь вдалеке от родных мест и заговори они каждый о «своей горе», им бы никогда и в голову не пришло, что они говорят об одном и том же месте. Такого рода путаница — не редкость в экспериментальной медицине, и именно с ней связаны самые ожесточенные споры.

Гистолог, изучающий сердечную мышцу после импрегнации серебром, отчетливо увидит даже самые мелкие ответвления сердечных нервов, но не обнаружит гликоген;

его коллега, применяя окраску кармином по методу Беста, легко обнаружит гликоген, но не увидит нервных окончаний. Если оба гистолога намеренно пользуются различными методиками, то, вероятнее всего, между ними не возникнет никаких серьезных разногласий. Нередко, однако, намереваясь применить одну и ту же методику, гистологи сами не знают, что они по-разному готовят растворы. В этом случае каждый из них будет убежден, что его коллега увидел мираж.

Аналогия с блоком понятий

Всякий эксперимент на животных является, в сущности, упрощенной моделью, на которой проверяется, существуют ли те или иные взаимосвязи между биологическими объектами, причем несущественные детали не учитываются. Точно так же поступает архитектор или инженер, создавая упрощенную модель, представляющую собой в уменьшенном масштабе ту сложную структуру, которую он намеревается построить. И тот и другой знают по опыту, что проще всего постичь общие законы, регулирующие поведение сложных машин и механизмов, если система свободна от несущественных элементов. В этой связи, как мне кажется, следует еще раз вернуться к указанным выше трем видам типичных ошибок, возникающих при формулировании и оценке биологических элементов. Воспользуемся для этого сравнительно простой механической аналогией.

Хотя этот блок и состоит из множества элементов, по своему составу он значительно проще даже самого примитивного живого существа.

Если смотреть на блок спереди (с чего и начались исследования), он производит впечатление ровной и плоской поверхности. Затем с применением грубых инструментов выясняется, что внутри него проходит жирная пунктирная вертикальная линия. После того как ее положение четко установлено, выясняется следующий факт:

этот объект состоит из двух вертикальных прямоугольников. Дальнейшее совершенствование исследовательского инструментария позволило выявить, что в каждом из ранее открытых элементов содержится по четыре узких вертикальных прямоугольника, очерченных линиями. Становится очевидно, что первое впечатление было ошибочным и что рассматриваемая поверхность состоит из восьми симметричных элементарных частей.

Однако при последующем изучении был применен прибор, который регистрировал лишь широкие наклонно-штриховые линии. Стало быть, первое впечатление в целом было правильным, и поверхность блока действительно состоит из восьми частей, но они вовсе не равны между собой, во всяком случае все они структурированы еще в одном направлении — более или менее горизонтальном. Странные расхождения, не правда ли?

Впоследствии, когда появилась техническая возможность перенести исследования в глубь блока, та группа специалистов, которая применяла детекторы пунктирных линий, и та группа, в чьем распоряжении были детекторы точечных линий, сошлись во мнении, что рассматриваемая структура состоит из восьми идентичных вертикальных пластин. Однако специалисты, работающие с детектором наклонно-штриховых линий, продолжали настаивать на том, что блок состоит из восьми не равных между собой и почти горизонтально расположенных пластин.

Скрупулезная проверка этих точек зрения, проведенная в дальнейшем, позволила выявить, что понятие «элементы» в данном случае неприменимо, поскольку все названные линии прерывистые, и, таким образом, все, что расположено вдоль их границ, не может быть классифицировано с достаточной точностью.

Не будем продолжать это обескураживающее повествование. Так или иначе из него явствует, что в зависимости от выбранной точки зрения и инструментов исследования (или органов чувств) наше представление об объекте меняется разительным образом. Рассматривая один и тот же куб, например, можно представлять его себе состоящим из элементов различного вида; эти элементы частично накладываются друг на друга, но ни об одном из них нельзя сказать, что он более истинен, чем все остальные. Все элементы рассматриваемого блока истинны. В ходе дальнейших углубленных исследований можно со всей очевидностью продемонстрировать, что с помощью все более совершенных инструментов имеется возможность обнаружить в самых мелких из описанных нами элементов еще меньшие субэлементы. И в то же время весь блок целиком, подобно кирпичу в стене здания, представляет собой просто-напросто один из элементов еще более крупной системы. Обнаружить это удается лишь в результате изучения окружающего пространства, проведенного на расстоянии и без каких-либо увеличительных приборов.

Мораль этой истории такова: может случиться так, что сразу несколько, казалось бы, несовместимых между собой теорий могут оказаться истинными.

Рассматриваемый ранее блок не состоит из неравных наклонных пластин или равных вертикальных пластин — он состоит из неравных наклонных и равных вертикальных пластин.

Следует подчеркнуть, что все элементы частично накладываются друг на друга, материал, образующий наклонные пластины, входит также в состав вертикальных пластин, следовательно, ни об одной молекуле нельзя сказать, что она в большей степени принадлежит одной системе пластин, нежели другой.

Таким образом, выясняется, что несущественность искажает порядок: если мы, предпринимая попытки обнаружить закономерности расположения наклонных пластин, станем обращать внимание на другие линии, мы отклонимся в сторону и собьемся с пути.

Все столь очевидным образом противоречащие друг другу исходные теории в равной мере верны; четкость окончательной формулировки заключается в простом их объединении. Чем больше связей мы устанавливаем, тем лучше мы «понимаем». Что же касается значимости, то для меня самым значимым и важным является факт, благодаря которому все эти наблюдения стали возможными, — установление объекта как такового.

Подведем некоторые итоги:

1. Невозможно строго определить границы элементов, поскольку, каким бы образом мы ни пытались это сделать, границы образованных разными способами элементов всегда будут частично перекрываться. Кроме того, демаркационные линии между двумя сопредельными элементами обычно бывают нечеткими и недостаточными.

2. Детали, несущественные с определенной точки зрения, имеют тенденцию искажать ту упорядоченность, которая могла бы проявиться в этом случае.

3. Сразу несколько на первый взгляд противоречивых теорий, описывающих одну и ту же структуру, могут оказаться верными в том случае, если при оценке строения этой структуры они исходят из различных критериев.

4. Тем не менее для понимания структуры совершенно необходимо определить ее элементы, поскольку «понимание» как раз и заключается в осознании той роли, которую играют элементы структуры как части целого.

5. Аналогичные проблемы характерны и для биологических систем, хотя постичь эти проблемы гораздо труднее ввиду бесконечно большей сложности этих систем. При определении биологических элементов необходимо принимать во внимание не только их форму, различия в химическом составе, цвете, запахе, температуре, консистенции, электрическом заряде, времени возникновения и исчезновения, но, увы, и бесчисленное количество других факторов.

Окончание следует

Аналогия с цепочками понятий

Говоря об аналогии с блоком понятий, мы подразумеваем, что все элементы блока непременно являются смежными и соприкасаются между собой. На самом же деле те предметы, которые пространственно близки между собой, могут быть совершенно не связанными друг с другом (на моем столе лежит бутерброд с ветчиной, который имеет очень мало общего со случайно оказавшимся рядом с ним флаконом кортизона). И в то же время пространственно удаленные друг от друга предметы (к примеру, все имеющиеся на свете порции кортизона) могут быть фактически идентичными. Эти рассредоточенные по всему свету порции сливаются в единое понятие «кортизон» и связываются в целое в нашем сознании с помощью нитей, составленных из имеющихся у нас мысленных представлений об их качественных признаках.

На нижеследующем рисунке объекты представлены в виде пронумерованных узлов (кружков), доступные наблюдению признаки этих объектов — в виде различных жирных линий, а имеющаяся в нашей памяти информация об этих признаках и представления о них — в виде тонких соединительных линий. Способность отделять объекты один от другого зависит от способности воспринимать различия характеризующих их признаков.

1. Предположим, первоначально исследованы только узел 1 × 3. В качестве первого шага мы просто отмечаем, что оба узла содержат жирные и точечные линии. До тех пор пока об этих узлах нет дополнительной информации, они представляются нам во всех отношениях тождественными.

2. Последующее изучение количественной стороны вопроса показало, что узел 1 полностью содержит жирную и точечную линию, тогда как в узел 3 жирная линия входит не полностью. В результате появляется возможность дифференцировать узел 1 × 3 на основании количественных различий в их структуре.

3. После этого подвергается изучению вся окружающая эти узлы область, однако применяются инструменты, способные обнаруживать только жирные или только точечные линии. Детектор жирных линий выявляет дополнительные узлы (8, 2 × 7), в то время как детектор точечных линий зарегистрирует узлы 5 × 6. Этими открытиями обозначается новый аспект исследования, в соответствии с которым все узлы, содержащие жирные линии, содержат также и точечные линии (8, 2, 1, 3, 7), однако не все узлы с точечными линиями содержат также и жирные линии (5, 6).

4. В дальнейшем, когда будут разработаны инструменты, при помощи которых можно обнаруживать линии с поперечной насечкой и линии, составленные из клеточек и из звездочек, станет очевидным, что узел 7 отличается от узлов 1 × 3, а узел 5 отличается от узла 6. В то же время окажется возможным обнаружить узел 4, поскольку он содержит линию с поперечной насечкой.

Открытие новых объектов будет зависеть от нашей возможности распознавать дополнительные характерные признаки.

5. Если будет создан детектор для выявления пространственного положения узлов, то появится новый аспект исследования. Нам станет известно, что все узлы, содержащие жирные линии (8, 2, 1, 3, 7), расположены вдоль горизонтальной прямой, тогда как ни один из находящихся в стороне от этой прямой узлов не содержит жирной линии. Этот факт дает нам возможность высказать гипотезу о том, что новые узлы, содержащие жирную линию, скорее всего будут найдены в результате скрининга, проводимого в направлении, совпадающем с воображаемым продолжением прямой, соединяющей узлы 8 × 7.

Помещенный здесь простейший рисунок служит иллюстрацией тезиса о значении классификации в качестве предварительного условия формулирования плодотворных гипотез — таких гипотез, которые, основываясь на аналогиях, дают возможность делать достаточно вероятные предсказания. Кроме того, рисунок демонстрирует всю относительность понятий элемента или категории. Можно рассматривать «узел 1» как категорию, которая объединяет жирную и точечную линии, расположенные определенным образом, но и «жирная линия» сама по себе — это также понятийный элемент или отдельная категория в том смысле, что она объединяет в себе соответствующие элементы независимо от их местонахождения.

Ничто в Природе не может быть охарактеризовано с исчерпывающей полнотой. Как бы ни были обозначены составляющие Природу элементы, их доселе неизвестные характеристики выявляются с помощью новых методов исследования (например, с использованием усовершенствованных инструментов). И в то же время характеристики, присущие одному элементу, могут быть в дальнейшем обнаружены в другом. Отсюда следует, что применительно к природным явлениям никакое сочетание индуктивных и дедуктивных умозаключений не способно привести к безусловно значимым выводам. Это положение не касается абстрактных умозаключений (например, в области математики), поскольку абстрактные элементы могут быть охарактеризованы исчерпывающим образом. 2 — это только 2, и ничего более. Ничто не может быть «слишком 2» или «примерно 2», и сколько бы ни продолжались исследования, ни в каком 2 не удастся обнаружить ничего такого, что сделало бы его качественно отличным от другого 2.

Под «пониманием» мы имеем в виду процесс закрепления информации в понятийных цепочках нашей памяти. Чем больше мы обнаруживали связей между новым и прежним опытом, тем сильнее ощущение, что это новое нам понятно. Однако понимание никогда не бывает полным, так как мы всегда воспринимаем лишь одно звено цепочки понятий и, следовательно, понимаем мир не более чем фрагментарно [Селье, 24].

Построение теорий

В основе всех великих открытий, когда-либо сделанных человеком, лежит смелая догадка. Исаак Ньютон Меня прежде всего обвиняют в том, что я вышел за границы, экспериментальных доказательств. Я отвечаю, что это качество вообще присуще людям с научным складом ума, по крайней мере в том, что касается физических исследований. Создание любой известной теории — света, теплоты, магнетизма и электричества — подразумевает выход за эти границы. Кельвин Томсон Уильям Кельвин (1824—1907) — выдающийся английский физик, член и президент Лондонского королевского общества, иностранный почетный член Петербургской Академии наук. — Прим. перев. ] История науки со всей убедительностью доказывает, что истинно революционные и значительные достижения проистекают не из эмпиризма, а из новых теорий. Джеймс Б. Конант

ФАКТЫ И ТЕОРИИ

Познавать, не размышляя, — бесполезно; размышлять, не познавая, — опасно. Конфуций

Бесполезно заниматься наблюдением фактов и их регистрацией, не пытаясь их как-то теоретически оформить; однако и чистые рассуждения без малейших попыток установить их практическую применимость зачастую приводят к опасным заблуждениям. Прошло более 2500 лет с тех пор, как была высказана эта мысль, но в разные времена в разных частях света предпочтение отдавалось то фактам, то теориям. В настоящее время в странах Северной Америки мы сталкиваемся с абсолютно неоправданным доверием к фактам, преувеличением их значимости и как следствие этого пренебрежением теорией и интерпретацией фактов. Причем этот процесс зашел так далеко, что большинство медицинских журналов просто отклоняют работы, представляющие собой значительные и новые теоретические разработки, но не содержащие новых фактов. Наряду с этим редакционные коллегии этих журналов готовы принять любую статью, если в ней описываются факты, даже без определения их значимости. Предубеждение против «чистого теоретизирования» стало в биологических науках столь распространенным явлением, что многие исследователи, описывая фактический материал, намеренно подчеркивают в качестве самооправдания, что они и не пытаются предлагать интерпретацию обнаруживаемых фактов. А что стоят факты без их истолкования?

В этом можно было бы усмотреть реакцию на бесплодное применение диалектики средневековыми схоластами, которые были настолько поглощены «гимнастикой ума», что не считали нужным проверять достоверность своих теорий. Нет сомнения, что высчитывать, сколько ангелов может поместиться на кончике иглы, бессмысленно, но не менее бессмысленно определять с бесконечной точностью средний диаметр клетки.

Безусловно, какой-нибудь случайный факт может иметь определенное сиюминутное применение, даже если его суть не ясна. Но поиск наугад практически без шансов на успех едва ли можно считать наукой. Не так давно одно широко известное учреждение распространило анкету под названием «Интеллектуальная безнравственность». Пункт 4 этой анкеты гласил: «Обобщение с выходом за рамки имеющихся данных». Банкрофт вполне резонно спросил, а не правильнее ли было бы сформулировать пункт 4 так: «Обобщение без выхода за рамки имеющихся данных».

Мы уже говорили (с. 128) об основных характеристиках научных достижений. Здесь же ограничимся указанием на то, что гипотезы, которые нельзя проверить путем наблюдения, столь же бесполезны, как и наблюдения, которые не поддаются интерпретации в рамках какой-либо теории. Кроме того, любая гипотеза, которую невозможно проверить на практике доступными на сегодняшний день методами, может быть завтра подтверждена методами более совершенными, и тот факт, который сегодня не поддается интерпретации, будет понятен какое-то время спустя. Однако на сегодняшний день и такие гипотезы, и такие факты бесполезны. И если им действительно суждено впоследствии обрести смысл, свою признательность мы выскажем не тому человеку, который впервые обнаружил эти факты, а тому, кто сумел дать им адекватное толкование (разд. «Что такое открытие?»).

Значимость фактов и теорий взаимозависима: если женщине хочется носить нитку жемчуга, едва ли можно определить, что более важно в этом случае — нитка или жемчужины. Причина, по которой эта проблема так часто неправильно понималась, состоит в том, что построение теории представляется более творческим процессом, чем простое наблюдение фактов, поскольку считается, что реальный факт обладает некоторой самостоятельной ценностью, совершенно не зависящей от его интерпретации. Это мнение ошибочно. Любая теория — это связь между фактами, она связывает факты воедино и приводит нас к установлению новых.

Много недоразумений возникает от неправильного употребления терминов «гипотеза», «теория» и «биологическая истина». Гипотеза — это догадка, теория — это частично доказанная догадка, биологическая истина — это антинаучное преувеличение, постулирующее возможность полного доказательства теории, то есть положение, не существующее в биологии. Давайте в биологии вместо слова «истина» будем использовать термин «факт», поскольку он происходит от латинского «factum» («дело» или «действие») и подразумевает только действие — доказательство наличия чего-либо.

Существует поговорка: никто не верит в гипотезу, кроме того, кто ее выдвинул, но все верят в эксперимент, за исключением того, кто его проводил. Люди готовы поверить «экспериментальным данным» — фактам, полученным в процессе эксперимента, но сам экспериментатор глубоко осознает искажающее влияние тех мелочей, которые могут повлиять на чистоту эксперимента. Вот почему сам первооткрыватель нередко бывает менее уверен в своем открытии, чем другие. И наоборот, человек, выдвинувший какую-то идею, эмоционально привязан к ней, а потому меньше других склонен проявлять критическое отношение к плодам своего ума.

Необходимо точно знать, когда следует отказаться от концепции, которую ничем нельзя подтвердить. Если гипотеза недостаточна согласуется с наблюдениями, не отказывайтесь от нее ни слишком рано, ни слишком поздно. Большинство исследователей с легкостью расстаются с гипотезами, высказанными другими людьми, если первые же эксперименты не подтверждают эти гипотезы, и, напротив, проявляют завидное упорство в попытках найти какие-нибудь доказательства в пользу излюбленных ими идей. Однако если у нас есть новая гипотеза, способная заменить старую, с последней легче расстаться.

Значение ошибочных теорий

Один из основных принципов, вытекающих из изучения истории науки, состоит в том, что свержению теории способствует только лучшая теория и никогда — просто противоречащие ей факты. Джеймс Конант Каждый раз, когда экспериментальные данные противоречат существующей теории, это означает новый успех, так как в этом случае в теорию необходимо внести изменения и коррективы. Макс Планк

Даже такая теория, которая соответствует не всем известным фактам, представляет собой определенную ценность, если она соответствует им лучше, чем любая другая. Неверно, что «исключения подтверждают правило», однако вовсе необязательно исключения опровергают правила. Иногда те факты, которые первоначально казались несовместимыми с теорией, по мере появления новых фактов начинают постепенно находить свое естественное место в ней. В иных же случаях сама теория оказывается достаточно гибкой и с готовностью приспосабливается к новым наблюдениям, кажущимся парадоксальными и несовместимыми с ней. «Самая лучшая теория та, которая, основываясь на наименьшем количестве предпосылок, объединяет наибольшее количество фактов, ибо она наилучшим образом соответствует тому, чтобы ассимилировать еще большее количество фактов без ущерба для своей собственной структуры» [Селье, 23].

Существует огромное различие между бесплодной и ошибочной теорией. Бесплодная теория не поддается экспериментальной проверке. Таких теорий можно сформулировать сколько угодно, но они никоим образом не способствуют пониманию природы вещей, их итог — бессмысленное словоблудие. В то же время ошибочная теория может быть чрезвычайно полезной, ибо, если она достаточно разработана, это поможет спланировать такие эксперименты, которые смогут заполнить значительные пробелы в нашей системе знаний. Факты должны быть правильными, теории должны быть плодотворными. Если «факт» неверен, он бесполезен, иначе говоря, это просто не факт, а вот ошибочная теория может оказаться даже более полезной, чем правильная, если она более плодотворна в том смысле, что ведет к новым фактам.

Разработка Вассерманом реакции на сифилис является блестящим примером ценности ошибочной теории. В силу технических причин оказалось невозможным приготовить чистую культуру спирохет, вызывающих сифилис. И тогда Вассерман использовал в качестве антигена (вещества, необходимого для «реакции связывания комплемента», по которой диагностируется сифилис) экстракт печени мертворожденных детей, матери которых были больны сифилисом, ибо, как ему было известно, такая печень богата спирохетами. Этот экстракт оказался прекрасным диагностическим препаратом, хотя впоследствии было обнаружено, что никакой необходимости использовать печень больных сифилисом нет, для этих целей вполне приемлема печень здоровых людей. Более того, не менее активные антигены можно приготовить даже из органов других животных. Нам до сих пор неизвестно, почему эти антигены дают реакцию связывания комплемента, хотя достоверно известно, что Вассерман ошибался, используя печень именно больных сифилисом. И тем не менее вполне вероятно, что мы бы до сих пор не располагали каким-либо серологическим тестом для диагностики этого заболевания, если бы не ошибочная и все же чрезвычайно плодотворная идея Вассермана [Беверидж, 2].

Только в совершенно исключительных случаях новая смелая концепция выдерживает испытание временем, не подвергаясь каким-либо изменениям. Вспоминая, как развивались его взгляды на эволюцию, Ч. Дарвин писал: «За исключением [теории образования] коралловых рифов, я не могу вспомнить ни единой первоначально составленной мною гипотезы, которая не была бы через некоторое время отвергнута или сильно изменена мною» [7, с. 150].

Но это не принципиально. Как мы увидим далее, в разделе «Заблуждения», даже такая теория, которая постулирует нечто прямо противоположное истине, может оказаться чрезвычайно полезной.

Настоящий ученый в равной степени заинтересован как в доказательстве, так и в опровержении его теории; если теория действительно ценная, было бы одинаково важно продемонстрировать как ее истинность, так и ее ошибочность. Когда в процессе эксперимента Ф. Мажанди ( small Франсуа Мажанди (1783—1855) — французский ученый, исследователь физиологии нервной системы. — Прим. перев. /small ) получил результаты, противоположные ожидаемым, он восхищенно воскликнул: «Я предвидел наиболее вероятный и логически оправданный факт, который мог бы представить себе всякий другой. А произошло прямо противоположное! Итак, я открыл абсолютно новое явление, .важность которого пропорциональна его неожиданности» [цит. по: 16].

Индукция и дедукция

Сколько чепухи говорится об индукции и дедукции! Одни объявляют себя приверженцами индукции, другие — дедукции, тогда как истинное призвание исследователя, такого, например, как Фарадей, состоит в том, чтобы соединить их. Джон Тиндаль Слова «индуктивный» и «дедуктивный» были бы вполне приемлемы, если бы мы. пришли к единому мнению о том, что они означают. Большинство из нас назвали бы Бэкона приверженцем метода индуктивного рассуждения. Однако Меллор A Comprehensive Treatise on Inogranic and Theoretical Chemistry, vol. I, p 17. утверждает, что Фрэнсис Бэкон отдавал предпочтение дедуктивному методу, индуктивному же — Исаак. Ньютон. Меллор рискует утверждать, что использованный Аристотелем метод был вновь открыт и сформулирован Фрэнсисом Бэконом в «Новом Органоне». Поведись Ф. Бэкону услышать это, он, по-видимому, был бы немало удивлен. Уайлдер Д. Банкрофт

Индукция — это способ мышления от отдельного к общему, от детализации к обобщению. Дедукция же — это способ мышления от общего к частному или от всеобщего к отдельному. Нередко догматически утверждается, что в естественных науках допустима лишь дедуктивные рассуждения, в то время как индуктивное мышление следует оставить философам. Указывается также на бесплодность дедуктивных рассуждении, поскольку они не способны привести к чему-либо новому. Должен признаться, что всегда относился к обеим этим точкам зрения как к чрезвычайно близоруким в теоретическом отношении — они никогда не применялись и никогда не смогут быть применены в практике биологических исследований.

Хочу снова проиллюстрировать использование индуктивных и дедуктивных рассуждении на примере реальной проблемы, с которой я столкнулся в своей работе.

Дезоксикортикостерон — это накапливающий натрий гормон надпочечника, или «минералокортикоид». Мы обнаружили, что при определенных экспериментальных условиях он тормозит противовоспалительное действие кортизола. Другой минералокортикоид, соединение «S» Рейхштейна, также тормозит это действие. Данный факт был подтвержден целым рядом опытов с использованием набора минералокортикоидных гормонов. Опираясь на проведенные наблюдения, мы путем индуктивного рассуждения пришли к обобщению, согласно которому минералокортикоиды подавляют соответствующие свойства кортизола.

После того как был открыт «естественный минералокортикоидный» гормон альдостерон, мы решили выяснить, какими фармакологическими свойствами он может обладать. Лишь тогда нам удалось обратиться к дедуктивному рассуждению и осуществить переход от общего к частному. Мы допустили, что поскольку альдостерон — тоже минералокортикоид, то разумно было бы ожидать, что он обладает свойствами антикортизола. Опираясь только на это допущение, мы приняли решение проверить имеющиеся у нас несколько миллиграммов альдостерона именно на это действие, а не проверять бесчисленное количество других свойств, которыми он мог бы обладать. В полном соответствии с нашей гипотезой оказалось, что альдостерон является антагонистом прсливовоспалительных гормонов.

Последовательное пошаговое применение обоих способов мышления сначала было необходимо для того, чтобы выдвинуть «теорию антагонистического действия кортикоидов», а затем для того, чтобы проверить, будет ли «естественный минералокортикоид» обладать предсказуемыми свойствами. Но можно пойти еще дальше. Именно подобное сочетание индуктивного и дедуктивного способов мышления привело нас даже к постулированию связи кортикоидов с клиническими проявлениями ревматических заболеваний. Мы пришли к этому выводу только на основании опытов по лечению крыс дезоксикортикостероном, причем более чем за 6 лет до того, как первый страдающий ревматизмом пациент получил кортизон.

Применение дедуктивного и индуктивного способов мышления в биологии имеет определенные ограничения. Чем меньше число отдельных наблюдений, тем больше опасность неправильных обобщений. Данное обстоятельство в равной степени ограничивает применение как дедуктивного, так и индуктивного способов мышления. Когда первоначально не связанные между собой наблюдения организуются в определенную область науки, индукция и дедукция следуют друг за другом и зависят друг от друга, подобно тому как при ходьбе мы поочередно шагаем то левой, то правой ногой, и утверждать, что одна из них важнее другой, было бы нелепо.

Возражение против индуктивного способа мышления на деле означает излишнее доверие к всеобщим законам. Для того чтобы вызвать доверие к себе, обобщение должно строиться на максимально возможном количестве наблюдений. Однако обобщения, сформулированные на основе ограниченного числа данных, имеют столько же шансов проявить себя в качестве универсального закона, сколько оказаться подспорьем при правильном построении дедуктивных выводов в новых конкретных условиях. Разумеется, такие дедуктивные рассуждения не могут быть приравнены к доказательству;

их основная роль сводится к тому, чтобы выделить из бесконечного числа возможных экспериментов те немногие, которые стоит провести. Я вполне допускаю, что ученым, привыкшим к абстрактному мышлению, подобные соображения покажутся наивными, однако, судя по медицинской литературе, на практике они часто недооцениваются.

С помощью чистой логики можно только установить, тождественны два объекта или нет. Однако, если последовательно придерживаться этого принципа, можно прийти к оценкам количественных, качественных и даже причинных отношений. И индуктивный, и дедуктивный методы мышления просто создают условия для сравнения и сопоставления частного и общего. Поэтому я не усматриваю между ними принципиального различия. Для меня обратный силлогизм — это все еще силлогизм. Я могу сказать: «Все бусины на нитке Х — металлические;

эта бусина — на нитке X, следовательно, это металлическая бусина«. Или же: «Эта бусина на нитке X; все бусины на нитке Х металлические, следовательно, эта бусина металлическая». Фактически экспериментальная работа основывается не на простых, а на условных силлогизмах. Мы говорим: «Если все глюкокортикоиды являются противовоспалительными кортикоидами и если кортизон — это глюкокортикоид, то кортизон является противовоспалительным кортикоидом». В биологии жесткие правила логики неприменимы, поскольку ни большая, ни меньшая посылки никогда не будут доказаны.

Как задавать вопросы природе

Я уже говорил, что всякое суждение строится на простом сравнении двух объектов, с тем чтобы установить, имеется ли между ними какая-либо связь. Мы должны выяснить, тождественны ли они, но ответить нам могут только «да» или «нет». Природа не болтлива, она просто утверждает либо отрицает. Наша задача — правильно формулировать вопросы. «Что такое стресс?» На этот вопрос Природа не может ответить «да» или «нет», следовательно, это бессмысленный вопрос.

Когда мы спрашиваем время от времени: «Что будет, если…?» или «Что находится там-то и там-то?» Природа безмолвно предъявляет нам некую картину. Но она никогда не объясняет. Руководствуясь только собственным инстинктом и опираясь на весьма ограниченные возможности нашего мозга, нам удается наконец сформулировать достаточно четкие и разумные вопросы, на которые Природа в состоянии дать ответ на своем понятном, но безмолвном языке знаков и картин. Из мозаики таких ответов вырастает понимание. Как формулировать вопросы, чтобы мозаика стала осмысленной, решает сам ученый. Поразительно, что этого не понимают многие ученые, в том числе биологи.

Если надо узнать, зависит ли функция роста организма от определенной эндокринной железы, последняя удаляется хирургическим путем из растущего организма молодого подопытного животного. Если рост останавливается, ответом будет «да» Если надо узнать, является ли некая экстрагированная из этой железы субстанция гормоном роста, она вводится тому же животному, и в случае если это животное вновь начинает расти и развиваться, то ответом опять будет «да».

Именно эти знаки и подает Природа.

Если нужно знать, что содержится в жировой ткани, окружающей почку, ткань рассекается и обнаруживаются надпочечники. Чтобы узнать форму, размер или структуру этой железы, на нее достаточно посмотреть; более детально ее исследуют под микроскопом.

Именно эти картины и предъявляет Природа.

Если же теперь спросить: «Что такое надпочечники?» — ответа не будет. Это неправильно поставленный вопрос, ибо на него нельзя ответить языком знаков либо картин.

Бэкон писал: «Человеку дано либо объединять вещи, либо разъединять их». То же справедливо и в отношении теоретических построений. Мы можем лишь членить сложные явления Природы на элементы и сравнивать элементы, составляющие одно явление, с элементами, составляющими другое явление. Такой путь ведет к построению очень сложных картин, однако полученная в результате бесчисленных вопросов (и ответов типа «да» — «нет») составная мозаика создает впечатление простого приближения к оригиналу. Насколько сложные картины могут быть созданы с помощью бесчисленных комбинаций ответов «да» — «нет», можно продемонстрировать с помощью электронного мозга. Задача исследователя — четко ориентироваться в том, что именно нужно сравнивать, с какой точки зрения, как сопоставлять между собой однотипные элементы и каким образом организовать из простых ответов максимально насыщенную информационную цепочку.

Предпосылки хороших теорий

Теории — это нити, которые связывают имеющиеся факты, а поскольку все биологические элементы определены не строго и к тому же взаимопересекаются, то разработать однозначные и неизменные связи между фактами, такие связи, которые никогда не нуждались бы в пересмотре, в медицине невозможно. Когда наш разум, подчиняясь своей внутренней структуре, автоматически передвигается от одной точки к другой, так что факты едва ли не задевают друг друга, мы достигаем «самоочевидных истин», не нуждающихся ни в теоретическом, ни в экспериментальном доказательстве (например, «2+2=4» или «вывод, опирающийся на использование силлогизма, истинен»). Чем шире пробел, который должна заполнить теория, и чем более косвенные доказательства мы используем, тем сложнее предсказать выводы, которые будут получены. Возвращаясь к аналогии с цепочкой понятий, можно установить, что чем длиннее нить, которой мы должны воспользоваться, чтобы соединить два узла, тем вероятнее, что с добавлением новых нитей положение одного из узлов изменится или же будут обнаружены промежуточные узлы. Исследователь в этом случае никогда не знает, с чем ему предстоит столкнуться. В то же время чем больше узлов и чем устойчивее их положение (что подтверждено тщательными перекрестными проверками связей между узлами), тем надежнее сама теория, описывающая окружение всей цепочки. Другими словами, хорошая теория должна объединять наибольшее число фактов простейшим (кратчайшим) из возможных способов.

В сущности, все биологические теории могут уложиться в следующие три категории: 1) теории образования элементов, 2) теории классификации и 3) теории причинности.

ТЕОРИИ ОБРАЗОВАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ

Термином «биологический элемент» мы воспользовались для обозначения любого явления жизни, которое можно истолковать как некую целостность. Это может быть действующий фактор, объект воздействия или какое-либо их свойство (цвет, возраст). Комплексы- это объединения более мелких элементов, однако сами они одновременно представляют собой элементы более крупных структур. Клетки являются элементами печени, печень представляет собой элемент целого организма, а организм есть элемент в рамках вида. Выделение элементов — это просто удобная абстракция. Подобно алгебраическим символам, биологические элементы дают возможность оперировать сходными объектами как какой-то целостностью, как бы собирая их в одну упаковку Вместо того чтобы перечислять все составляющие элементы, достаточно просто назвать всю упаковку, как если бы она была чем-то элементарным, неизменным и четко выделенным из окружающего миpa. Разумеется, ни один биологический элемент не является таковым, однако, сообщив, к примеру, что «содержащая крахмал пища вызывает ожирение», мы фиксируем самое существенное. Мы опускаем при этом такие детали: ожирение вызывает не всякая крахмалистая пища, не в любых количествах и не у всякого.

На протяжении всей известной нам истории человечества, зафиксированной в документах, перфекционисты не прекращали нападки на самый принцип образования элементов, но, как ни крути, без таких элементов в биологии не обойдешься. Биологический элемент, как и любой другой элемент Природы, имеет только статистический смысл: когда мы говорим, что от крахмала полнеют, мы имеем в виду, что в большинстве случаев большинство людей полнеют от крахмала; когда же мы говорим, что беременность длится девять месяцев, мы имеем в виду, что у большинства женщин беременность длится приблизительно девять месяцев.

Объединяющая теория действует подобно магниту. Она выбирает однотипные элементы из случайного распределения разрозненных фактов и объединяет их в одну удобную упаковку, с тем чтобы эти элементы можно было использовать, передавать в процессе обучения либо хранить в памяти.

Классификация — самый древний и самый простой научный метод.

Она служит предпосылкой всех типов теоретических конструкций, включающих сложную процедуру установления причинно-следственных отношений, которые связывают классифицируемые объекты. Без классификации мы не смогли бы даже разговаривать. В самом деле, основу всякого нарицательного существительного (человек, почка, звезда) составляет узнавание стоящего за ним класса объектов. Определить некий класс объектов (например, позвоночные) — значит установить те существенные характеристики (позвоночник), которые являются общими для всех составляющих этот класс элементов. Тем самым классификация предполагает выявление тех меньших элементов, которые входят в состав большего элемента (самого класса). Все классификации основываются на обнаружении той или иной упорядоченности. Наука занимается не отдельными объектами как таковыми, а обобщениями, т. е. классами и теми законами, в соответствии с которыми упорядочиваются объекты, образующие класс Вот почему классификация представляет собой фундаментальный процесс. Это, как правило, первый шаг в развитии науки.

Мы уже говорили о том, что наилучшая теория классификации-та, которая объединяет наибольшее число фактов самым простым из возможных способов.

Для большей очевидности приведем реальную биологическую задачу. Исследователей давно интересовал вопрос: как связаны между собой кости, хрящи и соединительные ткани? При изучении под микроскопом самых разных взятых наугад участков скелетной структуры будут видны следующие типы клеток:

Строение этих клеток явно имеет некоторые общие характеристики: все они, в частности, содержат центральное ядро темного цвета. Однако во всех иных отношениях они полностью различны: одни клетки маленькие, другие большие, одни изолированы, другие образуют группы; оболочка одних клеток гладкая, а другие имеют ответвления или заключены в плотные капсулы. Такое отсутствие упорядоченности способно ввести в заблуждение, и для преодоления его нет иного пути, кроме как осуществить исследования, которые в итоге позволили бы провести классификацию всех этих типов клеток так, как показано на следующем рисунке:

По мере движения слева направо мы прежде всего отмечаем, что «недифференцируемые» клетки соединительной ткани увеличиваются в размере вплоть до третьей стадии (середина Y-образной структуры), после чего число их увеличивается путем деления, и они становятся дифференцированными: либо закругленными инкапсулированными клетками хряща (верхняя ветвь), либо клетками костей — удлиненными и узкими, с развитыми ответвлениями (нижняя ветвь). И наконец, по мере продвижения к концам ветвей, на которых изображено по четыре клетки, мы наблюдаем под микроскопом типичные полностью развитые клетки хряща (верхняя ветвь) или костей (нижняя ветвь).

Подтверждением гипотезы, на основании которой была получена классификация, служат: 1) итоговая упорядоченность рассматриваемых элементов (непрерывность их переходных стадий развития при движении слева направо); 2) способность к прогнозированию (на каком бы участке ни были обнаружены клетки хряща или костей, всегда имеется возможность указать предшествующие им недифференцированные клетки соединительной ткани); 3) плодотворная гипотеза, являющаяся следствием имеющейся упорядоченности (эволюция клеток соединительной ткани в клетки хряща или костей, роль местных факторов в этой трансформации). Такие гипотезы становятся теориями в том случае, если путем непосредственных наблюдений удается доказать, что подобная эволюция может иметь место и что вызывать ее способны локальные (например, химические и механические) факторы.

Эти два примера (один абстрактный, а другой конкретный) показывают, какую помощь способна оказать простая классификация при формулировании теории, выявляющей закономерности и обладающей способностью к прогнозированию. Однако большинство полезных биологических теорий связаны непосредственно с причинностью.

Одних наблюдений над явлениями Природы явно недостаточно, чтобы вскрыть причинно-следственные связи. Последние могут быть выведены исключительно путем анализа закономерных связей между конкретными физическими событиями, относящимися к прошлому и будущему.

Если бы в биологии удалось выделить логически строгие элементы, то построение теорий причинности могло бы превратиться в стандартный процесс, осуществляемый математическими методами. Основы такого метода изложены в классическом труде Дж. Буля «Исследование законов мышления» [3]. Данная работа исходит из допущения, что алгебра символических процессов, разработанная Дж. Булем в качестве инструментария для выполнения вычислений, окажется достаточно адекватной и для выражения любых мыслительных актов. Так, в работе Дж. Вуджера «Техника построения теории» [38] каждое наблюдение и каждый акт рассуждения обозначены простым символом; в результате правильность того или иного вывода может быть проверена путем движения вспять по цепочке, составленной из предшествующих и последующих событий, на которые опирается этот вывод. Подобный анализ законов мышления средствами символической логики является одним из величайших достижений человеческого интеллекта. И тем не менее, как я уже неоднократно отмечал, применимость таких методов в биологии чрезвычайно ограниченна, поскольку между биологическими элементами невозможно установить четкие границы. Обозначение их посредством символов ведет к неоднозначности и, как ни парадоксально, создает ложное впечатление точности и определенности. В результате мы порой забываем, что вывод, верный с точки зрения символических преобразований, не обязательно распространяется на объекты, обозначенные с помощью символов.

Простая система символов способствует пониманию методов построения теорий причинности. Однако мы ни на минуту не должны забывать, что использованные символы — как и слова человеческого языка — достоверны лишь в статистическом смысле. Слово «собака» может служить символом имеющихся у нас представлений о собаках не потому, что все собаки абсолютно тождественны (это означало бы, что все сказанное об одной собаке истинно и в отношении других собак), а потому, что большинство собак во многих отношениях сходны между собой. Следовательно — и это статистически вероятно, — все данные, полученные при изучении одной собаки (или, еще лучше, многих собак), верны и для большинства других особей этого вида (разд. «Принцип аналогии»).

Всестороннее обсуждение философских аспектов причинности в связи с принципом неопределенности Гейзенберга не входит в задачу этой книги. Но с каких бы позиций ни понималась причинность, без тех или иных предположений о причинных связях между предшествующими и последующими событиями научные исследования как таковые были бы невозможны. Человеческий разум не в состоянии охватить сложные явления и оперировать ими, если составляющие их части не связаны между собой отношениями причинности. Первостепенная цель науки-упорядочение и упрощение. Просто распознавать бесчисленные природные явления бесполезно, если мы не способны в случае необходимости мысленно воссоздать их, пройдя сквозь лабиринт всех возможных связей.

Ариадна, дочь критского царя Миноса, влюбилась в Тесея. Чтобы помочь ему выйти из лабиринта, где он убил Минотавра, она дала ему клубок ниток. Даже если причинность способствует пониманию связи между явлениями в той же степени, как и нить Ариадны, мы без ее помощи не смогли бы выбраться из лабиринта бесчисленных связей, так же как Тесей из своего лабиринта. Возможно, причинность — не более чем свойственная нашему разуму привычка связывать постоянно повторяющиеся события отношением причина — следствие. Биолога же не так беспокоит эпистемологическое обоснование этого способа мышления, как связанные с ним опасности ошибок.

В следующем разделе, «Заблуждения», мы проанализируем допущенные биологами ошибки, связанные с неумением различать post hoc («после этого») и ргорter hoc («вследствие этого»). Приведу в этой связи любопытный, хотя и вымышленный пример, который я услышал несколько лет назад от одного из моих студентов. Жители Марса наблюдают за жителями Земли с помощью мощных телескопов. Они видят, что на красный свет светофора все машины останавливаются, а когда загорается зеленый, они начинают движение. Ряд ученых-марсиан пришли к выводу, что хотя машины землян очень мощные и скоростные, тем не менее красный свет действует на них парализующе. Однако вскоре эта версия подверглась нападкам со стороны ученых, утверждавших, что именно зеленый свет вызывает движение машин. И вот теперь все астрономические исследования марсиан направлены на то, чтобы определить временные соотношения между изменением света и движением машин и выяснить, таким образом, что есть причина, а что — следствие. В действительности же никакой причинной связи между цветом светофора и функционированием двигателя автомашины не существует… или нам следует признать, что она есть, хотя бы косвенно?