Проекты XXI века

Джан Франческо Джудиче

Большая наука и Большой адронный коллайдер

(Продолжение. Начало в N 4, 5.)

Привлекательная сторона науки обычно представляется в виде гениальной идеи, рождающейся в тиши бессонной ночи и приобретающей конкретные черты через математические расчеты, сделанные в простом блокноте, - творение отдельной личности, потрясающее самые основы нашего миропонимания. Или мы представляем себе ученого, который в уединении лаборатории готовит и ставит выдающийся эксперимент, открывая новое и совершенно неожиданное явление. На первый взгляд, Большая наука являет собой полную противоположность этим представлениям.

В действительности же это совсем не обязательно. Как мы уже видели, развитие самых современных областей науки неотвратимо приводит к необходимости осуществления крупных инициатив и амбициозных проектов. Даже такие области, которые традиционно относили к Малой науке (например, молекулярная биология или климатология), сегодня требуют исследовательских программ с типичными чертами Большой науки (как, например, проект "Человеческий геном" или обработка данных на суперкомпьютерах для изучения климатических изменений). Такие масштабные проекты необязательно находятся в противоречии с романтичными и традиционными взглядами на науку, а скорее естественным образом дополняют и обогащают их. Тот и другой метод проведения исследований не противопоставляются, поскольку у них одна и та же научная этика и конечная цель. Они оба необходимы в науке для продвижения за существующие пределы знаний. Это все равно что сравнивать живописное полотно мастера эпохи Возрождения и эпическое строение готического собора. Для развития искусства требуется и то и другое.

Нравится нам это или нет, но Большая наука является незаменимым инструментом современной науки в целом. В любом из направлений, по которым развивается наука, рано или поздно возникает потребность в больших и дорогостоящих инструментах, организованных предприятиях для достижения конкретных целей, тесном сотрудничестве ученых - специалистов в различных областях. Ученые и финансирующие их организации обязаны с умом использовать такой особый инструмент, как Большая наука, для осуществления проектов, бесспорно выдающихся с научной точки зрения, не нацеленных на какую-либо пропаганду или демонстрацию национального престижа и не имеющих никакой военной направленности.

Большую науку обычно критикуют за то, что она якобы превращает исследование из метода научных изысканий в промышленный процесс и сводит на нет роль творчества. В действительности же Большая наука - это лишь техническая необходимость, а не отвержение традиционных научных целей, ценностей и побудительных мотивов. Изменились методы научных изысканий, но не принципы и страсти, движущие учеными. Прекрасным примером служит Энрико Ферми. Этот великий итальянский физик испробовал все возможные методы научной работы: индивидуально-мыслительный стиль теоретической физики (его статистика частиц с полуцелым спином и теория бета-распада), спонтанность и энтузиазм занятий Малой наукой (его эксперименты по медленным нейтронам, которые он проводил со своими "ребятами с улицы Панисперна" в пруду с золотыми рыбками в саду физического факультета) и целенаправленная и организованная структура Большой науки (Чикагский котел и Манхэттенский проект). Успешное осуществление проектов Большой науки тоже требует индивидуального творчества, о чем с достаточной очевидностью свидетельствует LHC.

Еще один аспект критики в адрес Большой науки имеет в основе конфликт двух эпистемологически разных подходов, называемых в зависимости от контекста "интенсивные исследования" и "экстенсивные исследования", или "редукционизм" и "конструкционизм", или "фундаменталистическая" и "генералистическая" физика. То, что в природе царит упорядоченность, по крайней мере, на расстояниях, исследованных к настоящему времени, - это эмпирический факт, а не философское утверждение. На меньших расстояниях возникают более простые элементы. При этом физические законы, управляющие простейшими элементами, дают представление о фундаментальных и универсальных свойствах. Эти физические законы позволяют нам не только понять мир частиц, но и описать крупномасштабную структуру вселенной и воссоздать ее историю с самых первых мгновений. Редукционизм ставит своей задачей открывать эти законы, и в основе его лежит человеческая любознательность, жажда познать внутренний механизм природы до мельчайших деталей.

Однако для практического и качественного описания многих природных явлений во всей их сложности часто недостаточно просто знать фундаментальные физические законы. Другими словами, если известно уравнение, это еще не значит, что можно получить решение, пригодное для описания конкретного явления. Математическое описание появляющихся новых свойств сложной системы требует использования физических законов, совершенно отличных от законов фундаментальной теории. И тут появляется конструкционизм, призванный как раз открывать эти вновь возникающие законы.

Обе программы, редукционистская и конструкционистская, обоснованы с научной точки зрения и интересны с точки зрения интеллектуальной. Само существование этих двух разных подходов демонстрирует богатство и разнообразие палитры науки. Было бы опасно заявлять, что все научные исследования должны идти одним-единственным путем.

Разница между исследованиями в областях редукционистских (физика высоких энергий, космология) и конструкционистских (физика твердого тела, астрономия, молекулярная биология) уже не соответствует разнице между наукой Большой и Малой, поскольку в обоих этих секторах научных исследований разработаны крупные проекты. Более того, различие между редукционизмом и конструкционизмом связано, по-видимому, с представлением о конкретной области исследований в конкретный исторический момент, а никак не с основными побудительными мотивами ученых, занятых такими исследованиями. Например, в прошлом ядерная физика считалась наукой редукционистского типа, сегодня же она таковой больше не считается, а в астрономии редукционистские исследования наблюдательной космологии сосуществуют с конструкционистской сущностью. Это, похоже, указывает на то, что таковые различия имеют большее значение для историков науки, чем для самих ученых.

Данный семантический вопрос во многом перестает быть отвлеченно-формальным, когда различные секторы научных исследований начинают конкурировать за государственное финансирование. Наиболее часто высказывается опасение, что проекты Большой науки отвлекут на себя все доступные ресурсы, подавляя исследовательскую работу малых и менее организованных секторов. В принципе для этой обеспокоенности есть основания, поскольку диверсификация исследований крайне важна для успешного развития науки. На практике же государственное финансирование науки никогда не было простой антагонистической игрой. Механизмы принятия решения намного сложнее, а утверждение крупных проектов не обязательно противоречит продуманной программе научной диверсификации. На самом деле в прошлом взлеты и падения сказывались и на больших, и на малых проектах. Например, нет никаких свидетельств того, что после закрытия ССК те области науки, представители которых открыто выступали против продолжения проекта, что-либо выиграли в финансовом плане.

Если уж и проводить различие, то между теми проектами и направлениями исследований, которые действительно обеспечивают продвижение вперед в приобретении новых знаний, и теми, которые ведут в тупик или предлагают однообразные эксперименты, практически не имеющие научной ценности. Одну из своих речей против ССК Фримен Дайсон закончил утверждением, что "нет заблуждения более опасного, чем уверенность в том, что можно предсказать путь научного прогресса. Если искать разгадку тайн природы, двигаясь только в одном направлении, легко пройти мимо наиболее важных тайн, тех, на предсказание которых просто не хватило воображения". Однако проницательные слова Дайсона отнюдь не ослабляли аргументацию в пользу крупных научных инициатив. Даже такой непоколебимый защитник Малой науки и критик Большой науки, как Дайсон, соглашается, что выдающиеся достижения в астрономии и физике частиц за последние 60 лет стали возможны только благодаря разумному сочетанию крупных и малых проектов. Как в Большой, так и в Малой науке были грандиозные достижения и неожиданные открытия, были провалы и ошибки, но окончательный успех так и не был бы достигнут без сосуществования крупных и малых проектов. Для поддержания устойчивости экосистемы требуется наличие животных разных размеров, но размер отдельной особи не обеспечивает ее выживаемости, которая на самом деле определяется взаимоотношениями больших и малых существ. Так и в науке: долгосрочное развитие невозможно ни там, где крупные проекты забирают все ресурсы без остатка, ни там, где против крупных проектов выдвигаются предвзятые возражения.

(Продолжение следует)