Теории образования элементов

Термином "биологический элемент" мы воспользовались для обозначениялюбого явления жизни, которое можно истолковать как некую целостность. Этоможет быть действующий фактор, объект воздействия или какое-либо их свойство(цвет, возраст). Комплексы - это объединения более мелких элементов, однакосами они одновременно представляют собой элементы более крупных структур.Клетки являются элементами печени, печень представляет собой элемент целогоорганизма, а организм есть элемент в рамках вида. Выделение элементов - этопросто удобная абстракция. Подобно алгебраическим символам, биологическиеэлементы дают возможность оперировать сходными объектами, как какой-тоцелостностью, как бы собирая их в одну упаковку. Вместо того чтобыперечислять все составляющие элементы, достаточно просто назвать всюупаковку, как если бы она была чем-то элементарным, неизменным и четковыделенным из окружающего мира. Разумеется, ни один биологический элемент неявляется таковым, однако, сообщив, к примеру, что "содержащая крахмал пищавызывает ожирение", мы фиксируем самое существенное. Мы опускаем при этомтакие детали: ожирение вызывает не всякая крахмалистая пища, не в любыхколичествах и не у всякого. На протяжении всей известной нам истории человечества, зафиксированнойв документах, перфекционисты не прекращали нападки на самый принципобразования элементов, но, как ни крути, без таких элементов в биологии необойдешься. Биологический элемент, как и любой другой элемент Природы, имееттолько статистический смысл: когда мы говорим, что от крахмала полнеют, мыимеем в виду, что в большинстве случаев большинство людей полнеют открахмала; когда же мы говорим, что беременность длится девять месяцев, мыимеем в виду, что у большинства женщин беременность длится приблизительнодевять месяцев. Объединяющая теория действует подобно магниту. Она выбирает однотипныеэлементы из случайного распределения разрозненных фактов и объединяет их водну удобную упаковку, с тем чтобы эти элементы можно было использовать,передавать в процессе обучения либо хранить в памяти.

ТЕОРИИ КЛАССИФИКАЦИИ

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 смоглибы даже разговаривать. В самом деле, основу всякого нарицательногосуществительного (человек, почка, звезда) составляет узнавание стоящего заним класса объектов. Определить некий класс объектов (например, позвоночные)- значит установить те существенные характеристики (позвоночник), которыеявляются общими для всех составляющих этот класс элементов. Тем самымклассификация предполагает выявление тех меньших элементов, которые входят всостав большего элемента (самого класса). Все классификации основываются наобнаружении той или иной упорядоченности. Наука занимается не отдельнымиобъектами как таковыми, а обобщениями, т. е. классами и теми законами, всоответствии с которыми упорядочиваются объекты, образующие класс. Вотпочему классификация представляет собой фундаментальный процесс. Это, какправило, первый шаг в развитии науки. Мы уже говорили о том, что наилучшая теория классификации - та, котораяобъединяет наибольшее число фактов самым простым из возможных способов. Представим это графически. На рисунке изображен изначальный беспорядок,открывающийся перед исследователем при обнаружении явно не связанных междусобой элементов. Семь из них имеют нечто общее: все они содержат черныелинии. Назовем их "классом с черными полосами", с тем чтобы отличать от всехдругих объектов, которые не содержат черных линий. В рамках данного классаможно различать также подклассы с точечной и черной полосами, клеточной ичерной полосами и просто с черной полосой. В результате остался единственныйобъект (No 3), не соответствующий ни одному из названных подклассов,поскольку он содержит сразу две черные полосы, одну точечную и однуклеточную. Подобная классификация строится не на теории, а на простомнаблюдении. Столкнувшись с аналогичной ситуацией при изучении явлений Природы,наблюдатель, возможно, попытался бы свести все объекты в единую систему,исходя из их размера, формы и структуры. Он мог бы сформулировать допущение(гипотезу), согласно которому он открыл новые принципы упорядоченностиотдельных объектов. Предприняв ряд попыток объединить их, он, возможно,отыщет некий способ их организации, соответствующий гипотезе, согласнокоторой все эти объекты характеризуются тем, что естественным образомрасполагаются по двум параллельным линиям. Если наблюдатель достаточно решителен, он даже выявит определеннуюпоследовательность в переходе от большого круга (No 5) до малого эллипса (No1), а также вторую систему: большой квадрат (No 7) преобразуется в меньшуюфигуру с закругленными углами (No 6). В результате подобного расположения рассматриваемых объектов выявляютсянекоторые новые виды упорядоченности. Например, согласно данным измерений,максимальный диаметр последовательных объектов верхнего ряда уменьшается помере движения слева направо на величину, равную в точности меньшему диаметру(т. е. ширине) фигуры No 1. И, более того, все объекты в обоих рядах можнотеперь соединить между собой прямыми линиями (точечными, клеточными иличерными), представляющими собой проекции внутренней, "естественной"структуры объектов-элементов. И все же данная классификация не может быть признанаудовлетворительной. Элемент No 3, содержащий и точечную, и клеточную линии,не соответствует сколько-нибудь естественным образом ни одной из двухпоследовательностей, а линия, соединяющая верхний и нижний ряды, выглядитискусственной: рассматриваемые элементы не содержат предпосылоксуществования столь длинной ломаной линии (соединяющей элементы No 3 и No6), как это постулируется в указанном на рисунке их гипотетическомрасположении. И наконец, легко заметить, что несколько элементов не могутбыть расположены вертикально, поскольку полосы в них идутгоризонтально{36г}. Данная гипотеза не предполагает сколько-нибудьупорядоченной связи между элементами, и все же, как ни плоха нашаклассификация (мы не знаем, можно ли считать ее ошибочной), она обнаруживаетнекоторые неожиданные закономерности. Но вот следующий наблюдатель, намереваясь внести больше порядка,разместил все элементы в одну линию. Эта картина, пожалуй, несколько проще. Прежде всего соблюдаетсяестественный порядок номеров от 1 до 7. Но один элемент, а именно No 3, всееще создает некоторый беспорядок, номера элементов по-прежнему нерасположены строго вертикально, соединяющие линии все еще содержат чистогипотетические изгибы (существование которых ни в коей мере не вытекает изнаблюдаемых свойств самих элементов), а внезапное несоответствие размера иформы элементов No 5 и No 6 выглядит искусственным. И тогда третий наблюдатель классифицирует рассматриваемые элементы посовершенно новой системе, располагая их все в виде буквы Y. Такая классификация имеет очевидные преимущества перед всемиостальными. Она соединяет и упорядочивает все семь элементов наиболеепростым способом, используя минимальное количество идеально прямыхсоединительных линий (допущений), причем все они соответствуют естественнойструктуре самих элементов. В этом случае гипотеза становится теорией, в особенности если онаобладает предсказательной силой. Последняя могла бы проявиться, например, вследующем: вполне можно было бы ожидать, что, изучая область, лежащую влевоот элемента No 1, мы обнаружили бы еще меньшие по размеру эллипсы с чернойполосой или что в правом верхнем углу от элемента No 5 появились бы ещеболее крупные круги с точечными и черными линиями. Если теория получает подтверждение такого рода, то она можетспособствовать формулированию новых гипотез. Так появляется возможностьпредположить, что все рассматриваемые элементы имеют общий "порядок",располагаясь слева от элемента No 1 (теория эволюции), или же что всеэлементы проявляют тенденцию к упрощению - превращению во все меньшие поразмеру эллипсы с единственной черной полосой наподобие элемента No 1(теория развития в сторону упрощения). Как и для любой чистой теорииклассификации, подтверждением нашей теории могут служить лишь тезакономерности, которые она создает, включая и способность ее предсказыватьбудущие закономерности (например, где следует ожидать появлениядополнительных элементов и каких именно). Данная теория не делает попытоквскрыть причинно-следственные отношения между элементами, однако онаобеспечивает основание для этого шага, который, как правило, предпринимаетсяна более поздних стадиях исследования. Сама по себе упорядоченность ужепредсказывает наличие причинно-следственных связей. К примеру, если мы,изучая явления Природы, заметили, что те или иные элементы организованы попринципу уже известной нам Y-образной модели, мы могли бы ожидать, что поддействием некоторых локальных факторов в направлении ветвей фигуры Yпоявились черные, точечные или клеточные линии. В то же время можно было бытакже ожидать, что наличие во внутренней структуре таких линий заставилорассматриваемые элементы принять Y-образную форму. Для больщей очевидности приведем реальную биологическую задачу.Исследователей давно интересовал вопрос: как связаны между собой кости,хрящи и соединительные ткани? При изучении под микроскопом самых разныхвзятых наугад участков скелетной структуры будут видны следующие типыклеток: Строение этих клеток явно имеет некоторые общие характеристики: всеони, в частности, содержат центральное ядро темного цвета. Однако во всехиных отношениях они полностью различны: одни клетки маленькие, другиебольшие, одни изолированы, другие образуют группы; оболочка одних клетокгладкая, а другие имеют ответвления или заключены в плотные капсулы. Такоеотсутствие упорядоченности способно ввести в заблуждение, и для преодоленияего нет иного пути, кроме как осуществить исследования, которые в итогепозволили бы провести классификацию всех этих типов клеток так, как показанона следующем рисунке: По мере движения слева направо мы прежде всего отмечаем, что"недифференцируемые" клетки соединительной ткани увеличиваются в размеревплоть до третьей стадии (середина Y-образной структуры), после чего числоих увеличивается путем деления, и они становятся дифференцированными: либозакругленными инкапсулированными клетками хряща (верхняя ветвь), либоклетками костей - удлиненными и узкими, с развитыми ответвлениями (нижняяветвь). И наконец, по мере продвижения к концам ветвей, на которыхизображено по четыре клетки, мы наблюдаем под микроскопом типичные полностьюразвитые клетки хряща (верхняя ветвь) или костей (нижняя ветвь). Подтверждением гипотезы, на основании которой была полученаклассификация, 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 клеткихряща или костей, всегда имеется возможность указать предшествующие имнедифференцированные клетки соединительной ткани); 3) плодотворная гипотеза,являющаяся следствием имеющейся упорядоченности (эволюция клетоксоединительной ткани в клетки хряща или костей, роль местных факторов в этойтрансформации). Такие гипотезы становятся теориями в том случае, если путемнепосредственных наблюдений удается доказать, что подобная эволюция можетиметь место и что вызывать ее способны локальные (например, химические имеханические) факторы. Эти два примера (один абстрактный, а другой конкретный) показывают,какую помощь способна оказать простая классификация при формулированиитеории, выявляющей закономерности и обладающей способностью кпрогнозированию. Однако большинство полезных биологических теорий связанынепосредственно с причинностью.

ТЕОРИИ ПРИЧИННОСТИ

Одних наблюдений над явлениями Природы явно недостаточно, чтобы вскрытьпричинно-следственные связи. Последние могут быть выведены исключительнопутем анализа закономерных связей между конкретными физическими событиями,относящимися к прошлому и будущему. Если бы в биологии удалось выделить логически строгие элементы, топостроение теорий причинности могло бы превратиться в стандартный процесс,осуществляемый математическими методами. Основы такого метода изложены вклассическом труде Дж. Буля "Исследование законов мышления" [3]. Даннаяработа исходит из допущения, что алгебра символических процессов,разработанная Дж. Будем 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 наблюдениеи каждый акт рассуждения обозначены простым символом; в результатеправильность того или иного вывода может быть проверена путем движениявспять по цепочке, составленной из предшествующих и последующих событий, накоторые опирается этот вывод. Подобный анализ законов мышления средствамисимволической логики является одним из величайших достижений человеческогоинтеллекта. И тем не менее, как я уже неоднократно отмечал, применимостьтаких методов в биологии чрезвычайно ограниченна, поскольку междубиологическими элементами невозможно установить четкие границы. Обозначениеих посредством символов ведет к неоднозначности и, как ни парадоксально,создает ложное впечатление точности и определенности. В результате мы поройзабываем, что вывод, верный с точки зрения символических преобразований, необязательно распространяется на объекты, обозначенные с помощью символов. Простая система символов способствует пониманию методов построениятеорий причинности. Однако мы ни на минуту не должны забывать, чтоиспользованные символы - как и слова человеческого языка - достоверны лишь встатистическом смысле. Слово "собака" может служить символом имеющихся у наспредставлений о собаках не потому, что все собаки абсолютно тождественны(это означало бы, что все сказанное об одной собаке истинно и в отношениидругих собак), а потому, что большинство собак во многих отношениях сходнымежду собой. Следовательно - и это статистически вероятно,- все данные,полученные при изучении одной собаки (или, еще лучше, многих собак), верны идля большинства других особей этого вида (разд. "Принцип аналогии", с. 240). Всестороннее обсуждение философских аспектов причинности в связи спринципом неопределенности Гейзенберга не входит в задачу этой книги. Но скаких бы позиций ни понималась причинность, без тех или иных предположений опричинных связях между предшествующими событиями и последующими событияминаучные исследования как таковые были бы невозможны. Человеческий разум не всостоянии охватить сложные явления и оперировать ими, если составляющие ихчасти не связаны между собой отношениями причинности. Первостепенная цельнауки - упорядочение и упрощение. Просто распознавать бесчисленные природныеявления бесполезно, если мы не способны в случае необходимости мысленновоссоздать их, пройдя сквозь лабиринт всех возможных связей. Ариадна, дочь критского царя Миноса, влюбилась в Тесея. Чтобы помочьему выйти из лабиринта, где он убил Минотавра, она дала ему клубок ниток.Даже если причинность способствует пониманию связи между явлениями в той жестепени, как и нить Ариадны, мы без ее помощи не смогли бы выбраться излабиринта бесчисленных связей, так же как Тесей из своего лабиринта.Возможно, причинность - не более чем свойственная нашему разуму привычкасвязывать постоянно повторяющиеся события отношением причина - следствие.Биолога же не так беспокоит эпистемологическое обоснование этого способамышления, как связанные с ним опасности ошибок. В следующем разделе, "Заблуждения", мы проанализируем допущенныебиологами ошибки, связанные с неумением различать post hoc ("после этого") иpropter hoc ("вследствие этого"). Приведу в этой связи любопытный, хотя ивымышленный пример, который я услышал несколько лет назад от одного из моихстудентов. Жители Марса наблюдают за жителями Земли с помощью мощныхтелескопов. Они видят, что на красный свет светофора все машиныостанавливаются, а когда загорается зеленый, они начинают движение. Рядученых-марсиан пришли к выводу, что хотя машины землян очень мощные искоростные, тем не менее красный свет действует на них парализующе. Однаковскоре эта версия подверглась нападкам со стороны ученых, утверждавших, чтоименно зеленый свет вызывает движение машин. И вот теперь всеастрономические исследования марсиан направлены на то, чтобы определитьвременные соотношения между изменением света и движением машин и выяснить,таким образом, что есть причина, а что - следствие. В действительности женикакой причинной связи между цветом светофора и функционированием двигателяавтомашины не существует... или нам следует признать, что она есть,. хотя быкосвенно?

Заблуждения

Природа, насколько может, говорит нам явную ложь. Чарльз Дарвин В логике заблуждения, как правило, делятся на материальные (ошибочноеутверждение о каком-либо факте), вербальные (неправильное применениетерминов) и логические, или формальные (некорректное выведение следствия).Согласно известной классификации, предпринятой Аристотелем в "Органоне", аименно в работе "О софистических опровержениях", существует восемь основныхтипов заблуждений{37}. 1. От привходящего--когда привходящий факт принимается за существенный(например, данный гормон белый, вывод - все гормоны белые). 2. Secundum quid ("следует из общего".--лат.)- ошибочноераспространение общего правила на частный случай, и наоборот, без учетаизменяющихся обстоятельств (например, если стресс вызывает дегенерациювилочковой железы, то у крысы с удаленными надпочечниками стресс долженповлечь за собой такую же дегенерацию. На самом деле стресс воздействует навилочковую железу через надпочечники, поэтому его действие блокируется приих удалении). 3. Неверные заключения - особый способ убеждения за счет отвлечениявнимания на какой-либо посторонний факт (например, вместо доказательстваложности теории--нападки на ее приверженцев). 4. Предрешение основания - выдвижение в качестве доказательства того,что само требует доказательства, выбор таких посылок, которые заранеепредопределяют вывод еще не доказанных посылок (например, отрицание доводана том основании, что он "ненаучен", что также нужно доказать). 5. Ошибка следования - рассуждение от последовавшего события к егоусловию (например, удаление паращитовидной железы вызывает судороги,следовательно, судороги указывают на отсутствие гормона паращитовиднойжелезы). 6. Non sequitur ("не следует"--лат.)--обоснование заключения исходя изнедостаточного или ложного факта (например, холод является стрессором, холодвызывает дрожь, следовательно, дрожь является неспецифическим проявлениемдействия всех стрессоров). 7. Post hoc ergo propter hoc ("после этого - значит, по причинеэтого"--лат.)--если изменение появляется после воздействия какого-либофактора, оно должно быть обусловлено этим фактором (например, еслиэксперимент удался весной, но не удался осенью, его успех зависит от сменывремен года). 8. Ошибка совмещения множества вопросов - когда несколько вопросовнеправомерно объединяются в один (например: "Почему кортизон является самымполезным из всех кортикоидов?" В данном случае утверждение о полезностикортизона вводится "контрабандой" как доказанный факт). Такая систематизация всех возможных ошибок, сводящая их в конечноеколичество групп, весьма соблазнительна, но она сама таит в себе явнуюошибку: кроме того что группы взаимно перекрывают друг друга, сама по себеклассификация ошибочных толкований и их наименование мало чем помогаютученому в его повседневной работе. Клод Бернар заканчивает свой классическийтруд "Введение в изучение экспериментальной медицины" словами: "Когда такиефилософы, как Бэкон или же более близкие к нам по времени, предлагали общуюсистематизацию правил научного исследования, это было очень заманчиво длявсех, кто знаком с наукой лишь издали, но для опытных ученых, так же как идля тех, кто намеревается посвятить себя науке, такие предложения лишенысмысла, ибо, подразумевая в вещах ложную простоту, они вводят в заблуждение;кроме того, они обременяют ум массой туманных и ненужных предписаний,которые следовало бы поскорее забыть всякому, кто хочет всерьез заниматьсянаукой и стать настоящим экспериментатором" (1895). И тем не менее логические ловушки подстерегают ученого на каждом шагу,и мне хотелось бы предостеречь его от наиболее типичных из них. Я не претендую на то, что сумею дать такую классификацию заблуждений,где они не будут перекрывать друг друга и где БУДЕТ дан их исчерпывающийперечень. Просто я хочу описать те ловушки, в которые я лично попадал иличуть не попал. Как говорят французы, "L`homme averti en vaut deux"("Предупрежденный стоит двоих"). Заранее оговорюсь, если эти заметки попадут в руки читателя, малознакомого с моей областью интересов, я бы посоветовал ему просто беглопросмотреть последующие страницы или же перевернуть их, ибо обдумываниеспособов преодоления ловушек потребует определенных усилий. Я мог быпридумать нужные мне примеры, но если уж эти записки и обладают каким-либодостоинством в сравнении с привычными теоретическими работами по логике ипсихологии, то как раз тем, что они целиком основаны на личном опыте. Как яуже говорил, в высшей степени абстрактные законы мышления мало применимы кнуждам практической научной работы. В отличие от них способы преодолениятипичных ловушек, использованные в конкретной области исследования, вполнеможно распространить на другие сферы знания и даже на повседневную жизнь. Поразительной характеристикой ошибок, которые совершали даже наиболеевыдающиеся ученые, является их наивность. И все же мои примеры реальны. Всеони взяты из истории биологии и действительно были совершены. опытнымипрофессиональными учеными. Большинство из этих ошибок объясняется тем, что,когда мы смотрим на предмет с определенной точки зрения, у насвырабатываются определенные психологические преграды, препятствующиевосприятию этого предмета в другом ракурсе. Наше понимание зависит отпрошлого опыта, но в той же степени, в какой наши воспоминания помогаютмыслительному процессу, они могут и тормозить его. В нашем сознанииобразуются "белые пятна". Все необычное мы воспринимаем как невероятное, вто время как именно необычное и является богатейшим источником великихоткрытий.