homuncul

Научные теории и выпиливание лобзиком.

Поучительная история про Пенроуза-старшего, рассказанная Фрэнсисом Криком:


Весьма легко делать похожие на правду упрощающие допущения, приводить сложные математические выкладки, которые, казалось бы, дают приблизительное соответствие хотя бы некоторым экспериментальным данным, и думать, что ты чего-то добился. Шанс, что такой подход принесет какую-то пользу, если не считать ублажения собственного «я» теоретика, очень мал, что особенно справедливо в биологии. Более того, к своему удивлению я обнаружил, что большинство теоретиков не слишком задумываются над разницей между моделью и демонстрацией, зачастую принимая последнюю за первую.
По моей терминологии, «демонстрация» - это «теория для успокоения души». То есть, она не претендует на близость к верному ответу, но показывает возможность построения хотя бы теории общего типа. В некотором смысле, это лишь доказательство существования. Между прочим, в литературе есть пример такой демонстрации в связи с генами и ДНК.

Лайонел Пенроуз, который умер в 1972 году, был выдающимся генетиком, занимавшим в последние годы своей жизни почетное место председателя в Юниверсити Колледж в Лондоне. Его интересовала возможная структура гена (интерес, который в то время разделяли отнюдь не все генетики). Кроме того, он любил заниматься выпиливанием фигурок из клееной фанеры с помощью лобзика. Таким образом он построил несколько моделей, чтобы продемонстрировать, как могли бы копироваться гены. Деревянные их части имели весьма хитроумные формы и оснащались крючками и другими устройствами. Если их потрясти, то они распадались на части и занятным образом соединялись. Он опубликовал научную статью с их описанием, а также более популярную статью в Scieпtific American. Соответствующее упоминание также было сделано в некрологе на смерть Пенроуза, написанном для Королевского общества его сыном, выдающимся физиком-теоретиком и математиком Роджером Пенроузом.

С Пенроузом-старшим и его моделями меня познакомил зоолог Мердок Митчисон. Будучи не в состоянии воспринимать его модели всерьез, я все же попытался выказать вежливый интерес. Странным мне показалось то, что все это происходило в середине пятидесятых годов, уже после выхода публикации о двойной спирали ДНК. Я сделал попытку переключить внимание Пенроуза на нашу модель, однако он был куда сильнее заинтересован в своих собственных «моделях». Он думал, что, возможно, они могли существовать в период, предшествующий ДНК и восходящий к самому зарождению жизни.

Насколько я мог видеть, его деревянные кусочки не имели ничего общего с известными (или неизвестными) химическими соединениями. Я, конечно, не верю, что он полагал, будто гены сделаны из кусочков дерева, хотя органическая химия как таковая его, похоже, оставляла совершенно равнодушным. Так почему же его подход был почти бесполезным?
Причина в том, что его модель не достаточно хорошо приближалась к реальности. Конечно, любая модель - это непременно упрощение в той или иной степени. Наша модель ДНК была из металла, но она достаточно точно учитывала известные расстояния между химическими атомами, а также различие в прочности разных химических связей. Сама модель не подчинялась законам квантовой механики, но в известной мере они в ней проявлялись. Например, она не вибрировала вследствие теплового движения, однако мы могли ввести поправку на такие вибрации. Решающим отличием между нашей моделью и моделью Пенроуза было то, что наша модель приводила к подробным прогнозам касательно вещей, которые не присутствовали в модели явно. Быть может, четкой границы между демонстрацией и моделью нет, но в этом случае разница между ними весьма прозрачна. Двойная спираль, детально отражающая химические особенности, была верной моделью, тогда как модель Пенроуза была не лучше, чем демонстрации, «теории для успокоения души».

Еще необычнее тот факт, что его «модели» появились намного позднее наших. Чем они так привлекали его? Думаю, что истинная причина была в том, что он любил выпиливать из дерева фигурки и играть с ними (выдел. мое - nw), радуясь тому, что его любимое занятие может помочь осветить одну из ключевых проблем в его ученой деятельности - природу гена. С другой же стороны, он, по моим подозрениям, не любил химию и не хотел утомлять себя ею.

В этой связи я не могу не подумать и о том, как много свалилось на нас «моделей» человеческого мозга, которые, по большей части, появились на свет потому, что их создатели любят играть на компьютерах, писать компьютерные программы и забывают о всякой рассудительности, когда программа вдруг дает какой-нибудь заманчивый результат. Вряд ли их волнует то, действительно ли мозг использует те механизмы, что отражены в их «моделях».

Выходит, что в биологи хорошая модель должна не только быть обращена к поставленной проблеме, но и, если это возможно, связывать воедино сведения, полученные с помощью различных подходов, так чтобы можно было провести проверку этой теории разными методами. Сделать это не всегда можно немедля - теорию естественного отбора нельзя было проверить сразу на клеточном и молекулярных уровнях, однако любая теория всегда привлечет к себе большее внимание, если найдутся неожиданные доказательства в ее поддержку, а особенно доказательства различного рода.


* * *

Это репост. Три года назад в этом журнале были выложены две главы книги Ф.Крика «Безумный поиск». Откуда и взят данный фрагмент.
Нередкая ситуация – человек заявляет позицию, находит аргументы, и даже самоотверженно работает над проблемой. При этом его картина реальности и способ мыслить о ней определяются главным образом тем, что он просто «любит выпиливать лобзиком». Человек с молотком в руках представляет мир в виде большого гвоздя.
Такое крайне сложно отследить изнутри.
Но иной раз полезно примерить на себя и задаться вопросом: каким лобзиком выпиливаю я?
Шикарнейшее сравнение! Спасибо :)
Отлично, спасибо! Великолепное сравнение.
Привел этот отрывок специально. Иной раз в разговоре хочется сказать: сударь, да вы здесь просто выпиливаете лобзиком.
Без пояснений было бы непонятно. Теперь же можно дать ссылку.
Ну, да, творческое начало не денежное.
А выпиливание лобзиком не такая уж и ''детская'' игра если иметь в виду похожесть большого и маленького и не только в визуальных плоскостях. Думается, что крайне мало ''клеточники'' сознательно анализирует похожесть клетки с каким нибудь общественным организмом/механизмом...
Почему же мало - мне кажется, как раз часто. Клетка как фабрика, организм в организме и т.п. Но здесь речь о другом. О том, как невинное увлечение может подчинить мысль и даже мировоззрение человека. О необходимости рефлексии.
Спасибо.
Действительно, о таких вещах надо периодически вспоминать :)
Ну а что в этом плохого? Это, в первую очередь, плохо для человека, потому что может свести на нет его карьеру.
Но для науки в целом это, в общем, не так страшно - потому что рано или поздно кто-то находит правильный лобзик или правильный молоток, который будет хорошо применим в той или иной области. И остальные смогут пользоваться им уже как обычным инструментом, без зацикливания. Естественный отбор молотков, едремть.

Избыток рефлексии может так же сильно вредить, как ее недостаток. Можно всю жизнь копаться в себе на предмет "А не стал ли я молотком?" и так ни разу ни по одному гвоздю толком не ударить.

Гораздо полезнее, на мой взгляд, быть умеренно увлекающимся и, время от времени, немного менять увлечения.
Так за свою жизнь можно увидеть мир под множеством углов зрения и лучше понимать ограниченность каждого отдельного взгляда.

Кстати, вот отношение Крика к математическим моделям мозга прекрасно показывает, что у него тоже есть свой лобзик, причем размером 5 на 2 метра. Он биолог, поэтому ему интересно только то, что непосредственно относится к биологическим исследованиям, к пониманию того, как РЕАЛЬНО работает мозг. А все остальное - бесполезное баловство.

Но дело в том, что исследования того, как МОГ БЫ работать мозг, ничуть не менее интересны и важны, чем то, как он РЕАЛЬНО работает. Для Крика это баловство, но вся математика - это просто баловство очень умных людей. И не увлекайся они 3000 лет всякой умозрительной ерундой, никакой двойной спирали никто бы никогда не открыл.
Начну, пожалу, с конца: Ф.Крик по образованию физик. И работал в молекулярной биологии как физик, так что цену математике и моделям хорошо знает. И по гвоздю ударил, на нобелевскую премию. Тут не нужно с больной головы на здоровую.
Исследования, как мозг "мог бы работать", безусловно, интересны - хотя бы в кач-ве основы для моделей ИИ. Но есть отдельная область - neuroscience - которая изучает именно реальный мозг. И там хорошие модели должны все-таки соответствовать реальности, потому что лечить нужно живые мозги, а не выдуманные.
Да ну какие могут быть претензии к Крику.
Он всего лишь написал, что надо быть аккуратнее с моделями и теориями - но сам же и отметил, что зачастую та модель, которая, в итоге, оказывается правильной, изначально может страдать от серьезного недостатка обоснований. Против этого вряд ли можно возразить.

А вот насчет того, какие из этой мысли могут быть следствия, можно поспорить.

Хотелось бы отметить, что любители сидеть на двух и более стульях переусложненных многофакторных моделей (вернее, модели у них обычно нет, а есть общее представление, что все сложно и взаимосвязано вдоль и поперек) достаточно часто оказываются неправы. Факторов обычно действительно много, но некоторые из них оказываются сильно важнее, чем другие.
И тот, кто сумеет ухватить суть, до поры не обращая внимания на детали, окажется в выигрыше по сравнению с теми, кто не сможет углядеть закономерностей в море частных случаев и противоречащих примеров.

Но это рулетка, конечно. В частности, широко известны случаи, когда ученые, сделавшие огромный вклад в науку, ближе к концу жизни упирались в какую-нибудь сверхидею и становились маргиналами. Эйнштейн, например, или тот же Полинг.
Я не понял так, что текст про то, должны ли модели быть просты/сложны. Это вы сами додумали, видимо, разбудив сидевшую в вас мысль. Крик говорит об отображении реальных закономерностей в противовес выдуманным.
Интересно. Я часто работаю с народом из других дисциплин, огромное напряжение на начальных стадиях вызывает осознание того, что твой партнер пришел с молотком вместо того, чтобы работать лобзиком, как это делает каждый порядочный исследователь.
Ну, правильно. Одни выпиливают лобзиком, другие играют в винтики и стерженьки из железа. Кому больше повезёт, заранее совершенно неизвестно...

Это я к тому, что "выпиливают лобзиком" все - и Пенроуз, и Крик. Просто Крику повезло больше.
Вот так прямо, просто повезло, да? То есть, не важно, во что играть и как думать. Просто закон больших чисел.
критерий истины:
В единственно-устойчивом Мире ВСЕ ФАКТЫ складываются в целостную картину Мира.

Согласны?))
Re: критерий истины:
Пока не знаю. Слишком коротко сформулировано, не уверен, что понимаю эту фразу.
Пару лет назад, кажется, натыкался в сети на этого Пивара (Пайвара?). Подобных случаев да, немало. Когда некий единственный образ/эффект ложится в основу теории, объясняющей все. Лима де Фариа один из ярких.
Конечно, может, зря наговариваю, книгу смотреть надо, чтобы судить. Вот PZ проглядел, но он тот еще фрукт.
Лучше так спросить: а не выпиливаю ли я лобзиком?..
А ведь, Пенроуз мог и оказаться прав, с ненулевой вероятностью.