Глава 2 Механизм систематизации
Когда 70 000–100 000 лет назад в человеческом мозге развивался механизм систематизации, наш разум начал воспринимать объект (или событие, или информацию) не как нечто, с чем уже нечего больше делать, а как систему, подчиняющуюся закономерности «если-и-тогда». Механизм систематизации стал результатом когнитивной революции в человеческом мозге, которая привела к тому, что вид Homo sapiens отделился от других животных и покорил Землю. И все это началось с поиска закономерностей «если-и-тогда»{12}.
Каждое из этих трех маленьких слов особенное и важное, и я хочу подробно объяснить вам их значения. Я попрошу лишь об одном: когда вы смотрите на эти слова, не думайте, будто вы знаете, что они означают. Слова «если», «и», «тогда» выглядят как очень знакомые, однако их кажущаяся простота маскирует их глубинный смысл. Но об этом чуть позже.
Механизм систематизации подразумевает четыре шага, их я и называю «систематизацией»{13}.
Шаг 1 – задать вопрос. Когда мы, люди, смотрим на мир вещей или явлений, мы начинаем с вопроса «почему» («Почему погасла свеча?»), «как» («Как птицы летают?»), «что» («Что я могу сделать с этим куском дерева?»), «когда» («Когда опасно выходить в море?») или «где» («Где лучшее место для посадки семян помидоров?»){14}. Не существует доказательств того, что животные могут так же, как мы, задавать себе вопросы, даже невербально. Конечно, понять, способны ли на это другие животные, сложно, но возможно. Дело в том, что животному или человеку не нужен язык, чтобы задать себе вопрос. Например, очевидно, что еще не научившийся говорить ребенок уже задает себе вопросы: мы судим об этом по тому, как он систематично экспериментирует с игрушкой, чтобы выяснить, как она действует. Очевидно также, что человек, не способный говорить (например, после инсульта), может задавать себе вопросы: мы видим, что он обнаруживает любопытство. Действительно, любопытство оказывается важным признаком систематизации. Другие животные не проявляют подобного стремления экспериментировать и не выказывают любопытства, но об этом мы поговорим позже{15}. В свою очередь, дети после двух лет начинают постоянно задавать вопросы, что указывает на наличие в их мозге механизма систематизации{16}. При этом такие дети, как Ал и Джона, задают до крайности много вопросов.
Шаг 2 – ответить на вопрос, исходя из гипотетической закономерности «если-и-тогда». Мы ищем то, что могло изменить нечто (исходные данные), сделав его другим (результат). Если источник изменения очевиден, мы ищем его поблизости, либо мы рассуждаем о причине, которая должна существовать, но может быть невидимой. Поэтому если мы видим, что из ружейного ствола (исходные данные) выходит дым (результат) и что единственный видимый поблизости фактор, который двигался, – это курок, тогда мы можем предположить, что причиной изменения послужило нажатие на курок. Если ствол не дымится, а курок уже спущен, тогда дым пока еще в ружейном стволе.
Шаг 3 – это проверка закономерности «если-и-тогда» в цикле. Мы делаем это в ходе повторяющихся экспериментов или наблюдений, чтобы проверить, всегда ли она верна. Когда мы проверяем закономерность, этот шаг повторяется снова и снова, позволяя нам убедиться в том, что каждый раз мы получаем одни и те же результаты. (Цикл обозначен маленькой черной стрелкой под шагом 3 на илл. 2.1.) Лучшие систематизаторы повторяют этот цикл десятки или даже сотни раз, чтобы убедиться в том, что закономерность «если-и-тогда» верна. Если она подтверждается и выявлена впервые, то мы имеем дело с изобретением.
Наконец, на шаге 4 мы видоизменяем эту обнаруженную закономерность и снова проверяем ее в ходе циклов. Мы модифицируем первоначальную закономерность «если-и-тогда», разбив ее на части, и меняем «если» и/или «и», наблюдая за тем, что будет с компонентом «тогда». Затем мы тестируем эту измененную закономерность, проводя цикл за циклом, чтобы проверить ее справедливость в каждом из них. Если закономерность сохраняется и ее до этого никто не замечал, мы имеем дело еще с одним изобретением. После этого мы можем решить, придерживаться ли теперь модифицированного алгоритма, поскольку он повышает эффективность системы и/или приводит к появлению чего-то совершенно нового и полезного.
Обратите внимание, что иногда новая «если-и-тогда» закономерность – это скорее открытие, чем изобретение. Например, когда в 1954 г. эпидемиологи Ричард Долл и Остин Хилл обнаружили, что если вы курите (подвергаетесь воздействию табачного дыма) и выкуриваете более тридцати пяти сигарет в день, тогда у вас в сорок раз больше шансов заболеть раком легких{17}, это было открытием, а не изобретением.
Во всех случаях, когда вы систематизируете, вы получаете контроль над системой. Подумайте о плавании под парусом: если моя лодка неподвижна и я держу парус перпендикулярно направлению ветра, тогда она начнет двигаться вперед в том же направлении, что и ветер{18}.
Приведенное выше описание может ассоциироваться с поведением профессионально обученного исследователя или инженера, но позвольте напомнить, что систематизируем мы все: у каждого из нас в мозге заложен механизм систематизации. Так что эта теория не об ученых и инженерах, а обо всех нас. Тем не менее, как мы увидим, многие из тех, чей механизм систематизации настроен очень точно, склонны выбирать работу в таких областях, как естественные науки или техника. Другие могут освоить игру на музыкальном инструменте, какое-либо ремесло или вид спорта, поскольку и в этих профессиях полезно стремление к систематизации. Схема на илл. 2.1 кажется очень абстрактной, однако илл. 2.2 показывает конкретный пример того, как можно применить механизм систематизации.
Илл. 2.1. Как систематизация приводит к изобретению, контролю и открытию[3]
Илл. 2.2. Как систематизация привела к изобретению сельского хозяйства[4]
Азами систематизации владеет любой ребенок и каждый из нас – это обнаруживается в том, что мы задаем себе вопросы и пытаемся понять, как что-то устроено. Достаточно понаблюдать за тем, как ребенок исследует объект, когда он пытается сообразить, что можно делать с его помощью или что он способен с ним делать. Это озорное любопытство, движимое желанием разобраться в системе или решить проблему, и есть повседневная систематизация в действии. Это тот самый момент «Ага!», когда малыш определяет, как уравновесить башню из кубиков, как регулировать напор воды в кране или как нажать на выключатель, чтобы появился свет. Мышление по принципу «если-и-тогда».
Когда мы распознаем закономерность «если-и-тогда», мы имеем дело с системой. Поэтому я использую слово «систематизация». Оказывается, что системой является каждый инструмент, от первого лука со стрелами, первого музыкального инструмента до современных текстовых сообщений. Это всё инструменты, которые мы изобрели, чтобы они выполняли работу за нас. Я утверждаю, что наш единственный путь к изобретению нового инструмента или усовершенствованию существующего заключается в механизме систематизации и его четырех шагах{19}.
Чтобы дать вам представление о том, как действует механизм систематизации, приведу один из моих любимых примеров механической системы, изобретенной около 5000 лет назад в ответ на важный вопрос: как можно переместить очень тяжелый объект? Допустим, кто-то посмотрел на тяжелый камень, а затем посмотрел на своего быка, оценив его возможное применение в духе закономерности «если-и-тогда». Мне нравится в этом примере то, что бык уже существовал, но человек посмотрел на него по-новому: если камень невероятно тяжел и я использую силу быка, тогда он сдвинет этот камень. Бык рассматривался уже не просто как бык, а как элемент причинно-следственной операции по принципу «если-и-тогда». Историки считают, что именно так 5000 лет назад привезли огромные камни Стоунхенджа в Англии на то место, где они теперь находятся{20}. Это изобретение, вероятно, основано на применении другого, более раннего инструмента – колеса, созданного примерно пятью столетиями ранее{21}. Сочетание этих двух изобретений позволяло быку тащить огромные тяжелые камни с помощью катков или на санях{22}. Оно, как и многие изобретения, было масштабируемым (илл. 2.3).
Илл. 2.3. Изобретение способа передвигать тяжелые камни[5]
Вернемся к тем самым трем маленьким словам – если, и, тогда, чтобы вкратце раскрыть их точное значение, поскольку тема книги так или иначе связана с ними. (Я говорил своему редактору в шутку, что это может быть самая короткая книга в мире, состоящая всего из трех слов. Но редактор вполне благоразумно попросила меня раскрыть тему поподробнее.)
Слово «если» имеет по крайней мере три значения: выражает условие (как в предложении «если Х истинно»), предшествование («если сначала произойдет Х») и просто используется для обозначения вводной информации, как при описании изначального состояния объекта и события.
Слово «и» подобно волшебному слову, поскольку относится к таким действиям, как сложение или вычитание, или к тому, что делается с исходными данными. Самое важное здесь то, что «и» указывает на причинно обусловленное действие{23}. Я считаю эту причинную составляющую волшебством, поскольку она превращает что-то одно (исходные данные, «если») в нечто другое (результат, «тогда»). Обратите внимание на «и» в следующей закономерности: если лед находится в миске и миска стоит на огне, тогда лед превратится в воду. То, что следует за «и», является причиной изменений.
Наконец, слово «тогда» имеет по крайней мере три значения: заключение (как в предложении «тогда Y истинно»), следствие («тогда из этого следует Y») или просто указание на результат, как в случае какого-либо преобразования исходных данных. Это также значит, что закономерность «если-и-тогда» можно описать как закономерность «исходные данные – действие – результат» (илл. 2.4).
Илл. 2.4. Одно из значений «если-и-тогда». Эти три маленьких слова отображают то, что инженеры называют «исходные данные – действие – результат»[6]
Систематизировать умеют только люди, и мы занимаемся этим, чтобы делать открытия, решать проблемы, управлять и изобретать{24}. Развитие механизма систематизации означало, что людям удавалось не только изобрести инструмент, но и увидеть существующие инструменты в новом свете: мы могли понять суть инструмента, а затем внести в него изменения, чтобы создать новый, предположительно лучший инструмент. Алгоритм «если-и-тогда» позволял людям усовершенствовать прежние изобретения, чтобы создавать всё новые модификации, новые инструменты. Поскольку люди продолжали делать это, повторно запуская алгоритм, настраивая каждый раз параметры «если» и/или «и», это вело к появлению бесконечной череды изобретений.
Сегодня мы окружены мириадами сложных инструментов, используемых в повседневной жизни, многие из которых мы принимаем как должное, но и они были когда-то изобретены. Я называю их сложными, потому что они сложнее тех, которыми пользуются животные, не принадлежащие к человеческому роду. Тем не менее они не обязательно очень мудреные. Некоторые из них настолько просты, например вилка, которой вы едите салат, кофейная чашка или же стул, на котором вы сидите, что вы, вероятно, даже не считаете их инструментами, тем не менее это инструменты. Всё это механические системы. Есть среди них не столь обыденные, так как приводят к существенным улучшениям, подобно очкам на вашем носу, которые эффективно решают проблемы со зрением. А еще какие-то механические системы в корне изменили нашу жизнь, например авиация – результат экспериментов сэра Джорджа Кейли, британского изобретателя XIX в., который обнаружил, что если у планера имеется неподвижное крыло и оно установлено под углом в шесть градусов, тогда планер взлетит{25}.
Занимаясь систематизацией, мы ищем системы (закономерности «если-и-тогда») в окружающем нас мире с целью понять их. Однако такие механические системы, как бык, тянущий тяжелый камень, лишь одна из их разновидностей. Когда мы смотрим на мир, мы видим мириады природных систем: изменение погоды, когда падают снежинки, движение крыльев стрекозы, движение приливных волн. Их все можно анализировать по схеме «если-и-тогда», чтобы делать прогнозы: если на небе кучево-дождевые облака и слышен гром, тогда погода будет ненастной{26}. Подобные прогнозы могут служить очень полезной системой заблаговременного предупреждения.
Что касается других природных систем, то, проанализировав их с точки зрения правила «если-и-тогда», мы получаем возможность ими управлять, как это было с изобретением агрикультуры. (Если семя помидора находится в почве и почва влажная, тогда из него вырастет куст помидора.) Сельскохозяйственная революция, произошедшая 12 000 лет назад, сменила кочевой образ жизни охотников-собирателей, позволявший нам кормить свои семьи, на оседлый, с созданием крестьянских хозяйств, обеспечивавших жизнь целой деревни.
Или рассмотрим другую природную систему. Изобретение медицины, на что были способны только люди, дало ответ на такие вопросы, как «Почему у меня прошла головная боль?». Лечение травами существует не менее 3300 лет, и, по всей видимости, оно зародилось в тот момент, когда кто-то выдвинул, например, следующую гипотезу: «Если у меня болит голова и я съем ивовую кору, тогда головная боль пройдет»{27}. Почему мы не видим, чтобы обезьяны пробовали применять различные травы, когда они больны? Позже в этой книге мы рассмотрим поведение приматов и других животных и выясним, занимаются ли они самолечением, но, если говорить вкратце, я утверждаю, что никакие животные, за исключением человека, не экспериментируют{28}. На протяжении нескольких тысяч лет людей, которые проверяли воздействие трав на здоровье, часто почитали как целителей. В современном обществе наши лучшие исследователи в области медицины по-прежнему обладают заслуженно высоким статусом, потому что если их теория «если-и-тогда» подтверждается, то ее можно применять для лечения болезни в масштабах всего населения, а не у отдельного пациента. Однако все, что делают эти медики, как и тысячу лет назад, – это тщательно проверяют «если-и-тогда» закономерности: «Если я измерю размер раковой опухоли и применю это конкретное лекарство, тогда опухоль станет меньше».
Когда мы анализируем правила «если-и-тогда», управляющие системой, мы понимаем, как она работает. Конечно, всегда есть что-то неизученное, но систематизация – процесс циклический, мы можем продолжать изучать систему, узнавая все больше о ее внутренних механизмах, но метод всегда тот же: «если-и-тогда».
Использование новых знаний, проистекающих из механизма систематизации, позволило людям открыть, как работают природные системы, например почка, и позволило нам изобретать механические системы, такие как ветряная мельница, микроскоп и телескоп. Сегодня мы можем вырастить новый сорт цветка, редактировать ген, разработать новый лекарственный препарат или построить новую больницу – всё это системы разных порядков величин, все они находятся под нашим контролем, и все являются результатом работы механизма систематизации. Этот скромный процесс в человеческом мозге оттачивался на протяжении 70 000–100 000 лет, способствуя появлению все более впечатляющих изобретений{29}.
Английский математик XIX века Джордж Буль впервые описал принцип мышления «если-и-тогда» в своих исследованиях логики, и я признаю, что для описания работы механизма систематизации заимствую его термины{30}. Считается, что Буль предвосхитил изобретение современной электроники, разработку современного компьютера и цифровую революцию, но, на мой взгляд, не менее важное его наследие заключается в четкой терминологии, которую он оставил нам для описания логики механизма систематизации. Терминология Буля, описывающая этот процесс в виде формулы «если-и-тогда», прекрасно передает суть систематизации. Мы могли бы отдать дань его глубокому пониманию вопроса, назвав систематизацию, присущую, по моему убеждению, исключительно человеку, булевым мышлением.
Сын сапожника, Буль бросил школу после начальных классов. Его обучал отец, и в остальном он был по большей части самоучкой. В итоге он стал математиком и философом логики и в 1854 г. написал книгу под названием «Законы мышления» (The Laws of Thought). Чтобы поддержать своих братьев, сестер и родителей, будучи единственным кормильцем в семье, в возрасте шестнадцати лет он стал учителем в Донкастере в Йоркшире. Впечатляет то, что к девятнадцати годам он открыл собственную школу в Линкольне в Ист-Мидлендс. Спустя еще пятнадцать лет, несмотря на отсутствие у него формального математического образования, он был назначен профессором математики в Квинс-колледже в Корке, в Ирландии.
Одним ноябрьским днем в 1864 г. сорокадевятилетний Буль прошел под проливным дождем три мили от своего коттеджа до университета, где читал лекции. Добрался он туда, промокнув насквозь. Когда он вернулся домой, у него поднялась температура, а его жена Мэри, следуя извращенной логике, основанной на гомеопатии, которую она практиковала, полагала, что лекарство от болезни должно напоминать ее причину. Поэтому она обернула мужа в мокрые простыни и, по некоторым данным, вдобавок вылила на него несколько ведер воды. Бедному Джорджу стало хуже (что для нас, современных читателей, неудивительно), и через несколько дней он скончался.
Трагическая ирония заключается в том, что Буль, замечательный логик, погиб из-за ошибочной логики Мэри. (Двойная ирония состоит в том, что Мэри сама была превосходным математиком{31}.) Мне не встречалось ни одного свидетельства тому, что Мэри Буль обвиняли в непреднамеренном убийстве своего мужа, хотя ее действия можно расценить именно таким образом. Очевидно, она намеревалась исцелить его, но его уход из жизни в сорок девять лет лишил мир одного из величайших умов в области логики. К счастью, Буль уже успел внести огромный вклад в науку. Его интеллектуальное наследие представлено в разделе алгебры, названном в его честь (а также его именем назван кратер на Луне).
Даже двухлетние дети способны систематизировать, используя основы логики «если-и-тогда»{32}. Это указывает на то, что мы (и никакой другой вид) отчасти от рождения запрограммированы на поиск этих закономерностей. Дети дошкольного возраста задаются вопросом, почему тот или иной впервые увиденный объект ведет себя неожиданным образом, и они ищут объяснения (причины). Еще больше впечатляет то, что они проводят «испытания», чтобы выяснить, что к чему, отслеживая отклонения от нормы, а также могут определить разные виды причинно-следственных связей. Например, дошкольники могут обнаруживать различия между теми или иными механизмами: как выключатель может привести в движение одно зубчатое колесо, но не другое или запустить одно зубчатое колесо, чтобы передать движение другому. При этом они ищут свидетельства существования различных закономерностей «если-и-тогда»{33}. Таким образом, по всей видимости, систематизация отчасти встроена в человеческий мозг.
Существует три разных способа проверить закономерность «если-и-тогда». Первый основан на наблюдении. Часто мы прибегаем к нему, когда явление настолько масштабно, что мы не можем получить доступ к переменным, чтобы управлять ими. Примером может служить попытка разобраться и ответить на вопрос: «Почему Луна меняет свою форму?» Наблюдение – это действенный способ обнаружить изменение, выдвинуть гипотезу и проверить ее по схеме «если-и-тогда». Также наблюдение может быть использовано и когда необходимо ответить на вопросы об очень маленьких объектах, требующих осторожности, например при наблюдении за пауком для того, чтобы понять, каким образом он перемещается по своей паутине. Когда мы оглядываемся назад, на детство великих ученых, оказывается, что многие из них, будучи детьми, наблюдали за множеством природных закономерностей в саду за домом, так же как это делал Джона.
Второй способ систематизировать – экспериментирование. Обычно мы прибегаем к экспериментам, когда можем перейти к практике и протестировать систему, например при попытке найти ответ на вопрос, как работает кухонный тостер, или, наблюдая за венериной мухоловкой, выяснить, как венерина мухоловка ловит добычу. Мы проверяем нашу гипотезу о закономерности «если-и-тогда», притворяясь мухой, осторожно касаясь листьев этого растения с помощью маленькой веточки, чтобы обнаружить ключевой механизм: когда один из крошечных жестких волосков на листьях сжимается, это движение заставляет захлопнуться обе створки листа менее чем за секунду{34}