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. |
|
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. |
Под научным методом мы понимаем ряд таких процедур, которые используются в процессе приобретения знаний и которые основываются на следующем:
распознавании и четком формулировании проблемы;
сборе данных посредством наблюдения и, насколько это возможно, эксперимента;
формулировании гипотез посредством логических рассуждений;
проверке этих гипотез.
Со времен Дж. Буля [3] логики и философы проделали грандиозную работу по изучению законов мышления (Коэн и Нагель, Вулф). 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 рассуждений, 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 сокращении 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 аналогии, 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).
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).
Вспышка интуиции, "озарение". Хотя она и подготовлена предшествующими операциями, но тем не менее не может быть выведена из них путем применения формальной логики.
Все это можно представить на диаграмме следующим образом:
(1) Сформулированный понятийный элемент (например, артрит)
(2а) Отнесенный к определенному классу в соответствии со своими характеристиками (например, гнойный)
(2б) Отнесенный к определенному классу в соответствии с вызывающей его причиной (например, микробный)
(3а) Эволюция характеристик (например, промежуточные стадии между нормальным суставом и су стало м, пораженным артритом; возможность развития заболевания о будущем)
(3б) Опосредование причинно-следственных связей (например, каким образом микробы проникли в сустав; какова вероятность того, что артрит вызовет поражение во всем организме).
Все это бессознательно смешивается с предыдущим опытом (4) Вспышка интуиции (озарение) (например, совершенно новая интерпретация некоторых форм артрита как проявление общего заболевания соединительной ткани).
Обладая глубокими познаниями, трудолюбием и вооружившись логикой, можно более или менее осознанно проложить путь от 1) к 3а) 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.
Три 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.
- Нет, 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.
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 рассуждений по аналогии состоит в том, что две пары терминов, которые мы сравниваем между собой, всегда в некоторых отношениях отличаются друг от друга, 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.
|
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. |
|
Метафора — это отличительный признак гения, ибо способность образовать хорошую метафору есть способность распознать сходство. |
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.
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 и 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 и 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 и 7), в то время как детектор точечных линий зарегистрирует узлы 5 и 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 и 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 и 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. |
|
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. |
36аТомас Уильям Кельвин (1824--1907) — выдающийся английский физик, член и президент Лондонсокго 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. |
Факты и теории.
|
Познавать, не размышляя, — бесполезно; размышлять, не познавая, — опасно. |
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 этим 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 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 недостаточно 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. |
|
Каждый раз, когда экспериментальные данные противоречат существующей теории, это означает новый успех, так как в этом случае в теорию необходимо внести изменения и коррективы. |
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 лаже 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. Мажанди36б 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].
36бФрансуа Мажанди (1783--1855) — французский ученый, исследователь физиологии нервной системы. — Прим. перев.
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. |
|
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 Меллор36в 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". Доведись Ф. Бэкону услышать это, он, по-видимому, был бы немало удивлен. |
36вA Comprehensive Treatise on Inogranic and Theoretical Chemistry, vol. I, p: 17.
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 допустимы лишь дедуктивные рассуждения, в то время как индуктивное мышление следует оставить философам. Указывается также на бесплодность дедуктивных рассуждений, 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 рассуждений 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 противовоспалительных 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 (как в блоке понятий), 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 мира. 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.
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 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.
Представим это графически. На рисунке изображен изначальный беспорядок, открывающийся перед исследователем при обнаружении явно не связанных между собой элементов. Семь из них имеют нечто общее: все они содержат черные линии. Назовем их "классом с черными полосами", с тем чтобы отличать от всех других объектов, которые не содержат черных линий. В рамках данного класса можно различать также подклассы с точечной II черной полосами, клеточной и черной полосами и просто с черной полосой. В результате остался единственный объект (No 3), не соответствующий ни одному из названных подклассов, поскольку он содержит сразу две черные полосы, одну точечную и одну клеточную. Подобная классификация строится не на теории, а на простом наблюдении.
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 упорядоченности отдельных объектов.
Предприняв ряд попыток объединить их, он, возможно, отыщет некий способ их организации, соответствующий гипотезе, согласно которой все эти объекты характеризуются тем, что естественным образом располагаются по двум параллельным линиям.
Если наблюдатель достаточно решителен, он даже выявит определенную последовательность в переходе от большого круга (No 5) до малого эллипса (No 1), а также вторую систему: большой квадрат (No 7) преобразуется в меньшую фигуру с закругленными углами (No 6).
В результате подобного расположения рассматриваемых объектов выявляются некоторые новые виды упорядоченности. Например, согласно данным измерений, максимальный диаметр последовательных объектов верхнего ряда уменьшается по мере движения слева направо на величину, равную в точности меньшему диаметру (т. е. ширине) фигуры No 1. И, более того, все объекты в обоих рядах можно теперь соединить между собой прямыми линиями (точечными, клеточными или черными), представляющими собой проекции внутренней, "естественной" структуры объектов-элементов.
И все же данная классификация не может быть признана удовлетворительной. Элемент No 3, содержащий и точечную, и клеточную линии, не соответствует сколько-нибудь естественным образом ни одной из двух последовательностей, а линия, соединяющая верхний и нижний ряды, выглядит искусственной: рассматриваемые элементы не содержат предпосылок существования столь длинной ломаной линии (соединяющей элементы No 3 и No 6), как это постулируется в указанном на рисунке их гипотетическом расположении. И наконец, легко заметить, что несколько элементов не могут быть расположены вертикально, поскольку полосы в них идут горизонтально36г. Данная гипотеза не предполагает сколько-нибудь упорядоченной связи между элементами, и все же, как ни плоха наша классификация (мы не знаем, можно ли считать ее ошибочной), она обнаруживает некоторые неожиданные закономерности.
36гАвтор имеет ввиду вертикальное расположение цифр, обозначающих номера узлов элементов. — Прим. перев.
Но вот следующий наблюдатель, намереваясь внести больше порядка, разместил все элементы в одну линию.
Эта картина, пожалуй, несколько проще. Прежде всего соблюдается естественный порядок номеров от 1 до 7. Но один элемент, а именно No 3, все еще создает некоторый беспорядок, номера элементов по-прежнему не расположены строго вертикально, соединяющие линии все еще содержат чисто гипотетические изгибы (существование которых ни в коей мере не вытекает из наблюдаемых свойств самих элементов), а внезапное несоответствие размера и формы элементов No 5 и No 6 выглядит искусственным.
И тогда третий наблюдатель классифицирует рассматриваемые элементы по совершенно новой системе, располагая их все в виде буквы Y.
Такая классификация имеет очевидные преимущества перед всеми остальными. Она соединяет и упорядочивает все семь элементов наиболее простым способом, используя минимальное количество идеально прямых соединительных линий (допущений), причем все они соответствуют естественной структуре самих элементов.
В этом случае гипотеза становится теорией, в особенности если она обладает предсказательной силой. Последняя могла бы проявиться, например, в следующем: вполне можно было бы ожидать, что, изучая область, лежащую влево от элемента No 1, мы обнаружили бы еще меньшие по размеру эллипсы с черной полосой или что в правом верхнем углу от элемента No 5 появились бы еще более крупные круги с точечными и черными линиями.
Если теория получает подтверждение такого рода, то она может способствовать формулированию новых гипотез. Так появляется возможность предположить, что все рассматриваемые элементы имеют общий "порядок", располагаясь слева от элемента No 1 (теория эволюции), или же что все элементы проявляют тенденцию к упрощению — превращению во все меньшие по размеру эллипсы с единственной черной полосой наподобие элемента No 1 (теория развития в сторону упрощения). Как и для любой чистой теории классификации, подтверждением нашей теории могут служить лишь те закономерности, которые она создает, включая и способность ее предсказывать будущие закономерности (например, где следует ожидать появления дополнительных элементов и каких именно). Данная теория не делает попыток вскрыть причинно-следственные отношения между элементами, однако она обеспечивает основание для этого шага, который, как правило, предпринимается на более поздних стадиях исследования. Сама по себе упорядоченность уже предсказывает наличие причинно-следственных связей. К примеру, если мы, изучая явления Природы, заметили, что те или иные элементы организованы по принципу уже известной нам Y-образной модели, мы могли бы ожидать, что под действием некоторых локальных факторов в направлении ветвей фигуры Y появились черные, точечные или клеточные линии. В то же время можно было бы также ожидать, что наличие во внутренней структуре таких линий заставило рассматриваемые элементы принять Y-образную форму.
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.
Теории причинности.
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. 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 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 событиями 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 propter 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?
Заблуждения.
|
Природа, насколько может, говорит нам явную ложь. |
В логике заблуждения, как правило, делятся на материальные (ошибочное утверждение о каком-либо факте), вербальные (неправильное применение терминов) и логические, или формальные (некорректное выведение следствия). Согласно известной классификации, предпринятой Аристотелем в "Органоне", а именно в работе "О софистических опровержениях", существует восемь основных типов заблуждений37.
37 В советском издании сочинений Аристотеля в переводе Л. И. Иткина указаны семь видов софистических опровержений (Аристотель. Соч. в 4-х томах, т. 2) гл. 5. М., 1978, с. 540). В качестве восьмого вида логического заблуждения автор указывает заблуждения, которые специально не рассматриваются в данной работе Аристотеля, но указываются в его "Аналитиках". — Прим. перев.
1. От привходящего — когда привходящий факт принимается за существенный (например, данный гормон белый, вывод — все гормоны белые).
2. Secundum quid ("следует из общего". — лат.)- ошибочное распространение общего правила на частный случай, и наоборот, без учета изменяющихся обстоятельств (например, если стресс вызывает дегенерацию вилочковой железы, то у крысы с удаленными надпочечниками стресс должен повлечь за собой такую же дегенерацию. На самом деле стресс воздействует на вилочковую железу через надпочечники, поэтому его действие блокируется при их удалении).
3. Неверные заключения — особый способ убеждения за счет отвлечения внимания на какой-либо посторонний факт (например, вместо доказательства ложности теории — нападки на ее приверженцев).
4. Предрешение основания — выдвижение в качестве доказательства того, что само требует доказательства, выбор таких посылок, которые заранее предопределяют вывод еще не доказанных посылок (например, отрицание довода на том основании, что он "ненаучен", что также нужно доказать).
5. Ошибка следования — рассуждение от последовавшего события к его условию (например, удаление паращитовидной железы вызывает судороги, следовательно, судороги указывают на отсутствие гормона паращитовидной железы).
6. Non sequitur ("не следует" — лат.) — обоснование заключения исходя из недостаточного или ложного факта (например, холод является стрессором, холод вызывает дрожь, следовательно, дрожь является неспецифическим проявлением действия всех стрессоров).
7. Post hoc ergo propter hoc ("после этого — значит, по причине этого" — лат.) — если изменение появляется после воздействия какого-либо фактора, оно должно быть обусловлено этим фактором (например, если эксперимент удался весной, но не удался осенью, его успех зависит от смены времен года).
8. Ошибка совмещения множества вопросов — когда несколько вопросов неправомерно объединяются в один (например: "Почему кортизон является самым полезным из всех кортикоидов?" В данном случае утверждение о полезности кортизона вводится "контрабандой" как доказанный факт).
Такая систематизация всех возможных ошибок, сводящая их в конечное количество групп, весьма соблазнительна, но она сама таит в себе явную ошибку: кроме того что группы взаимно перекрывают друг друга, сама по себе классификация ошибочных толкований и их наименование мало чем помогают ученому в его повседневной работе. Клод Бернар заканчивает свой классический труд "Введение в изучение экспериментальной медицины" словами: "Когда такие философы, как Бэкон или же более близкие к нам по времени, предлагали общую систематизацию правил научного исследования, это было очень заманчиво для всех, кто знаком с наукой лишь издали, но для опытных ученых, так же как и для тех, кто намеревается посвятить себя науке, такие предложения лишены смысла, 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 заниматься наукой 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 исчерпывающий перечень. Просто я хочу описать те ловушки, в которые я лично попадал или чуть не попал. Как говорят французы, "L`homme averti en vaut deux" ("Предупрежденный стоит двоих").
Заранее оговорюсь, если эти заметки попадут в руки читателя, мало знакомого с моей областью интересов, я бы посоветовал ему просто бегло просмотреть последующие страницы или же перевернуть их, ибо обдумывание способов преодоления ловушек потребует определенных усилий. Я мог бы придумать нужные мне примеры, но если уж эти записки и обладают каким-либо достоинством в сравнении с привычными теоретическими работами по логике и психологии, то как раз тем, что они целиком основаны на личном опыте. Как я уже говорил, в высшей степени абстрактные законы мышления мало применимы к нуждам практической научной работы. В отличие от них способы преодоления типичных ловушек, использованные в конкретной области исследования, вполне можно распространить на другие сферы знания и даже на повседневную жизнь.
Поразительной характеристикой ошибок, которые совершали даже наиболее выдающиеся ученые, является их наивность. И все же мои примеры реальны. Все они взяты из истории биологии и действительно были совершены. опытными профессиональными учеными. Большинство из этих ошибок объясняется тем, что, когда мы смотрим на предмет с определенной точки зрения, у нас вырабатываются определенные психологические преграды, препятствующие восприятию этого предмета в другом ракурсе. Наше понимание зависит от прошлого опыта, но в той же степени, в какой наши воспоминания помогают мыслительному процессу, они могут и тормозить его. В нашем сознании образуются "белые пятна". Все необычное мы воспринимаем как невероятное, в то время как именно необычное и является богатейшим источником великих открытий.
Ошибка упущенного контроля.
Это наиболее распространенная ошибка в биологических экспериментальных исследованиях. Каждый знает, что если мы хотим изучить какое-либо воздействие, то для сравнения нам необходимы контрольные объекты, не подвергавшиеся этому воздействию. Однако в реальных экспериментах для обеспечения осмысленных границ сравнения могут понадобиться и другие формы контроля. Например, если мы хотим установить специфическое действие вводимого путем инъекции препарата, то соответственно контрольным объектом будет не такое животное, которому не делали инъекций, а такое, которому сделали аналогичные инъекции вещества — растворителя препарата, исследуемого на экспериментальном животном. Таким образом устраняются любые неспецифические воздействия как раствора, так и самой процедуры инъекции, которые являются потенциальным источником ошибок.
Необходимость подобных видов контроля, как правило, не вызывает сомнений, а вот более скрытые источники ошибок нередко упускаются из виду. Например, если испытываемый препарат является мочегонным, обезболивающим или просто высокотоксичным веществом, необходимо провести контрольные воздействия, вызывающие равнозначные мочегонный, обезболивающий или токсический эффекты, прежде чем наблюдаемое изменение можно будет приписать изучаемому препарату как специфическое.
Я особенно остро осознаю потребность в контроле такого типа, ибо берусь утверждать, что без него концепция стресса никогда бы не возникла. Когда проводимые нами инъекции формальдегида вызвали гипертрофию надпочечников и атрофию тимуса, было слишком соблазнительно заключить, что эти эффекты обусловлены формальдегидом. На самом деле все было и так, и не так. Верно, что формальдегид вызывает названные изменения, но такие же изменения вызывает и ряд других факторов, таких, как атрофии, морфин, адреналин, холод, жара и любой другой стрессор. Поэтому утверждение, из которого следовало бы, что гипертрофия надпочечников и атрофия вилочковой железы суть характерные результаты действия формальдегида, подобно тому как анестезия является типичным результатом действия эфира, было бы ошибочным. Мы знаем теперь, что стресс, вызванный формальдегидом — точно так же как и любым другим фактором, — приводит к увеличению надпочечников и к атрофии тимуса. Но для того чтобы подтвердить такую формулировку, нам пришлось провести огромное множество контрольных опытов, в том числе показать, что различные факторы, во всех прочих отношениях не связанные с формальдегидом (воздействие других препаратов, травмы, изменения температуры), вызывают такие же изменения и что формальдегид обусловливает их пропорционально другим своим воздействиям в качестве стрессора.
Пересекающиеся кривые "доза — эффект".
Мы так привыкли к тому, что большие дозы эффективнее малых, что наш разум плохо подготовлен к восприятию наблюдений, противоречащих этому правилу. Нередко исследователь, потерпевший неудачу при попытке подтвердить результаты работы своего коллеги, с жаром заявляет, что он не смог сделать этого, "хотя" и применял дозы, во много раз превосходящие те, которые использовались его предшественником.
Некоторое время назад нам удалось обнаружить, что мужской половой гормон, тестостерон, вызывает атрофию надпочечников.
Это положение было оспорено другими исследователями — они не получили такого же изменения, "хотя" вводили в несколько раз большее количество тестостерона, чем мы. Повторение этих экспериментов показало, что наблюдения наших критиков были верными. Но столь же верными были и наши. Специфическое воздействие этого соединения состоит в том, что в малых дозах тестостерон вызывает атрофию надпочечников, в то время как его большие дозы обусловливают их гипертрофию. По-видимому, воздействие тестостерона в качестве стрессора пересиливает его специфическое воздействие в качестве гормона, ведущее к атрофии надпочечников. Именно эта работа впервые привлекла наше внимание к очень распространенному в фармакологии явлению, которое мы назвали "закон пересекающихся кривых "доза — эффект"". В рамках этого закона получили объяснение многие очевидные парадоксы фармакологии.
В эндокринологии принято считать, что, если неочищенная вытяжка железы может быть разделена на две фракции, обладающие качественно различным действием, то это служит доказательством того, что первоначальный неочищенный препарат содержал две активные составляющие, которые различались по химическому составу и которые теперь отделены друг от друга. В отношении таких желез (как, например, гипофиз и плацента), вырабатывающих различные гормоны, эта аксиома была и продолжает оставаться основой каждой дискуссии, касающейся предполагаемого открытия новых гормонов. И при всем при том она ложна, и вот каким образом мы это доказали.
Если приготовить раствор, содержащий в определенной пропорции (скажем, 1:1) два химически чистых, но фармакологически антагонистических гормона, то, давая один и тот же раствор в малых и больших дозах, мы можем получить качественно различные (а иногда и диаметрально противоположные) эффекты. Давно известно, к примеру, что фолликулоид или "эстрогенное" соединение (например, эстрадиол) вызывает у крыс ороговение влагалища, в то время как соединение желтого тела (например, прогестерон) — выделение слизи. Если малые дозы эстрадиола, как раз достаточные, чтобы вызвать ороговение, даются совместно с высокими дозами прогестерона, эффект ороговения полностью устраняется вторым соединением и влагалище начинает выделять слизь. Мы показали, впрочем, что раствор, содержащий в фиксированной пропорции смесь эстрадиола и прогестерона, в низких дозах вызывает ороговение, а в высоких — выделение слизи. По-видимому, очень малые дозы эстрадиола способны производить практически максимальный эффект, который не устраняется малыми дозами прогестерона. Но по мере того как дозы обоих соединений возрастают, блокирующее действие прогестерона постепенно начинает преобладать, поскольку интенсивность его продолжает возрастать по мере увеличения дозы, в то время как противоположное действие эстрадиола не усиливается.
Чтобы продемонстрировать широкую применимость этой концепции, рассмотрим еще один пример из другой области эндокринологии. Хорошо известно что у крыс с удаленными надпочечниками развитие экспериментально вызванного воспаления может быть приостановлено с помощью обладающего антивоспалительным действием кортикоида (например, кортизола) и что такое ингибирование воспалительного процесса в свою очередь блокируется способствующим воспалению гормоном (например, дезоксикортикостеронацетатом, или ДКА). Однако можно приготовить смесь, содержащую оба этих гормона в некоей заданной пропорции, и тогда ее малое количество будет стимулировать, а большое ингибировать воспаление.
Действительно, если теперь разбавить часть этого раствора, то воспалительному действию разведенного раствора можно воспрепятствовать одновременным введением более концентрированного исходного раствора. Это явление опять-таки объясняется законом пересекающихся кривых "доза — эффект", как это показано на рисунке.
Заметим, что эффект действия ДКА резко возрастает, но быстро достигает постоянного уровня при величине дозы, обозначенной "1". Эффект действия кортизола возрастает медленнее, но в итоге достигает значительно более высокого плато при дозе "2". Эти кривые подходят также и для иллюстрации ранее упомянутого антагонизма между эстрадиолом и прогестероном, с той лишь разницей, что при этом "мишенью" является не воспаление, а ороговение влагалища.
Следует помнить, что закон пересекающихся кривых "доза — эффект" обусловлен не взаимной химической нейтрализацией двух соединений, а противодействующими взаимосвязями между двумя фармакологическими свойствами. Вот почему он может проявляться кортизол 1 доза 2 даже в различных дозах одного и того же соединения, если последнее обладает двумя независимыми и потенциально антагонистическими фармакологическими свойствами. Тестостерон как раз и является таким соединением, поскольку он вызывает ороговение влагалища при низких дозах и выделение слизи — при высоких. Мы также видели, что в силу аналогичных причин тестостерон вызывает атрофию надпочечников при низких, а гипертрофию — при высоких дозах.
Из сказанного может сложиться впечатление, что явление пересекающихся кривых "доза — эффект" способно ввести в заблуждение только в том случае, если фармакологические свойства одного препарата противоречат свойствам другого. В действительности же это явление может даже порождать качественно новые эффекты. Например, как видно из вышеприведенного рисунка, ни воспалительные, ни противовоспалительные свойства кортикоидной смеси не являются однозначными в точке пересечения; таким образом, ни одно из действий этой смеси избирательно устраняется из общей картины.
А поскольку другие свойства ДКА и кортизола не являются взаимно противоречивыми (например, согласно рисунку, влияние кортизола на отложение гликогена в печени не подавляется ДКА ни при каких дозах), постольку их другие действия (скажем, поддержание кортикоидами жизнеспособности при недостаточности надпочечников) взаимно усиливаются. Легко представить себе, что исследователь, имеющий несколько пробирок, содержащих только эти два стероида в одной и той же пропорции, но с различной концентрацией раствора, может прийти к заключению, что во всех пробирках содержатся совершенно различные гормоны в чистом виде или по крайней мере ряд гормонов в различных пропорциях.
Я рассмотрел явление пересекающихся кривых "доза — эффект" довольно подробно, поскольку оно представляет собой наиболее распространенную причину ошибок в тех областях науки, которыми я занимаюсь, — эндокринологии и исследовании стресса.
Расходящиеся кривые "время — эффект".
Аналогичная проблема возникает в том случае, когда различные действия одного и того же фактора проявляются не одновременно.
Приведем пример из наших исследований по стрессу и общему адаптационному синдрому. Переход между тремя типичными стадиями синдрома (реакция тревоги, стадия устойчивости и стадия истощения) не резкий: наблюдается некоторая размытость границ и определенные признаки проявления двух стадий. Справедливость сказанного не зависит от того, каким стрессором вызван синдром, поэтому нижеприведенный рисунок может послужить иллюстрацией расходящихся кривых "время — эффект" при стрессе вообще.
Мы видим, что кривые, описывающие соответственно тенденцию к отеку, липиды надпочечников, устойчивость к стрессу и вес тимуса, не пересекаются одновременно при смене стадии реакции тревоги стадией устойчивости и затем стадией истощения. Это объясняется различной степенью "инерции" у разных "мишеней" стресса.
Очевидно, если любой агент вызывает такие расходящиеся кривые "время — эффект" в разных "мишенях", то общий вид реакции может оказаться совершенно различным в двух экспериментах просто потому, что они были закончены и подвергнуты анализу в разное время. Разумеется, степень развития синдрома в целом к данному моменту времени зависит также от множества прочих факторов, которые нелегко контролировать и даже распознавать (например, состояние питания, дозировка и скорость поглощения вводимого вещества — стрессора, влияние не поддающихся контролю загрязнений, температура окружающей среды).
Передаточная станция.
Предположим, наблюдения показали, что как стимул S, так и гормон эндокринной железы Т могут действовать на "мишень" Т1. В таком случае, несомненно, теория, утверждающая, что только Т способен воздействовать на Т1, будет явно ложной. Но если проблема сформулирована именно таким образом, весьма соблазнительно счесть вышеупомянутое "утверждение самоочевидным. Однако оно оставляет без внимания возможные осложнения, обусловленные тем, что передача осуществлялась через Т. Хотя любой эндокринолог знает, что в конечном счете всякое стимулирующее воздействие "гландулотропных" гормонов гипофиза на железы передается именно таким образом, тем не менее на практике эта ошибка весьма распространена.
Ложность вышеприведенной и, казалось бы, не вызывающей сомнения аксиомы становится очевидной при рассмотрении следующей схемы:
Хотя, как показано на схеме, 8 может очевидным образом воздействовать на Т1, однако столь же справедливо было бы утверждать, что только Т в состоянии воздействовать на Т1, поскольку 5 оказывает действие на конечную "мишень" именно через эту передаточную станцию.
В нашем институте мы столкнулись с данной проблемой с связи с воспроизведением одного почечного заболевания, нефросклероза, с помощью метиландростендиола (МАД). Как я ранее показал в систематических экспериментах с несколькими сотнями стероидов, нефросклероз вызывают только те из них, которые обладают минералокортикоидной активностью. Поэтому обобщение, согласно которому нефросклеротическое действие тесно связано с минералокортикоидным эффектом, представлялось оправданным.
Затем один из моих бывших студентов, Флойд Скелтон, опубликовал чрезвычайно интересную статью, в которой он показал, что МАД также вызывает нефросклероз. Это соединение представляет собой тестоид, или мужской половой гормон. Оно определенно не обладает никакими минералокортикоидными свойствами, более того, ему вообще не свойственна кортикоидная активность. Даже в химическом отношении оно совершенно отлично от всех гормонов коры надпочечников.
Этот факт интриговал нас в течение известного времени, пока в сотрудничестве с Эрнесто Сальгадо мы не обнаружили, что МАД не оказывает нефросклеротического действия на крыс с удаленными надпочечниками, хотя на его тестоидное действие (стимуляция мужских вторичных половых признаков) удаление надпочечников не влияет.
Таким образом, стало очевидным, что, хотя удаление надпочечников никоим образом не препятствует действиям, характерным для МАД, оно не позволяет ему вызывать нефросклероз. Объяснением этому явлению, по всей видимости, может служить то обстоятельство, что нефросклеротическое действие МАД является следствием какой-то "ошибки обмена" в самой коре надпочечников; под его влиянием клетки коры вырабатывают преимущественно минералокортикоидоподобные гормоны.
Альтернативные пути.
Эта ошибка нередко вызывается явлением, которое я назвал "обусловливание" — зависимостью определенного действия от изменяющихся факторов. Здесь типичен следующий ход рассуждений: если стимул S действует на мишень Т1 только в присутствии эндокринной железы Т, то чрезвычайно вероятно, что S воздействует на Т1 через Т. Еcли затем можно показать, что гормоны железы Т действуют на Т1 (в том же смысле, в каком S воздействует на Т1 в присутствии Т), то можно считать практически установленным, что S действует на Т1 через посредство Т (как показано на предыдущей схеме).
Это заключение также ложно, как видно из следующей схемы:
Очевидно, при данных условиях S может воздействовать на Т непосредственно по пути Р, но это действие может проявиться лишь в присутствии гормонов Т. В этом случае мы говорим, что Р обусловливает гормональное действие Т, но сам по себе действенным не является.
Изучение кортикоидов дало нам бесчисленные примеры взаимосвязей такого типа. Скажем, у крысы с удаленными надпочечниками в отличие от не подвергавшихся этой операции крыс воздействие стрессором (например, формалином, холодом) не вызывает резкой временной дегенерации тимуса. В то же время кор-тизол обусловливает дегенерацию тимуса даже у крысы с удаленными надпочечниками и подпороговые дозы кортизола (которые сами по себе были бы неэффективными) цогут оказаться эффективными за счет одновременного воздействия Стрессоров даже в отсутствие надпочечников. В подобных случаях можно сказать, что стрессоры обусловливают или повышают чувствительность "мишени" (тимуса) к кортизолу. Практически то же самое взаимодействие между стрессорами и кортизолом было подтверждено для катаболического, противовоспалительного и многих других действий этого стероида.
Существует несколько разновидностей этого типа взаимодействия. Например, определенная реакция Т (на предыдущей схеме) может не иметь места ни под влиянием гормонов железы Т, ни под влиянием стимула S, если железа Т отсутствует. В подобных случаях реакция может быть все-таки получена при одновременном воздействии и гормонов Т, и стимула S.
Подходящим примером, с которым я столкнулся в процессе своей собственной работы по изучению кортикоидов, является воспроизведение почечного поражения, называемого нефросклерозом, посредством ДКА. У нормальной крысы, получающей диету с малым содержанием натрия, практически невозможно вызвать нефросклероз с помощью ДКА. Умеренное увеличение потребления хлорида натрия само по себе также не способно вызвать нефросклероз при данных условиях. Однако одновременное воздействие ДКА и малых добавок в пищу хлорида натрия неминуемо приводит к сильному нефросклерозу.
Разветвляющиеся пути.
Общий принцип наиболее распространенной ошибки, случающейся при "разветвлении путей" между стимулом и "мишенью", иллюстрируется следующей схемой:
Предположим, что, когда действие стимула впервые подверглось изучению, все первоначальные исследования оказались посвященными его воздействию на Т1 Т2 и Т3. Большие усилия были затрачены на определение того, как именно действует 5, и в результате для каждой из трех "мишеней" было с определенностью установлено, что все действия осуществляются через посредство передаточной точки Т. С течением лет способность S воздействовать только через Т приобрела характер классического примера и вошла в учебники. Если теперь обнаружится, что S действует также и на "мишень" Т4, то искушение предположить, что и в этом случае воздействие опосредуется все той же передаточной точкой, будет очень велико. на самом деле S все же может осуществлять свое воздействие напрямую. (как показано на рисунке) или через какую-либо передаточную точку, отличную от Т, но к настоящему времени существует психологический барьер, препятствующий даже рассмотрению такой возможности.
Мы столкнулись с этой конкретной проблемой в связи с нашей работой по изучению прямого воздействия препаратов АКТГ. Когда мы начали исследование, считалось общепринятым, что АКТГ действует лишь путем стимуляции выработки кортикоидов надпочечниками, поскольку все его известные эффекты могли быть устранены удалением надпочечников. Затем оказалось, что даже самые очищенные препараты АКТГ стимулируют препуциальные железы у крыс. Эти образования, будучи вторичными половыми признаками, регулируются половыми железами. Поэтому мы повторили свою работу на кастрированных животных, чтобы проверить возможность опосредования через половые железы. Подобного действия продемонстрировать не удалось, поскольку АКТГ сохранил свою активность и в отсутствие половых желез. Поэтому мы с уверенностью предположили, что имеем дело с обычным, то есть опосредованным надпочечниками, действием самого АКТГ, а не с действием примесей, стимулирующих половые железы.
Потребовалось известное время, прежде чем мы пришли к выводу о необходимости проверки того, действительно ли это конкретное действие АКТГ Зависит от присутствия надпочечников.
В итоге, когда эксперименты были повторены на животных с удаленными надпочечниками, мы обнаружили, что, как ни странно, эффект стимуляции препуциальных желез в отличие от всех других известных эффектов действия данного гормона не устраняется этой операцией. Таким образом, мы установили, что сам АКТГ (или какое-то вещество, присутствующее даже в самых очищенных препаратах АКТГ) оказывает на надпочечники прямые воздействия.
Оглядываясь назад, осознаешь, что проверка идеи об опосредующем действии надпочечников в общем-то элементарна. И тем не менее ни в одной из множество статей, описывающих стимуляцию препуциальных желез АКТГ, не было никаких данных об опытах на животных с удаленными надпочечниками. Считалось очевидным, что АКТГ может лишь стимулировать процесс выработки кортикоидов, что другие возможные его действия просто не проиходили в голову.
К сожалению, занимаясь воспроизведением нефросклероза с помощью больших доз СТГ, я опять допустил ту же ошибку.
Бесчисленными наблюдениями было твердо установлено, что СТГ не действует посредством надпочечников ни на какой ранее изученный вид ткани. Когда мы выяснили, что у соответствующим образом сенсибилизированных крыс большие дозы СТГ способны вызывать нефросклероз, вопрос о возможности опосредования надпочечниками долгое время даже не приходил мне в голову. В конце концов, правда, мы рассмотрели такую возможность и обнаружили, что у животных с удаленными надпочечниками никакие дозы СТГ нефросклероз не вызывают. В этом отношении даже проведение терапии с применением различных кортикоидов не может компенсировать отсутствующий надпочечник. Очевидно, нефросклеротическое действие СТГ (или какого-то вещества, неотделимого от СТГ и потому присутствующего во всех его соединениях) опосредуется надпочечниками.
Так называемая теория обратной связи при секреции АКТГ во время стресса, которая была столь популярна всего лишь несколько лет назад, основывалась на том же самом заблуждении.
Сначала со всей определенностью было установлено что во время реакции тревоги гипофиз выделяет АКТГ, который в свою очередь стимулирует выработку кортикоидов. В то же время было известно, что кортикоиды создают "компенсаторную атрофию" надпочечников посредством сокращения выделения АКТГ гипофизом. Очевидно, здесь мы имеем дело с механизмом обратной связи. С учетом всего этого соблазнительно было предположить, что во. время стресса выделение АКТГ стимулируется тем же самым механизмом, то есть потребление кортикоидов возрастает вплоть до возникновения состояния функциональной кортикоидной недостаточности. Эта недостаточность может затем стать стимулом для увеличения выработки АКТГ.
На самом деле фактических свидетельств увеличенного потребления кортикоидов с последующей кортикоидной недостаточностью на стадии реакции тревоги не существует. На практике концентрация кортикоидов в крови значительно возрастает во время стресса. Несколько лет назад мы показали также, что даже у животных, которым вводились чрезмерно завышенные дозы различных кортикоидов, стресс все же мог стимулировать надпочечник. Эти результаты привели нас к выводу о том, что уровень кортикоидов в крови регулирует выделение АКТГ только на околофизиологических уровнях. Фактической предпосылкой нормальной реакции стресса является необходимость хотя бы частичного выключения этого механизма обратной связи. В противном случае не было бы характерного значительного увеличения выработки кортикоидов. Тем не менее психологический барьер, препятствующий рассмотрению альтернативных вариантов, был столь значителен, что теория "обратной связи" оставалась в ходу в течение ряда лет.
Обобщающее название, или ловушка экстраполяции.
Очевидно, что многие проблемы, которые мы до сих пор рассматривали под разными названиями, в определенной степени перекрывают друг друга. Впрочем, как я уже говорил, я описывал эти заблуждения не столько для того, чтобы дать их четкую классификацию, сколько для того, чтобы представить их в том виде, в каком они сами себя обычно проявляют. Избегать подобных ловушек будет значительно проще, если познакомиться с их способами маскировки.
К примеру, та заслуживающая особого внимания мыслительная ошибка, которую у себя в лаборатории мы называем "дутый авторитет обобщающего названия", до известной степени перекрывается ошибками "разветвляющихся" и "альтернативных путей". Мне все же кажется, что было бы неплохо специально ее рассмотреть и соотнести с тем, какое значение приобретает проблема обобщающих- названий. Ибо не секрет, что слишком часто непосредственным источником ошибки фактически является сам используемый термин. Для иллюстрации используем следующую схему:
Рассматриваемая "мишень" (изображенная в виде столбчатой структуры в центре рисунка) обладает рядом общих характеристик.
Это единственная причина, по которой мы может пользоваться единым обобщающим названием, скажем "Т-столбик", вместо того чтобы всякий раз перечислять все его части, от Т1 до Т8. Такие общие характеристики не обязательно обусловливаются анатомическим сходством частей, они могут иметь чисто функциональную основу (скажем, почти повсеместно встречающиеся клетки ретикулоэндотелиальной системы тем не менее реагируют как единое целое).
Подобные обобщающие названия удобны, но они могут и вводить в заблуждение. На примере нашей схематической модели предположим, что некий исследователь доказал путем наблюдения семи составляющих Т-столбик частей, что S стимулирует развитие Т-столбика при воздействии на части Т1 — Т7, а S1 препятствует такому развитию при воздействии на части Т2 — Т7. Предположим далее, что к тому времени, как он получил эти результаты, его запас стимулов S1 исчерпался. В подобном случае велико искушение заявить, что, конечно же, действия и S, и S1 на Т1 и Т8 также будут взаимно нейтрализовать друг друга. Дело в том, что мы привыкли думать об S как о единственном стимулирующем факторе (широкая общая часть стрелок на рисунке слева), а об S1 — как о единственном препятствующем факторе, или ингибиторе (гребенчатая общая часть стрелок справа). На самом же деле, если рассмотреть схему более внимательно, то окажется, что как S, так и S1 действуют на Т1 стимулирующим образом, в то время как на Т8 S оказывает стимулирующее влияние, а S1 — вообще никакого. В данном случае использование трех обобщающих названий (и понятий), а именно: S как стимулятора, S1 как ингибитора и Т как "мишени", оправданно и удобно. Но при этом данные общие обозначения сами по себе становятся главной причиной того психологического барьера, который мешает видеть возможные исключения, имеющие место в отдельных точках (а именно в Т1 и Т8).
В качестве реального примера возьмем первичные и вторичные мужские половые признаки. Они представляют собой составную мишень, включающую ряд совершенно различных в структурном отношении тканей (семенники и борода у человека, рога у оленя, гребень у петуха и т. п.). Мы называем их единым обобщающим названием "мужские половые признаки", поскольку, несмотря на различия в их внешнем виде, функциях и расположении, они характерным образом развиты у особей мужского, а не женского пола. Далее, эти признаки в целом подвержены стимулирующему влиянию тестоидных "мужских" гормонов (например, тестостерона) и ингибируются фолликулоидными "женскими" гормонами (например, эстрадиолом). Это в свою очередь приводит нас к мысли о том, что точно так же целая группа других мужских гормонов действует как стимуляторы (андростерон, метилтестостерон), а женские гормоны (эстрон, эстрадиол) — как ингибиторы. Рост петушиного гребня и в самом деле стимулируется тестостероном, андростероном и метилтестостероном, а сдерживается эстрадиолом, эстроном и эстриолом. После того как при изучении многочисленных других мужских половых признаков было отмечено подобное взаимное противодействие, понятие гормонального антагонизма в половой сфере настолько прочно укоренилось в нашем сознании, что мы не замечаем исключения. А ведь молочные железы самца крысы стимулируются обоими типами гормонов, в то время как препуциальные железы стимулируются тестоидами, но не подвержены ингибирующему влиянию фолликулоидов.
Выявление подобных исключений неизбежно побуждает некоторых критиков оспаривать разумность использования обобщающих названий для совместного рассмотрения различных частей изучаемой "мишени" или для всего разнообразия индивидуальных действий стимулов. Подобный критический настрой совершенно неоправдан. Если судить по рассмотренному выше примеру, то обходиться без понятия "мужские половые признаки" или же "мужские гормоны" было бы неудобно, несмотря на исключительное, необычное поведение некоторых составных частей, к объединению которых тяготеет обобщающее название. Очевидно, было бы невозможно, скажем, перечислить все известные (а вообще говоря, и все еще не открытые) мужские гормоны каждый раз, когда мы хотим сказать, что определенный орган стимулируется не только тестостероном, метилтестостероном и андростероном, но и, насколько известно, всеми мужскими гормонами. Так уж устроен человеческий мозг, что в мыслительных процессах почти всегда используются символы, которые действуют в качестве кратких обозначений целых классов родственных сущностей. В противном случае мы погрязли бы в массе деталей, с которыми нам приходится иметь дело. Решение, сотоит не в том, чтобы отказаться от обобщающих названий, а в том, чтобы понять их ограничения и не наделять абсолютным авторитетом, которым они не обладают. Хорошее обобщающее название сослужит нам добрую службу, но лишь в том случае, если мы осознаем, что оно относится к исходным, но не к идентичным вещам.
В процессе моей собственной работы по изучению коры надпочечников мне пришлось столкнуться с несколько иной проблемой. Предлагая термины "минералокортикоид" и "глюкокортикоид" для двух основных клас-сов жизненно важных эффектов гормонов коры надпочечников, я настойчиво стремился подчеркнуть, что одно и то же химическое соединение может проявлять оба вида активности, хотя и в разной степени. Таким образом, этими терминами предполагалось обозначать эффекты, а не химические соединения.
Обширные экспериментальные данные впоследствии подтвердили тот факт, что эти эффекты не одинаковы и во многих отношениях взаимно противоположны. К тому времени удобства ради стало обычным делом применять термин "минералокортикоиды" или "глюкокортикоиды", если соответствующие соединения проявляли активность преимущественно одного или другого типа. Это, несомненно, оправдано и согласуется с общепринятым употреблением эндокринологической терминологии. Никто не усомнится в разумности называния кортизона "кортикоидом", хотя он и обладает небольшим маскулинизирующим действием (способствует росту волосяного покрова — так называемому гирсутизму), и точно так же никто не станет отвергать в применении к кортизону термин "мужской гормон", поскольку кортизон обладает соответствующим действием. Тем не менее за прошедшие годы более пятидесяти авторов заявили, что разделение между минерале- и глюкокортикоидами недопустимо, поскольку для некоторых соединений характерны оба этих действия. Тот факт, что наша классификация была почти единодушно принята большинством исследователей, совершенно ясно показывает, насколько полезны, а может быть даже и незаменимы, такие обобщающие названия; следует лишь иметь в виду, что входящие в один и тот же класс объекты похожи, но не идентичны.
Другая ошибка экстраполяции, которая не так давно появилась в публикациях, основывалась на следующем рассуждении: резерпин выводит из сердца катехоламины и в то же время предохраняет от некоторых форм кардионекроза. Значит, кардионекрозы зависят от присутствия катехоламинов в сердце. на самом же деле предварительное воздействие любого стрессора препятствует возникновению этих кардионекрозов, а резерпин — мощный стрессор. При этом специфичность действия резерпина и его влияние на сердечные катехоламины никогда не испытывались.
Возможно, наиболее распространенная из совершаемых ошибок экстраполяции состоит в неправомерном предположении, что, зная эффективную дозу препарата на килограмм живой ткани одного вида животных, можно определять дозу, необходимую для создания аналогичного эффекта у других видов. Ход рассуждений при этом бывает примерно таким: доза кортизона, необходимая для достижения определенного эффекта у крысы весом 100 граммов, 1 миллиграмм. Значит, у человека весом в 70 килограммов для получения такого же эффекта надпочечники должны будут выделить дозу кортизона в 700 раз большую. Поскольку такое огромное количество кортизона в принципе выработать невозможно, результаты этих наблюдений не могут быть применены в клинической медицине.
Дело в том, что в расчете на единицу веса живой ткани человек может оказаться гораздо более (или менее) чувствителен, нежели крыса, к действию какого-либо препарата. Фактически обобщение по показателю веса неприменимо даже по отношению к молодым и старым особям в рамках одного и того же вида. В расчете на 1 килограмм веса тела ребенок гораздо чувствительнее к действию морфина, нежели взрослый, а крыса гораздо менее восприимчива, чем человек любого возраста.
Чего нет, то действовать не может.
Казалось бы, очевидно, что отсутствующий фактор действовать не может. Однако, как ни странно, такое допущение приводило и приводит к бесчисленным ошибкам, многие из которых стали классическими и вошли в историю медицины.
Вспомним, что на самом раннем этапе развития современной бактериологии Роберт Кох сформулировал свои знаменитые "постулаты", выполнение которых необходимо для того, чтобы заболевание могло быть приписано действию какого-либо микроорганизма. Первый и наиболее существенный постулат заключался в том, что микроб должен выявляться в каждом случае заболевания.
Воспользуемся словами самого Коха: "Полностью удовлетворительное доказательство паразитической природы заболевания может быть получено только тогда, когда нам удастся обнаружить паразитические микроорганизмы во всех случаях изучаемого заболевания, когда мы, далее, будем в состоянии продемонстрировать их присутствие в таких количествах и в таком распределении, что все симптомы заболевания найдут, таким образом, свое объяснение, и, наконец, когда мы для каждого отдельного инфекционного заболевания установим существование микроорганизма с ярко выраженными морфологическими признаками" [13].
Последующие же работы показали, что очень часто проявления заболевания, вызванного микробами, имеют место только после того, как возбудителя уже не удается выявить. В ряде случаев (ботулиновый токсин) болезнь может поразить человека, который никогда не был заражен самим микробом, но лишь употребил в пищу продукт, содержащий токсины этого микроорганизма. И наоборот, в высшей степени болезнетворные микробы могут находиться в здоровых носителях, которые оказались устойчивыми к ним.
Так называемые метакортикоидные поражения представляют собой другой пример такого рода. Должным образом сенсибилизированные крысы, подвергнутые в течение сравнительно короткого периода времени воздействию больших доз ДКА, могут не проявлять никаких признаков нефросклероза, гипертонии или узелкового периартериита в период гормонального воздействия или даже сразу по его прекращении. Но спустя недели или месяцы после окончания курса ДКА все эти изменения у них возникнут.
Таким образом, опять мы находим проявления, первоначальная причина которых не была обнаружена в организме.
Принцип действия этой ловушки может быть проиллюстрирован на следующей схеме:
Здесь стимул S может воздействовать на "мишень" Т, избирая прямой путь Р. Результаты воздействия — соответствующее изменение мишени Т не могут не проявляться, пока стимул все еще присутствует в организме, но тем не менее они являются следствием этого воздействия. (Такая возможность в постулатах Коха не предусматривалась.) При этом стимул S может воздействовать на "мишень" Т1 и вызывать в ней последующие изменения, которые оказывают вторичное влияние на "мишень" Т в то время, когда первоначальный стимул уже отсутствует. (Этим, по-видимому, объясняются "метакортикоидные" сосудистые поражения, вторичные по отношению к отсроченному нефросклерозу).
Имеются бесчисленные дополнительные примеры, иллюстрирующие данное положение, — это отдаленные последствия рентгеновского облучения, анафилактической сенсибилизации, эмоционального потрясения, полученного в раннем детстве, и практически любого случая, оставившего потенциально травматический "шрам" в самом широком смысле этого слова.
Теперь, по прошествии времени, причинно-следственная связь между этими стимулами и их отдаленными эффектами настолько очевидна, что упоминание данного источника ошибок может показаться излишним. Но, как явствует из истории медицины, на практике аксиома "чего нет, то действовать не может" столь распространена, что это ввело в заблуждение даже Роберта Коха.
Такое положение задержало развитие медицинских исследований и во многих других отношениях. Правильную интерпретацию причин возникновения различных заболеваний, связанных с витаминной недостаточностью, таких, как рахит, пеллагра, бери-бери, цинга, надолго задержали бесплодные поиски явного источника этих болезней — какого-либо яда. Альтернативная возможность — отсутствие в пище жизненно важных компонентов — представляется вполне естественной сегодня в ретроспективе. Но я настаиваю на том, что только гений мог задуматься над этим. Каким бы простым ни казалось решение, факт состоит в том, что оно не пришло в голову ни одному из выдающихся ученых, на протяжении веков изучавших болезни, вызванные витаминной недостаточностью.
Та же проблема неоднократно возникала в эндокринологии.
Давно известно, что различные яды могут вызывать судороги.
Когда впервые была обнаружена болезнь, известная теперь как паратиреоидные судороги, врачи сочли самоочевидным, что характерные для этого заболевания сильнейшие судороги должны быть вызваны каким-нибудь отравлением. Открытие того, что удаление паращитовидных желез вызывает судороги, со всей очевидностью наталкивало па мысль о недостаточности каких-либо элементов в организме, но специалисты были далеки от рассмотрения проблемы в таком ракурсе. Годами они продолжали поиски -некоего вызывающего судороги метаболического яда, который мог бы вырабатываться или в недостаточной степени обезвреживаться организмом в отсутствие паращитовидных желез.
Несмотря на колоссальный объем выполненной в данном направлении работы, эта теория доказала свою бесплодность, ибо никакого особого яда обнаружить не удалось. В то время никому не приходило в голову, что эти судороги вызываются не избытком чего-либо, а недостатком, в данном случае недостатком кальция.
Теперь в диетологии и эндокринологии принято считать, что недостаток чего-либо в организме есть возможная причина заболеваний. И тем не менее мы по привычке отгоняем всякую мысль о факторе недостаточности и это по-прежнему тормозит развитие биологии. В моей собственной области исследования основное место принадлежит так называемому "первому медиатору стресса", гипотетическому агенту, инициирующему общий адаптационный синдром. Предпринимались бесчисленные попытки определить какой-либо токсин или метаболит (гистамин, продукты расщепления белка и др.), который мог бы действовать в качестве первого медиатора. Но наше предположение, согласно которому стресс может вызывать истощение какого-либо жизненно важного метаболита и таким образом инициировать защитные явления, никогда не принималось всерьез. Нам все еще неизвестна природа первого медиатора, и поэтому оба варианта решения этой проблемы остаются одинаково перспективными. Характерно, однако, что ведутся активные поиски только позитивного агента.
Вот каковы соображения, по которым опыт и здравый смысл имеют для биолога приоритет перед глубоким знанием сложных законов логики и психологии.
Противоположности не так уж непохожи.
Вряд ли кто-нибудь станет возражать, что противоположности настолько отличаются друг от друга, насколько это вообще возможно. Ни одна точка на Земле не удалена от Северного полюса больше, чем его прямая противоположность — Южный полюс. Если мы намереваемся охладить предмет до возможно более низкой температуры, ничто не послужит этой цели в меньшей степени, чем его нагревание до доступного нам предела.
И тем не менее здесь заключен известный парадокс.
Несомненно, Северный и Южный полюсы предельно удалены друг от друга, но во многих других отношениях они очень походят друг на друга. Точно так же, если мы хотим нагреть или охладить предмет, нам понадобится знание одних и тех же принципов терморегуляции. В целом изменения, вызываемые теплом, обладают той же природой, что и вызываемые холодом. Они противоположны только по направленности.
Почти любой пример, взятый наугад, будет служить иллюстрацией близкого сходства противоположностей. Негатив фотографии, зеркальное отражение картины предельно близки к оригиналу. Если вы отправитесь в путешествие по поверхности земли в западном направлении, то, чем быстрее будете двигаться, тем скорее окажетесь восточнее пункта своего отправления.
Стереоизомеры являются почти идентичными противоположностями; множество параллелей такого рода можно найти и в биологии.
Анестезия и возбуждение могут быть вызваны различными дозами одного и того же лекарства. Стимуляция сокращений мускула и паралич его могут быть результатом различной по силе механической травмы одного и того же нерва и так далее.
Утверждение, согласно которому противоположности весьма сходны, стало настолько самоочевидным, что оно даже не требует дальнейшего обсуждения. И все же история медицинской науки показывает, что однозначное отношение к проблеме противоположностей с очень большой вероятностью порождает психологические миражи, способные вводить в заблуждение величайших мастеров искусства клинического наблюдения.
Взять, к примеру, Пьера Мари, впервые наблюдавшего пациентов с заболеванием, названным им "акромегалией". В конце XIX в. еще ничего не было известно о связи между гипофизом и ростом организма. У пациентов наблюдался чрезмерный рост, в то время как гипофиз у них был замещен опухолевой тканью. Вполне естественно, что Мари задумался о возможности выработки гипофизом некоего вещества, сдерживающего рост, поскольку разрушение этой железы приводило к чрезмерному росту. В свете более поздних трудов самого Мари и данных современной эндокринологии эта интерпретация представляется как нельзя более ошибочной. И в то же время будучи зеркальным отображением истины, она очень к ней близка В функциональном отношении гипофиз при этом заболевании не разрушен, а замещен сверхактивной опухолевой тканью. Вероятно, не раз при вскрытиях гигантов и акромегаликов выявлялась опухоль гипофиза, но понадобился гений Пьера Мари37а, чтобы предположить наличие взаимосвязи между гипофизом и ростом организма.
37аПьер Мари (1853--1940) — французский невропатолог. Описал акромегалию (1886) и ряд заболеваний нервной системы, названных его именем. — Прим. перев.
В этой связи опять хочу привести несколько примеров из собственной практики. ДКА оказался первым кортикоидом, который удалось синтезировать в количестве, достаточном для систематических экспериментальных исследований. Поскольку его избыток в организме приводил к разнообразным воспалительным изменениям в соединительной ткани (периартериит, миокардит, артрит и т. п.), мы сделали вывод, что кортикоиды способны вызывать предрасположенность тканей к воспалению и что, по-видимому, надпочечники играют определенную роль в возникновении различных воспалительных заболеваний.
Несколькими годами раньше я обнаружил, что удаление надпочечников не уменьшает способности к воспалению и что противовоспалительный эффект стресса (например, при анафилактоидном воспалении) блокируется при удалении надпочечников. Это повлекло за собой вывод о том, что при стрессе надпочечники обладают противовоспалительным действием, но, когда дело дошло до интерпретации экспериментов с ДКА, я, как ни странно, не сумел принять во внимание эти более ранние результаты. Родившаяся таким образом гипотеза относительно действия кортикоидов на воспалительные процессы противоречила истине не полностью, а только наполовину. Формулировка гипотезы могла бы приобрести гораздо более завершенный вид, если бы я вспомнил, что противоположности часто бывают не так уж далеки друг от друга и что "авторитет" обобщающего названия "кортикоид" не следует преувеличивать. Лишь позднее, когда мы учли все это, стало возможным дополнить гипотезу и прийти к выводу о том, что надпочечники могут как усиливать, так и уменьшать способность к воспалению и что одни кортикоиды обладают противовоспалительным действием, а другие — способствуют воспалению.
Так называемая "теория асбестовой прокладки" действия кортизона основывалась на ложном представлении совсем иного рода; но она вела свое происхождение от того же самого психологического миража и связана почти с той же темой.
Напомним, что вскоре после того, как кортизон стал доступен для клинического использования, клиницистами была сформулирована гипотеза, согласно которой кортизон потому столь эффективен при самых различных воспалительных заболеваниях, что он воздвигает своего рода "непроницаемый барьер", "асбестовую прокладку" между потенциальным патогеном и чувствительной живой тканью. На самом деле противовоспалительные гормоны действуют в основном за счет того, что препятствуют возникновению воспалительного гранулемного барьера, и главная жизненная функция последнего состоит в том, чтобы отделить ткани от раздражающих факторов.
Противовоспалительные гормоны не служат препятствием для раздражающего патогена, атакующего ткани. Наоборот, кортизон способствует разрушению ткани (некрозу) раздражающими факторами (например, кротоновым маслом), а также распространению инфекций (например, туберкулеза). Весьма неспецифический положительный эффект кортизона при множестве воспалительных заболеваний вызван именно тем фактом, что в большинстве таких случаев образуется избыточный воспалительный барьер между патогеном и тканью. При этом воспаление и есть та болезнь или по крайней мере то основное болезненное проявление, которое испытывает пациент.
Когда вам доведется формулировать теорию, помните о том, что противоположности не так уж далеки друг от друга. И потому попытайтесь истолковать свои данные с позиций, диаметрально противоположных тому, что подсказывает вам первое побуждение.
"Молчащий маркер".
Эта ловушка в основном соответствует "ошибке от привходящего" в аристотелевском "Органоне". Проблему неплохо иллюстрирует пример с фатальным заблуждением того джентльмена, который решил больше не пить содовой, потому что она была единственным и явно общим компонентом всех напитков, доставлявших ему одни неприятности, — виски с содовой, джина с содовой, бренди с содовой.
Можно рассказать и более серьезную историю, повествующую о том, как даже крупные ученые попадают в простую западню логики.
В течение многих лет исследователи были уверены, что ультрафиолетовый свет убивает бактерии лишь в присутствии свободного кислорода. Ошибочное представление сохранялось до тех пор, пока не была выявлена его связь с наблюдениями, которые положили начало этому заблуждению. Для доказательств безусловной зависимости бактерицидного действия ультрафиолета от кислорода первые экспериментаторы пользовались двумя методами: 1) они помещали изучаемую культуру в стеклянную трубку, из которой выкачивался воздух; поскольку известно, что стекло поглощает все ультрафиолетовые лучи, кроме самых длинноволновых, то, удалив кислород, экспериментаторы одновременно неумышленно отсекали своим стеклянным экраном активные лучи; 2) не откачивая воздух, они направляли ультрафиолетовые лучи на поверхность культуры на твердой среде; обнаружив, что в этом случае стерилизуются только верхние слои культуры, они решили, что более глубокие ее слои защищены за счет отсутствия свободного кислорода. Теперь мы, правда, знаем: активные лучи не могут глубоко проникать в пленки органической материи — именно этим объясняется тот факт, что глубинные слои культуры не стерилизовались. В настоящее время общеизвестно, что бактерицидное действие ультрафиолетовых лучей одинаково эффективно как в отсутствие свободного кислорода, так и на воздухе.
"Молчащий маркер" может внести путаницу даже в определение анатомических структур. Например, когда хирурги прошлых поколений заметили, что удаление щитовидной железы приводит к судорогам, они предположили, что последние обусловлены недостаточностью щитовидной железы. Дальнейшее открытие паращитовидных желез, однако, показало, что 1) удаление щитовидной железы вызывает судороги лишь в том случае, если одновременно удаляются и паращитовидные железы (расположенные внутри и вокруг щитовидной); 2) удаление только паращитовидных желез вызывает судороги даже в том случае, если щитовидная осталась незатронутой; 3) после удаления паращитовидных желез судороги могут быть остановлены при помощи гормона паращитовидных желез, но не с помощью гормонов щитовидной железы. Итак, мы видим, что возникновение судорог обусловлено действием большой и легко обнаруживаемой щитовидной железы, сыгравшей роль "молчащего маркера" в отношении активных, но не так легко обнаруживаемых паращитовидных желез.
Множественные причины.
При обсуждении заблуждений, связанных с "альтернативными путями", мы уже коснулись ошибок, вызванных пренебрежением множественными причинными факторами возникновения биологического изменения в исследуемом объекте. Мы видели, как скрытая активность агента может стать явной благодаря одновременному действию обусловливающих факторов. Мы говорили о том, что, убедившись в наличии изменения, вызванного тем или иным агентом, мы даже не пытаемся проверить, является ли он единственным (специфичным) агентом, способным вызывать это изменение. Исследование стресса основано на неудовлетворенности такого рода экспериментированием. Почти каждое известное действие стресса уже было описано ранее, но описано как специфическое свойство того или иного агента. Суть концепции стресса состоит в том, чтобы подчеркнуть, что определенные изменения (активизация надпочечников, шок, препятствие воспалению) представляют собой неспецифические явления, которые могут вызываться множеством факторов и множеством их сочетаний.
Имеется ряд заболеваний, которые развиваются только при одновременном наличии нескольких причинных факторов. Мы назвали их "плюрикаузальными болезнями". Различные формы кардионекрозов, которые могут быть вызваны у животных совместным воздействием некоторых электролитов, стероидов и стрессоров, развиваются лишь в том случае, если в определенной последовательности действуют два или более фактора, которые сами по себе не являются активными. То же справедливо и в отношении всех форм кальцифилаксии. Подобные условия трудны для изучения из-за сложности лежащих в их основе патогенных ситуаций. И все же о существовании плюрикаузальных болезней надо знать, поскольку они, по всей видимости, распространены у человека, а поиски "причины" такой болезни в обычном смысле слова, то есть поиски единственного специфического обусловливающего фактора, в этом случае бессмысленны. К сожалению, мы настолько привыкли считать, что каждая отдельная болезнь должна целиком, или по крайней мере почти целиком вызываться одной-единственной конкретной причиной (скажем, особым микробом или ядом), что часто пренебрегаем вероятностью плюрикаузальности заболевания.
Если какая-либо болезнь вызывается двумя факторами, один из которых присутствует повсеместно, мы обычно делаем вывод, что как раз другой и является "причинным фактором". В XIX столетии считалось, что единственной причиной брюшного тифа являются антисанитарные условия. В то время вызывающие его микроорганизмы присутствовали повсеместно и развитие заболевания целиком определялось условиями санитарии. Поскольку большинство болезней являются "плюрикаузальными", инфекционные заболевания зависят не только от присутствия обусловливающего их микроба, но также и от наличия условий, необходимых для его передачи от одного носителя к другому, и от факторов, влияющих на восприимчивость носителя к данному заболеванию. В подобных случаях мы склонны выделять в качестве "причины" тот фактор, который не присутствует повсеместно.
Несущественные факторы, вводящие в заблуждение.
При обсуждении ошибки, названной "молчащий маркер", мы говорили об опасности перепутать несущественный фактор с подлинной причиной (скажем, содовую воду с алкоголем в качестве причины интоксикации). Тут, впрочем, второстепенный фактор всего лишь пассивно и безучастно сопровождает активно действующий причинный фактор. А все несущественное затуманивает картину и вносит еще большую путаницу.
Примером такого рода может служить открытие гормона — антагониста инсулина — глюкагона. Когда препараты инсулина только появились, они имели тенденцию слегка повышать содержание сахара в крови, прежде чем вызвать характерное его падение. Это первоначальное возрастание приписывалось действию инсулина до тех пор, пока не представилась возможность отделить повышающий содержание сахара в крови фактор — глюкагон от снижающего — инсулина. Стало очевидно, что в этих препаратах инсулина именно глюкагон способствовал повышению содержания сахара в крови, а сам инсулин выступал просто в качестве маркера действия препаратов, вообще влияющих на содержание сахара в крови.
Японскому ученому Ногучи38 удалось выделить спирохету у больных лептоспирозной желтухой, после чего он заключил, что желтую лихорадку вызывали спирохеты. Эта легко объяснимая ошибка существенно задержала изучение желтой лихорадки и в силу традиционного для японцев понимания чести привела Ногучи к самоубийству [Беверидж, 2].
38 Хидейо Ногучи (1876 — 1928) — японский микробиолог. Занимался проблемами сифилиса, желтой лихорадки, бешенства, трахомы, испытывал также методы культивирования лептоспир. Согласно имеющейся справочной литературе, погиб в Западной Африке, заразившись желтой лихорадкой во время вскрытия трупа. — Прим. перев.
Джон Хантер39 заразил себя гонореей, с тем чтобы установить, отличается ли эта болезнь от сифилиса. К несчастью, использованный им для самозаражения материал содержал возбудители сифилиса. В результате он заболел и той и другой болезнями одновременно, из чего извлек ложное убеждение (господствовавшее в течение долгого времени), что обе они суть одно и то же [Беверидж, 21].
39 Джон Хантер (1728 — 1793) — английский врач и анатом, один из основоположников экспериментальной патологии и анатомо-физиологического направления в хирургии; описал твердый шанкр (1786). — Прим. перев.
Я до сих пор помню ту растерянность, которая охватила меня, когда я впервые посмотрел через микроскоп на препарат селезенки. Я не мог разглядеть ничего из того, что должен был увидеть. Со слов профессора мне были прекрасно известны различные структурные элементы, образующие человеческую селезенку, но видел я миллионы крохотных синих и красных точек, в полном беспорядке перемешанных между собой. Дело в том, что в, селезенке так много белых и красных клеток крови и они настолько рассредоточены в ней, что разглядеть во всем этом имеющийся порядок довольно трудно. Упорядоченность организации соединительной ткани и сосудов спрятана от неопытного глаза.
Единственным средством, которое может помочь "прозреть", похоже, является практика, практика и еще раз практика...
Явление "групповой порчи" эксперимента, или "фактор клетки".
Эту чрезвычайно распространенную ошибку, которую допускают медики-исследователи, можно проиллюстрировать на следующем примере.
Каждая из пяти групп животных подвергается различному воздействию, но только в одной из них в исследуемом органе — "мишени" — наблюдается заметное изменение. Причем в этой группе данное изменение имеет место у каждого отдельного животного, и не может быть никаких сомнений относительно статистической значимости различий между этой группой и всеми остальными. При таких обстоятельствах экспериментатор скорее всего заключит, что причиной изменения является именно то воздействие, которому подвергалась эта Группа. ОДНАКО это серьезное заблуждение, ибо наблюдаемое изменение могло быть вызвано другим фактором.
Заблуждения такого типа чрезвычайно распространены, до их, как правило, трудно обнаружить. Например, при использовании в эксперименте небольших подопытных животных (крыс, мышей) обычно вся группа, подвергающаяся одному и тому же воздействию, содержится вместе; следовательно, вероятность влияния на них "фактора клетки", то есть чего-то такого, что свойственно той клетке, в которую они помещены, довольно высока. Так, от одного животного ко всем другим может передаться какая-либо инфекция.
Одна особенно агрессивная особь может передраться с соседями по клетке и помешать их хорошему самочувствию и питанию. Может оказаться неисправной бутылочка с водой. Металлическая решетка, которая служит полом в большинстве обычных клеток, может проржаветь и вызвать травматические повреждения животных, что будет ошибочно приписываться экспериментальному воздействию.
Животным, содержащимся в одной клетке, по халатности могут сделать не ту инъекцию и т. д.
Возможность подобной .ошибки настолько очевидна, что читатели, быть может, сочтут ее обсуждение излишним. И все же мне хотелось бы отметить (а молодые, исследователи могут извлечь из этого пользу для себя), что при всем моем опыте редко выдается хотя бы месяц, когда я не был бы одурачен этой зловредной ловушкой в том или ином ее проявлении. По счастью, я прибегаю к самым тщательным мерам предосторожности, дабы быть уверенным, что подобные источники ошибок удастся обнаружить еще до того, как полученные результаты будут восприняты в качестве следствия проведенных экспериментов. Явные различия обладают достоверной значимостью, но они не обусловлены ни одним из факторов, перечисленных в условиях эксперимента.
Чтобы избежать такого рода ошибок, экспериментатору всегда необходимо лично наблюдать за подопытными животными. Кроме того, каждый опыт по мере возможности должен повторяться несколько раз — хотя бы на маленькой группе животных. С математической точки зрения группа из тридцати крыс, одновременно подвергавшаяся какому-либо воздействию, — это то же самое, что и шесть групп по пять крыс, на которых в разное время проводился такой же эксперимент. Истинно же биологическая значимость второго варианта эксперимента неизмеримо выше.
Маловероятно, чтобы при одном и том же воздействии, которому подвергались крысы, содержавшиеся в разных клетках и наблюдавшиеся в разное время, шесть раз подряд была совершена какая-либо из вышеупомянутых случайных ошибок.
Трудноуловимыми источниками ошибок могут оказаться не только клетки для животных, но и моральный климат в лаборатории, и привычки лаборантов. У меня выработалась такая боязнь "групповой порчи эксперимента", что я совершенно идентичным образом оборудовал два этажа нашего института с тем, чтобы каждый эксперимент мог быть повторен с участием двух совершенно различных групп сотрудников, работающих в разных местах. С тех пор как мы сделали обязательным такое дублирование, мы с удивлением заметили, насколько часто в двух экспериментах, выполненных совершенно аналогичным образом и с величайшим тщанием, получаются тем не менее различные результаты.
Разумеется, существует множество других причин, которые не дают нам забывать правило: подействовать может совсем не то, чем вы воздействовали. К примеру, введенное соединение в результате обменных процессов может измениться по своему составу, так что наблюдаемые эффекты в действительности вызываются уже другим веществом (эксперименты с МАД, описанные ранее). Инъекция какого-то препарата нередко вызывает значительное местное раздражение и подкожное воспаление, так что изменения в соответствующем органе вполне могут возникать в результате этого местного повреждения, а не из-за специфического фармакологического свойства введенного вами препарата.
Тем, кто сомневается, что опытный экспериментатор может стать жертвой столь очевидных ловушек, советую просмотреть обширную литературу за последние несколько лет по изучению на крысах противовоспалительных препаратов. Мы весьма тщательно проделали эту работу и повторили многие из опубликованных экспериментов, применяя различные популярные у исследователей препараты этого класса. Результаты получились совершенно неожиданные.
В большинстве из опубликованных работ применялись три стандартные методики ("анафилактоидное воспаление", вызываемое яичным белком или декстраном, "формалиновый артрит" и "гранулемная сумка"), разработанные в нашем институте в качестве индикаторов воспаления.
Испытываемые противовоспалительные препараты вводились подкожно. Весьма любопытно, что большие лозы этих препаратов чаще всего были токсичными или оказывали сильное местное раздражающее действие на соединительную ткань, вызывая обширное местное повреждение с последующим системным стрессом. Правда, все эти испытания продолжались сравнительно недолго, поэтому некротизированная ткань в образовавшихся абсцессах не выходила наружу. Вот почему повреждение ткани легко может пройти незамеченным. Тем не менее, повреждение ткани бывает настолько обширным, что наступающий вследствие этого сильный стресс (шок) может подавить воспаление на определенном расстоянии от места инъекции, причем даже у адреналэктомированных животных.
Это не означает, конечно, что применявшиеся препараты не являются противовоспалительными — некоторые из них, без сомнения, обладают этим свойством, однако из-за использованной методики проведения эксперимента его не удалось выявить, так как противоположное свойство препарата маскировалось куда более сильным эффектом системного стресса. Здесь опять-таки наблюдаемое изменение вызывалось не данным исследуемым агентом, а вторичным побочным действием такого фактора, как конкретный способ осуществления подкожной инъекции.
Кумулятивная ошибка.
Как правило, чем меньше "промежуточных станций" между агентом и "мишенью", тем более определенным получается результат и тем легче его воспроизвести. Из этого правила, однако, имеется много исключений. Но следует иметь в виду, что биологическая "цепная реакция" может быть остановлена, если на ее пути (и прежде всего — в любом из особо "уязвимых" звеньев "цепочки") возникнут помехи.
Самые четкие результаты обычно получаются при прямом действии агента на "мишень". К примеру, стимуляция петушиного гребня путем местного применения тестостерона — самый надежный способ возбудить рост этого образования даже у больной или искалеченной в результате удаления различных органов птицы.
Петушиный гребень растет также после инъекций тестостерона в другие части тела, но для этого требуются большие дозы, к тому же такой реакции на тестостерон могут помешать присутствующие в организме антагонистические гормоны. Подобным же образом усиливают рост петушиного гребня стимулирующие функцию половых желез гормоны гипофиза, но их эффект еще более опосредован и, следовательно, еще менее устойчив. Гормоны гипофиза могут действовать только за счет стимуляции выделения семенниками тестостерона; любое серьезное нарушение деятельности этой железы — в особенности кастрация — блокирует действие гормонов.
Кумулятивные ошибки влияют не только на передачу стимулов в организме, но также и на убедительность сложных рассуждений, поскольку исключения из постулированного правила могут оказывать воздействие на каждое звено мыслительной цепочки.
Например, не так уж велика опасность того, что окажется некорректным утверждение: "Удаление паращитовидных желез вызывает судороги ввиду недостаточности гормона паращитовидных желез". В то же время наличие целого ряда исключений может отрицательным образом повлиять на достоверность вывода, если мы скажем: "Удаление паращитовидных желез вызывает судороги, потому что в отсутствие гормона паращитовидной железы содержание кальция в крови падает, а в отсутствие кальция некоторые ферменты, необходимые для мышечных сокращений, не в состоянии осуществлять свои функции должным образом". Удаление паращитовидных желез действительно вызывает падение содержания кальция в крови, но при этом также увеличивается уровень фосфатов и происходит множество других изменений в протекании обменных процессов, а они могут повлиять на мышечные сокращения. Хотя ферменты играют важную роль в судорожных мышечных сокращениях, но в этом участвуют также и другие факторы, кроме того, расстройство нервной системы тоже, по всей вероятности, оказывает влияние на судороги, вызванные удалением паращитовидных желез. Поскольку искажения, вызванные исключениями, которые могут встретиться в любом звене сложной мыслительной цепочки, проявляют тенденцию к накоплению, то в биологии развернутые диалектические рассуждения редко представляют собой большую ценность. Самая простая теория, которая может объяснить то или иное явление, — это и есть самая лучшая теория, даже если она не берется объяснить все.
Ошибочная методика.
Ошибки в планировании или процедуре проведения эксперимента играют определенную роль почти в каждом заблуждении, но здесь не место для обсуждения чисто технических аспектов методологии. Достаточно будет двух примеров, чтобы пояснить, каким образом скрытые простые ошибки в методике могут привести к путанице в интерпретации результатов. В первых работах, описывающих результаты исследований надпочечников, были в изобилии представлены противоречащие друг другу данные о значении этих желез для разнообразных жизненных функций.
Находились исследователи, которые даже утверждали, что для некоторых биологических видов надпочечники не так уж необходимы. Выяснилось, что у определенных разновидностей крыс и кроликов имеются маленькие дополнительные надпочечники, расположенные в самых различных и непредсказуемых местах в брюшине, в том числе и достаточно далеко от двух обычных желез.
Если удалены только эти последние, то дополнительные железы гипертрофируются и обеспечивают нормальную жизнедеятельность организма.
Неполное удаление нормальных надпочечников свидетельствует просто о плохой технике экспериментальной работы, но если вам не удалось удалить едва различимый вспомогательный надпочечник, который может располагаться практически в любом месте брюшной полости, — это неизбежно приведет к ошибке, которая останется незамеченной даже при вскрытии. Значит, необходимо выбирать такие разновидности подопытных животных, у которых дополнительных надпочечников нет.
Один незабываемый казус в моей собственной работе был связан с технической ошибкой, обнаружить которую, несмотря на ее примитивность, оказалось не так просто. Несколько лет назад, докладывая о противовоспалительных гормонах перед очень большой аудиторией на Международном терапевтическом конгрессе в Риме, я упомянул методику "гранулемной сумки", разработанную мной для количественного исследования воспалений. Напомню вкратце ее суть. Крысе под кожу вводится немного воздуха, а затем образовавшаяся воздушная сумка заполняется вызывающим воспаление веществом, например однопроцентным раствором кретонового масла в оливковом масле. Раздражитель, войдя в контакт с состоящей из соединительной ткани стенкой воздушной сумки, вызывает воспаление, причем жидкие и твердые продукты воспалительного процесса могут быть количественно определены в строго воспроизводимых условиях. Воспалительная жидкость (экссудат) накапливается в полости, объем которой можно измерить, а твердая воспалительная тканевая преграда (гранулема), образующаяся из соединительной ткани стенки сумки, может быть взвешена.
Я с большой тщательностью разъяснил преимущества этого теста. Последовавшая за этим дискуссия открылась весьма лаконичным замечанием одного специалиста, заявившего, что, в точности повторив мои эксперименты, как я описал их, он убедился в бесполезности этого теста.
Как только вводится кротоновое масло, утверждал он, кожа просто разрушается вследствие некроза, так что жидкость выходит наружу и сумка становится инфицированной.
На таких больших собраниях дискуссии уделяется очень мало времени, так что мне необходимо было как можно быстрее продумать возможные варианты ошибок, которые мог допустить мой оппонент; эффект, который его замечание произвело на аудиторию, был весьма впечатляющим. Я спросил, с каким видом крыс он работал, сколько кротонового масла он им вводил, было ли оно растворено в однопроцентном отношении и так далее. Он с некоторым раздражением заверил меня, что внимательно читал мои работы и во всем досконально следовал моим предписаниям.
Отведенное для дискуссии время подходило к концу, и я уже был близок к тому, чтобы сдаться, когда в отчаянии задал еще один, последний вопрос, какого рода масло он применял в качестве растворителя. Не обладало ли оно какими-то особо раздражающими свойствами? "О нет, — ответил он, — как раз наоборот! Дабы быть уверенным, что растворитель не будет оказывать раздражающего действия, я просто смешал кротоновое масло с водой". Теперь все стало ясно. Дело в том, что кротоновое масло не растворяется в воде, а просто плавает на ее поверхности, поэтому кожа крысы вошла в контакт с концентрированным кротоновым маслом. Кроме того, в отличие от оливкового масла вода почти сразу же абсорбируется из места инъекции, так что в сумке не остается ничего, кроме концентрированного кротонового масла. Неудивительно, что кожа разрушилась! Данное объяснение вызволило меня из чрезвычайно затруднительного положения, но, должен признаться, мне никогда бы не пришло в голову спросить, не использовалась ли вода в качестве "растворителя" для не растворяющегося в воде кротонового масла. Ошибка в методике была вскрыта лишь случайно.
Подобные случаи, как и многочисленные примеры, упоминавшиеся на предыдущих страницах, показывают, что в реальной практике простые оплошности, вызванные рассеянностью, небрежностью или недостатком опыта, гораздо более распространены и опасны, нежели логические ошибки, возникающие из-за недостатка интеллекта или незнания фундаментальных законов мышления. Нет нужды доказывать, что всем следует знать о нерастворимости кротонового масла в воде; моему критику это было известно так же хорошо, как и мне. Но факт остается фактом: он не посчитал это сколько-нибудь существенным обстоятельством.
Ошибочная логика.
Когда я был мальчишкой, на меня произвело сильное впечатление знакомство с парадоксами Зенона, греческого философа, который считается отцом диалектического метода мышления. Наиболее известным примером умственной акробатики, способным любого поставить в тупик, является его знаменитая апория "Ахиллес и черепаха". Суть ее сводится к состязанию в беге: если черепаха стартует первой, Ахиллес никогда не сможет ее догнать, ибо, пока он покрывает расстояние от места старта до того места, где в тот момент находилась черепаха, та успевает переместиться на некоторое расстояние, и пока Ахиллес его преодолеет, она уйдет еще вперед, и так далее до бесконечности. Следовательно, Ахиллес никогда не нагонит черепаху.
Теперь я должен сделать два признания: 1) в мою бытность ребенком я не сумел самостоятельно обнаружить ошибку в этом рассуждении; 2) вспомнив вчера эту историю, я опять не смог найти в ней ошибку. Правда, впервые услышав ее, я сразу же понял объяснение учителя. По-видимому, в данном отношении я не поглупел, так как, подглядев вчера аналогичное объяснение в книге, я опять его понял. Ошибка здесь кроется в путанице между "бесконечностью" возможных делений на части конечного расстояния, как утверждается в логической посылке, и той "бесконечностью", о которой говорится в логическом выводе, тоже связанном с этим расстоянием. По существу, это просто семантическая ловушка.
Должен также признаться, что профессиональному ученому в какой-то степени унизительно осознавать, что он не в состоянии найти ошибку в рассуждении, которое во всем мире используется в качестве обязательного и стандартного умственного упражнения для школьников. Но я люблю учиться на своих ошибках и поэтому попытался проанализировать возможные причины своего фиаско.
Даже после того как мне объяснили ошибку и я ее понял, я не был удовлетворен решением. Зенон был великим философом, а все-таки не смог обнаружить ошибку в своем парадоксе. И у меня есть тайное подозрение, что мой школьный учитель тоже не сам ее нашел. Разумеется, какой-то профессиональный философ все-таки отыскал решение, иначе откуда оно попало в книгу? Мне неизвестно, кто был этот философ, возможно Аристотель, поскольку он любил поговорить о парадоксах Зенона. Но кто бы это ни был, я сомневаюсь в том, что ему удалось бы преуспеть в медицине. Биологу из опыта известно, что быстродвижущиеся объекты перегоняют объекты, движущиеся медленно. Он настолько уверен, что Ахиллес догонит черепаху, что просто не в состоянии с должным энтузиазмом озадачиться тем, как это Зенон ухитрился сам себя запутать. Быть может, биологу такое безразличие в целом простительно, ибо если он станет тратить свою энергию на решение апорий Зенона, кто же тогда будет изучать биологию черепахи?
Эпилог.
Надеюсь, мне удалось показать читателю, что гораздо проще избежать тех заблуждений, которые могут помешать биологу в его повседневной работе, если руководствоваться здравым смыслом и опытом, а не полагаться во всем на глубокомысленные логические размышления. Поэтому я отобрал для специального рассмотрения серию опасных ловушек, иллюстрирующих печальные, но правдивые истории об ученых, угодивших в них (в большинстве случаев это был я сам). В конечном счете все эти разнообразные заблуждения распадаются на три группы, которые можно было бы назвать: 1) "мираж- нечто увиденное перевернутым вверх ногами"; 2) "зеркальное отражение" и 3) "отвлекающие уловки". Вот вам мой совет в связи с этим.
Учитесь сосредоточиваться — невзирая ни на какие уловки, западни и миражи — сначала на выборе темы, достойной исследования, а потом, когда ваша работа закончена, — на оценке ее истинного значения.
Помните, очень легко попасть в ловушку и не заметить того, что ясно предстанет перед вами, но в перевернутом виде
,отраженным в зеркале
,
или с крохотной отвлекающей уловкой
,
и тогда вы упустите его истинное значение
.
Все эти слабости аналитического аппарата нашего мозга уже давно известны психологам, но, подобно другим, более приятным слабостям плоти, они продолжают "нарушать порядок", ибо противостоять искушению трудно. Для этого одного знания недостаточно. Если только страшная участь тех из нас, кто попался в эти ловушки, послужит предостережением для других, — мы обретем право сказать: "Нет мы пали не напрасно!"
![Психология и психотерапия семьи[4-е издание], Юстицкис Викторас](http://bookap.info/othosheniy/yustitskis_psihologiya_i_psihoterapiya_semi4_e_izdanie_2009/cover-large.jpg)
