Модели: проверка воображения
Существует несколько менее привычный способ, с помощью которого учёные решают, реально ли что‑либо, если наши пять чувств не позволяют сделать это непосредственно. Он заключается в использовании «модели» того, что могло бы быть, которая затем подвергается проверке. Мы представляем — можно сказать, предполагаем, — что могло бы происходить. Это называется моделью. Потом мы просчитываем (зачастую проводя математические расчёты), что мы должны увидеть, услышать и т. д. (нередко с помощью измерительных инструментов), если модель окажется верной. После этого мы проверяем, видим ли мы это в действительности. Модель может быть в буквальном смысле копией, сделанной из дерева или пластмассы, а может быть кучей формул на бумаге или компьютерной симуляцией. Мы внимательно изучаем модель и предсказываем, что должны увидеть (услышать и т. д.) посредством наших чувств (возможно, используя инструменты), если модель корректна. Затем мы смотрим, оказались предсказания верными или неверными. Если они были верными, это увеличивает нашу уверенность, что эта модель отражает реальность; вслед за этим мы начинаем планировать дальнейшие эксперименты, возможно, уточняющие модель, чтобы проверить результаты и подтвердить их. Если наши предсказания были неверными, мы отбрасываем модель или изменяем её и пробуем снова.
Например, сегодня мы знаем, что гены — единицы наследственности — сделаны из материала, называемого ДНК. Мы знаем много о ДНК и о том, как она работает. Но увидеть, как выглядит ДНК, в подробностях, невозможно, даже в самый мощный микроскоп. Почти все, что мы знаем о ДНК, мы получили косвенным путём, путём разработки моделей и последующей их проверки.
На самом деле, задолго до того как мы услышали о ДНК, учёные уже многое знали о генах, проверяя предсказания моделей. Перенесёмся в девятнадцатый век. Австрийский монах по имени Грегор Мендель в своём монастырском саду проводил эксперименты, скрещивая в больших количествах горох. Он считал число растений, имеющих цветы определённого цвета, или зёрна морщинистые и гладкие, в каждом поколении. Мендель никогда не видел и не касался генов. Все, что он видел, были зёрна или цветы, у которых можно было подсчитывать разные типы, пользуясь собственными глазами. Он разработал модель, которая использовала то, что мы сейчас называем генами (хотя Мендель не называл их так) и он рассчитал, что, если его модель корректна, в каждом эксперименте по скрещиванию должно быть в три раза больше гладких зёрен, чем морщинистых. И именно это он обнаружил, когда их пересчитал. Если опустить детали, дело в том, что гены Менделя были продуктом его воображения: он не мог видеть их ни своими глазами, ни даже в микроскоп. Но он видел гладкие и морщинистые зёрна, и, пересчитывая их, обнаружил косвенное доказательство, что его модель наследственности была хорошим приближением к некой сущности в реальном мире. Позже учёные, работая с другими живыми организмами (плодовыми мушками) вместо гороха, внесли изменения в метод Менделя, чтобы показать, что гены вытянуты в определённом порядке вдоль нитей, названных хромосомами. (У нас, людей, сорок шесть хромосом, а у плодовых мушек восемь). С помощью тестирования моделей оказалось возможным даже выявить точный порядок, в котором гены упорядочены вдоль хромосом. Все это было проделано задолго до того, как мы узнали, что гены состоят из участков ДНК.
