Суперкомпьютер – специализированная вычислительная машина, значительно превосходящая по своим техническим параметрам и скорости вычислений большинство существующих в мире компьютеров. Суперкомпьютеры используются во всех сферах, где для решения задачи применяется численное моделирование; там, где требуется огромный объем сложных вычислений, обработка большого количества данных в реальном времени или решение задачи может быть найдено простым перебором множества значений множества исходных параметров. Области применения: криптография; процессы внутри атомного ядра; разработка ядерного оружия и энергетики; прогноз погоды; расшифровка ДНК и фолдинг белка; аэродинамические процессы для создания совершенных форм крыла, фюзеляжей самолетов, ракет.

Научная аппаратура применяется для расширения и уточнения сенсорного восприятия человека (телескопы, микроскопы), для расширения моторных операций с окружающими предметами (микроманипуляторы, дистилляторы или инкубаторы), усиливает интеллектуальные способности в задачах обработки данных (персональные компьютеры). Современные батискафы нужны, чтобы погружаться вглубь океанов и изучать подводную фауну[6], современные суперкомпьютеры – для сложнейших и длительных вычислений, огромные и дорогие аэродинамические трубы – для прикладных расчетов аэродинамических свойств летательных аппаратов. Масштабное и быстрое развитие компьютерной техники, начавшееся со второй половины XX века, породило особый метод исследования – модельный эксперимент. Компьютерное моделирование применяется во многих областях науки, обычно для очень сложных явлений: моделирование климатических явлений, моделирование работы центральной нервной системы, тренажеры в авиации, конструирование транспортных средств и пр.

Современная научная аппаратура очень сложна в производстве. Познание в некоторых областях науки ушло так далеко вперед, что для строительства новых лабораторий требуются финансовые вложения нескольких стран (ускорители частиц, нейтринные детекторы, детекторы гравитационных волн, сверхмощные телескопы и суперкомпьютеры, МКС и марсоходы). Экспериментальная наука сегодня – ужасно дорогая штука.

Галилей, делая свои великие открытия, пользовался оптическим телескопом собственного изготовления. До начала XX века альтернативы оптическим телескопам не было. Современные астрономы «разглядывают» космические бездны во всех известных диапазонах электромагнитного излучения: радиоволновом, инфракрасном, видимом, ультрафиолетовом, рентгеновском и гамма-[7]. Мы научились изучать объекты, находящиеся от нас на расстояниях в миллионы и миллиарды световых лет. Мы открываем экзопланеты. Совсем скоро телескопы настолько повысят свою чувствительность, что мы сможем узнать состав атмосферы некоторых экзопланет. По-моему, это настоящие чудеса. Вы со мной согласны?

Сканирующий микроскоп позволяет разглядеть структуру вещества вплоть до отдельных атомов. Сверхчувствительный радиотелескоп, дополненный мощными компьютерами и сложным программным обеспечением, умеет вычленить из окружающего радиошума очень слабый радиосигнал, прибывший от далеких звезд или даже, возможно, от инопланетных цивилизаций. В специальной лаборатории по взятым образцам ДНК можно определить генетическое родство двух людей. Ни один эзотерик, мистик, астролог или экстрасенс ничего подобного сделать не сможет. Астрологи гордятся древностью своего учения, каждый раз подтверждая, что их учение за тысячелетия никак не изменилось. В науке же с развитием техники постоянно совершенствуются и средства измерения. Каждое новое поколение измерительных приборов продвигает нас все дальше и дальше в познании природы[8].

Чью сторону выбрать: адептов древних учений, отрицающих науку и считающих, что в их архаичных книгах написана непререкаемая истина, или же сомневающихся во всем ученых и инженеров, постоянно совершенствующих способы познания мира?

После накопления большого объема эмпирических данных приходит пора их обрабатывать и систематизировать (упорядочивать). Здесь ученый старается обнаружить качественные или количественные корреляции (соответствия) между эмпирическими фактами. В современной науке накапливается такое большое количество данных, что на их обработку и перепроверку могут уходить годы. Например, за 15 лет работы один лишь орбитальный телескоп «Хаббл» получил 1 миллион 22 тысячи изображений различных небесных объектов (общий объем данных около 50 терабайт). Обработка данных на Большом адроном коллайдере заняла больше года прежде, чем было объявлено об открытии бозона Хиггса.

Не только обработка, но и сами эксперименты подчас могут длиться годами и даже десятилетиями. К примеру, одним из методов исследования в генетике, медицине и психологии является так называемый близнецовый метод. Его идея довольно проста: производится наблюдение за определенным физиологическим или психологическим признаком двух близнецов (желательно привлекать к таким исследованиям монозиготных близнецов[9], имеющих одинаковый генотип) с целью выявления относительной роли наследственности и среды в формировании данного признака. Этот метод очень продуктивен при изучении генетики поведения, инфекционных и мультифакториальных (связанных с действием многих генов) заболеваний. Так же данный метод позволяет оценить эффективность различных психологических методик и тренингов (например, для тренировки памяти). Сгодится близнецовый метод, конечно же, и для проверки эффективности астрологических прогнозов. Для серьезных исследований привлекается одновременно множество пар близнецов. Конечно же, подобные эксперименты могут занимать очень длительное время.

Близнецы-астронавты смотрят друг на друга. Скотт Келли справа, Марк Келли слева, но это не точно.

Не так давно НАСА провело беспрецедентный космический близнецовый эксперимент «NASA Twins Study». Астронавт Скотт Келли пробыл на борту МКС 340 дней, в то время как его брат-близнец и тоже астронавт Марк Келли находился на Земле. Данная научная программа предполагает изучение влияния условий долговременного пребывания в космосе на организм человека. С момента начала эксперимента прошло ровно два года, и только теперь появились первые результаты исследования.

На уровне обобщения, систематизации и интерпретации результатов уже начинается теоретическое осмысление фактов. В изученных явлениях и проведенных опытах пытаются увидеть некую общность, определенные закономерности. Да, яблоки падают только вниз. Так же падают и другие тела: камни, листья. Обобщая и интерпретируя факты, ученые используют различные логические методы, например индукцию и экстраполяцию. Индукция (рассуждение от частного к общему) позволяет вывести общее описание для некоторого класса явлений. Экстраполяция позволяет распространять выводы об изученных объектах на другие, родственные объекты.

Производя интерпретации (объяснения) результатов наблюдений и экспериментов, ученый должен быть осторожен. Уж очень хрупок лед, под которым простирается глубокое озеро выдумок и домыслов. Поспешные выводы чаще всего ведут к ошибкам и курьезным ситуациям. К примеру, медицинские опыты над животными несут много важной информации, но экстраполяция выводов с животных на человека далеко не всегда возможна. Например, фармакокинетика (распространение лекарства в крови и выведение его) человека отличается даже от фармакокинетики шимпанзе. Если какое-то химическое вещество проявляет нужную активность при лечении рака у крыс, из этого вовсе не следует успешность применения данного вещества для человека. Другой пример – сомнительность многих выводов в классической психологии, когда теоретические обобщения разными авторами делались на основании описанных наблюдательных случаев отдельных пациентов.