Истина и реальное существование

Я буду использовать слово-гибрид "теоретический объект" для обозначения всякой всячины, постулируемой теориями, но которую мы не можем наблюдать. Существует два вида научного реализма: один - относящийся к теориям, другой - относящийся к объектам.
Для теорий важно, истинны ли они, могут ли они быть истинными или ложными, претендуют ли на истинность или стремятся к истине.
Два реализма

Реализм относительно объектов утверждает, что достаточно большое количество теоретических объектов действительно существует. Антиреализм отрицает это, утверждая, что эти объекты - фикции, логические построения или части интеллектуального аппарата, привлекаемого для описания мира. Или, менее догматично: у нас нет и не может быть причин полагать, что они - не фикции. Они могут существовать, но нам не нужно предполагать это, чтобы понимать мир.
Реализм относительно теорий утверждает, что научные теории являются истинными либо ложными независимо от того, что мы знаем: наука по крайней мере стремится к истине, а истина - это то, как устроен мир. Анти-реализм утверждает, что теории в лучшем случае имеют основания; они адекватны; с ними хорошо работать; они приемлемы, но не правдоподобны и т. п.

Две части вопроса, совмещенные мною, могут быть без труда разложены на составные части, как в нижеследующей схеме У. Ньютон-Смита. Он отмечает три составляющие научного реализма:
1) Онтологическая составляющая: научные теории являются либо истинными, либо ложными, и истинность или ложность теории есть следствие состояния мира.
2) Причинная составляющая: если теория истинна, теоретические термины теории обозначают теоретические объекты, являющиеся причинами наблюдаемых явлений.
3) Эпистемологическая составляющая: у нас может быть обоснованная вера в теории или объекты (по крайней мере, в принципе).
Грубо говоря, онтологическая и эпистемологическая составляющие Ньютона-Смита сводятся к моему реализму относительно объектов. Поскольку компонентов здесь два, здесь может быть и два вида анти-реализма. Один из них отвергает 1), другой отвергает 3).
Можно отрицать онтологическую составляющую. Вы отрицаете то, что теории должны восприниматься буквально; они не являются истинными либо ложными; они являются интеллектуальными средствами для предсказания явлений; они являются критериями для получения того, что произойдет в частных случаях. У такого подхода много версий. Часто идеи подобного рода называют инструментализмом из-за утверждения о том, что все теории суть инструменты.

ЭКСПЕРИМЕНТ

Философы науки постоянно обсуждают теории и представления реальности, но почти ничего не говорят об эксперименте, технологии или использовании знания для изменения мира. Это странно, поскольку "экспериментальный метод" обычно использовался как синоним для научного метода. Популярный, хотя и не вполне верный, образ ученого - некто в белом халате в лаборатории. Конечно, наука предшествует лабораториям. Сторонники Аристотеля недооценивали эксперимент и отдавали предпочтение выводу из первых принципов. Однако научная революция семнадцатого века все это поменяла. Эксперимент был официально объявлен королевской дорогой к знанию, а ученых схоластов стали презирать, потому что они рассуждали исходя из книг вместо того, чтобы наблюдать окружающий их мир. Философом этого революционного времени был Фрэнсис Бэкон (1561-1626). Он учил, что мы должны не только созерцать природу, но и "подергать льва за хвост", то есть манипулировать миром для того, чтобы узнать его секреты.
Революция в науке принесла с собой новые институты. Одним из первых было Королевское Общество в Лондоне, основанное около 1660 года. Оно послужило образцом для других национальных академий в Париже, Санкт-Петербурге и Берлине. Была изобретена новая форма научной коммуникации: научное периодическое издание. И все же стиль ранних страниц Философских Трудов Королевского Общества весьма любопытен. Хотя этот печатный сборник работ, представленных Обществу, всегда содержал какую-то долю математики и теории, он был также и хроникой фактов, наблюдений, экспериментов и выводов из экспериментов. Отчеты о морских чудовищах или о погоде на Гибридских островах соседствуют здесь со знаменитыми работами таких людей, как Роберт Бойль или Роберт Гук. К слову сказать, Бойль и Гук никогда бы не обратились к собранию Общества без демонстрации какого-нибудь нового прибора или экспериментального явления.
Но времена изменились. История естественных наук теперь почти всегда пишется как история теории. Философия стала философией теории в такой степени, что само существование дотеоретических наблюдений отвергается. Я надеюсь, что следующие главы могут инициировать движение "Назад к Бэкону", примкнув к которому мы будем более серьезно относиться к экспериментальной науке. Эксперименты имеют свою собственную жизнь, независимую от теории.

Класс и каста

По легенде и, может быть, по природе философы больше привыкли к креслу, чем к верстаку. Не удивительно, что мы превозносим теорию в ущерб эксперименту. И все же мы не всегда были столь ограничены. Лейбница называли величайшим универсальным интеллектом, которого когда-либо знал мир. Его мысль коснулась практически всего. Хотя он был менее успешен в построении ветряных мельниц для добычи серебра, чем в изобретении дифференциального исчисления (одновременно с Ньютоном и независимо от него), замечания этого титана мысли о роли эксперимента несомненно придавали большее значение научной практике, чем современные учебники философии. Пример таких философов, как Бэкон и Лейбниц, показывает, что нам не следуют выступать против эксперимента.
Прежде чем подумать о философии эксперимента, мы отметим определенное классовое и кастовое отличие между теоретиком и экспериментатором. Это отличие имеет малое отношение к философии. Мы находим предрасположенность в пользу теории так же давно, как мы встречаем институализированную науку. Платон и Аристотель часто бывали в афинской Академии. Это здание расположено на одной стороне Агоры, или рынка, и находится дальше всего от Геркуланума, храма богини огня, покровительницы металлургии. Оно "по другую сторону". В соответствии с этим классовым различием, мы знаем кое-что о греческой геометрии и философских учениях. Кто знает что-нибудь о греческой металлургии? И все же, может быть, боги говорят с нами своим особым образом. Из всех зданий, которые когда-то украшали афинскую Агору, лишь одно стоит там, где оно всегда было, не затронутое временем или перестройкой, - это храм богини металлургии. Здание Академии разрушилось довольно давно, его восстановили частично на деньги, вырученные на металлургических заводах Питсбурга.
Даже новая наука, посвятившая себя эксперименту, на практике отдавала предпочтение теоретикам. Я уверен, например, что Роберт Бойль (1627-1691) - более известная научная фигура, чем Роберт Гук (1653-1703). Гук - экспериментатор, который также и теоретизировал, теперь почти забыт, в то время как Бойль - теоретик, который еще и экспериментировал, по-прежнему упоминается в учебниках средней школы.
У Бойля было спекулятивно-теоретическое вu дение мира как состоящего из маленьких упругих шариков или пружинок. Бойль представлял, как это тогда называлась, корпускулярную и механистическую философию. Его важные химические эксперименты помнят гораздо хуже, в то время как Гук имеет репутацию чистого экспериментатора, теоретические прозрения которого в основном игнорируются. Гук был куратором экспериментов при Королевском Обществе, у него был характер сварливого старика, легко вступавшего в конфликты, частично из-за своего низкого положения как экспериментатора. И все же Гук определенно заслуживает места в пантеоне науки. Он соорудил прибор, с помощью которого Бойль изучал расширение воздуха (закон Бойля). Он открыл закон упругости, который он заставил работать, например, в пружинах, которые он сам делал для карманных часов (закон Гука). Его модель с пружинками между атомами была заимствована Ньютоном. Он был первым, кто построил совершенно новый отражающий телескоп, с помощью которого он открыл большинство новых звезд. Он первым понял, что планета Юпитер вращается вокруг своей оси. Его работы с микроскопом были на самом высоком уровне, и ему мы обязаны словом "клетка". Исследования по микроскопическим ископаемым превратили его в одного из самых первых сторонников эволюционной теории. Он понял, как использовать маятник для измерения силы тяжести. Он был одним из тех, кто открыл дифракцию света (свет заворачивает за углы, так что тени оказываются всегда смазанными. Более важно то, что в тени за предметом свет появляется в чередовании светлых и темных полос). Гук использовал это открытие в качестве основы своей волновой теории света. Предположительно он установил закон притяжения, в котором притяжение обратно пропорционально квадрату расстояния, еще до Ньютона, хотя и не в такой совершенной форме. Этот список можно продолжить. Этот человек научил нас очень многому о том мире, в котором мы живем. То, что Гук известен лишь в узком кругу специалистов, частично объясняется большей склонностью ученых к теории, чем к эксперименту, а так же тем, что, в отличие от аристократа Бойля, Гук был бедным самоучкой. Различие в соотношении теория/эксперимент моделируется здесь социальным положением.
Упомянутое преимущество относится не только к прошлому. Мой коллега Ч. В. Эверитт писал для "Словаря научных биографий" (Dictionary of Scientific Biography) о двух братьях. Оба внесли фундаментальный вклад в понимание сверхпроводимости. Фриц Лондон (1903-1953) был выдающимся специалистом в области теории физики низких температур.* Хайнц Лондон (1907-1970) занимался физикой низких температур как экспериментатор, но внес также некоторый вклад в теорию. Вместе они составляли прекрасную группу. Тем не менее биография Фрица была принята в Словарь, а биография Хайнца была возвращена автору для сокращения. Редактор (им был Кун) проявил обычное предпочтение теории, а не эксперименту.

Индукция и дедукция

Что такое научный метод? Совпадает ли он с экспериментальным методом? Вопрос поставлен неправильно. Почему у науки должен существовать только один метод? Имеется несколько способов строить дома и даже выращивать помидоры. Мы не должны ожидать, что такая многосторонняя вещь, как рост знания может быть сведена к единственной методологии.
Начнем с двух известных методологий. Кажется, что они приписывают совершенно разные роли эксперименту. В качестве примера я приведу два утверждения, каждое из которых сделано одним из великих химиков прошлого века. Различие между ними все еще имеет место: это в точности то, что разделяет Карнапа и Поппера. Как я сказал во Введении, Карнап пытался разработать логику индукции, в то время как Поппер настаивал на том, что не существует иного пути, кроме дедукции. Вот мое любимое утверждение об индуктивном методе:
"Основы химической философии - это наблюдение, эксперимент и аналогия. При наблюдении факты четко и постоянно запечатлеваются в разуме. Сходные факты связываются по аналогии. С помощью эксперимента открываются новые факты, и с ростом знания наблюдения, направляемые аналогией, приводят к эксперименту. Так, аналогия, подтвержденная экспериментом, становится научной истиной.
Приведем пример. Нежные зеленые растительные волокна (Conferva rivularis) обитают летом почти во всех ручьях, речках, озерах и прудах, в различных сочетаниях света и тени. Всякий, кто будет их внимательно рассматривать, обнаружит пузырьки газа на тех нитях, которые находятся в тени. Он поймет, что данный эффект связан со светом. Это наблюдение, но оно не дает информации относительно природы газа. Перевернем стакан с водой над водорослью. Газ начнет собираться в верхней части стакана. Когда стакан будет целиком наполнен газом, его можно, накрыв рукой, перевернуть в обычное положение и внести внутрь горящую свечу. Свеча станет гореть гораздо ярче, чем в обычном воздухе. Это эксперимент. Если рассуждают о явлениях и ставят вопрос о том, производят ли все пресноводные и морские растения такой газ при таких обстоятельствах, то спрашивающий будет руководствоваться аналогией. Когда после новых опытов будет установлено, что это имеет место всегда, будет установлена общая научная истина о том, что все водоросли Confervae производят на свету особый газ, который в высшей степени способствует горению, о чем свидетельствуют многочисленные подробные исследования".
Это слова, которыми Хэмфри Дэви (1778-1829) начинает свой учебник по химии "Элементы химической философии" (1812, pp.2-3). Дэви был один из наиболее способных химиков своего времени, его обычно вспоминают в связи изобретением им безопасной шахтерской лампы, которая спасла многих от страшной смерти. Его вклад в науку относится к электролитическому химический анализу - методу, который позволил ему определить, какие из веществ являются элементами (как, например, хлор), а какие являются сложными веществами. Не все разделяли индуктивистский взгляд Дэви на науку. Вот слова Юстуса фон Либиха (1803-1873), великого первооткрывателя органической химии, который косвенным образом революционизировал сельское хозяйство, внедряя азотные удобрения.
"Во всех своих исследованиях Бэкон придавал огромное значение экспериментам. Но он не полностью понимал их значение. Он считал, что они являются некоторыми механизмами, которые, будучи приведенными в движение, приносят результаты сами по себе. Но в науке все исследования дедуктивны или априорны. Эксперимент лишь помощь уму, так же как и вычисления: мысль должна всегда и с необходимостью предшествовать эксперименту, если он имеет какой-либо смысл. Эмпирического режима исследования в обычном смысле этого слова не существует. Эксперимент, не предваренный теорией, то есть мыслью, имеет такое же отношение к научному исследованию, какое детская погремушка имеет к музыке".
Насколько глубоко противостоят друг другу эти две цитаты? Либих говорит, что теория, то есть мысль, должна предшествовать эксперименту. Но это утверждение двусмысленно. У него есть слабая и сильная версии. Слабая версия утверждает, что у вас должны существовать некоторые идеи о природе и вашей экспериментальной установке до того, как вы начнете проводить эксперимент. Совершенно бессмысленное экспериментирование с природой, без понимания или возможности интерпретировать результат, практически ничему не научит. Никто не оспаривает этой слабой версии. У Дэви определенно уже была некоторая идея, когда он проводил эксперименты с водорослями. Он подозревал, что пузырьки газа над зелеными нитями относятся к определенному типу газа. Первый вопрос, который стоило задать, относился к тому, поддерживает ли газ горение или нет. Дэви обнаруживает, что свеча в газе горит ярче (из чего он, наверное, делает вывод, что газ необычайно богат кислородом?) Без такого, хотя бы минимального, понимания эксперимент не будет иметь смысла. Само по себе яркое горение свечи будет по меньшей мере бессмысленным наблюдением. Скорее всего никто этого даже и не заметит. Такие безыдейные эксперименты вообще не являются экспериментами.
Однако существует и сильная версия утверждения Либиха. Согласно ей, эксперимент имеет значение, только если речь идет о проверке предложенной теории. Только если, например, Дэви считает, что свеча потухнет (или вспыхнет), эксперимент имеет какой-либо смысл как проверяемый. Я считаю, что это просто неверно. Можно проводить эксперимент просто из любопытства, для того чтобы увидеть, что произойдет. Естественно, что многие из наших экспериментов сделаны под влиянием более специфических предположений. Так, Дэви спрашивает, производят ли все водоросли одного вида, независимо от того, находятся ли они в пресной или соленой воде, газ, который он безошибочно определил как кислород. Он делает новые опыты, которые приводят его к "общенаучной истине".
Я не интересуюсь тем, совершает ли в самом деле здесь Дэви индуктивный вывод, как сказал бы Карнап, или он в конечном счете неявно придерживается методологии гипотез и опровержений Поппера. Не следует забывать к тому же, что собственный пример Дэви не является, как он полагал, научной истиной. Современная классификация водорослей утверждает, что Confervae даже не является естественным типом! Не существует такого рода или вида.
В основном я озабочен вопросом о сильной версии: должна ли обязательно ставиться цель проверки предположения, для того чтобы эксперимент был осмысленным? Я думаю, что нет. Конечно, даже слабая версия не бесспорна. Физик Джордж Дарвин говаривал, что иногда нужно ставить самые безумные эксперименты, например, в течение месяца по утрам играть на трубе тюльпанам. Скорее всего ничего не произойдет, но если что-либо произойдет, то это будет потрясающим открытием.