Карнап Р. Философские основания физики (отрывок)

… Можно сказать, что наука начинается с непо­средственных наблюдений отдельных фактов. Ничто, кроме этого, не является наблюдаемым. Конечно, регулярность не наблюдается непосредственно. Она обнаруживается только тогда, когда многие наблюдения сравниваются друг с другом. Эти регулярности выражаются с помощью утверждений, называемых «законами».

Какая польза от таких законов? Какой цели они служат в науке и повседневной жизни? На это можно ответить двояко: законы используются для объяснения фактов, уже известных, и предсказания фактов, еще неизвестных.

Рассмотрим сначала, как законы науки используются для объяснения. Никакое объяснение, то есть ничто заслуживающее почетного титула «объяснение», не может быть дано без обраще­ния по крайней мере к одному закону. (В простых случаях сущест­вует только один закон, но в более сложных случаях может затра­гиваться совокупность многих законов.) Важно подчеркнуть этот пункт, потому что философы часто утверждают, что они могут объяснить некоторые факты в истории, природе или человеческой жизни каким-то другим способом. Они обычно делают это путем установления некоторого типа факторов или сил, которые объяв­ляются ответственными за появление события, которое должно быть объяснено.

В повседневной жизни это, конечно, знакомая форма объяс­нения. Пусть кто-то спрашивает: «Почему моих часов нет в комна­те, хотя я их оставил на столе, прежде чем выйти из комнаты?» Вы отвечаете: «Я видел, что Джон вошел в комнату и взял часы». Таково ваше объяснение исчезновения часов. Возможно, оно не будет рассматриваться как достаточное объяснение. Почему Джон взял часы? Намеревался ли он похитить их или же только взял на время? Возможно, что он взял их по ошибке, приняв за собствен­ные. На первый вопрос: «Что случилось с часами?» - отве­чают утверждением факта: «Джон взял их». На второй вопрос: «Почему Джон взял их?» - можно ответить с помощью другого факта: «Он взял их на время». Таким образом, кажется, что мы не нуждаемся в законах вообще. Мы требуем объяснения одного факта и приводим второй факт. Требуя объяснения второго факта, мы приводим третий факт. Дальнейшие объяснения могут потребовать приведения Других фактов. Почему же тогда необхо­димо обращаться к законам, чтобы дать адекватное объяснение факта?

Ответ на этот вопрос заключается в том, что объяснения с помощью фактов в действительности являются замаскирован­ными объяснениями с помощью законов. Когда мы их проана­лизируем более внимательно, мы обнаружим, что они являются сокращенными, неполными утверждениями, молчаливо предпола­гающими некоторые законы, но законы эти настолько знакомы, что нет необходимости выражать их (явно). В примере с часами первый ответ: «Джон взял их» - не будет рассматриваться как удовлетворительное объяснение, если мы не будем предпола­гать существование универсального закона: всякий раз, когда кто-то берет часы со стола, они больше не находятся на нем. Второй отчет: «Джон взял их на время» - есть объяснение, потому что мы принимаем как сам собой разумеющийся общий закон: если кто-то берет на время часы, чтобы использовать их где-то, он заби­рает и уносит их.

Paccмотрим еще один пример. Мы спрашиваем маленького Томми, почему он кричит, и он объясняет это другим фактом: «Джимми ударил меня по носу». Почему мы рассматриваем этот ответ как достаточное объяснение? Потому что мы знаем: удар по носу вызывает боль и, когда ребята чувствуют боль, они кричат. Существуют общие психологические законы. Они настолько хорошо известны, что предполагается, что даже маленький Томми их знает, когда он говорит нам, почему кричит. Если бы мы, ска­жем, имели дело с марсианским ребенком и очень мало знали о марсианских психологических законах, тогда простое утверждение факта не могло бы рассматриваться как адекватное объяснение поведения ребенка. Если бы факты не были связаны друг с другом по крайней мере посредством одного закона, установленного явно или молчаливо подразумеваемого, тогда они не обеспечивали бы объяснения...

В науке, как и в повседневной жизни, универсальный закон не всегда устанавливается явно. Если вы спросите физика: «Почему этот железный стержень минуту назад точно подходил к аппарату, а теперь не подходит?» - он может ответить так: «Пока вы выходили из комнаты, я нагрел его». Он предполагает, конечно, что вы знаете закон теплового расширения тел; иначе, чтобы быть понятым, он мог бы добавить: «И всякий раз, когда тело нагревается, оно расширяется». Общий закон существен для такого объяснения. Однако, если ученому известно, что вы знаете закон, тогда он может не чувствовать необходимости в том, чтобы формулировать закон. По этой причине объяснения - особенно в повседневной жизни, где законы здравого смысла принимаются как сами собой разумеющиеся часто кажутся совершенно отличными от той схемы, которую я дал.

Иногда для объяснений приходится применять законы, которые являются скорее статистическими, чем универсальными. В таких случаях мы должны ограничиваться статистическими объяснения­ми. Например, мы можем знать, что определенные виды грибов слегка ядовиты и вызывают некоторые болезненные симптомы в 90% случаев, когда их едят. Если врач обнаруживает эти симптомы при исследовании пациента, а пациент информирует его, что он вчера ел грибы подобного сорта, тогда врач будет рассмат­ривать этот факт как объяснение симптомов, хотя рассмат­риваемый при объяснении закон является статистическим. И это действительно есть объяснение.

Даже тогда, когда статистический закон дает только крайне слабое объяснение, оно все же есть объяснение. Например, закон медицинской статистики может констатировать, что у 5% людей, которые ели определенную пищу, возникнут некоторые болез­ненные симптомы. Если врач ссылается на это в качестве объяснения состоянием пациента, у которого обнаружатся такие симптомы, то пациент может остаться неудовлетворенным таким объяснением. «Почему, - скажет он, - я один из этих 5%?» В некоторых случаях врач окажется в состоянии дать дальнейшие объ­яснения. Он может проверить пациента на аллергию и обнаружить, что у него имеет место аллергия к данной пище. «Если бы я знал это, - скажет он пациенту, - я бы предостерег вас от такой пищи. Мы знаем, что когда люди, имеющие аллергию к данной пище, едят ее, то у 97% из них возникают симптомы, подобные вашим». Это может удовлетворить пациента как более сильное объяснение. Являются ли они сильными или слабыми, но это - подлинные объяснения. При отсутствии известных нам универ­сальных законов часто единственно доступным типом являются статистические объяснения.

В только что приведенном примере статистические законы есть наилучшее, что может быть установлено, так как не сущест­вует достаточных медицинских знаний, гарантирующих установле­ние универсального закона. Статистические законы в экономике и других областях общественных наук обязаны своим появле­нием подобному недостатку знания. Наше ограниченное знание психологических законов, основывающихся на физиологических законах, которые, в свою очередь, могут основываться на физи­ческих законах, приводит к необходимости формулировать законы общественных наук в статистических терминах. В квантовой тео­рии мы встречаемся, однако, со статистическими законами, кото­рые могут не быть результатом незнания. Они могут выра­жать основную структуру мира. Известный принцип неопреде­ленности Гейзенберга представляет хорошо знакомый пример такого рода. Многие физики считают, что все законы физики в ко­нечном счете основываются на фундаментальных законах, кото­рые по своему характеру являются статистическими. Если бы дело обстояло так, то мы ограничивались бы объяснениями, осно­вывающимися на статистических законах...

Законы логики и чистой математики благодаря самой их природе не могут быть использованы в качестве основы для науч­ного объяснения, потому что они ничего не говорят нам о том, что отличало бы действительный мир от некоторого другого воз­можного мира.

Когда мы требуем объяснения факта, частного наблюдения в действительном мире, мы должны использовать эмпирические за­коны. Они не обладают достоверностью логических и математи­ческих законов, но они говорят нам нечто о структуре мира.

В девятнадцатом веке некоторые, немецкие физики, такие, как Густав Кирхгофф и Эрнст Мах, говорили, что наука должна спрашивать не «почему?», а «как?». Они имели в виду, что наука не должна искать метафизических агентов, ответственных за некоторые события, а должна только описывать такие события в терминах законов. Такое запрещение спрашивать «почему?» должно быть понятно в его историческом плане. Его предпосылкой была немецкая философская атмосфера того времени, в которой доминировал идеализм в традиции Фихте, Шеллинга и Гегеля. Эти люди чувствовали, что описание того, как мир функциони­рует, было недостаточным. Они хотели более полного понима­ния, которое, как они верили, могло быть получено только посред­ством нахождения метафизических причин, стоящих за явлениями и недостижимых научным методом. Физики отвечали им следую­щим образом: «Не спрашивайте нас «почему?». Не существует никакого ответа, кроме того, который дают эмпирические законы».

Они возражали против вопросов «почему?», так как обычно эти вопросы были метафизическими.

Сейчас философская атмосфера изменилась. В Германии очень немного философов, продолжающих работать в идеалистической традиции, а в Англии и Соединенных Штатах Америки они практически исчезли. В результате мы больше не беспокоимся относительно вопросов «почему?». Мы не должны говорить «не спрашивайте нас «почему?», так как теперь, когда кто-то спраши­вает «почему?», мы полагаем, что он понимает вопрос в научном, неметафизическом смысле. Он просто просит нас объяснить нечто в рамках эмпирических законов.

Когда я был молод и участвовал в Венском кружке, некото­рые из моих ранних публикаций были написаны в качестве реакции на философский климат немецкого идеализма. Вследствие этого мои публикации, как и публикации других участников кружка, были полны утверждений запрещающего характера, подобных тем, которые я только что обсуждал. Эти запрещения должны быть поняты с учетом той исторической ситуации, в которой мы находились. Сейчас, особенно в Соединенных Штатах Аме­рики, мы редко делаем такие запрещения. Оппоненты, с кото­рыми мы встречаемся здесь, совершенно другого склада, и харак­тер их возражений часто определяет способ, с помощью которого они выражают свои взгляды.

Когда мы говорим, что для объяснения данного факта необходимо использовать научный закон, мы желаем прежде всего исключить ту точку зрения, согласно которой метафизические аген­ты должны быть найдены раньше, чем сам факт может быть адек­ватно объяснен. В донаучные эпохи это был, конечно, обычный тип объяснения. В те времена мир представлялся населенным духа­ми или демонами, которые непосредственно не наблюдались, но которые своими действиями вызывали дождь, наводнение, удар молнии. Что бы ни случилось, там было нечто - или, скорее, некто, - ответственное за событие. Психологически это понятно. Если человек делает мне что-то, что мне не нравится, для меня естественно сделать его ответственным за это, рассердиться на него и нанести ответный удар. Если туча поливает меня водой, я не могу повлиять на тучу, но могу найти выход моему гневу, если сделаю тучу или некоего невидимого демона, скрытого за нею, ответственным за дождь. Я могу выкрикивать проклятия демону, грозить ему кулаком. Мой гнев утихнет. Я почувствую себя лучше. Легко понять, какое психологическое удовлетворение нахо­дили люди в донаучных обществах, воображая некие силы позади явлений природы.

Со временем, как мы знаем, общества отказались от своей мифологии, но иногда ученые заменяют духов факторами, кото­рые в действительности мало от них отличаются. Немецкий фило­соф Ганс Дриш, который умер в 1941 году, написал много книг о философии науки. В начале своей деятельности он был вы­дающимся биологом, известным своими работами о некоторых реакциях организмов, включая регенерацию морских ежей... Но Дриш интересовался также философскими вопросами, в част­ности теми, которые имеют отношение к основаниям биологии, поэтому, возможно, он и стал профессором философии. В области философии он также создал ряд блестящих работ, но в его фило­софии был один аспект, который я и мои друзья по Венскому кружку не ценили столь высоко. Это был его способ объяснения таких биологических процессов, как регенерация и репродукция.

В то время, когда Дриш проводил свои биологические иссле­дования, считалось, что многие характеристики живых тел не могут быть найдены нигде, кроме них (сегодня яснее видно, что сущест­вует непрерывная связь между органическим и неорганическим миром). Он хотел объяснить эти уникальные черты организмов, поэтому постулировал то, что называл «энтелехией». Этот термин был введен Аристотелем, который придавал ему другое значение, но нам нет необходимости обсуждать это значение здесь. Дриш, в сущности, утверждал: «Энтелехия есть некоторая специфиче­ская сила, которая заставляет живые тела вести себя так, как они себя ведут. Но вы не должны думать о ней как о физической силе, такой, как гравитация или магнетизм. О, нет, ничего подобного».

Энтелехия организмов, утверждал Дриш, имеет различные виды, зависящие от стадии эволюции организмов. В простей­ших, одноклеточных организмах энтелехия сравнительно проста. По мере того, как мы поднимаемся по эволюционной лестнице от растений к низшим животным, от них — к высшим животным и, наконец, к человеку, энтелехия становится все более и более слож­ной. Это обнаруживается в значительной степени в том, как явле­ния объединяются в высшие формы жизни. То, что мы называем «разумом» человеческого тела, в действительности есть не что иное, как часть энтелехии человека. Энтелехия представляет собой значительно большее, чем разум, или по крайней мере большее, чем сознательный разум, потому что она ответственна за все то, что каждая клетка делает в теле. Если я порежу палец, клетки пальца образуют новую ткань и доставят к месту пореза вещества, которые будут убивать приходящие бактерии. Эти явления созна­тельно не управляются разумом. Они встречаются и в пальце одно­месячного ребенка, который никогда не слышал о законах физио­логии. Все это, настаивал Дриш, обязано энтелехии организма, одним из проявлений которой является разум. Поэтому допол­нительно к научному объяснению Дриш разработал теорию энтеле­хии, которую он предложил в качестве философского объясне­ния таких научно необъяснимых явлений, как регенерация частей морских ежей.

Является ли это объяснением? Я и мои друзья имели с Дришем несколько дискуссий об этом. ... Его теории энтелехии, как нам казалось, не хватало чего-то.

Этот недостаток заключался в непонимании того, что никакое научное объяснение не может быть дано без привлечения законов.

Мы говорили ему: «Ваша энтелехия - мы не знаем, что вы понимаете под ней. Вы говорите, что она не является физи­ческой силой. Что же тогда она есть?»

«Хорошо, - мог он ответить (я, конечно, перефразирую его сло­ва),- вы не должны так узко мыслить. Когда вы просите физика объяснить, почему этот гвоздь двигается вдруг к железному брус­ку, он скажет вам, что брусок намагничен и гвоздь притягивает­ся силой магнетизма. Но никто даже не видел магнетизма. Вы видите только движение маленького гвоздя к железному бруску».

Мы соглашаемся: «Да, вы правы. Никто не видел магне­тизма».

«Вот видите, - продолжает он, - физик вводит силы, которые никто не может наблюдать, - силы, подобные магнетизму и элект­ричеству, чтобы объяснить некоторые явления. Я хочу того же самого. Физические силы неадекватно объясняют некоторые орга­нические явления, поэтому я ввожу нечто подобное силам, но не физические силы, потому что они действуют иначе. Например, они пространственно не локализованы. Верно, что они действуют на физический организм, но их действие распространяется на весь организм, а не только на его отдельные части. Следова­тельно, вы не можете сказать, где они локализованы. Здесь не су­ществует локализации. Хотя это и не физические силы, но я так же законно ввожу их, как физик вводит невидимую силу магнетизма».

Мы отвечали, что физик не объясняет движения гвоздя к бруску посредством простого введения слова «магнетизм». Конеч­но, если вы спросите его, почему гвоздь движется, то он может сначала ответить, что это явление обязано магнетизму. Но если вы будете настаивать на более полном объяснении, то он может сослаться на закон. Законы могут не выражаться в количествен­ных терминах, подобно уравнениям Максвелла, которые описы­вают магнитные поля. Они могут быть простыми, качественными законами, в которых не встречаются никакие числа. Физик может сказать: «Все гвозди, содержащие железо, притягиваются концом бруска, который был намагничен». Он может продолжить объяс­нение состояния намагниченности, сославшись на другие неко­личественные законы. Он может рассказать вам, что железная руда из города Магнесии (вы можете вспомнить, что слово «маг­нит» происходит от греческих слов, означающих буквально «камень из Магнесии», где впервые была обнаружена железная руда такого сорта) обладает этим свойством. Он может объяс­нить, что железные бруски становятся магнитными, если они ка­ким-либо способом соприкасаются с естественной магнитной рудой. Он может привести вам другие законы относительно усло­вий, при которых некоторые вещества становятся магнитными, и законы, относящиеся к явлениям, связанным с магнетизмом. Он может рассказать вам о том, что если вы намагнитите иглу и подвесите ее за середину так, чтобы она двигалась свободно, то один ее конец укажет север. Если вы имеете другую магнит­ную иглу, то вы можете свести вместе два северных полюса и заметить, что они не притягиваются, а отталкиваются друг от друга. Физик может объяснить вам, что если вы нагреете магнит­ный железный брусок или ударите его, то он утратит свою магнит­ную силу. Все это - качественные законы, которые могут быть выражены к логической форме «если..., то». Пункт, который я хочу подчеркнуть, состоит в следующем: для научного объяснения недостаточно вводить просто новые факторы, давая им новые имена. Вы должны также ссылаться на законы.

Дриш не обращается к законам. Он не определяет, чем энте­лехия дуба отличается от энтелехии козла или жирафа. Он не классифицирует свои энтелехии. Он просто классифицирует орга­низмы и говорит, что каждый организм имеет свою собствен­ную энтелехию...

Поскольку понятие энтелехии не дает нам нового закона, оно не объясняет больше, чем уже известные универсальные законы. По крайней мере, оно не помогает нам делать новые предска­зания. По этим причинам мы не можем сказать, что оно увеличи­вает наши научные знания. Сначала может показаться, что поня­тие энтелехии что-то добавляет к нашему научному объяснению, но когда мы исследуем его глубже, мы увидим его пустоту. Она есть псевдообъяснение.

Могут возразить, что понятие энтелехии не является бесполез­ным, если оно обеспечивает биологу новую ориентацию, новый метод упорядочения биологических законов. Мы можем на это ответить, что оно действительно будет полезным, если с его по­мощью может быть сформулирован более общий закон, чем зако­ны, сформулированные ранее. В физике, например, такую роль играет понятие энергии. Физики девятнадцатого столетия предпо­лагали, что некоторые явления, такие, как кинетическая и потен­циальная энергия в механике, теплота (это было до открытия, что теплота есть просто кинетическая энергия молекул), энергия магнитного поля и т. д., могут быть проявлением одного основ­ного вида энергии. Это привело к экспериментам, показавшим, что механическая энергия может быть преобразована в теплоту, а теплота в механическую энергию, но при этом величина энер­гии остается постоянной. Таким образом, понятие энергии ока­залось плодотворным понятием, потому что оно привело к более общему закону, такому, как закон сохранения энергии. В этом смысле понятие энтелехии Дриша было бесплодным. Оно не при­вело к открытию более общих биологических законов.

В дополнение к тому, что законы науки обеспечивают объяс­нение наблюдаемых фактов, они служат также средством предсказания новых фактов, которые еще не наблюдались…В большинстве случаев неизвестные факты в действительности оказываются будущими событиями (например, астроном предсказывает время следующего солнечного затмения). Вот почему я использую термин «предсказание» для этого второго способа применения законов. Однако нет необходимости в том, чтобы предсказание понималось в буквальном смысле.

Во многих случаях неизвестные факты являются одновременно и известными фактами, как в примере с нагретым стержнем. Расширение стержня происходит одновременно с его нагреванием. Только мы наблю­даем это расширение после нагревания.

В других случаях неизвестные факты могут даже относиться к прошлому. На основе психологических законов и некоторых фактов, извлеченных из исторических документов, историк делает заключение о некоторых неизвестных фактах истории. Астроном может вывести заключение, что лунное затмение должно было произойти в определенное время в прошлом. Геолог на основании бороздчатости валунов может сделать заключение, что некогда в прошлом данная область была покрыта ледником. Я исполь­зую термин «предсказание» для всех этих примеров, потому что в каждом случае мы имеем ту же самую логическую схему и ту же ситуацию знания -известный факт и известный закон, из которых выводится неизвестный факт.

Во многих случаях соответствующие законы могут быть скорее статистическими, чем универсальными. Тогда предсказание будет только вероятным. Метеоролог, например, имеет дело одновремен­но с точными физическими законами и различными статисти­ческими законами. Он не может сказать, что завтра будет дождь, он может только сказать, что дождь очень вероятен.

Эта неопределенность также характерна для предсказаний человеческого поведения. На основе знания некоторых психологи­ческих законов статистического характера и некоторых факторов о данном лице мы можем предсказать с различной степенью вероятности, как он поведет себя. Возможно, мы попросим психо­лога рассказать нам, какой эффект некоторое событие окажет на нашего ребенка. Он ответит: «Насколько я понимаю ситуа­цию, ваш ребенок, вероятно, будет реагировать таким-то путем. Конечно, законы психологии не очень точны. Это - молодая наука, и поэтому мы еще очень мало знаем о ее законах. Но на основе того, что я знаю, я рекомендую, чтобы вы планировали...» И, таким образом, он дает нам совет, основанный на наилучшем предсказании, которое он может сделать о будущем поведении нашего ребенка, руководствуясь вероятностными законами.

Когда закон является универсальным, тогда для заключений о неизвестных фактах используется элементарная дедуктивная логика. Если закон является статистическим, мы должны исполь­зовать другую логику - логику вероятности. Приведем простой пример: закон устанавливает, что 90% постоянных жителей опре­деленной области имеют черные волосы. Я знаю, что индивид - постоянный житель области, но я не знаю цвета его волос. Я могу, однако, заключить на основе статистического закона, что вероят­ность того, что он имеет черные волосы, равна ⁹_/10.

Предсказание существенно, конечно, как в повседневной жиз­ни, так и в науке. Даже большинство тривиальных действий, кото­рые мы осуществляем в течение дня, основывается на предсказа­ниях. Вы поворачиваете дверную ручку. Вы делаете так потому, что прошлые факты вместе с универсальным законом, заставляют вас верить, что при поворачивании ручки дверь откроется. Вы можете не сознавать относящуюся сюда логическую схему (несомненно, вы думаете о других вещах), но все такие преднамеренные дей­ствия предполагают схему. На основе знания специфических фак­тов и познания определенных регулярностей, которые могут быть выражены как универсальные и статистические законы, обеспе­чивается база для предсказания неизвестных фактов. Предсказа­ние входит в каждый акт человеческого поведения, который включает преднамеренный выбор. Без этого как наука, так и повсе­дневная жизнь будут невозможными...

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ МЕТОД

Одна из наиболее важных отличительных черт современной науки в сравнении с наукой раннего периода состоит в подчерки­вании того, что называют «экспериментальным методом». Как мы уже видели, все эмпирическое познание в конечном счете осно­вывается на наблюдениях, но эти наблюдения могут быть получены двумя существенно отличными способами. В неэкспериментальных ситуациях мы играем пассивную роль. Мы просто смотрим на звезды или на некоторые цветы, замечаем сходства и разли­чия и пытаемся обнаружить регулярности, которые могут быть выражены как законы. В экспериментальных исследованиях мы играем активную роль. Вместо того чтобы быть случайными зрителями, мы что-то делаем для получения лучших результатов, чем те, которые мы получаем путем простого наблюдения явле­ний природы. Вместо того чтобы ждать, когда природа обеспечит нам ситуацию для наблюдения, мы пытаемся создать такую ситуа­цию. Короче, мы делаем эксперименты.

Экспериментальный метод продемонстрировал свою громадную плодотворность. Огромный прогресс, достигнутый в физике в по­следние два столетия и особенно в последние несколько десяти­летий, был бы невозможен без экспериментального метода. В та­ком случае можно спросить, почему экспериментальный метод не используется во всех областях науки?

В некоторых областях его не так легко использовать, как в физике. В астрономии, например, мы не можем сообщить планете толчок в некотором другом направлении и посмотреть, что с ней случится. Астрономические объекты вне пределов досягаемости. Мы можем только наблюдать и описывать их. Иногда астрономы могут в лаборатории создавать условия, подобные, скажем, усло­виям на поверхности Солнца или Луны, а затем наблюдать, что случится; при этих условиях. Но в действительности это есть не астрономический, а физический эксперимент, который имеет лишь некоторое отношение к. астрономическому познанию.

Совершенно другие причины препятствуют ученым в области общественных наук производить эксперименты с большими груп­пами людей. Эти ученые производят эксперименты с группами, но обычно это малые группы людей. Если мы хотим узнать, как реагируют люди, когда они не состоянии получить воду, мы можем взять двух или трех человек, установить им диету без жид­кости и наблюдать их реакцию. Но это не покажет нам, как будут реагировать большие общины, когда будет отключено водоснабже­ние. Было бы интересным экспериментом - отключить водоснабжение, например, Нью-Йорка. Станут ли люди неистовствовать или сделаются апатичными? Попытаются ли они организовать революцию против городского управления? Конечно, никакой ученый в области общественных наук не будет планировать постановку такого эксперимента, потому что он знает, что общест­во не позволит ему этого. Люди не разрешат ученым играть их насущными нуждами.

Даже тогда, когда но отношению к общине не проявляется никакой действительной жестокости, часто существует сильное общественное противодействие экспериментам с группами людей. Например, в Мексике имеются племена, которые исполняют ритуальные танцы, когда происходит затмение Солнца. Члены этих племен убеждены, что таким путем они могут задобрить бога, кого который вызывает эти затмения. Наконец свет солнца появляется снова. Предположим, что группа антропологов попытается убедить этих людей, что их ритуальные танцы не имеют никакого отношения к появлению солнца. В этих целях они предложат племени в качестве эксперимента не исполнять танцев во время очередного солнечного затмения и посмотреть, что из этого выйдет. Члены племени возмутятся этим. Для них это будет означать подвергнуть себя риску остаться навсегда в темноте. Они так сильно верят в свою версию, что не захотят подвергаться испытанию. Таким образом, вы видите., что существуют препятствия для экспериментов и общественных науках даже тогда, когда ученые убеждены, что никакой социальной тревоги эти экспери­менты не вызовут, если будут осуществлены. В общественных науках ученые ограничиваются в общем тем, что они могут узнать из истории я из экспериментов с индивидами н малыми группами.

Экспериментальный метод особенно плодотворен в тех обла­стях, где существуют количественные понятия, которые могут быть точно измерены. Как ученый планирует эксперимент? Трудно описать общую природу эксперимента, поскольку существует так много его разновидностей, что можно указать только немногие их общие черты.

Прежде всего мы пытаемся определить существенные факторы, относящиеся к явлению, которое хотим исследовать. Некоторые факторы - но не слишком многие должны быть остав­лены в стороне как несущественные. Например, в экспериментах в области механики, где встречаются колеса, рычаги и тому подоб­ные, мы можем не рассматривать трение. Мы знаем, что трение существует, но полагаем, что его влияние слишком мало, чтобы оправдать усложненный эксперимент, который бы учитывал его. Подобным же образом в экспериментах с медленно движущимися телами мы можем игнорировать сопротивление воздуха. Если мы имеем дело с очень высокими скоростями, такими, как сверх­звуковая скорость снаряда, то мы не можем больше игнорировать сопротивление воздуха. Короче, ученый не принимает во внимание только те факторы, влияние которых на его эксперимент, как он полагает, будет незначительным. Иногда, чтобы избежать слиш­ком сложного эксперимента, он даже может игнорировать факто­ры, которые, как он полагает, могут иметь важный эффект...

В качестве простого примера рассмотрим следующий экспери­мент с газом. Мы делаем грубое наблюдение, что температура, объем и давление газа часто изменяются одновременно. Мы хотим знать точно, как эти три величины соотносятся друг с другом. Четвертым существенным фактором будет состав газа, который мы используем. Мы можем произвести эксперимент с другим газом позднее и сначала решаем держать этот фактор постоянным, используя только чистый водород...

Прежде чем приступить к эксперименту, имеющему целью опре­делить, как связаны три фактора - температура, объем и давле­ние, - нам необходимо осуществить некоторые предварительные эксперименты, чтобы быть уверенными, что не существует никаких других существенных факторов. Мы можем подозревать, что неко­торые факторы будут существенными, а некоторые - нет. Напри­мер, является ли существенной форма сосуда, содержащего газ? Мы знаем, что в некоторых экспериментах (например, при рас­пределении электрического заряда и его поверхностного потен­циала) форма предмета имеет важное значение. Здесь же нетрудно определить, что форма сосуда несущественна, важен только его объем.

Мы можем использовать наше знание природы, чтобы исклю­чить многие другие факторы. Астролог может войти в лабора­торию и спросить: «Вы проверили, как сегодня расположены планеты? Их положение может иметь некоторое влияние на ваш эксперимент». Мы рассматриваем это как несущественный фак­тор, ибо полагаем, что планеты находятся слишком далеко, чтобы оказать такое влияние.

Наше предположение о несущественности влияния планет является верным, но было бы ошибкой думать, что мы можем автоматически исключить различные факторы просто потому, что, как мы полагаем, они не оказывают никакого влияния на про­цесс. Не существует никакого способа убедиться в этом, пока не будут проведены экспериментальные испытания. Вообразите, что вы живете до изобретения радио. Кто-то ставит на ваш стол ящик и говорит вам о том, что если кто-либо поет в некотором месте на расстоянии тысячи миль отсюда, то вы услышите, как прибор в этом ящике исполняет точно ту же самую песню, в том же самом тоне и ритме. Поверите ли вы этому? Вероятно, вы ответите: «Невозможно. Не существует никаких электриче­ских проводов, связанных с этим ящиком. Из моего опыта я знаю, что ничто происходящее за тысячу миль отсюда не может иметь какого-либо влияния на происходящее в этой комнате».

Это точно то же самое рассуждение, посредством которого мы пришли к выводу, что положение планет не может влиять на наш эксперимент с водородом! Очевидно, мы должны быть очень осторожными. Иногда существуют воздействия, о которых мы не можем знать, пока они не обнаружены. По этой причине самый первый шаг в нашем эксперименте, определяющий существен­ные факторы, иногда является трудным. Кроме того, этот шаг часто явно не указывается в отчетах об исследованиях. Ученый описывает только приборы, которые он использует, эксперимент, который осуществляет, и то, что он открывает в отношениях между некоторыми величинами. Он не добавляет к этому: «И кроме того, я обнаружил, что такие-то факторы не оказывают влияния на результат». В большинстве случаев, когда область, в которой происходят исследования, достаточно известна, ученый будет счи­тать само собой разумеющимся, что другие факторы являются несущественными. Он может быть совершенно прав, но в новых областях следует быть крайне осторожным. Конечно, никто не будет считать, что на лабораторный эксперимент может повлиять то обстоятельство, смотрим ли мы на приборы с расстояния в де­сять дюймов или десять футов, или же находимся ли мы в добром или дурном расположении духа. Эти факторы, вероятно, несущест­венны, но абсолютно быть уверенными в этом мы не можем. Если кто-то подозревает, что эти факторы существенны, то должен быть проведен эксперимент, исключающий их.

Практические соображения будут удерживать нас, конечно, от испытания каждого фактора, который может быть существенным. Могут быть испытаны тысячи маловероятных возможностей, но просто не будет времени, чтобы исследовать их все. Мы долж­ны руководствоваться здравым смыслом и уточнять свои предпо­ложения, только если случится нечто неожиданное, заставляющее нас рассматривать в качестве существенного фактор, который мы прежде игнорировали. Будет ли цвет листьев на деревьях вне лаборатории влиять на длину волны света, который мы используем в эксперименте? Будут ли части прибора функционировать иначе в зависимости от того, находится ли их законный владелец в Нью-Йорке или Чикаго, или же в зависимости от его отношения к эксперименту? Очевидно, что мы не имеем времени, чтобы испы­тать такие факторы. Мы предполагаем, что духовное состояние владельца оборудования не имеет никакого физического влияния на эксперимент, но члены некоторых племен могут думать иначе. Они могут верить в то, что боги будут помогать эксперименту, если владелец прибора хочет, чтобы эксперимент был осущест­влен, и не будут, если собственник этого не хочет. Существующие верования могут, таким образом, влиять на то, что считать сущест­венным. В большинстве случаев ученый, размышляя о проблеме, делает обычные догадки о том, какие факторы заслуживают рассмотрения, и, возможно, даже осуществит несколько предва­рительных экспериментов, чтобы исключить факторы, в которых он сомневается.

Предположим, что мы решили, что существенными факто­рами в нашем эксперименте с водородом являются температура, давление и объем. В нашем сосуде состав и общее количество газа остаются теми же самыми, потому что мы держим сосуд закрытым. Мы свободны, таким образом, в проверке отношения между тремя факторами. Если мы поддерживаем постоянную температуру, но увеличиваем давление, тогда мы обнаруживаем, что объем изменяется обратно пропорционально давлению, то есть если мы удвоим давление, то объем уменьшится на половину преж­ней величины. Если мы утроим давление, то объем уменьшится на одну треть. Этот известный эксперимент был осуществлен в семнадцатом столетии ирландским физиком Робертом Бойлем. Закон, который он открыл, известный как закон Бойля, утверж­дает, что если температура газа в замкнутом сосуде остается постоянной, т<