Принцип простоты как методологический ориентир естественнонаучного познания

Психология провозгласила себя самостоятельной наукой, объявив, что будет строиться по образцу естественных наук. «Первые психологи, – пишет П. Фресс (37, с.27), – подходят к психологическим проблемам как естествоиспытатели, привыкшие подчиняться и доверять фактам больше, чем умственным конструкциям». Поэтому вначале рассмотрим, как простоты работал в естественных науках.

Многие ученые были уверены, что этот принцип работает потому, что сама природа устроена просто. Такую установку «исповедывало» подавляющее большинство естествоиспытателей. Ф. Бэкон(5, с.16) сформулировал ее как главную предпосылку естественных наук: тонкость природы во много раз тоньше наших рассуждений о ней. Как бы ни были блестящи наши умозрительные построения, они не могут соревноваться с соразмерностью и логической стройностью, присущей природе. Потому он и призывал экспериментально изучать природу, а не только размышлять о ней. Эта предпосылка значит, в том числе, что, столкнувшись с явлениями, которые кажутся мешающими нормальному ходу природного процесса, не следует порождать объяснительных монстров (чудовищ) – гипотез о специальных причинах, созданных природой исключительно для возникновения этой помехи. Природа логически стройна, она не создает помех ради них самих.

И. Ньютон (23, с.502) так объясняет принцип простоты: «Природа ничего не делает напрасно, а было бы напрасно совершать многим то, что может быть сделано меньшим. Природа проста и не роскошествует излишними причинами явлений». А далее формулирует очень важное правило: «Поэтому, поскольку возможно, должно приписывать те же причины того же рода проявлениям природы». Пока возможно, т.е. пока не доказано обратное, поясняет Ньютон, мы должны, например, одинаковым образом объяснять свет, идущий и от кухонного очага, и от Солнца. Позиция ученых ХХ в. не слишком отличается от классиков. В.И. Вернадский (9, с.467) в «Очерках геохимии» писал: «Одни и те же законы господствуют как в великих небесных светилах и в планетных системах, так и в мельчайших молекулах». А А. Эйнштейн (41, с.184) утверждал, что сама «природа представляет собой реализацию простейших математических элементов», а потому ученые должны формулировать законы в математически простой форме. Н. Коперник, Г. Галилей, И. Кеплер, Л. Эйлер, П. Лаплас, О. Френель, Г. Мендель, Д.И. Менделеев, И.М. Сеченов, В. Гейзенберг, Р. Фейнман – вот лишь небольшая часть из впечатляющего списка естествоиспытателей, вдохновленных верой в простоту и гармонию природы.

Вера в простоту природы служила в истории науки и эвристическим приемом в построении естественнонаучных теорий, и способом оценки этих теорий. Дж. Максвелл был вдохновлен задачей придать красивую форму законам, открытым М. Фарадеем. Для этого, правда, ему потребовалось ввести «на кончике пера» ни откуда не следующие допущения. Но в итоге Максвелл достиг выдающегося успеха, создав уравнения электромагнитного поля. Ш. Кулон решил описать взаимодействие электрических зарядов, не умея еще их измерять (сегодня они измеряются как раз с помощью закона Кулона). Он придумал такой способ: брал наэлектризованный металлический шар, соединял его с другим точно таким же шаром, но не заряженным электричеством, и полагал, что во второй шар из первого перетекает ровно половина количества заряда. Затем один из этих шаров он соединял с другим незаряженным шаром и предполагал, что теперь в каждом из этих последних шаров содержится уже четверть исходного заряда, и т.д. Сам Кулон не был уверен, что такой способ измерения верен, но он, тем не менее, искал зависимость между силой притяжения - отталкивания шаров и количеством содержащихся в них так измеренных электрических зарядов. В итоге оказалось, что полученная им формула точно соответствовала закону всемирного тяготения, только в формуле вместо масс (количества вещества) стояло количество заряда. Вот тут Кулон возликовал: такая гармония природы не могла быть случайностью.

Итак, предположение о простоте природы оказывается удачной эвристикой. Если ученый исходит из этой онтологической предпосылки, то, как показывает история естествознания, у него больше шансов совершить научное открытие. Но почему, собственно, природа должна быть простой? Может, простота есть лишь субъективная оценка представления о реальности, а не оценка реальности самой по себе? Может, это мы наделяем реальность простотой или сложностью в зависимости от того, насколько просто (легко, без излишне запутанных и неясных рассуждений) или сложно (трудно, с большими усилиями и т.д.) нам дается понимание ее устройства? Но тогда принцип простоты – не онтологический принцип природы, а принцип ее познания. О том, что эффективность принципа простоты предопределена не самой природой, а свойством познающего эту природу человека, говорило много философов и ученых. Э. Мах сформулировал принцип «экономии мышления». На его взгляд, даже из биологических соображений целесообразно мыслить «экономнее». Не природа проста, а сознание человека стремится к простым описаниям, но ученые эти «психологические мотивы» стали проецировать на природу и приписывать их ей самой (21, с.430). Человеку удобнее работать с более простыми описаниями, а потому при прочих равных условиях более простые теории предпочтительнее. Но если такая психологизация принципа простоты верна, то, по аналогии с известным анекдотом, предпочитая более простые гипотезы, мы, возможно, ищем не там, где потеряли, а там, где светлее? Великий математик и физик А. Пуанкаре (31, с.122) писал в начале ХХ в.: «Простота – единственная почва, на которой мы можем воздвигнуть здание наших обобщений. Но если эта простота только кажущаяся, то будет ли такая почва достаточно надежной?»

Некоторые философы вообще объявляли принцип простоты мифом. Наука, утверждали они, в процессе развития скорее усложняется, чем упрощается. Так, классическая физика проще современной физики. Однако из этого не следует, что ученым следует возвращаться к механике Ньютона. Позвольте, возражали им другие, никто и не предлагал давать одни лишь простые объяснения – наоборот, всегда подчеркивалось: простые гипотезы предпочтительнее сложных, пока не доказано обратное, пока они не противоречат наблюдениям, «при прочих равных условиях». Современная же физика рассматривает гораздо более широкий круг явлений, чем классическая, потому она вполне может быть сложнее. Впрочем, замечали третьи, это только кажется, что современная физика сложнее классической. Конечно, пишут Е.А. Мамчур и С.В. Илларионов (20, с.385), «прогресс знания связан с его усложнением», но одновременно он «сопровождается уменьшением числа исходных посылок и фундаментальных понятий». Да, вторит им Н.Ф. Овчинников (25, с.252), язык современной физики сложен, но на самом деле она проще, так как опирается на более простую картину физического мира. Афористично выразился А. Эйнштейн (41, с.493): «Современная физика проще, чем старая физика, и потому она кажется более трудной и запутанной». Вот как поясняет соотношение простоты и сложности в физике Р. Фейнман (34): «Закон тяготения прост. Его легко сформулировать так, чтобы не оставалось никаких лазеек для двусмысленности и для иного толкования. Он прост и поэтому прекрасен. Он прост по форме. Я не говорю, что он действует просто. …Закон действует сложно, но его коренная идея проста. Это и роднит все наши законы. Сами по себе они всегда оказываются простыми, хотя в природе действуют сложным образом».

Итак, надо определить, что следует понимать под простотой. Однако все попытки формализовать представление о простоте оказались неудачными. Не существует ли критериев, по которым можно отличить простые научные теории от сложных. Вообще говоря, песчинка столь же «сложна» (или «проста»?), как вся вселенная. Можно ведь «видеть небо в чашечке цветка». Простота – понятие относительное, зависящее как от уровня развития культуры (и, в особенности, научного и философского знания) общества, так и от индивидуальных когнитивных способностей, эрудиции, «тезауруса» личности. Возможность различной оценки простоты (и сложности) знания ведет к тому, что критерий простоты приобретает субъективный привкус. Поэтому не удивительно, что ученые нередко говорят о нем как об «эстетическом критерии», критерии «внутреннего совершенства» теорий и т.д., полагаясь на свой вкус и не слишком заботясь о сколько-нибудь строгом определении этих понятий. Тем не менее, в каждой области науки специалисты даже с учетом субъективной окраски суждений о простоте все же с большим или меньшим единодушием воспринимают одни концепции как простые («внутренне совершенные», «красивые», «изящные» и т.п.), а другим отказывают в этом качестве.

Вряд ли, однако, оправдано видеть в принципе простоты только лишь психологическую потребность в «экономии мышления» и удобстве оперирования малыми объемами информации (хотя, как будет еще сказано ниже, некое стремление к простоте действительно имеет место в человеческой психике). Принцип простоты способен выполнять методологическую роль в науке не потому, что он выражает субъективное стремление человека избежать излишних трудностей, а потому, что следование ему способствует получению объективного значимого результата познавательной деятельности. Тайна этой методологической эффективности принципа простоты во многом раскрывается, если обратить внимание на одно существенное обстоятельство: чем проще и короче путь решения проблемы и чем меньше делается на нем предположений и допущений, тем вернее нам удастся (при прочих равных условиях) избежать ошибок. Таким образом, вероятность правильно решить научную проблему повышается, если мы находим для этого более простые пути. В этом смысле существует некоторая связь между простотой рассуждений и истинностью их результата. В работах по методологии науки принцип простоты часто связывают также с проверяемостью теорий. Чем теория проще, тем легче ее проверить. К Поппер (30, с. 130-34) утверждает: простая гипотеза обладает меньшим числом параметров, а, следовательно, для того, чтобы ее опровергнуть в опыте, требуется меньше измерений. (А, как мы увидим в последующем, когда будем обсуждать принцип проверяемости, возможность опровергнуть гипотезу в опыте является существенной чертой этого принципа). Поэтому лучше начинать проверку с простой гипотезы. Если она неверна, мы поймем это быстрее, чем при проверке более сложной гипотезы, а потому быстрее будем продвигаться вперед.

Формулируя требования, в которых выражается принцип простоты, ученые и методологи науки отмечают в качестве одного из наиболее существенных и пользующихся всеобщим признанием – требование избегать гипотез ad hoc (букв. «для этого»). Так называют допущения, придуманные специально для защиты теорий от опровержений. Дело в том, что при появлении противоречащих гипотезе экспериментальных данных ученые не отбрасывают сразу эту гипотезу, а начинают ее модифицировать. Простейший и самый опасный вариант – результат опровергающего эксперимента вводится в теорию в качестве дополнительного допущения. Но не надо вводить допущений превыше необходимого! Ведь таким путем можно согласовать с экспериментом самую фантастическую гипотезу.

Поясним на примере. Пусть мы решили, что лебеди – малинового цвета. Оппоненты показывают нам белого лебедя (наблюдение, противоречащее исходной гипотезе). Это опровергает гипотезу? Отнюдь. Мы благодарим оппонентов за важное наблюдение и уточняем гипотезу: все лебеди – малиновые и белые. Ах, вы нам еще и черного лебедя показываете? Спасибо! Все лебеди – малиновые, белые и черные. (Или даже еще сильнее: все лебеди – малиновые, но некоторые из них кажутся белыми и черными). При такой защите никакой опыт не опровергнет гипотезу о существовании малиновых лебедей. Именно таким путем выдающемуся мыслителю прошлого Б. Горопию (Иоганну Бекану) удалось доказать, что все языки произошли от фламандского. В честь этого события Г. Лейбниц (15, с.183) предложил назвать подобный способ доказательства горопизированием. Е.А. Мамчур (19, с.132), обсуждая принцип простоты, объявляет горопизирование «противоречащим духу научной практики». Однако оно встречается гораздо чаще, чем, может быть, хотелось методологам науки. Практически все известные ученые использовали этот прием. В частности, как будет показано ниже, это один из излюбленных способов доказательства многих психологических утверждений. Опасен не сам прием, а его многократное применение.

Конечно, применение принципа простоты не гарантирует получение истинного знания. Он служит лишь полезным методологическим правилом, эффективным эвристическим приемом поиска теоретического объяснения реальности и выбора из нескольких теорий наилучшей. Вообще говоря, не исключено, что новая теория может прийти в противоречие с принятыми ранее в философии и науке методологическими принципами, в том числе и принципом простоты. Но пока не найдено достаточно оснований для отступления от этого принципа, с ним следует считаться.