Продуктивность (предсказание нового)

Как выбрать между двумя проверяемыми теориями? Двое величайших ученых мира выдвинули разные теории гравитации. Ньютон считал, что гравитация притягивает массы друг к другу и удерживает планеты на орбитах. Эйнштейн считал, что гравитация — это кривизна пространства-времени, которая отклоняет любые движущиеся объекты от прямой траектории. Теория Ньютона неплохо работала. Изучая притяжение планет, астрономы сумели предсказать существование Нептуна. Какое-то тело — вероятно, неизвестная планета, — оказывало гравитационное воздействие на Уран. Теория Эйнштейна тоже помогает обнаруживать планеты. Но теория Эйнштейна предсказала и нечто новое, о чем Ньютон никогда не думал. Тяжелые объекты способны, подобно линзам, искривлять свет. В самом деле, массивные галактики на большом расстоянии от нас так сильно искривляют свет, что, подобно телескопу, позволяют рассмотреть объекты за ними с серьезным увеличением и обнаружить то, что иначе мы просто не смогли бы увидеть. Теория гравитации Эйнштейна более продуктивна, чем ньютонова теория. Она предсказывает неожиданные явления.

Хорошие теории продуктивны, а потому постоянно изменяются и растут; они непрерывно развиваются. Неплохой способ определить, является ли какое-то объяснение наукой, — спросить, развивалось ли оно со временем. Астрологические объяснения не меняются уже несколько тысяч лет, как и христианское учение о том, что полное подчинение божеству есть единственный путь к счастью, и буддистское представление о том, что человеческое эго является источником всех зол и несчастий, а некоторые особые люди могут общаться с умершими. Можно вполне обоснованно сказать, что все эти представления — не наука, а застывшие теологические догмы и истины.

Полнота

Какую часть окружающего мира объясняет данная теория? У хороших теорий широкий охват. Теория относительности Эйнштейна объясняет, не только почему массивные объекты искривляют свет, но и то, что при движении с очень высокой скоростью время замедляется. Эта гипотеза уже проверена на практике. Часы в быстро движущихся спутниках действительно идут медленнее, чем такие же часы на Земле. (Да, это правда. Вы сами можете проверить. Все, что для этого необходимо, это атомные часы за миллион долларов и очень быстрый реактивный самолет.) Теория Эйнштейна утверждает также, что по мере ускорения предметы тяжелеют. Частица, летящая со скоростью света, обладала бы бесконечной массой. Увеличение массы на больших скоростях также удалось подтвердить в ходе тщательно подготовленных экспериментов. (Для проверки этого факта нужен ускоритель частиц стоимостью в несколько миллионов долларов.)

Простота

Мы уже встречались с этим чрезвычайно полезным критерием в главе 2. Вспомните: бритва Оккама утверждает, что лучшим объяснением является то, которое требует меньше всего предположений. Иначе говоря, слабая теория обычно порождает дополнительные вопросы (на которые часто отвечают при помощи дополнительных предположений ad hoc). Кроме того, не получает простого объяснения связь между отдельными частями теории, а сама она противоречит «фоновому знанию», т. е. утверждениям, в справедливости которых мы уже убедились.

Недостаток простоты не всегда нежелателен. Томас Кун (Kuhn, 1970) в книге The Structure of Scientific Revolution («Структура научной революции») утверждает, что наука делает заметный рывок вперед, когда обнаруживается какая-нибудь неожиданная сложность, аномалия, которая не укладывается в господствующую парадигму, или мировоззрение, т. е. в существующий набор фактов и исследовательских методов. Если аномалии продолжают наблюдаться и объяснить их не удается, научному сообществу приходится менять устоявшиеся взгляды и представления. Такие изменения, известные как сдвиг парадигмы, происходили в истории человечества не раз. К примеру, было время, когда люди считали, что болезни возникают сами по себе (Black, 1996). Казалось, такое объяснение вполне соответствует повседневному опыту — ведь люди заболевают вроде бы без видимых причин. Однако некоторые наблюдения невозможно было объяснить таким образом. Люди, жившие в изоляции от мест, где бушевала эпидемия, реже заболевали. Люди, жившие в более гигиеничных условиях, также, казалось, были в какой-то степени защищены от болезни. Новый инструмент исследования — микроскоп — позволил ученым обнаружить в испорченной пище и зараженных тканях микроорганизмы. Со временем эти наблюдения привели к сдвигу парадигмы в медицине, в результате которого болезнь наконец удалось связать с ее причиной — микроорганизмами, а микроскоп стал привычным инструментом медиков (MetchnikoFf & Berger, 1939).