Наука работает по законам логики
«Логика и рост научного знания» – так называется знаменитое произведение философа науки Карла Поппера, опубликованное осенью 1934 года издательской компанией Юлиуса Шпрингера в Вене (с указанием года выпуска 1935). В подзаголовке есть ссылка на то, что в книге содержатся статьи «о теории познания в современном естествознании», которые вышли в 1959 году на английском языке, правда, под названием «Логика научного открытия».
В своей часто цитируемой книге Поппер прежде всего констатирует: «Деятельность научного исследователя заключается в том, чтобы разрабатывать и систематически проверять законы и системы законов». При этом в науках, основанных на опыте, – философы называют их эмпирическими – главным являются гипотезы, которые надлежит проверить с помощью экспериментов или наблюдений. Вместе с ними возникает проблема, веками мучившая мыслителей: проводя эксперимент, исследователь делает единичное наблюдение, которое он может сформулировать в частном законе, например: «Кусок медной проволоки при нагревании удлиняется». Но на самом деле его интересует общий закон, например: «Материя расширяется с повышением температуры». Задача, возникающая при этом, – философы говорят о «проблеме индукции», – заключается в том, чтобы понять, при каких обстоятельствах перенос частного на целое, общее может оказаться ошибочным.
Черные лебеди и белые вороны
Поппер поясняет это на ставшем уже широко известным примере (причем белые лебеди в другом месте книги заменены на черных ворон): «Независимо от того, сколько белых лебедей мы наблюдали, у нас нет права считать, что все лебеди белые», и действительно, уже давно были замечены черные лебеди – сначала в Австралии, а позднее и во многих других местах.
Чтобы спасти логику исследования – поскольку речь идет прежде всего о логике, – Поппер делает эффективное предложение, которое закрепилось под названием «фальсификация». По Попперу, научная работа начинается с гипотезы, которую можно проверить, проведя эксперимент (или наблюдения). (Кстати, если этот критерий не выполнен, то, по мнению Поппера, нельзя говорить о научности.) Проводимый с этой целью эксперимент может либо подтвердить, либо опровергнуть гипотезу. В первом (подтвержденном) случае Поппер говорит о верификации, а во втором (отвергнутом) случае – о фальсификации гипотезы. Тем самым он хочет сделать следующее важное разграничение, с помощью которого и сформулирована собственно логика исследования: если гипотеза верифицирована, то наука – как ни странно это звучит – мало что выиграла (или вообще ничего не выиграла, поскольку она осталась при том знании, которым располагала до эксперимента). Если же гипотеза фальсифицирована, то у науки есть шанс продвинуться вперед, так как теперь ученые должны создать новую гипотезу, и проверить это, вероятно, более качественное предположение при помощи новых наблюдений или экспериментов.
Такова логика исследования, говорит Поппер. Она начинается с гипотез, которые можно проверить, и стремится фальсифицировать их.
Многие исследователи твердо верили в логику Поппера и решительно следовали ей (во всяком случае, так они говорят). Среди них – лауреат Нобелевской премии Джон Экклс. В 1940-1950-е годы он пытался выяснить, является ли передача нервных сигналов в мозге химическим или электрическим процессом, и долго не мог найти удовлетворительного ответа. Во время исследований Экклс познакомился с книгой Поппера, которая произвела на него сильное впечатление. «От Поппера я узнал, в чем заключается сущность научного исследования, – писал он. – Создавая гипотезу, можно давать волю своему воображению, но потом следует проверить ее с максимально возможной строгостью, привлекая для этого все существующие знания и проводя самые строгие эксперименты. Поппер даже научил меня радоваться опровержению полюбившейся гипотезы, поскольку это тоже научный прогресс и опровержение теории может многому научить».
На первый взгляд логика фальсификации Поппера кажется действительно убедительной, и представляется совершенно очевидным, что значительные части общепринятой науки, нашедшие отражение в дипломных работах или в докторских диссертациях и в научных публикациях, можно понять при помощи этой схемы. Например, биохимик высказывает гипотезу о том, что энергия, необходимая клетке для обмена веществ, поступает с молекулами сахара. Или генетик исходит из предположения о том, что биологическая информация, наследуемая организмами, сохраняется в форме нуклеиновых кислот. Тому и другому приходится – и в этом заключается конкретная и сложная задача докторантов и дипломантов – придумывать эксперименты, позволяющие проверить сделанные предположения. И если первая гипотеза фальсифицируется, а вторая верифицируется, то можно опубликовать статью в престижном научном журнале.
Проверка практикой
Теория Поппера о фальсификации звучит весьма убедительно, а потому у нее по-прежнему очень много сторонников. Но действительно ли наука делается именно так, как это себе представляют теоретики?
Историки должны сказать в связи с этим категорическое «нет», поскольку они знают мало ученых, отказавшихся от своей теории лишь потому, что эксперимент ее не подтвердил. Им, ученым, скорее свойственно в подобной ситуации предположить, что в ходе только что проведенного опыта что-то пошло не так – подобно тому, как приготовленное по сложному рецепту блюдо может не получится, но ведь это не означает, что в рецепт закралась ошибка! Таких примеров в истории известно очень много. Молодой и в то время еще неизвестный Альберт Эйнштейн получил от французского экспериментатора Жана Перрена, впоследствии нобелевского лауреата, письмо. Перрен писал, что в теории Эйнштейна о броуновском движении молекул не все верно, поскольку измерения показывают нечто иное. Ученый на это ответил, что он ранее уже сделал одно исправление, но теперь «почти уверен, что в теории нет никакой другой ошибки, поэтому вынужден считать возможным наличие ошибки со стороны эксперимента», что и нашло вскоре свое под тверждение.
Другой пример. Американский лауреат Нобелевской премии Роберт Милликен попробовал измерить заряд электрона – и сделал это с помощью получившего известность опыта с заряженными капельками масла, подвешенными между двумя заряженными электродами. Однако он отнюдь не всем измерениям уделил одинаковое внимание и, в конце концов, опубликовал лишь те результаты, которые его устраивали и соответствовали его ожиданиям.
Сложные гипотезы
Конечно, можно было бы возразить, сказав, что Милликен мухлевал, проводя свои эксперименты, но тогда как объяснить то, что при этом он сумел, «обманув» всех, представить правильный результат? Откуда он вообще знал о существовании элементарного электрического заряда? Что же касается плутовства в целом, то и ученые более великие, чем Милликен, немного порой приукрашивали свои результаты. Например, Иоганну Кеплеру, вероятно, были известны законы движения планет еще до того, как он их, наконец, открыл после соответствующей корректировки своих небесных измерений. Английский астрофизик Артур Эддингтон и вовсе рассказывал своим слушателям небылицы, объявив в 1919 году, что новые представления Эйнштейна о времени и пространстве более точно отражают космическую реальность, чем физика Исаака Ньютона. А ведь статьи Эйнштейна даже приблизительно не содержали того, что утверждал Эддингтон, причем можно только удивляться его дерзости, но благодаря такой пропаганде эйнштейновских идей Эддингтон достиг мировой славы! Размышляя обо всем этом, физик-теоретик из Вены Вольфганг Паули решительно отбросил логику Поппера. «Я надеюсь, – написал он совершенно определенно в изданном в 1957 году сочинении «Феномен и физическая реальность», – никто сегодня не полагает, что теории выводятся из протокольных записей посредством железных логических заключений, хотя так и модно было думать еще в мои студенческие годы».
Уже одной своей формулировкой Паули показывает, насколько наивной и отсталой он считает схему Поппера. Он вообще не придает значения четкому разделению на идею и эксперимент, так как наблюдаемый феномен чаще всего носит комплексный характер, а «при его описании используется огромное количество ранее полученных теоретических знаний и опыта, обретенного при работе с приборами». Паули подчеркивает, что это неразрывное переплетение «в повседневной жизни физика является целесообразностью, оно неизбежно».
Все это верно не только для физика, но и для химика и биолога. До какой степени схема Поппера далека от реальной науки, становится ясно, если построить конкретную и специфическую гипотезу, которую можно подтвердить или опровергнуть при помощи всего лишь одного (наиболее простого) эксперимента. При этом необходимо исключить банальные предположения – имеются в виду гипотезы типа «На дне озер Шотландии обитает Лохнесское чудовище» или «Сперма чернокожих мужчин – черная» (причем последнее заключение было признано неправильным еще в античную эпоху только благодаря Аристотелю). В логике Поппера они относятся к научным гипотезам, поскольку их можно фальсифицировать, но по этой же причине они выпадают из предполагаемых рамок из-за отсутствия в них глубины и общего характера. Если же мы имеем дело с гипотезой более сложной, схема Поппера оказывается неприемлемой, ибо как можно в рамках одного эксперимента проверить утверждения типа «Существуют гены агрессивного поведения», «Материя состоит из атомов», «Скорость света постоянна» или «У червей нет сознания»? Тут логика исследования не дает никаких ответов, и прежде всего на вопрос о происхождении важнейшего исходного элемента ее метода – гипотезы. Как у кого-нибудь, например у Пифагора, возникает идея о том, что существуют законы природы (гармонии), которые можно осмыслить при помощи цифр? Как может кто-нибудь, например Коперник, утверждать, что Земля вращается, а Солнце неподвижно (хотя наши наблюдения говорят нам совсем об обратном, а в нашем языке по-прежнему употребляется выражение «солнце заходит»)? Как кому-нибудь, например Лавуазье, приходит в голову, что воздух состоит из различных компонентов, а мы-то видим все как единое целое и дышим этим целым? Как у кого-нибудь, например у Эйнштейна, возникает идея о том, что геометрия пространства не прямолинейна, а имеет скорее изогнутую форму, причем в зависимости от заполняющих его материальных тел?
Взгляд на творчество
Тот, кто отвернется от обычной науки со всеми ее важными и достойными свойствами, такими как тщательная подготовка эксперимента, точность измерений, точность протоколов, воспроизводимость результатов и ясность постановки вопроса, и спросит собственно о прогрессе в науке, который историки приписывают таким творческим индивидуумам, как Кеплер, Ньютон, Эйнштейн и многим другим, тот найдет ответ на вопрос о «логике исследования». Он обнаружит, что не существует такой рациональной лестницы, по которой ступенька за ступенькой можно было бы двигаться к вершинам науки, открытиям. Если же эта проверенная временем и эффективная конструкция упразднена, то чем ее можно заменить?
В 1950-х годах Паули сделал поразительное предположение, к сожалению, не получившее должного признания. Прилагательное «поразительное» используется для того, чтобы подчеркнуть, что он имел в виду не только «процесс понимания природы», когда пытался истолковать взаимосвязь «теории и эксперимента» – таково же и название небольшой статьи, написанной им в 1952 году. Для Паули важно также и «блаженство, которое человек испытывает при понимании, т. е. при осознании новых научных выводов», другими словами, чувство удовлетворения, изнутри охватывающее проводящих исследования и умножающих свои знания людей. Поэтому, «опираясь на философию Платона», он предложил:
научное познание природы интерпретировать как эквивалент, т. е. как совпадение внутренних образов человеческой психики с внешними объектами и их поведением. Мост между чувственными восприятиями, с одной стороны, и идеями – с другой, который не может быть возведен на чистой логике, построен на порядке во Вселенной, не зависящем от нашего произвола, отличающемся от мира явлений и охватывающем как психику, так и физику, т. е. как субъект, так и объект.
Через пять лет Паули выдвинул вторую версию своей теории познания. Он отказался от трудного для понимания выражения «порядок во Вселенной» и вместо этого представил другое описание искомого моста, причем создается впечатление, что он пытался это сделать, используя новый язык:
Теории возникают на основе инспирированного эмпирическим путем понимания, которое, следуя Платону, лучше всего объяснить как переход к совпадению внутренних образов с внешними объектами и их свойствами. Возможность такого понимания еще раз указывает на существование регулирующих типичных предписаний, которым подчиняется как внутренний мир человека, так и мир вне его.
Важно то, что Паули попытался создать научную теорию познания, опирающуюся на исторические примеры и их анализ, но при этом он учитывает и психологию XX века, поскольку она
доказала, что всякий акт понимания – это длительный процесс, который начинается в сфере бессознательного задолго до того, как содержание сознания может получить рациональную формулировку. Это снова привлекает внимание к предсознательной, архаической ступени сознания: на этой ступени место четких концепций занимают образы сильного эмоционального содержания, которые не столько обдумываются, сколько как бы зрительно наблюдаются. Эти образы выражают нечто предчувствуемое, но еще не познанное, а потому их в соответствии с введенным К. Г. Юнгом определением символа можно назвать символическими. В этом мире символических образов архетипы действуют как упорядочивающие операторы и формирующие факторы, образуя как раз искомый мост между чувственными восприятиями и идеями, а потому они составляют также и необходимое условие возникновения естественнонаучной теории. Следует, однако, избегать переноса этого априорного условия познания в сознание и связывания его с определенными идеями, поддающимися рациональной формулировке.
На заднем плане
Итак, речь идет о внутренних образах и о не являющихся образными факторах порядка; для тех и других в процессе европейской духовной истории используется понятие «архетип». Иоганн Кеплер еще в XVII веке впервые сформулировал это понятие, а Карл Гюстав Юнг предложил и применил в XX веке его вторую трактовку. Его концепция очень импонировала Паули, поэтому он попытался уже в первой работе под названием «Физика заднего плана» представить физические понятия как архетипичные символы, причем для самого себя он решил принимать архетипы как действующие образы, существующие вне сознания и способные со временем изменяться. Таким образом, для Паули архетипы – это не неизменная реальность, они скорее развиваются относительно позиции сознания:
Реакция сознания на картины подсознания, неотделимые от обратного их действия на сознание в смысле «принципа дополнительности», представляется мне именно сущностью (…) человеческого познания.
Взаимосвязь между сознанием и подсознанием представляется Паули в принципе пригодной для того, чтобы определить лучше, чем при помощи «логики исследования», в чем заключается научный метод», – он в том, «чтобы снова и снова что-либо предпринимать, размышлять о предмете, потом все откладывать в сторону, а затем вновь собирать свежий эмпирический материал и так продолжать в случае необходимости многие годы. Подсознание стимулирует сознание и что-нибудь может получиться только таким образом. Я думаю, что наукой нельзя заниматься между делом».
