Теория и данные в науке

При описании деятельности Галилея, Ньютона и Дарвина я отметил, что

основные компоненты современной науки —это (1) частные наблюдения и

экспериментальные данные и (2) общие концепции и теории. Как теории

соотносятся с данными? Со времен Бэкона и Милля индуктивисты полагали,

что отправная точка для науки —наблюдения, а теории создаются путем их

1 Несколько разделов этой главы представляют собой переработанные части моих предыду-

щих книг: Ian G. Barbour, Issues in Science and Religion (Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, 1966) и

Myths, Models, and Paradigms (NewYork: Harper & Row, 1974). Вновь написанные отрывки обозна-

чены в примечаниях.

ГЛАВА ПЯТАЯ I

МОДЕЛИ И ПАРАДИГМЫ I I 2.7

обобщения (на схеме 1 это было бы обозначено стрелкой вверх от данных к

теории). Однако такие представления неадекватны, поскольку для создания

теорий требуются также новые понятия и гипотезы, не основанные на дан-

ных; кроме того, теории зачастую имеют дело с объектами и взаимоотноше-

ниями, которые нельзя наблюдать непосредственно.

Воображение

Аналогии

Модели

Концепции

Теории

Наблюдения

Данные

Теории влияют

на наблюдения

Схема 1. Структура науки

Поэтому на нашей диаграмме нет прямой линии, идущей вверх от дан-

ных к теории и отображающей акт логического рассуждения, а есть лишь

непрямая линия в левой части диаграммы, отображающая акт творческого

воображения, для которого не существует четких правил. Новое понятие

или соотношение зачастую вводится по аналогии с более известным поня-

тием или соотношением, которые подвергаются некоторым усовершенство-

ваниям и переработке. Часто такая аналогия развивается затем в концепту-

альную модель постулируемого объекта, который нельзя наблюдать непос-

редственно. Модель ведет к формулировке обобщенной и абстрактной тео-

рии. Например, модель бильярдных шаров предполагала существование не-

видимых частиц газа, которые сталкиваются друг с другом подобно бильяр-

дным шарам. На основании этой модели была разработана кинетическая те-

ория газов.

Чтобы теорию можно было использовать в науке, она должна быть про-

верена экспериментально. Теория предсказывает определенные результаты

наблюдений. Такие гипотетически-дедуктивные представления обозначены

на схеме стрелкой сверху вниз от теории к наблюдению. Контекст открытия

(левая часть схемы) отличается от контекста его подтверждения (стрелка

сверху вниз). Если теория или гипотеза верна, то мы ожидаем определенных

итогов наблюдений, хотя процесс размышления всегда подразумевает раз-

личные допущения, вспомогательные гипотезы и правила соотношений, свя-

зывающих теоретические и экспериментальные данные. В случае кинети-

ческой теории газов мы можем рассчитать изменение импульса гипотети-

ческих частиц при ударе о стенки сосуда. Допустив идеально упругое стол-

кновение и пренебрежимо малый размер частиц, мы получим закон Бойля,

ЧАСТЬ ВТОРАЯ

РЕЛИГИЯ И НАУЧНЫЕ МЕТОДЫ

связывающий давление с объемом газа. Подтверждение этих выводов по-

зволяет нам принять теорию предположительно2.

Гипотетически-дедуктивные взгляды доминировали в философии науки

в 1950-х и начале 1960-х гг. Они подразумевают, что данные можно описать

на языке наблюдений, свободном от теоретической нагрузки и что различ-

ные теории должны проверяться с помощью этих определенных и объек-

тивных данных. Хотя согласованность с данными еще не доказывает тео-

рию (поскольку может оказаться, что и другие теории тоже с ними согласу-

ются), тем не менее Карл Поппер и другие считали, что несогласованность с

данными убедительно опровергает теорию. Однако изучение истории на-

уки поставило это утверждение под сомнение.

В ряде случаев несогласующиеся данные можно привести в гармонию с

теоретическими предположениями с помощью введения специальных вспо-

могательных гипотез. Первые противники астрономии Коперника были уве-

рены, что гипотеза, согласно которой Земля вращается вокруг Солнца, не-

верна, потому что нет заметных ежегодных изменений положения ближай-

ших звезд относительно далеких. Однако Коперник устранил это противо-

речие, предложив гипотезу (не подтверждавшуюся тогда независимыми сви-

детельствами), согласно которой все звезды слишком далеки, если сравнить

расстояние до них с размером Солнечной системы. В других случаях теория

оставалась неизменной, а противоречащие данные просто признавались

необъяснимой аномалией. Ньютон в своих ≪Началах≫ принимал, что наблюда-

емое движение апогея (самой удаленной точки) орбиты Луны при ее обра-

щении вокруг Земли вдвое больше того, которое предсказывалось в его те-

ории. В течение шестидесяти лет это противоречие, далеко выходившее за

рамки возможных экспериментальных погрешностей, не могли объяснить,

но оно никогда не использовалось для опровержения теории.

Мы никогда не можем проверить отдельно взятую теорию. Она должна

рассматриваться как часть системы теорий. Если теория плохо согласуется с

данными по какому-то пункту, то другие части системы обычно можно под-

строить так, чтобы устранить это противоречие. Теории, оперирующие по-

нятиями, выходящими за границы наблюдения, неоднозначно определяют-

ся данными3. Обычно группа общепринятых теорий просто принимается

как данность и считается несомненной, тогда как все внимание концентри-

руется на новой или спорной теории. Во многих научных дискуссиях сопер-

ничающие партии соглашаются по большинству общепринятых вопросов, и

таким образом могут договориться о том, какие данные могут использовать

обе стороны в качестве решающих для проверки соперничающих теорий.

Однако в некоторых случаях две широкомасштабные теории используют

различные методы интерпретации данных или соотносятся с различными

2 Carl G. Hempel, Philosophy of Natural Science (Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, 1966); Karl R.

Popper, The Logic of Scientific Discovery (London: Hutchinson's Univ. Library, 1956).

3 W.V. Quine, ≪Two Dogmas of Empiricism≫, в его книге: From a Logical Point ofView, 2d ed. (New

York: Harper Torchbooks, 1963).

ГЛАВА ПЯТАЯ

МОДЕЛИ И ПАРАДИГМЫ 1 J I

группами данных, которые объясняются по-разному, и тогда простая экспе-

риментальная проверка невозможна.

Более того, все факты теоретически обусловлены. Свободного от теоре-

тической нагрузки языка наблюдений попросту не существует. Теории вли-

яют на наблюдения по-разному (как показано в правой части диаграммы).

Отбор явлений для исследования и выбор переменных, имеющий большое

значение для измерений, также теоретически обусловлены. Форма задавае-

мых вопросов определяет тип ответов, которые мы получаем. Теории влия-

ют и на использование оборудования, и на выбор языка для отчета о на-

блюдениях4. Такой подход сильно отличается от эмпирического, при кото-

ром знание базируется на твердом основании неизменных фактов.

Кроме того, исследуемый объект может изменяться из-за самого процес-

са наблюдения. Мы увидим, что это составляет особую проблему для микро-

мира квантовой физики и сложной сети экосистем. Выступая в качестве на-

блюдателей, мы не можем отстраниться от изучаемых объектов, а являемся

частью взаимосвязанной системы.

Томас Кун доказывал, что научные данные в немалой степени зависят от

доминирующих парадигм. Парадигма, как мы видели, представляет собой

группу понятийных и методологических предположений, воплощенных в

тех или иных научных теориях, например, в ньютоновой механике XVIII века

или в теории относительности и квантовой физике XX века. Парадигма не-

явным образом устанавливает для данной научной общины вопросы, на ко-

торые могут быть получены ответы, и способы объяснения, которые стоит

искать. На стандартных примерах студенты учатся, какие объекты существу-

ют в мире и какие методы подходят для их изучения. Смена парадигмы — это ≪научная революция≫, ≪радикальная трансформация научного вообра-

жения≫, которая не определяется однозначно экспериментальными данны-

ми или обычными критериями исследования. Поэтому принятые парадигмы

более устойчивы к изменениям, и опровергнуть их сложнее, нежели отдель-

ные теории. Парадигмы создаются в рамках определенных исторических

сообществ5. Такой контекстуализм, историзм и релятивизм противостоит

формализму и эмпиризму Поппера.

Существует четыре критерия оценки теорий при обычном научном ис-

следовании:

1. Согласованность сданными. Это самый важный критерий, хотя он и не

может служить точным доказательством истинности теории, поскольку дру-

гие, еще не разработанные, теории, могут не хуже или даже лучше согласо-

вываться с данными. Теории всегда определяются данными. Но несогласо-

ванность с ними еще не доказывает ошибочность теории, поскольку специ-

альные гипотезы и необъясненные аномалии могут сохраняться на протя-

жении неопределенного времени.Тем не менее, согласованность с данными

^ N.R. Hanson, Patterns of Discovery (Cambridge: Cambridge Univ. Press, 1958); Michael Polanyi,

Persona/ Know/edge (Chicago: Univ. of Chicago Press, 1958).

5 Thomas S. Kuhn, The Structure of Scientific Revolutions, 2d ed. (Chicago: Univ. of Chicago Press, 1970).

. - ^ I ЧАСТЬ ВТОРАЯ

\5L РЕЛИГИЯ И НАУЧНЫЕ МЕТОДЫ

и успех предсказаний, особенно новых, ранее не ожидавшихся явлений, слу-

жит впечатляющей поддержкой для теории.

2. Связность. Теория должна согласовываться с другими принятыми тео-

риями и, если возможно, быть связанной с ними в концептуальном отноше-

нии.Ученые ценят также внутреннюю связность и простоту теории (про-

стоту формальной структуры, наименьшее число независимых и специаль-

ных предположений, эстетическое изящество, симметрию и так далее).

3. Охват. Кроме того, критериями оценки теорий могут служить всесто-

ронность и общность. Теория ценна, если она связывает воедино ранее раз-

розненные области, если она поддерживается разнообразными свидетель-

ствами или применима к широкому кругу соответствующих переменных.

4. Плодотворность.Теория оценивается не просто с точки зрения ее про-

шлых достижений, но и с точки зрения ее нынешних возможностей и спо-

собности создать каркас для будущих исследовательских программ. Плодо-

творна ли теория для поддержки дальнейших теоретических разработок,

для создания новых гипотез, для предложения новых экспериментов? Ос-

новное внимание обращается здесь на непрерывную исследовательскую

деятельность научного сообщества, а не на конечный результат их работы.

В западной традиции существует три основных взгляда на истину, каж-

дый из которых обращает основное внимание на те или иные из вышепере-

численных критериев. Сторонники первого из этих взглядов считают, что

предположение истинно, если оно соответствует действительности. Это

общепринятое понимание истины. Утверждение ≪идет дождь≫ истинно в

том случае, если действительно идет дождь.Такую позицию занимает клас-

сический реализм, и она соответствует эмпирической стороне науки, опре-

деленной первым критерием: теория должна согласовываться с данными.

Однако мы уже отмечали, что не существует свободных от теоретической

нагрузки фактов, с которыми можно сравнить теорию. Многие теории по-

стулируют ненаблюдаемые явления, которые лишь косвенно можно связать

с наблюдаемыми данными. У нас нет прямого доступа к действительности,

чтобы сравнить ее с нашими теориями.

Сторонники связности полагают, что группа предположений истинна, если

она является всесторонней и внутренне непротиворечивой. Таких взглядов

придерживается рационалистическая и идеалистическая философия, и они

соответствуют теоретической стороне науки. Мы уже говорили, что одна

теория никогда не оценивается изолированно от остальных, но лишь как

часть системы теорий, поэтому в расчет необходимо принимать не только

связность, но и охват. Однако с такой позицией тоже связан ряд проблем,

поскольку в одной области может быть несколько связных групп теорий.

Кроме того, суждения о согласованности с данными отличаются по своему

характеру от суждений о внутренней связности, и поэтому их нельзя при-

равнять друг к другу. Наконец, сама действительность более парадоксальна

и менее логична, чем это представляется рационалистам.

Третий, прагматический взгляд признает, что предположение истинно, если

оно подтверждается практикой. Мы должны судить по последствиям. Пло-

ГЛАВА ПЯТАЯ Г7~

МОДЕЛИ И ПАРАДИГМЫ I I

дотворна ли теория и наводит ли она на размышления? Полезна ли она для

удовлетворения индивидуальных и общественных нужд и интересов? Идеи

и теории служат руководством к действию в определенном контексте. Сто-

ронники инструментализма и лингвистического анализа обычно отбрасыва-

ют вопрос об истине и говорят лишь о различных функциях языка. Однако

они зачастую разделяют прагматический взгляд на научный язык. Некоторый

прагматический элемент есть в тезисе Куна, что научное исследование реша-

ет проблемы лишь в определенном историческом контексте и в контексте

определенной парадигмы. Эта сторона науки отражена в нашем последнем

критерии, плодотворности. Тем не менее сам по себе он неадекватен, по-

скольку без дальнейшей проверки концепций с помощью других критериев,

остается неясно, ≪работает≫ ли идея или она ≪полезна≫.

Я считаю, что истина должна соотноситься с действительностью. Но

так как действительность как таковая для нас недоступна, критериями ис-

тины должны служить все четыре вышеуказанных пункта. Взятые вместе,

они включают в себя все перечисленные взгляды на истину. На определен-

ной стадии научного исследования, тот или иной критерий может быть

важнее других. Поскольку в качестве определения истины принимается ее

соответствие действительности, то мы имеем дело с некоторой формой

реализма, но это — критический реализм, так как он сочетает различные

критерии. Я буду придерживаться такого критического реализма на протя-

жении всей книги.

В общем, наука не приводит к несомненным выводам. Ее заключения все-

гда неполны, предварительны и могут подвергаться пересмотру. Теории ме-

няются со временем, и мы должны ожидать, что существующие теории бу-

дут изменяться или опровергаться, подобно предшествующим. Однако на-

ука действительно дает нам надежные процедуры для проверки и оценки

теорий на основании сочетания критериев. В дальнейшем мы обратим вни-

мание на роль индивидуальных суждений и традиций тех или иных научных

сообществ при использовании этих критериев.

Дата добавления: 2015-11-14