Научный метод

г

Понятие метод означает совокупность правил и приемов их ис­пользования, которые позволяют гарантированно и систематиче­ски добиваться поставленной цели.

Цель научного метода заключается в получении научного знания о природных объектах и явлениях. От других видов знания (обыден­ного, гуманитарно-художественного, религиозного и т. д.) научное отличается систематичностью, объективностью, достоверностью, точностью и практической ценностью.

Систематичность научного знания означает, что данные разных наук не противоречат, а дополняют друг друга. В научную картину мира нельзя произвольно добавить и из нее нельзя извлечь ни одного кирпичика. В этом плане научную работу можно сравнить с разгады­ванием бесконечного кроссворда, каждое новое слово в котором про­веряется пересечением с другими, известными. В научном знании, как и в любой системе (п. 5.10.2.2), важны не столько свойства его элементов (фактов, законов, гипотез, теорий), сколько взаимоотно­шения между ними: подтверждают ли факты теорию, согласуется ли новая теория со старой в области ее применимости (принцип соот­ветствия, п. 2.5.3) и т. д.

Объективность научного знания означает независимость от лич­ности исследователя, от его индивидуальности. Пропорция, в кото­рой расщепляются родительские признаки у гибридов, в опытах Менделя получалась такой же, как у тех пионеров генетики, которые спустя несколько десятилетий, переоткрыли его законы (п. 4.3.1).

26 Глава 1. Научный метод

1.7. Научный метод 27

В отличие от этого оценка достоинств художественного произведе­ния или значимости политического события во многом зависит от субъективных предпочтений и личных убеждений эксперта.

Достоверность научного знания обеспечивается принятой в нау­ке традицией рациональной критики. Ничто не принимается на ве­ру, каждый факт, гипотеза, теория проверяются и перепроверяются. И лишь в том случае, если настойчивые и неоднократные попытки поставить под сомнение факт или опровергнуть теорию оказываются безуспешными, эти факт или теория включаются в корпус научного знания.

Точность научного знания связана с использованием особого язы­ка терминов и математических формул (с. 15). Естественные науки не терпят расплывчатых, двусмысленных, не обязывающих утверж­дений и выводов.

У гражданина сегодняшнего высокотехнологичного общества вряд ли могут быть сомнения в практической ценности научного зна­ния. Трудно назвать такое благо цивилизации, создание которого обошлось без опоры на знание законов природы. Практической цен­ностью обладают и другие виды знания (даже религиозное: напри­мер, по свидетельству Варлама Шаламова, в нечеловеческих услови­ях колымских лагерей только религиозные убеждения оставляли человеку шанс остаться собой, не сломаться морально), но лишь на­учному знанию свойственна всеобщая и обязательная практическая ценность.

Успехи современного естествознания свидетельствуют об эффек­тивности научного метода познания. Он складывался в течение дли­тельного времени и лишь в конце XVII в. приобрел все свои основ­ные черты. Именно с этого времени начинается история науки в пол­ном смысле этого слова.

1.7.1. Элементы научного метода познания

♦ Научное познание начинается с наблюления природы.

Уже этот простейший метод получения знаний требует, как минимум, осмысленной и активной позиции. Наблюдение имеет определенную цель. Место, время и другие обстоятельства наблюдения планиру­ются, а его результаты фиксируются для дальнейшего использова­ния. Часто наблюдение выполняется с помощью технических средств и измерительных приборов.

Результаты наблюдении — наблюдательные факты — подвергаются систематизации и классификации, что позволяет сформулировать эм­пирические обобщения.

Эмпирическое обобщение — это замеченная в природе закономер­ность, причины которой нам еще непонятны. Например, эмпириче­ским обобщением наблюдений восхода солнца является вывод о том, что солнце восходит в восточной стороне горизонта. Это еще не тео­ретический вывод, но уже и не отдельный факт. Это более общая, чем факт, форма эмпирического знания. «Эмпирический» означает полу­ченный из опыта, из непосредственных ощущений.

Эмпирическое обобщение возникает путем индукции.

Г

Индукция — метод познания, основанный на выведении обших следствий из частных посылок.

Так, если в течение нескольких лет наблюдений солнце каждый день восходит на востоке, возникает основание считать, что оно вос­ходит на востоке всегда.

Индукция бывает полной, если формулируемое общее утвержде­ние удается проверить для всех объектов, к которым оно относится. Таковы, например, утверждения о том, что в данном цехе текстиль­ной фабрики работают только женщины или что какое бы простое число мы ни взяли, всегда найдется еще большее простое число. Одна­ко в естественных науках гораздо чаще используется неполная индук­ция, когда всеобщая закономерность формулируется на базе ограни­ченного числа фактов. (Как сказал Козьма Прутков, нельзя объять необъятное.) В силу неполноты индуктивного вывода всегда сохра­няется шанс, что в каких-то условиях, до сих пор не исследовавших­ся, эмпирическое обобщение окажется несправедливым. Тем самым всегда остается возможность дальнейшего развития научного знания.

Эмпирическое обобщение неизбежно вызывает вопрос о причинах установленной закономерности, побуждая к выдвижению гипотез.

Г

Гипотеза — это предположение о причине той или иной законо­мерности, о сущности того или иного объекта или явления.

Гипотезы возникают не только в процессе научного познания. На­пример, в мифологической картине мира для объяснения каждого явления предлагается гипотеза, связывающая его с отдельным духом или божеством. В картинах мира монотеистических религий в каче­стве универсальной объяснительной причины всего выступает бог. Научная же гипотеза должна отвечать следующим требованиям.

1.7. Научный метод 29

28 Глава 1. Научный метод

Теория- высшая форма организациинаучного знания, даюшая точное и целостное представление о закономерностях определен ной области действительности.

I

В рамках научной теории одни из эмпирических обобщений полу­чают свое объяснение, а другие трансформируются в законы природы.   ______, лташтмиРГКМ

1. Быть проверяемой. Крупнейший философ XX в. К. Поппер сфор­мулировал это требование парадоксально: научное утверждение отличается от ненаучного или лженаучного тем, что поддается объ­ективной проверке, т. е. мыслима такая ситуация, в которой оно несправедливо (принцип фалъсифицируемости). Первое, что стара­ется сделать если не автор новой гипотезы, то его коллеги, — попы­таться ее опровергнуть. Гипотеза принимается научным сообщест­вом лишь в том случае, если она успешно выдерживает все атаки.
В противоположность этому практически все религии требуют ве­
ровать без доказательств, рассматривая сомнение как отступниче­
ство. Вспомните хотя бы знаменитую формулу Тертуллиана «Ве­
рую, ибо абсурдно!» или евангельскую притчу о Фоме неверую­
щем. Причина понятна: гипотеза о существовании всемогущего
Бога никакого отношения к науке и научному методу иметь не мо­
жет, ибо в принципе непроверяема (если Бог всемогущ, он может
сделать результаты любой проверки такими, как будто его нет).

2. Обладать общностью, т. е. единым образом объяснять как можно
больше разрозненных фактов и эмпирических обобщений. То же
требование можно сформулировать «от противного»: число науч­
ных гипотез, привлекаемых для объяснения известных эмпириче­
ских данных, должно быть минимальным. В такой форме требо­
вание общности было высказано монахом-францисканцем Уиль­
ямом Оккамом на рубеже XIII-XIV вв. Оно известно как бритва Оккама: «Не умножай сущностей сверх необходимого»¹.

3. Обладать предсказательной силой. Предсказательная сила гипо­
тезы заключается, во-первых, в самой возможности делать кон­
кретные и нетривиальные прогнозы на ее основе (таким свойством
не обладает, например, гипотеза о существовании всемогущего
Бога), а во-вторых, в совпадении выводов из нее с фактами, уста­
новленными уже после формулирования гипотезы.

4. Быть логически непротиворечивой, поскольку из противоречиво­
го положения можно вывести любое желаемое утверждение. Как
шутят специалисты по логике, если принять, что дважды два — пять, то отсюда можно логически вывести существование ведьм. Если указанные требования к научной гипотезе выполнены, то на ее базе может быть построена научная теория.

¹ По-латыни это звучит так: Non sunt multiplicanda entia praeter necessitatem (Ockham's razor // Encyclopaedia Britarmica).

Закон природы – это выраженная словесно или математически необходимая связь между свойствами материальных объектов и/или обстоятельствами происходящих с ними событий.

Например, закон всемирного тяготения выражает необходимую связь между массами тел и силой их взаимной притяжения перио­дический закон Менделеева - связь между атомной»иссои^ота, Нарядом ядра атома) химического элемента и его ™мически^ми^зон ствами; законы Менделя - связь между признаками родительских организмов и их потомков.

1.7.2. Вклад античности в формирование

научного метола

1 7 2.1. Переход к теоретическому познанию

Большой объем эмпирических знаний был накоплен древнимида лизациями Востока. И в Китае, и в Вавилоне, и в Египте f^Znu* чены повторяемость, регулярность в небесных и вообще природа явлениях, благодаря чему были достаточно развиты ™™*?™£ь трономия. Однако переход на следующий, теоретический уровень знания произошел лишь в Древней Греции.

Известны вавилонские и египетские учебники математику Они
представляют собой сборники задач с конкретными ™*ои*м£ус-
ловиями и решениями, выполненными по принципу началивычи
таем, потом делим, потом прибавляем - вот и ответ. Почему.именно
так? Никаких общих правил или доказательств нет, да и самопоия
тие доказательства было незнакомо математике Древнего Волок*
В этом отношении такие «учебники» мало отличаются от сборника
магических заклинаний или поваренной книги. _{ПРТТТРНИЯ}

Первым известным нам человеком, который ■^«"Р**™ конкретных вычислительных задач к доказательству общих терег и чески* утверждений, был грек Фалес Милетский (VII-VI вв. до п.э.) Фалес доказывал, что всякий круг делится диаметром пиш*ш кий угол, опирающийся на диаметр, - прямой, что углы при основа нии всякого равнобедренного треугольника равны...

30 Глава 1. Научный метод

Рис. 1.2. Теоремы, доказанные Фалесом

Можно нарисовать тысячи разных кругов, и все они будут делить­ся своими диаметрами строго пополам. Дает ли это уверенность, что диаметр делит пополам всякий круг, круг вообще? Нет, уверенность может дать только общее доказательство, оперирующее не с конкрет­ными кругами, а с абстракцией круга.

Абстракции позволяют упрощать картину явления и рассматри­вать его как бы в «чистом виде». Они возникают в результате абстра­гирования.

Y Абстрагирование — метод познания, основанный на том, что не-I существенные стороны и признаки изучаемого явления не учиты-J, ваются.

Основной абстракцией Фалеса и его учеников стало представле­ние о единой субстанции, лежащей в основе мира, — материи. Основа миропорядка сводилась к качественным изменениям этой субстан­ции, объясняющим возникновение, развитие и структуру окружа­ющего мира.

У самого Фалеса роль субстанции играло конкретное вещество — вода, однородная, бесформенная и подвижная, а у его ученика Анак-симена — воздух. Однако другой ученик Фалеса, Анаксимандр, уже учил, что первоосновой сущего служит апейрон («беспредельное»), не воспринимаемый непосредственно органами чувств.

С развитием метода абстрагирования стали одна за другой созда­ваться абстракции все более высокого уровня. Дистанция между ни­ми и их корнями в реальности вскоре возросла настолько, что абст­ракции в представлении некоторых греческих философов приобрели самостоятельную реальность, порой рассматривавшуюся как первич­ная по отношению к реальности чувственного мира. Такой, например, стала абстракция числа в трактовке школы Пифагора. «Всё есть чис­ло», — утверждал Пифагор. Числа, с его точки зрения, представляют собой самостоятельные сущности, являющиеся первоосновой мира.

1.7. Научный метод 31

Пифагорейцы заложили основы дедуктивного метода.

Г

Дедукция — метод познания, основанный на выведении частных следствий из обших посылок.

Греческие мыслители поняли, что соблюдение определенных пра­вил гарантирует получение правильных выводов из правильного исходного положения. Совокупность правил мышления оформилась в отдельную философскую дисциплину — логику. Легендарный Ари­стотель (384-322 гг. до н. э.) сформулировал основные законы ло­гики и ввел понятие элементарного умозаключения (силлогизма). Силлогизм, по Аристотелю, состоит из двух исходных положений (посылок) и выводимого из них заключения. Например, из посылок «Все люди смертны» и «Сократ — человек» вытекает заключение, что Сократ смертен.

Не все силлогизмы доказательны. Так, например, из посылок «Со­крат — человек» и «Сократ -■- грек» не следует, что все люди — греки. Аристотель классифицировал типы (модусы) силлогизмов и указал среди них работающие (доказательные). Кроме того, он сформулиро­вал критерии истинности суждений (п. 1.7.2.3). Действительно, что дает нам основание утверждать, что все люди смертны или что Со­крат — человек?

1.7.2.2. Геометрия Евклида как образец научной теории

Около 300 г. до н. э. Евклид, опираясь на созданный Аристотелем ин­струментарий¹, построил первую в истории аксиоматически-дедук­тивную теорию — евклидову геометрию, — которая до сих пор слу­жит образцом научной теории.

Многие геометрические теоремы, изложенные Евклидом в трина­дцати книгах его труда «Начала»², были известны и до него. Однако кто их первым доказал, знают лишь историки математики, а имя Евк­лида известно любому образованному человеку. Заслуга Евклида в том, что он показал: теоремы геометрии — не беспорядочная груда со­кровищ, а стройная конструкция, из которой нельзя удалить и в ко­торую нельзя произвольно добавить ни одного элемента.

Свод работ Аристотеля по логике получил название «Органон», что по-гречески оз­начало инструмент. Имелось в виду, что логика — инструмент познания. По свидетельству историка науки Д. Я. Стройка, «в истории Западного мира "Нача­ла", после Библии; вероятно, наибольшее число раз изданная и более всего изучав­шаяся книга. После изобретения книгопечатания появилось более тысячи изда­ний...» (СтройкД. Я. Краткий очерк истории математики. 5-е изд., испр. М.: Наука, 1990. С. 67).

32 Глава 1. Научный метод 33

Фундамент евклидовой геометрии — это восемь аксиом и пять по­стулатов. В современном русском языке «аксиома» и «постулат» — пракшчески абсолютные синонимы, т. е. в любом контексте означа­ют одно и то же. Евклид же различал их, называя аксиомами утверж­дения о свойствах равенства и неравенства тех или иных величин, а постулатами — предположения о возможности тех или иных гео­метрических построений. Например, 1-я аксиома гласит, что «[вели­чины,] равные одному и тому же, равны между собой», а 1-й посту­лат — что «от всякой точки до всякой точки можно провести прямую линию».

Рис. 1.3. Структура аксиоматически-дедуктивной теории. Стрелки — дедуктивные (логические) выводы

Любую пару аксиом можно использовать как посылки силлогиз­ма. Если аксиомы истинны, то и заключение этого силлогизма — теорема — тоже истинно. Но если полученная теорема истинна, то она, в свою очередь, может стать посылкой следующего силлогизма, который приведет к новой теореме, и т. д. Евклид показал, что в вы­ращиваемое таким образом «дерево теорем» (рис. 1.3) входят все из­вестные в то время результаты геометрии. Всего в «Началах» Евклид вывел из своих аксиом 465 теорем.

1.7.2.3. Проблема выбора постулатов

Следование законам логики гарантирует получение истинных вы­водов из истинных посылок. Но любая цепочка логических умоза­ключений должна иметь начало — аксиомы и постулаты, которые не доказываются (иначе это не начало), но истинность которых уста­новлена каким-то иным путем.

Мнения античных мыслителей о методе выбора постулатов разде­лились. Одни в качестве постулатов принимали положения, которые казались им не вызывающими сомнений. Так, Парменид исходил из положения, казавшегося ему очевидным: «Бытие (то-что-существу-ет) есть, а небытия (того-что-не существует) нет». Отсюда он логиче­ски безупречно выводил основные свойства бытия: бытие не возник­ло и не подвержено гибели; бытие не имеет частей, а следовательно, протяженности; бытие неподвижно; бытие совершенно; бытие конеч­но, но безгранично.

Другие считали, что постулаты должны отражать первичные абстракции, обладающие самостоятельным существованием. Так, Платон утверждал, что наш мир — лишь искаженная тень мира без­упречных идей. По Платону, до рождения душа человека обитает в идеальном мире, поэтому, углубившись в себя, можно «вспомнить» правильные идеи и начать с них цепочку безу пречных рассуждений.

Аристотель придерживался кардинально иных представлений об источнике истинного знания. Его известная фраза «Платон мне друг, но истина дороже» относится именно к этому спору. Он считал, что постулаты должны выводиться из наблюдений реального мира и от­ражать его свойства: «...Прав тот, кто считает разделенное — разде­ленным и соединенное — соединенным, а в заблуждении тот, мнение которого противоположно действительным обстоятельствам».

В конечном счете прав оказался Аристотель. Даже постулаты гео­метрии, как выяснилось уже в XIX в., истинны лишь постольку, по­скольку они соответствуют нашему эмпирическому опыту.

Действительно, математиков издавна беспокоил пятый постулат евклидовой геометрии. В формулировке самого Евклида он звучал так: «Если прямая, падающая на две прямые, образует внутренние и по одну сторону углы, меньшие двух прямых, то, продолженные не­ограниченно, эти прямые встретятся с той стороны, где углы меньше двух прямых» (рис. 1.4, а). Даже в современной формулировке («че­рез данную точку можно провести одну и только одну прямую, па­раллельную данной прямой») этот постулат менее очевиден, чем другие, и слишком похож на теорему. Поэтому математики в течение

2 Зак. 1033

34 Глава 1. Научный метод

1.7. Научный метод 35

более двух тысяч лет пытались вывести пятый постулат из осталь­ных постулатов и аксиом Евклида.

Рис. 1.4. Пятый постулат Евклида в оригинальной (а) и современной (б) формулировке

Лишь в XIX в. К. Ф. Гаусс, Н. И. Лобачевский и Я. Бойяи поняли, что если заменить пятый постулат другими утверждениями (напри­мер, что через данную точку нельзя провести ни одной прямой, па­раллельной данной прямой, или, напротив, — что таких прямых мож­но провести сколько угодно), то получатся другие, неевклидовы геометрии, столь же непротиворечивые, сколь и евклидова. Их тео­ремы звучат странно (например, в неевклидовой геометрии сумма углов треугольника отличается от 180 градусов, а отношение длины окружности к диаметру отличается от я), но чисто математическими средствами решить, какая же из них истинна, нельзя: требуется срав­нение выводов теории с реальностью. Понимая это, Гаусс и Лобачев­ский провели соответствующие наблюдения и измерения (первый — геодезические, второй — астрономические) и установили, что в окрест­ностях нашей планеты свойства пространства весьма точно описыва­ются евклидовой геометрией (п. 2.6.3). А в XX в. выяснилось, что в действительности отклонения от евклидовой геометрии возникают вблизи любого массивного тела, но заметной величины они достига­ют лишь в экстремальных условиях — вблизи «черных дыр» или ней­тронных звезд.

1.7.2.4. Отсутствие эксперимента

Итак, древние греки сформулировали правильный критерий выбора постулатов и научились строить научные теории. Однако их метод

познания все же не был полностью научным. Греки отвергали опыт­ную проверку теоретических выводов: да, исходные аксиомы долж­ны опираться на наблюдения природы, но дальше — дело только ра­зума, строгих и убедительных рассуждений. Аристотель, да и никто из его современников, не имел понятия о целенаправленном экспе­рименте по проверке теории.

Отношение греческих мыслителей к практической проверке теоре­тических выводов характеризуют следующие колоритные примеры.

Парменид объяснял явное противоречие между доказанными им признаками бытия и наблюдаемыми свойствами окружающего мира тем, что вещи, среди которых мы живем, иллюзорны и представляют собой не более чем «мнения» людей. И современники принимали это объяснение, ибо аргументы Парменида казались им логически неоп­ровержимыми, а логическое доказательство греки ценили выше на­глядной очевидности. Про Аристотеля же в истории философии из­вестен анекдот, согласно которому он как-то теоретически вывел, что у женщин зубов должно быть меньше, чем у мужчин. Однако до кон­ца жизни философ так и не удосужился попросить жену или рабыню открыть рот и проверить свой вывод. Произошла ли эта история на самом деле, неизвестно, но она точно отражает тогдашние реалии: за­ниматься опытной проверкой философских умозаключений или тем паче их практическим применением означало опуститься до ремесла, удела рабов, недостойного свободного-гражданина.

1.7.3. Моделирование Природы

Понятие абстракции (абстрагирования) тесно связано с понятием модели (моделирования, модельного описания). Эффективность ис­пользования абстракций, лучшей иллюстрацией которой является со­вершённый древними греками рывок в познании окружающего мира, обусловлена в конечном счете ограниченными способностями чело­века. Мы не в состоянии охватить предмет изучения целиком, во всем богатстве его неисчислимых взаимосвязей с окружающим миром. Мы можем эффективно работать лишь с моделями, для которых предмет изучения — природный объект или явление — является прототипом.

Г

Модель в познании — это абстракция или материальный объект, которые обладают только основными свойствами и связями прото­типа, а в остальном сушественно проше его.

Точнее всего свойства прототипа воспроизводят математические (и основанные на них компьютерные) модели. Они представляют

36 Глава 1. Научный метод

1.7. Научный метод 37

собой совокупность математических уравнений для величин, харак­теризующих прототип. Математические модели возникают, если за­кономерности, управляющие поведением и свойствами изучаемого объекта, известны достаточно точно, и потому их использование ха­рактерно для наиболее развитых разделов науки. Если же эти зако­номерности известны неточно или оказываются слишком сложными для математического моделирования, то используются натурные мо­дели. Например, до сих пор не существует эффективных методов точного расчета сил, возникающих при обтекании жидкостью или га­зом быстро движущегося тела — и потому создание любого нового самолета обязательно включает этап продувки его моделей в аэроди­намической трубе. Другой пример — испытания ядерного оружия: требования к достоверности выводов здесь так высоки, что точность существующих математических моделей ядерного взрыва, сама по себе высокая, все же признаётся недостаточной.

Основным средством описания мира в науке служат все же не натурные, а теоретические модели — математические или качест­венные. Примером качественной модели может служить первоначаль­ная дарвиновская формулировка механизма биологической эволю­ции (п. 4.2): описываются — или предполагаются общеизвестными — абстракции объектов теории (особь, вид), постулируются их свойства (неопределенная изменчивость, способность размножаться) и отно­шения между ними (внутри- и межвидовая конкуренция, естествен­ный отбор). Затем выясняется, как должны разворачиваться события на сцене, населенной объектами с данными свойствами, при данных отношениях между ними.

Модели, сопоставляющие реальные предметы и события с неко­торыми идеальными конструкциями, используются не только в на­учном познании. Так, в магии с древнейших времен считалось, что манипуляции с моделью объекта или субъекта (например, с изобра­жением мамонта, отпечатком вражьего следа, «истинным именем» предмета или человека) помогают получить власть над прототипом. Представители астрологии, псевдонауки (п. 1.8) с тысячелетним ста­жем, и сейчас апеллируют к древнему принципу «что наверху [в не­бесах], то и внизу [на земле, в обыденной жизни]». Научные же моде­ли отличаются от прочих тем, что они прошли (и постоянно прохо­дят) проверку по критерию экспериментальной достоверности.

Следует, однако, понимать, что, несмотря на более тесные, менее опосредованные связи научных моделей с реальностью по сравне­нию с моделями псевдонаучными или, скажем, идеологическими,

каждая из них все же остается лишь упрощенным отражением неко­торых сторон бесконечно разнообразного мира. Какие из свойств прототипа счесть основными и отразить в модели, а какие исключить из рассмотрения, зависит не только от прототипа, но и от целей ис­следователя. Когда у Платона как-то спросили, что такое человек, тот ответил: «Двуногое без перьев». Конечно, если человек интересует нас как существо социальное, это определение никуда не годится. Наличие или отсутствие оперения, подобно цвету кожи или разрезу глаз, не является сколько-нибудь существенной характеристикой члена общества. Однако с точки зрения зоологической это определе­ние не так уж плохо. Действительно, на Земле сейчас не так уж много двуногих живых существ, а если исключить из них всех птиц («без перьев»), то наш биологический вид Homo sapiens остается практиче­ски в гордом одиночестве.

Иногда забвение того факта, что самый строгий термин отражает не столько сам предмет, сколько модель этого предмета, неизбежно упрощенную и одностороннюю, приводит к недоразумениям и кажу­щимся парадоксам. В п. 3.2 рассказывается, что свет в одних ситуаци­ях ведет себя как волна, а в других — как поток частиц (корпускул). Но вопрос, что же такое свет на самом деле — волна или частицы, — оказывается бессмысленным. «Волна» и «частица» — это лишь моде­ли, придуманные для описания некоторых сторон физического мира. То, что мы называем «свет», — это часть реальности, обладающая как теми свойствами, которые лучше описываются волновой моделью, так и теми, которые более понятны в рамках модели корпускулярной.

Конечно, переход к более сложным моделям позволяет более аде­кватно отражать свойства прототипа, но на этом пути есть свои огра­ничения. Во-первых, усложнение модели снижает ее исходную по­знавательную ценность, заключающуюся в ее простоте. Во-вторых, согласно математической теории сложности (с. 17), если прототип сам по себе достаточно сложен, то построение упрощенной модели, охва­тывающей все его основные свойства, невозможно в принципе. В кван­товой механике положение о невозможности полного описания мате­риального объекта известно как принцип дополнительности (п. 3.5.2).

1.7.4. Становление научного метода

Типичный для эпохи Средневековья метод познания демонстрирова­ли схоласты, которые пытались вывести ответы на все вопросы чисто умозрительным путем, опираясь на правила логики. Но в отличие от

38 Глава 1. Научный метод

1.7. Научный метод 39

Аристотеля исходным пунктом их рассуждений служили не под­смотренные в природе закономерности, а положения Священного Писания и сочинений отцов Церкви.

Естественно, ни к какому положительному и практически эффек­тивному знанию метод схоластов привести не мог. Поэтому уже в то время начались робкие поиски иного пути. В XIII в. монах-фран­цисканец Роджер Бэкон писал: «Есть три источника знания: 1) авто­ритет; 2) разум, т. е. силлогистическое знание; 3) опыт. Познанию лучше всякого силлогизма служит опыт... Математика — корень и за­вершение, ключ всех наук» (Лункевич В. В. От Гераклита до Дарвина: очерки по истории биологии. М.: Гос. уч.-педагогич. изд. Мин. про­свещения РСФСР, 1960. Т. 1).

В огромной степени становление научного метода познания обя­зано универсальному гению Возрождения Леонардо да Винчи (1452-1519), который провозгласил: «La sapienza e lafigliola della sperienzal (Знание — дочь опыта! — Примеч. авт.)... Пусты и полны заблужде­ний те науки, которые не порождены опытом, отцом всякой досто­верности, и не завершаются в наглядном опыте, т. е. науки, начало, середина или конец которых не проходят ни через одно из пяти чувств... Опыт никогда не ошибается, ошибаются только суждения... Ни одно человеческое исследование не может называться истинной наукой, если оно не прошло через математические доказательства» {Лункевич В. В. Указ. соч.).

Родоначальниками современной науки считаются Френсис Бэкон (1561-1626), Галилео Галилей (1564-1642) и Уильям Гарвей (1578— 1657), которые осознали необходимость органического единства опы­та и теории, индукции и дедукции.

Ф. Бэкон в своем главном сочинении «Новый органон»¹ (1620) писал: «Наш путь и наш метод состоят в следующем: мы извлекаем не опыты из опытов, а причины и аксиомы из практики и опытов, а из причин и аксиом — снова практику и опыты, как верные истолкова­тели природы... Лучше же всего продвигается вперед естественное исследование, когда физическое завершается в математическом» (Лункевич В. В. Указ. соч.).

Галилей реализовал экспериментальный метод на практике, при­дав ему такие современные черты, как создание идеализированной

¹ Очень «говорящее» название. Если вспомнить общее заглавие Аристотелевых тру­дов по логике — «Органон», становится очевидным содержание книги: она описыва-• ет новый инструмент познания, сравнимый, по мнению автора, по значимости с клас­сической логикой.

модели реального процесса, абстрагирование от несущественных факторов, многократное повторение опыта... Он теоретически и экс­периментально опроверг утверждение Аристотеля о том, что ско­рость падения пропорциональна весу тела, указал, что шар, катящий­ся по горизонтальной плоскости, должен двигаться равномерно, пока не кончится плоскость (подход к закону инерции). С помощью теле­скопа Галилей открыл горы на Луне и пятна на Солнце, продемонст­рировав, что небесные тела отнюдь не совершенные светильники но­чи, как им приписывала традиция. Обнаружив спутники Юпитера, которые образуют как бы гелиоцентрическую систему в миниатюре, Галилей окончательно похоронил геоцентрическую космологию.

Эпоха научной биологии отсчитывается с 1628 г., когда вышла кни­га У. Гарвея «Исследование о движении сердца и крови у животных». До этого в медицине господствовали взгляды древнеримского вра­ча Галена, который считал, что вены и артерии — это две независи­мые системы, два «дерева» кровеносных сосудов, по каждой из которых кровь движется в основном от сердца и поглощается в органах. Гарвей же представил экспериментальные доказательства, подкреп­ленные убедительной теорией того, что артерии и вены являются частями замкнутого круга кровообращения, по которому кровь цир­кулирует под воздействием мощного насоса — сердца. Гарвей впер­вые серьезно применил математику в науке о живом: он вычислил количество крови, проходящей через сердце за час. Получилась вели­чина, сравнимая с весом человека. Очевидно, этот результат был не­совместим со старым представлением о кровообращении.

Итак, в XVII в. научный метод приобрел все свойственные ему ос­новные черты, включая систематическое использование математики и эксперимента. Рисунок 1.5 иллюстрирует ход научного познания — от первых наблюдений до высшей формы научного знания, теории.

Однако с построением теории развитие науки не заканчивается. В соответствии с критическим духом, пронизывающим всю деятель­ность ученых, каждая теория постоянно подвергается проверке на соответствие ее предсказаний результатам наблюдений и экспери­ментов. И рано или поздно обнаруживаются условия, в которых тео­ретические выводы расходятся с реальностью. Это не означает, что наша теория была полностью неверной, — это всего лишь означает, что мы вышли за пределы ее области применимости. В новой облас­ти требуется новая, более широкая теория, и спираль научного по­знания делает новый виток: от наблюдательных и эксперименталь­ных фактов — к эмпирическим обобщениям, гипотезам и, в конце

40 Глава 1. Научный метод

1.7«Научный метой

Рис. 1.5. Научный метод. Стрелки — формы научного познания, прямоугольники — формы научного знания

концов, — к новой теории. Соотношение между новой и старой тео­риями устанаъляваетсящпржципом соответствия (п. 2.5.3), согласно которому новая теория не отменяет старую, а включает ее в себя как частный случай.

1.7.5. Возникновение первой науки: ньютоновская механика

Создание первой науки — в том смысле, который мы сегодня вклады­ваем в слово «наука», — связано с именем и методом И. Ньютона (1643-1727), который довел до логического завершения развитие ин­дуктивного метода Галилея. Он сознательно отказался от поиска «ко­нечных причин» природных явлений («Гипотез не измышляю!»), до того считавшегося главной задачей ученого, и ограничился изучени­ем количественных закономерностей этих явлений, из которых уже

активно выводил общие законы. Вся последующая история науки щетельствует, что успех в понимании природных явлений приходит, ра размышлению над вопросом «почему?» предшествует поиск от-Аов на вопросы «как, каким образом, подчиняясь каким математи- pcu-и закономерностям, происходит данный круг явлений?». ¹ Ньютоновская система описания Вселенной покоится на трех китах:

1) законах динамики (трех законах Ньютона, которые изучают в шко­ле): закон инерции, гласящий, что тело, на которое не действуют другие тела, движется прямолинейно и равномерно; второй за­кон, согласно которому, если на тело действуют другие тела с си­лой F, то оно приобретает ускорение¹, пропорциональное F и об-У ратно пропорциональное своей массе; и третий закон — «действие '£' равно противодействию»;

2) исчислении бесконечно малых (на современном языке — матема­тический анализ);

3) законе всемирного тяготения.

Законы динамики (главным образом второй закон а = F/m) по­зволяют поставить математическую задачу о вычислении траекто­рии тела. Закон всемирного тяготения дает возможность вычислить силу F, входящую в уравнения динамики. Математический анализ, честь создания которого Ньютон делит с Лейбницем, позволяет ре­шить эти уравнения.

Такой подход оказался исключительно плодотворным. Теория Ньютона была уже не философским учением, а точным инструмен-1ом исследования и преобразования мира. Сам он с помощью этого инструмента показал, что планеты должны двигаться вокруг Солнца в полном соответствии с эмпирически установленными законами Кеплера; что кометы принадлежат Солнечной системе (его последо­ватель Э. Галл ей впервые вычислит траекторию и предскажет воз­вращение одной из комет); что приливы и отливы объясняются при­тяжением вод океана к Солнцу и Луне... Предположив, что закон тяготения справедлив в масштабах всей Вселенной, Ньютон пришел к выводу, что лишь в бесконечной Вселенной материя может сущест­вовать в виде множества небесных тел. В конечной же Вселенной все они рано или поздно слились бы в единое тело в центре мира. Так он заложил основу научной космологии.

¹ Напомним: ускорение — это скорость изменения скорости. Чем быстрее изменяется скорость тела (по величине или по направлению), тем больше его ускорение.

42 Глава 1. Научный метод

1.8. Псевдонаука 43

1.7.6. Ньютоновская парадигма: механическая картина мира

В результате работ Ньютона и целого ряда блестящих математиков и физиков XVIII в. механика выделяется в отдельную развитую науку, обладающую беспрецедентной до тех пор предсказательной силой. На ее основе возникает первая научная механическая картина мира. Перечислим ее основные элементы.

1.7.6.1. Представления о материи

Материей считалось вещество (материальные тела). Вещество состо­ит из дискретных неделимых частиц — атомов, вечных и неизмен­ных. Из неизменности атомов следует неизменность таких свойств тел, как, например, масса.

1.7.6.2. Представления о движении

Мир — это движущаяся материя. Предшественник Ньютона Р. Де­карт говорил: «Дайте мне материю и движение, и я построю мир». Однако движение понималось лишь в смысле механического переме­щения тел и частиц. Все другие виды движения сводились к механи­ческому, их специфика не признавалась. Допускалась возможность перемещения со сколь угодно большой скоростью.

1.7.6.3. Представления о пространстве и времени

Движение, по Ньютону, можно описывать лишь относительно инер-циальной системы отсчета (в которой при отсутствии внешних воз­действий тело движется равномерно и прямолинейно). Однако любая реальная система отсчета не является инерциальной, что проявляет­ся в возникновении сил инерции, для которых невозможно указать порождающий их источник. Например, в системе отсчета, связанной с поверхностью Земли, возникает сила Кориолиса, которая заставля­ет все реки Северного полушария подмывать свой правый берег и ко­торой в инерциальной системе отсчета быть не должно.

В поисках идеальной системы отсчета Ньютон выдвигает идею Абсолютного пространства — бесконечной однородной протяженно­сти — и Абсолютного времени — бесконечной однородной длительно­сти, — которые находятся вне тел и не зависят от них. По Ньютону, Абсолютные пространство и время — то, что останется в мире, если удалить из него материю, т. е. пустота, вместилище материи, и чистая длительность, не связанная ни с какими материальными процессами и телами.

1.7.6.4. Представления о причинности и закономерности

Согласно принципу причинности (с. 74), каждое явление имеет пред­шествующую ему причину. Пример — второй закон Ньютона: при­чиной изменения движения является сила. Кроме того, уравнения механики говорили, что следствие из причины вытекает однозначно. Это дало основание видному представителю механического детерми­низма П. С. Лапласу заявить, что существу, которое было бы в состо­янии в один момент схватить положение и скорости всех атомов Все­ленной, открылось бы все бесконечное будущее и прошлое Вселен­ной, в том числе любой поступок любого человека.

1.7.6.5. Космологические представления

Ньютон полагал, что Вселенная бесконечна в пространстве и во вре­мени и заполнена бесконечным числом звезд, вокруг которых веч­но кружатся планеты. Позднее появилась гипотеза Канта-Лапласа о происхождении Солнечной системы из газопылевого облака (п. 5.2). Однако идея эволюции, движущая сила которой заключена в самой материи, не была принята. Господствовало ньютоновское представ­ление, что первый толчок Вселенной сообщил Бог, предоставивший затем телам двигаться в соответствии с законами механики.

Парадигма механического мира оказала чрезвычайно большое влияние на развитие не только естествознания, но и всей человече­ской культуры. Во многом под ее влиянием даже историю стали пред­ставлять себе как линейный процесс, траекторию которого можно вычислить, подобно траектории кометы, а вычислив — твердо управ­лять ею. Потребовался целый ряд научных революций, прежде чем сформировалась современная естественнонаучная парадигма — эво­люционная.

1.8. Псевдонаука

В человеческой культуре, помимо науки, существует феномен псев­донауки (или лженауки). К псевдонаукам относятся, например, аст­рология, алхимия, уфология, парапсихология, а также девиантная наука¹ (примером которой служит деятельность печально известного академика Т. Д. Лысенко). Массовое сознание либо не видит разни-

¹ «Девиантный» означает «отклоняющийся от нормы». Девиантная наука — деятель­ность, которой занимаются обладатели ученых степеней и званий в стенах признан­ных исследовательских и учебных заведений, но с сознательным нарушением требо­ваний научного метода.

44 Глава 1. Научный метод

1.8. Псевдонаука 45

цы между наукой и псевдонаукой, либо видит, но с большим интере­сом и сочувствием воспринимает псевдоученых, испытывающих, по их словам, гонения и притеснения со стороны закостеневшей «офи­циальной» науки. Культурному человеку необходимо иметь пред­ставление об истинной ценности псевдонауки, ее исторических, пси­хологических и социальных корнях и характерных признаках.

1.8.1. Определение псевдонауки

Не будучи источником достоверных и практически эффективных знаний, псевдонауки умело мимикрируют под науку, причем часто претендуют на роль передовой области исследований, до которой традиционная и консервативная наука еще не доросла. Общим для всех псевдонаук является паразитирование на авторитете науки на­стоящей: не внося никакого вклада в создание высокого статуса нау­ки в современном обществе и даже вредя ему, псевдонауки широко используют его для поддержания собственного существования. Этим они отличаются, скажем, от религий, которые, как правило, не стре­мятся создавать видимость своей научной обоснованности.

Псевдонаука — соииально-психологический феномен, который, выполняя в обшестве функции, не связанные с получением досто­верного и практически эффективного знания, претендует на ста­тус и авторитет науки.

1.8.2. Корни и социальные функции псевдонауки

' Популярность псевдонаук свидетельствует, что их существование обусловлено серьезными социальными и психологическими причи­нами. Каковы же они?

1. Важнейшая из потребностей человека, которую стремятся удов­летворить как наука, так и псевдонаука, — познавательная. Наука дает объективное и доказательное знание, но это знание общего. В повседневной жизни большую ценность имеет знание индиви­дуального, знание частных обстоятельств. Наука этого сказать не берется, более того, утверждает, что это принципиально невоз­можно, а, например, астрологи — берутся, и потому люди не слишком придираются к их методам и результатам. Тот же психо­логический эффект срабатывает, например, когда в трудную ми­нуту близкий человек утешает вас: «Не переживай, все будет хо­рошо». Вы можете точно знать, что хорошо не будет, но в данном случае важнее проявленное к вам личное участие.

2. Научная картина мира – сложная картина, ибо сложен тот мир, в котором мы живем. В природе есть гармония и созвучие, но чтобы уловить их, нужен достаточно изощренный «слух», нужна хо­тя бы элементарная подготовка и усилие мысли. Если этого нет, то человек склонен удовлетворяться псевдообъяснениями. Все это очень напоминает мир музыки: выдающиеся композиторы сочи­няют глубокие произведения, способные пережить века, но боль­шей популярностью пользуются легкие песенки-однодневки. Из этой аналогии, кстати, понятно, что директивно запрещать псев­донауку столь же бесполезно, как эстрадную музыку, — она будет существовать, пока люди испытывают в ней психологическую по­требность.

3. Наиболее фундаментальные законы природы часто формулиру­
ются как абсолютные запреты. Нельзя двигаться быстрее света
(п. 2.5.1), а хотелось бы. Невозможно возникновение энергии ни­откуда, а это означает, что за бензин придется платить всегда. В последнее время выяснилось, что запрет на точные долговре­менные прогнозы погоды, может быть, не менее фундаментален, чем закон сохранения энергии (п. 3.4.3, 4.8.3.5)... Психологически эти запреты воспринимаются как недружественные ограничения свободы и желаний человека. Чудесный, пусть и призрачный мир псевдонауки, где возможно все, выглядит гораздо привлекатель­нее. Именно поэтому так популярны рассказы о всемогущих кол­дунах, экстрасенсах и пришельцах.

4. Существование девиантной науки связано с тем, что оценка на­
учных результатов — дело сложное и в значительной мере субъ­ективное. Поэтому общество вынуждено содержать науку не как сумму полезных знаний (трудно оценить полезность отдельного факта, особенно в отдаленной перспективе), а как вид деятельно­сти. Но если оплачивается не столько результат исследования, сколько его процесс, возникает соблазн имитировать этот про­цесс, не производя результата.

1.8.3. Отличительные признаки псевдонауки

Псевдонаука отличается от науки, во-первых, содержанием своего знания.

♦♦♦ Утверждения псевдонаук не согласуются с установленными фактами, не выдерживают объективной практической проверки.

46 Глава 1. Научный метод

1.8. Псевдонаука 47

Множество раз проверялась эффективность астрологических про­гнозов, и результат неизменно был отрицательным. Убедиться в этом на элементарном уровне может каждый. Важно только соблюсти пра­вильную последовательность: сначала записать важнейшие события своей или чужой жизни, относя каждое к определенной категории (здоровье, личная жизнь, деньги, работа) и оценивая знаком плюс или минус, а уже затем сравнить с гороскопом на этот период. Аст­рологи к отрицательным результатам таких проверок безразличны, поскольку, как говорилось выше, на самом деле точное предсказание будущего не является целью этой псевдонауки.

Во-вторых, псевдонаука отличается от науки структурой своего знания.

♦ • Псевдонаучные знания фрагментарны и не вписываются в какую-либо интегральную картину мира.

Если продолжить сравнение научной работы с разгадыванием бес­конечного кроссворда, каждое слово в котором проверяется пересе­чением с несколькими известными, то псевдонаучную деятельность можно уподобить вписыванию слова только на том основании, что оно состоит из нужного числа букв. Утверждения разных псевдонаук не только противоречат научным данным, но и не согласуются между собой.

Противоречия между научными и псевдонаучными представле­ниями рассматриваются псевдоучеными как свидетельства ложно­сти «старой» науки, причем не отдельных ее положений, а всей сразу. Часто при этом используется «железный» аргумент: сколько раз в истории науки новая теория отменяла старую! Слабость этого аргу­мента в том, что в действительности новые научные теории не столь­ко отменяют, сколько расширяют прежние (принцип соответствия, п. 2.5.3). -

Эйнштейн не отменил ньютоновскую механику, но показал, что она справедлива лишь при скоростях движения, много меньших ско­рости света (п. 2.5.2). Дарвинизм не отменил систему классификации организмов, предложенную К. Линнеем, противником учения об из­менчивости видов, но показал, что она отражает историю естествен­ного развития биосферы.

Таким образом, отличить псевдонаучное знание от научного по его содержанию и структуре можно, но это не всегда легко, так как требует обширных и глубоких познаний. Легче отличить псевдоуче­ного по используемой им методологии.

Для псевдонаук характерны следующие методы получения, про­верки и распространения знания.

1. Некритический анализ исходных данных. За достоверные факты
принимаются легенды, мифы, рассказы из третьих рук и т. д.

2. Пренебрежение противоречащими фактами. Интерес проявляет­
ся лишь к материалу, который можно истолковать в пользу дока­
зываемой концепции, все остальное просто не рассматривается.

3. Неизменяемость взглядов несмотря ни на какие возражения. На­
стоящие ученые не стесняются признаться в ошибке (см., напри­
мер, историю об Эйнштейне и Фридмане в п. 5.1.1). Не стесняют­
ся потому, что есть уверенность в научном методе познания,
который гарантирует устранение ошибок.

4. Отсутствие законов. Излагается не концепция, а рассказ или
сценарий, по которому, по мнению автора, проирходили опреде­
ленные события. Так, в уфологии наиболее неприемлемым эле­
ментом являются не сами рассказы о встречах с пришельцами,
а отсутствие их должного осмысления. Кто эти пришельцы? Отку­
да они? Если с других звезд, то как преодолели технологические
и экологические трудности организации межзвездных путешест­
вий, которые, как мы уже понимаем, имеют принципиальный ха­
рактер? Ответы на эти и другие подобные вопросы если и дают­
ся, то оказываются неубедительными и бледными по сравнению
с детализированными описаниями обстоятельств посадки НЛО.
Очень характерно, что еще никому из уфологов не удалось пред­
сказать дату и место появления очередной летающей тарелки — верный признак отсутствия положительного знания.

5. Нарушение общепринятых этических норм. Это в наибольшей
степени относится к девиантной науке.(Подтасовывать результа­
ты экспериментов, подгонять решения под заданный ответ озна­
чает не просто давать неверную информацию (от ошибок никто
не гарантирован), но поступать аморально. Чтобы понять лже­
научный характер теорий крупнейшего псевдоученого XX в. академика Т. Д. Лысенко и его сподвижников, в течение нескольких десятков лет занимавших командные высоты в отечественной биологии и сельскохозяйственных науках, не обязательно быть профессиональным биологом. Достаточно было видеть, какими методами они расправлялись с теми, кого считали своими оппонентами. Если человек, представляющийся ученым, называет оп­понента негодяем и вредителем, если его аргумент в научном спо-

48 Глава 1. Научный метод

1.9. Тенденции развития естествознания 49

ре — донос или жалоба в административные -инстанции, то его научным результатам лучше не верить. ■■'■'

Другие разновидности псевдонауки также небезупречны в мораль­но-этическом отношении. Обман и мошенничество, недобросовест­ная эксплуатация особенностей человеческой психологии выявля­ются почти всегда, когда псевдонаучные утверждения подвергаются обстоятельной проверке. К сожалению, такие обстоятельные провер­ки случаются не слишком часто — серьезные люди с неохотой отвле­каются от своих дел, да и сами псевдоученые обычно добиваются не столько тщательного анализа их деятельности компетентными про­фессионалами, сколько благосклонности властей и популярности у ши­рокой публики.