Доказательства и опровержения. Ч.3 Недоказуема и неопровержима. Принцип изживания
О чем пойдет разговор
В предыдущем выпуске (https://trim-c.livejournal.com/4786978.html) нам удалось установить удивительные свойства науки.
Оказывается, что доказательства в науке (а я говорю сейчас об экспериментальных естественных науках, в гуманитарных все еще сложнее) строго говоря доказать что-либо весьма проблематично. В частности самое главное, на чем основана наша картина мира и наши научные выводы, то, что мы называем "законы природы", не доказаны и принципиально не могут быть доказаны.
И что получение всякого нового знания, всякое открытие по необходимости содержит в себе изрядную долю веры и опирается на такие ненадежные опоры, как неполная индукция и заключение от следствии к причине. При этом мы достигли поистине удивительных успехов в науке, что само по себе несколько загадочно и представляет собою проблему.
Итак, доказательств в науке строго говоря нет, но ведь опровержения есть, ну это же очевидно. Да доказать законы Ньютона нельзя, для этого необходимо поставить бесчисленное количество опытов. Но ведь опровергнуть можно одним-единственным: как заметили еще классики для того, чтобы опровергнуть тезис "все лебеди белые" достаточно сфотографировать одного черного лебедя.
Нет, и в этом случае очевидность не совпадает с истиной.
Как показывает история науки, она с великолепным нахальством отвергает очевидности (знаменитые примеры приведены здесь (https://trim-c.livejournal.com/3398706.html) см.пп. А), Б), В))
Если принцип "одного опровергающего примера" не работает, то как вообще происходит "опровержение" научной теории, почему в определенный момент научное сообщество отказывается от одной теории и принимает другую?
Именно это будет нашим интересом в последующих рассмотрениях. И я в этом пункте собираюсь следовать моему любимому с студенческих лет автору - Имре Лакатосу [1]
Перед тем как приступить к изложению идей Лакатоса, я позволю себе повторить небольшой фрагмент своего старого текста.
Наивный взгляд
Все мы в школе выучили, как устроена наука. Вот есть Научная Теория про нечто. Она объясняет про это нечто почти все, что нас интересует и позволяет вычислять все, что нам нужно, с приемлемой для нас точностью.
Но в один прекрасный момент кто-то обнаруживает ФАКТ. И этот ФАКТ не укладывается в нашу научную теорию. Сначала этот ФАКТ проверяют и перепроверяют, но ФАКТ упорно подтверждается. Становится ясно, что наша теория неудовлетворительна, и начинаются поиски Новой Теории.
После упорных поисков, неудачных экспериментов и бессонных ночей некоего Гения осеняет - и он открывает Новую Теорию. Эта Новая Теория позволяет объяснять про нечто всё, что раньше объясняла Научная Теория и позволяет вычислять все, что нам нужно, с точностью даже лучшей, чем могла Научная Теория.
И кроме того, она вполне объясняет ФАКТ - т.е. у нее большее Эмпирическое Содержание, чем у старой и бóльшая точность даже там, где старая Научная Теория была вполне удовлетворительна.
Гений получает Нобелевскую премию.
Новая Теория попадает в учебники и начинает именоваться Научной Теорией.
И будет пребывать в этом статусе пока… не появится новый ФАКТ.
И «всё опять повторится сначала».
Вот такова картина в общих чертах, в ней присутствуют главные персонажи: Научная Теория, опровергающий ФАКТ, Гений, Эмпирическое Содержание и главный герой - Новая Теория. В ней даже в неявном виде (имплицитно - как сказали бы философы) присутствует критерий научности: фальсифицирующий теорию ФАКТ.
Нарисованная картина проста, понятна и прозрачна, она позволяет построить «легко усвояемую» историю науки. В сущности, она всем хороша, кроме одного: к реальной истории науки наша картинка отношения не имеет.
Вот просто никакого. Почему - о том ниже.
История о том, как неправильно вели себя планеты
Блестящий мастер создал этот текст.
Это не рассуждение, а придуманный пример, модель.
Однако для всякого, кто практически работал в науке, этот пример лучшее из возможных доказательств. Просто потому, что реальная наука именно так и функционирует. Итак: история от Лакатоса.
Некий физик до-эйнштейновской эпохи, пользуясь ньютоновской механикой и законом всемирного тяготения (N) при некоторых данных условиях (I), вычисляет траекторию только что открытой малой планеты Р. Но планета не желает двигаться по вычисленному пути, ее траектория отклоняется. Что делает наш физик? Может быть, он заключает, что, поскольку такое отклонение не предусмотрено теорией Ньютона, а с упрямым фактом ничего поделать нельзя, то, стало быть, теория N опровергнута?
Ничуть не бывало.
Вместо этого наш физик выдвигает предположение, что должна существовать пока еще неизвестная планета Р', тяготение которой возмущает траекторию Р. Он садится за расчеты, вычисляет массу, орбиту и прочие характеристики гипотетической планеты, а затем просит астронома-наблюдателя проверить его гипотезу.
Но планета Р' слишком мала, ее не удается разглядеть даже в самые мощные из существующих телескопов. Тогда астроном-наблюдатель требует построить более мощный телескоп, без которого успешное наблюдение невозможно.
Через три года новый телескоп готов. Если бы ранее не известная планета Р' была бы открыта, ученые на весь мир раструбили бы о новом триумфе ньютонианской теории. Но ничего подобного не произошло.
Что же наш физик? Отверг ли он ньютоновскую теорию вместе со своей гипотезой о причине отклонения планеты от вычисленной траектории? Отнюдь! Вместо этого он уверяет, что планета Р' скрыта от нас облаком космической пыли. Он вычисляет координаты и параметры этого облака и просит денег на постройку искусственного спутника Земли, наблюдениями с которого можно было бы проверить его вычисления. Предположим, что установленные на спутнике приборы (возможно, самые новейшие, основанные на еще мало проверенной теории) зарегистрировали бы существование гипотетического облака. Разумеется, это было бы величайшим достижением ньютоновской науки. НО... облако не найдено.
Отбросил ли теперь наш ученый теорию Ньютона вместе со своими гипотезами о планете-возмутительнице и облаке, превращающем ее в планету-невидимку? Ничего подобного.
Теперь он уверяет, что существует некое магнитное поле в этом районе вселенной, из-за которого приборы спутника не могут обнаружить пылевое облако. И вот построен новый спутник с другими приборами. Если бы теперь магнитное поле было обнаружено, ньютонианцы праздновали бы головокружительную победу. И снова - увы!
Может быть, теперь уже можно считать ньютоновскую теорию опровергнутой? Как бы не так. Тотчас выдвигается новая еще более остроумная гипотеза, объясняющая очередную неудачу, либо..
Либо вся эта история погребается в пыльных томах периодики и уже больше никем не вспоминается.
Отмечу: вся история науки, ее архивы наполнены вот такими историями - единичные факты, которые остались необъяснимыми с точки зрения господствующих представлений. Некоторые из них дождутся своего Эйнштейна, как дождался перигелий Меркурия. Но большинство так и останутся необъяснимыми научными курьезами надолго. Может навсегда. Но тут перед нами историческая данность - НИКАКОЙ ОТДЕЛЬНЫЙ ФАКТ НЕ МОЖЕТ ОПРОВЕРГНУТЬ УСТОЯВШУЮСЯ НАУЧНУЮ ТЕОРИЮ.
Выводы и прогресс в теории
Эта история ясно показывает, что даже самые респектабельные научные теории вроде ньютоновской динамики и теории гравитации могут терпеть неудачу, запрещая какие-либо наблюдаемые положения вещей. Но они в реальности ничего не запрещают. Т.е. вообще! И в этом смысле серьезные научные теории экспериментально неопровержимы
В самом деле, научные теории исключают какие-либо события в определенных (ограниченных в пространстве и времени) уголках Вселенной (“сингулярные” события) только при условии, что эти события не зависят от каких-либо неучтенных (быть может, скрытых в отдаленных и неизвестных пространственно-временных закоулках Вселенной) факторов. (при условиях ceteris paribus = "при прочих равных")
Но это значит, что такие теории никогда не могут противоречить отдельному “фактуальному” предложению, только с присоединением к нему некоего универсального предложения о несуществовании нарушений некоторых условий.
Однако подобные универсальные предложения о несуществовании вряд ли можно проверить наблюдением. Потому общий вывод: универсальные высказывания о мире, т.н. "законы природы" экспериментально недоказуемы (уже обосновали), так они еще вопреки раннему Попперу еще и экспериментально неопровержимы(нефальсифицируемы!)
Грубо говоря, никакой отдельный ФАКТ не может опровергнуть теорию просто потому, что всегда можно сослаться на некое неучтенное воздействие, по тем или иным причинам пока что не попавшее в разряд наблюдаемых.
И всегда можно придумать гипотезу (и даже не одну!), способную объяснить именно этот конкретный ФАКТ.
Такие гипотезы принято называть гипотезами ad hoc (на случай).
Мы оказались в крайне неприятной ситуации.
Если научные теории не могут считаться ни доказуемыми, ни опровержимыми, то выходит, что скептики, в конечном счете, правы наука есть не что иное, как напыщенная спекуляция. /Лакатос/
Картина выглядит безрадостной, некий проблеск однако обнаружился. На него обратил внимание французский математик, механик и историк науки Дюгем. Идея Дюгема в том, что от одного опровержения никакая теория не может рухнуть - в силу указанных причин. Она не рухнет и от второго.
Но постепенно с накоплением плохо объяснимых фактов, гипотез ad hoc приходится придумывать все больше и больше. Изначально простая и элегантная теория приобретает вид рушащегося здания, окруженного корявыми и случайными подпорками, она обрушивается от “непрерывных ремонтных работ и множества подпорок”, когда “подточенные червями колонны” больше не могут удерживать “покосившиеся своды”
Дюгем считает, что никакая физическая теория не может рухнуть от одной только тяжести “опровержений”, но все же она обрушивается от “непрерывных ремонтных работ и множества подпорок”, когда “подточенные червями колонны” больше не могут удерживать “покосившиеся своды”; тогда теория утрачивает свою первоначальную простоту и должна быть заменена.
Обратите внимание: перед нами принципиальный сдвиг.
От теории отказываются не потому, что обнаружен ФАКТ. А потому что она стала труднообозримой и неэстетичной, к тому же неудобной в эксплуатации и ненадежной - а вдруг опять наткнёшся на еще один ФАКТ, их ведь уже насобиралось. И нужно учить и учитывать все исключения...
Теория утрачивает универсальность, обозримость, простоту применения, красоту наконец... теряет все то, за что ее некогда предпочли ее предшественнице.
И тогда множество ученых отправляются на поиски принципиально новой теории (концепции, парадигмы)
Т.е. вместо простого и ясного мотива - вот опыт Майкельсона, вот обнаружили противоречие теории Ньютона - и из него -бац! получилась теория относительности.
Так попросту не бывает.
Появился подход абсолютно иной природы: наука отказывается от теории по критериям внутренних потребностей самой науки, а не в согласии с некими теориями эмпиризма или опровержимости.
И тут появился важный выросший из наблюдений за практикой науки признак Дюгема: когда теория обрастает кучей гипотез и побочных теорий ad hoc, это верный признак приближающегося конца. Т.е. теория умирает не потому. что ее "опровергли" опровергнуть теорию невозможно.
Но ее можно, если угодно, преодолеть. Теории не опроврегают, их изживают, выживают из оборота.
Что же у нас получилось?
Получились очень странные результаты.
1. Логически никакой факт в принципе не способен опровергнуть научную теорию, научное знание и не доказуемо экспериментально и не опровержимо экспериментально.
2. Никакой отдельный факт и даже несколько фактов не могут заставить ученых отказаться от теории, но накопление большого количества гипотез ad hoc может сделать теорию неэстетичной и неудобной, это симптом близящегося краха теории (а может приближается научная революция)
3. При наличии неких необъяснимых и "упрямых" фактов, но только одной-двух гипотезах ad hoc, теория может работать и развиваться, пока она оказывает стимулирующее воздействие на науку
И вполне понятно, что еще осталось над чем размышлять. Например мы так и не сказали вполне четко - когда и как происходит окончательный перелом и замена одной теории (концепции) на принципиально иную, по каким критериям и через какие механизмы "вдруг" возникает новый "общепринятый" взгляд на проблему...
Это между прочим вопрос отдельных рассмотрений.
Хотя и достигнутое впечатляет, если сравнить с "Наивным взглядом".
И вся эта история если чему-то и учит, то лишь тому, чем закончил Марк Блок свою замечательную АПОЛОГИЮ ИСТОРИИ :
Причины в истории, как и в любой другой области, нельзя постулировать. Их надо искать...
И к истории науки это относится в полной степени
-----------------------------------------
[1] РЫЦАРЬ RATIO - так назвал свою статью о Лакатосе В.Н.Порус.
Он родился в Венгрии в 1922 г Во время 2-й мировой войны был участником антифашистского сопротивления. В Освенциме погибла его мать и бабушка. Свою настоящую фамилию ему пришлось менять дважды, спасаясь от нацистов, он сменил опасную еврейскую фамилию Липшиц на венгерскую Мольнар (Мельник), а уже затем, когда в Венгрии установилась власть коммунистов, - на еще более пролетарскую Лакатош (Столяр), с нею и вошел в историю европейской и мировой философии XX века.
В 1947 г. он занял видный пост в Министерстве образования Венгрии. Вскоре был обвинен в “ревизионизме”, арестован и провел больше трех лет в лагере. В 1956 г. ему удалось избежать повторного ареста и эмигрировать. Преподавал в Кембридже, а в 1960 г.-в Лондонской Школе экономики.
В блестящей литературной манере, заставлявшей вспомнить традицию платоновских диалогов, Лакатос в своей знаменитой работе "Доказательства и опровержения" доказывал тезис о том, что развитие математического знания, вопреки укоренившимся предрассудкам, является не накоплением вечных и несомненных истин, а драматическим процессом “догадок и опровержений”, что математики совершают “открытия” так же, как ученые в иных сферах науки.
Историческое движение науки по Лакатосу может быть объяснено как соперничество научных теорий, победа в котором обеспечивается не накоплением подтверждений выдвинутых гипотез, а прежде всего эвристическим потенциалом теории, ее научной продуктивностью
Развитие этого положения впоследствии привело к созданию оригинальной методологической концепции Лакатоса - методологии научно исследовательских программ.
Собственно дальнейшее изложение основывается на идеях и текстах Лакатоса.
Могу немножко похвастаться, но отчасти благодаря Лакатосу и мне удалось сделать то, что в классике считалось невозможным, - совершить небольшое, но именно математическое открытие.