Эвристическая роль методологических идей

Известно, что формирование теории относительности было связано с применением ряда методологических принципов, которые сыграли эвристическую роль в становлении новых идей физики[9]. Эти принципы (простоты, наблюдаемости, инвариантности идр.) представляли собой итог философского анализа процесса научного исследования ипроцедур формирования физических понятий. Их можно рассматривать как методологические регулятивы, которые являются своеобразной конкретизацией философских идей применительно к запросам и потребностям соответствующей области естествознания. Система таких регулятивов выражает в эксплицитной форме определенные нормы познавательной деятельности и целенаправляет перестройку ранее сложившейся в науке физической картины мира.

Ретроспективно оценивая процесс создания специальной теории относительности, Эйнштейн подчеркивал, что фундаментальную роль в ее построении сыграл гносеологический постулат: “понятия и суждения имеют смысл лишь постольку, поскольку им можно однозначно сопоставить наблюдаемые факты. (Требование содержательности понятий и суждений)”[10]. Этот постулат правомерно рассматривать как одну из формулировок принципа наблюдаемости.

Известно, что принцип наблюдаемости широко пропагандировался Э. Махом, который видел в нем выражение своей концепции теории и опыта (теория, по Маху, есть сжатая сводка опытных данных, которые, в свою очередь, истолковывались как ощущения познающего субъекта).

Эйнштейновская трактовка принципа наблюдаемости отличалась от трактовки Маха, поскольку вытекала из иной концепции научного познания и схватывала ряд реальных моментов формирования теории и ее отношения к опыту.

Во-первых, требуя обосновывать теоретические понятия наблюдаемыми фактами, Эйнштейн иначе, чем Мах, понимал природу факта. В отличие от Маха он не сводил факты к ощущениям наблюдателя, а рассматривал их как зафиксированные наблюдателем явления физического мира, которые обнаруживаются в процедурах эксперимента и измерения. В своих первых работах, посвященных изложению СТО, Эйнштейн часто применял для обозначения наблюдаемого факта термин “событие”. Этот же термин широко использовался Махом. Но у Маха событие понимается как переживание субъекта, а у Эйнштейна — как физическое явление, регистрируемое в эксперименте и наблюдении.

Во-вторых, Эйнштейн ни в начальный, ни в поздние периоды своего творчества не сводил теорию к “сжатой сводке опытных данных”. Его гносеологическая платформа базировалась на признании объективного существования природы и независимости законов физического мира от познающего субъекта. Поиск принципов, выражающих эти законы, являлся для него главной целью физического исследования. Характеризуя в “Автобиографических заметках”[11] начальную стадию сформирования СТО, Эйнштейн подчеркивал, что побудительным мотивом, приведшим его к этой теории, было стремление “докопаться до истинных законов путем конструктивных обобщений фактов”, причем конструктивное обобщение понималось им как “открытие общего формального принципа”, который “может привести нас к надежным результатам”. Идея наблюдаемости с этой точки зрения означала нахождение корреляций между принципами, составляющими ядро теории, и экспериментально-измерительными процедурами, в системе которых формируется опытный факт.

Позднее, развив концепцию индуктивной невыводимости теоретических принципов непосредственно из опытных данных, Эйнштейн внес новые уточнения в свое понимание наблюдаемости. Он подчеркивал, что само ядро теории определяет, какую именно сферу опыта необходимо привлечь для обоснования ее понятий.

Принцип наблюдаемости не означал, что каждое понятие теории во всех своих определениях должно быть с самого начала введено как схематизация опыта. На стадии гипотезы теоретическая конструкция создается на основе выработанных наукой концептуальных средств путем преобразования ранее сформированных ею понятий в новые. На первых порах часть этих новых понятий может не удовлетворять принципу наблюдаемости и включаться в теорию в качестве вспомогательных элементов. Но когда уже очерчено ядро теории, тогда понятия, составляющие это ядро, должны быть введены в соответствии с требованиями наблюдаемости.

Принцип наблюдаемости представлял собой методологический норматив, выражающий идеал опытного обоснования теории. В то же время он был связан и с теми идеалами теоретического объяснения и организации знаний, которые Эйнштейн характеризовал как внутреннее совершенство теории. Требуя элиминировать из ядра теории понятия, не удовлетворяющие операциональным критериям, принцип наблюдаемости указывал пути минимизации фундаментальных понятий, посредством которых объясняются опытные факты.

Известно, что сама установка на минимизацию фундаментальных теоретических понятий, объясняющих факты, формулируется как принцип простоты. Этот принцип представляет собой норматив, непосредственно выражающий идеал “внутреннего совершенства теории”. Таким образом, между принципами наблюдаемости и простоты имеется связь, что свидетельствует об определенной системной организации методологических регулятивов, эксплицирующих нормы научного познания.

В системе таких регулятивов отдельные элементы играют различную роль на разных стадиях теоретического поиска. В современной физике на стадии формирования концептуального ядра теории, когда идет поиск математического аппарата и первичных гипотетических моделей, призванных обеспечить его интерпретацию, принцип простоты часто играет доминирующую роль, а принцип наблюдаемости — подчиненную. На стадии же обоснования гипотетического ядра создаваемой теории, когда уже очерчена область опыта, на которую должно опираться это ядро, начинает доминировать принцип наблюдаемости. Он обеспечивает уточнение и перестройку фундаментальных теоретических понятий и целенаправляет формирование новой теории в ее завершенном виде.

В философско-методологической литературе уже отмечалось то обстоятельство, что при построении Эйнштейном общей теории относительности принцип наблюдаемости не играл той решающей роли, которая принадлежала ему в создании специальной теории относительности[12]. Объяснить этот факт можно тем, что при построении ОТО основная задача состояла в выработке математического аппарата и в формировании первичного концептуального ядра теории, тогда как работа Эйнштейна над созданием СТО была начата, когда основа математического аппарата будущей теории (преобразования Лоренца) и первоначальная интерпретация этого аппарата был уже сформирован, а к новой теории приводила перестройка этой первоначальной интерпретации, порождавшей парадоксы.

Принципы наблюдаемости и простоты — принципы не только современной, но и классической физики. В них можно выделить как некоторое инвариантное содержание, характеризующее универсальные, устойчиво воспроизводящиеся черты познавательных установок физики, так и конкретизирующий слой положений, которым различаются исторические этапы развития науки и который выражает стиль физического мышления, господствующий на каждом таком этапе.

Переход от классической к современной физике сопровождался перестройкой указанного конкретизирующего слоя, что соответствовало перестройке норм физического исследования, формированию новых познавательных установок, обеспечивших прогресс науки.

В методологических исследованиях уже отмечалось, что конкретное содержание принципа простоты изменялось в истории науки[13]. Как известно, принцип простоты был сформулирован еще в XIII столетии У.Оккамом в виде требования не умножать сущностей сверх меры при объяснении явлений (“бритва Оккама”). В классическом естествознании это требование сохранилось, но было соединено с особой системой интерпретирующих положений: идея минимизации теоретических принципов выводилась из постулата “онтологической простоты природы”, а критериями соответствия логической простоты теории простоте природы считались не только проверяемость опытом и широта охвата принципами объясняемых и предсказываемых явлений, но и наглядность принципов.

В современном естествознании последний критерий уже не принимается в качестве решающего. В то же время математизация современной физики и широкое применение в ней метода математической гипотезы ввели новый слой конкретизирующих положений в принцип простоты, связав его с принципами инвариантности и симметрии.

Конкретное содержание принципа наблюдаемости также изменялось в процессе исторического развития физики. В период создания СТО перестройка этого содержания соответствовала формированию нового идеала обоснования теории, что, в свою очередь, знаменовало переход от классического к современному стилю мышления. Этот переход наметился уже в первоначальных версиях эйнштейновской трактовки наблюдаемости. Он был связан со становлением особого способа построения и обоснования концептуального ядра физической теории.

Указанное ядро можно определить (опираясь на проведенный выше анализ структуры теоретического знания) как фундаментальную теоретическую схему, отображенную на картину мира. Понятия, образующие ядро теории, включают определения, в которых выражается связь между признаками идеальных объектов теоретической схемы и объектов картины мира. Поэтому анализ фундаментальных понятий теории с позиций принципа наблюдаемости сопряжен с выявлением опытных оснований физической картины мира, экспликацией операционального фундамента тех признаков, которыми наделены ее идеальные объекты, получившие онтологический статус. Картина мира обосновывалась опытом и в классической физике, но это обоснование понималось как проверка в экспериментах и измерениях следствий, выводимых из принципов картины мира.

Новый подход, с позиций которого Эйнштейн приступил к построению теории относительности, был основан на требовании селективного операционального контроля за понятиями и принципами физической картины мира. Он не сводился к указанию на конкретные эксперименты и измерения, которые подтверждают эту картину, а предполагал выявление существенных черт всей экспериментально-измерительной практики, в рамках которой должны обнаруживаться постулированные картиной мира характеристики исследуемой реальности. Хотя Эйнштейн в своих методологических экспликациях четко не формулировал описанного понимания наблюдаемости, его исследовательская практика свидетельствует в пользу такого рода понимания. Она была ориентирована на анализ глубинных предпосылок и оснований экспериментально-измерительных процедур, составляющих эмпирический базис физической картины мира.

Эту сторону дела мы рассмотрим более подробно. Экспериментально-измерительные процедуры физики всегда основаны на некоторых явно или неявно принимаемых допущениях относительно особенностей проводимого исследования. Эти допущения имеют сложную структуру. В их состав включаются положения о том, какими возмущающими воздействиями можно пренебречь (или учесть их) в той или иной конкретной ситуации измерения, чтобы могли быть воспроизведены изучаемые состояния объекта (и зафиксированы соответствующие его параметры). Допущения такого типа основаны на использовании конкретных физических законов и, как правило, четко эксплицируются исследователем. Например, при измерении температуры термометром принимаются во внимание возможные изменения шкалы термометра при его контакте с нагретым телом и на основе закона линейного расширения определяются поправки, которые учитываются при градуировке шкал.

Но в состав допущений, на которых основаны измерительные процедуры, входят и весьма общие постулаты, которые чаще всего воспринимаются исследователем как нечто само собой разумеющееся и не формулируются в явном виде. К числу таких постулатов относятся глубинные основания физического измерения, выражающие саму их природу, то общее, что существует у различных конкретных видов экспериментально-измерительных процедур.

Экспликация указанных оснований и их анализ осуществляются в системе философско-методологических средств, на стыке между физикой и философией.

Глубинные основания измерения предстают на каждом этапе развития науки в качестве своего рода “презумпций” исследования. Такими презумпциями являются, например, постулаты объективной воспроизводимости эксперимента и законосообразности явлений, исследуемых в эксперименте и наблюдении (подчиненность этих явлений законам природы).

Физическое исследование предполагает принципиальную возможность “рассечения” в эксперименте сложной “суперпозиции” законов природы путем подбора условий, в которых сводится к минимуму действие побочных и затемняющих факторов и проявляется в максимально удобной для наблюдения форме действие исследуемых законов. Этот постулат о фрагментации и локализации изучаемых процессов дополняется в физике еще одной презумпцией — убеждение, что законы природы, управляющие наблюдаемыми процессами, могут быть выражены на языке математики. Причем многообразие наблюдаемых явлений может быть описано и объяснено посредством относительно простых математических формулировок физических законов.

Постулаты указанного типа выражают нормы, лежащие в самом фундаменте физического познания. Между ними как глубинным слоем принципов экспериментально- измерительной деятельности и слоем допущений, основанных на применении конкретных физических законов, лежат промежуточные слои.

В частности, можно выделить слой физических принципов, которые имеют более общий характер, чем физические законы, но по отношению к фундаментальным постулатам физического исследования выступают в качестве их конкретизации. Например, постулат вопроизводимости эксперимента конкретизируется с помощью принципов, согласно которым одни и те же опыты могут быть повторены в различных точках пространства и в различные моменты времени. Такого рода утверждения представляются очевидными: в Париже и в Москве один и тот же эксперимент даст одинаковые результаты; опыты Гюйгенса, в которых изучались соударение упругих тел или колебания маятника, могут быть воспроизведены и в наше время, более чем через триста лет после первого их осуществления.

Но за внешней очевидностью таких утверждений скрыты весьма сильные допущения относительно природы физического мира. Так, утверждение о принципиальной воспроизводимости эксперимента в различные моменты времени означает, что все временные точки эквивалентны друг другу, т.е. что физические законы действуют одинаково во всех этих точках. Тем самым вводится онтологический принцип однородности времени, связанный с постулатом о неизменности физических законов. А это означает, что при исследовании процессов природы физика абстрагируется от идеи эволюции и рассматривает физический мир вне его исторического развития (развитие предполагает формирование во времени качественно различных уровней организации мира и соответствующих законов, так что каждый новый уровень, возникая на основе ранее сложившихся, затем оказывает на них обратное воздействие, трансформирует их: тем самым в процессе развития не только возникают новые законы функционирования объектов, но и могут видоизменяться ранее сформировавшиеся законы при наложении на них новых связей) .

Здесь мы сталкиваемся с одной из важнейших особенностей принципов измерения. Их система вводит идеализированную и весьма общую схему экспериментально-измерительных процедур, посредством которых выявляются существенные черты исследуемой реальности. Но вместе с этой схемой, а вернее, в соответствии с ней создаются представления физической картины мира.

Принципы и постулаты измерения выступают в качестве конкретизации (применительно к специфике физического исследования) особенностей метода, которые выражены в идеалах и нормах науки.

Фундаментальные постулаты измерения выражают наиболее общие и глубинные основания этого метода, конституирующие физику как науку. Конкретизирующий их слой принципов выражает те особенности метода, которые характерны для определенного этапа развития физики и которые могут пересматриваться на других этапах развития, при вовлечении в сферу физического познания новых типов объектов.

Поскольку коррелятивно схеме метода вводятся представления о физических процессах, выраженные в картине мира, постольку, приняв те или иные принципы измерения, физик неявно принимает и ряд онтологических постулатов. С этих позиций ясно, что анализ и пересмотр принципов измерения в конечном счете влечет за собой пересмотр онтологических схем, принимаемых физикой на том или ином этапе ее исторической эволюции.

В классической физике такой анализ, как правило, не проводился в явном виде. Изменения, которые вносились в картину мира, выступали в качестве гипотез, проходивших затем длительную проверку опытом. Процесс такой проверки и развитие на этой основе картины мира постепенно и незаметно для исследователя коррелировали онтологические постулаты со схемой измерения, которая неявно лежала в основе соответствующих опытов.

В современной физике сложился иной путь теоретического освоения объектов. Принципы картины мира вводятся так, что их скоррелированность со схемой метода фиксируется в явном виде. При таком подходе перестройка картины мира начинается с экспликации и анализа принципов экспериментально-измерительной деятельности.

Новый подход к физике утвердился не сразу. В период формирования СТО он выступал в первоначальной, еще не достигшей зрелости форме. Лишь после построения СТО и ОТО и особенно в период формирования квантовой механики, когда Н. Бором была развита концепция дополнительности, новый подход к построению концептуального ядра физической теории приобрел отчетливые очертания.

Указанный подход утверждался как новый идеал обоснования теории, который, сохраняя само требование эмпирического обоснования ее фундаментальных понятий, предполагал особую (отличную от принятой в классической физике) интерпретацию этого требования.

Становление и развитие нового идеала сопровождалось формированием соответствующих ему норм и экспликацией последних в форме методологических принципов. Принцип наблюдаемости представлял собой такую экспликацию. Причем по мере развития современного идеала обоснования теории развивалось содержание и принципа наблюдаемости. Вначале он выступал в форме “полуклассического” принципа, поскольку мог согласовываться с традиционной трактовкой теоретических понятий как почерпнутых непосредственно из опыта. Впоследствии, когда построение ОТО обнаружило специфику становления копцептуального ядра физической теории, принцип наблюдаемости был скорректирован Эйнштейном с учетом идеи об индуктивной невыводимости теории непосредственно из опытных данных.

Развитие принципа наблюдаемости было связано не только с уточнением сферы и особенностей его действия на разных стадиях теоретического поиска, но и с выявлением его связей с другими нормативными принципами физики. В частности, использование принципа наблюдаемости в исследовательской практике предполагало анализ презумпций и принципов измерения, в соответствии с которыми должны были вводиться в теорию ее фундаментальные конструкты. В ходе такого анализа содержание принципа наблюдаемости развертывалось через экспликацию целой системы нормативных принципов, посредством которых формулировались постулаты измерения.

Таким образом, выработка методологических принципов, выражающих новые нормы научного познания, представляет собой не одноразовый акт, а довольно сложный процесс, в ходе которого развивается и конкретизируется исходное содержание методологических принципов. В начальной фазе они могут не выступать в качестве альтернативы традиционному способу исследования, и лишь по мере развития они все отчетливее предстают как оппозиция старому стилю мышления.

Условием же выработки новых нормативных принципов, меняющих стратегию теоретического поиска, является зарождение внутри старого способа мышления новых идеалов научности. Эти идеалы выражают новое понимание целей исследования, а формирующиеся на их основе нормы указывают на способы достижения таких целей.

Поскольку идеалы и нормы исследования включаются в культуру благодаря философскому обоснованию, постольку формирование новых идеалов и норм всегда предполагает перестройку прежних и выработку новых философских оснований науки.

В этом отношении показательно, что современный путь теоретического исследования и современный идеал эмпирического обоснования теории во многом были результатом осмысления и философского анализа процессов, которые проявились уже в классическом естествознании в связи с ускорением темпов развития науки.