Абдукция и законы науки

Путь к закону, как известно, лежит через гипотезу, но гипотезы могут относиться как к отдельным, единичным событиям и фактам, так и к целому их классу. Поскольку законы являются общими, утверждениями, постольку и объяснительные гипотезы, которые выдвигаются для их поиска, должны иметь аналогичную логическую структуру. Рассмотрим эту структуру подробнее.

Любой закон науки отображает существенную, регулярную, необходимую связь между явлениями природы и общества. Само представление о законе возникает из наблюдения регулярных, повторяющихся явлений и событий, связей между их свойствами и отношениями. Вначале такая регулярность может иметь случайный характер, но постепенно в процессе познания и практической деятельности люди убеждаются в том, что она основывается на необходимой связи между явлениями, когда, например, одно явление неизбежно вызывает другое. Такую связь в настоящее время называют законом причинности. Ясно, что не всякую регулярность и повторяемость явлений можно назвать законом. Общеизвестно, что за днем регулярно наступает ночь, но нельзя считать день причиной возникновения ночи. Оба эти явления имеют общую причину — вращение земного шара вокруг своей оси.

В методологии науки выделяют два типа законов: универсальные и статистические. Когда определенная регулярность и необходимость наблюдается во все времена и во всех местах без исключения, то ее называют обычно уни-версальным законом. В законе всемирного тяготения универ-сальный его характер выражается в самом названии закона. Действительно, он утверждает, что два любых тела с массами т и М в любом месте пространства и в любое время притя-гиваются друг к другу с силой, пропорциональной произве-ению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния R между ними:

М т

История открытия закона всемирного тяготения ясно сви-детельствует, что его установление тесно связано с использова-нием объяснительных гипотез. Исходным пунктом в этой ис-тории является догадка, которую приписывают Ньютону: на открытие закона его навело падение яблока с дерева в саду.

Известный исследователь творчества Ньютона академик С.И. Вавилов писал: «Рассказ этот, по-видимому, достоверен и не является легендой». В подтверждение своего утверждения Вавилов ссылается на признание самого Ньютона, сделанное в старости Стекелею: «Между прочим сэр Исаак сказал мне, что точно в такой же обстановке он находился, когда впервые ему пришла в голову мысль о тяготении. Она была вызвана падением яблока, когда он сидел, погрузившись в думы. Почему яблоко всегда падает отвесно, подумал он про себя, почему не в сторону, а всегда к центру Земли. Должна существовать притягательная сила в материи, сосредоточенная в центре Земли. Если материя так тянет другую материю, то должна существовать пропорциональность ее количеству. Поэтому яблоко притягивает Землю так же, как Земля яблоко. Должна, следовательно, существовать сила, подобная той, которую мы называем тяжестью, простирающаяся по всей Вселенной»¹.

Падение яблока — это тот примечательный факт, с которого, по мнению Ч. С. Пирса, начинается всякое абдуктивное рассуждение. Именно попытка его объяснения приводит к накоплению и изучению новых фактов и проверке альтернатив-ных гипотез. Исследование законов падения тел и силы тяжести было начато еще Галилеем, но он ограничивался лишь изучением законов земной механики. К тому же установленный им закон постоянства ускорения свободно падающих тел, применим лишь в области пространства, отстоящей недалеко от земной поверхности. Зато он сделал огромный вклад в исследование принципов механического движения и, в частности, принципа инерции. В отличие от общепринятого до него аристотелева представления, что под действием силы тело будет двигаться прямолинейно с постоянной скоростью, Галилей выдвинул и обосновал принцип, что тело будет двигаться прямолинейно и равномерно или оставаться в покое только при от-

136

¹ Вавилов СИ. Исаак Ньютон.

М.— Л.: Изд-во АН СССР.

С. 109,110.

сутствии внешних сил. Этот галилеевский принцип инерции сыграл выдающуюся роль и в становлении классической механики, и в открытии закона всемирного тяготения.

Новый крупный шаг в разработке гипотезы тяготения был связан с исследованием законов движения планет И. Кеплером. По существу открытые им эмпирические законы требовали более общего и конкретного объяснения характера той силы, ко-торая заставляет планеты двигаться вокруг Солнца по эллипти-ческим орбитам. По его мнению, эта сила распространяется от Солнца к планетам по прямым линиям и заставляет их вра-щаться вместе с ним. Кеплер предполагал, что значение этой силы убывает прямо пропорционально расстоянию планеты от Солнца. В своем основном труде «Новая астрономия или не-бесная физика» он рассматривает тяжесть как стремление к со-единению родственных тел и уподобляет ее магнитному притя-жению: «Если бы не существовало такой силы между Землей и Луной, — писал Кеплер, — то вся вода перетекла бы на Луну».

В «Математических началах натуральной философии» Ньютон называет в качестве своих предшественников и авторов других альтернативных гипотез, которые, однако, ограничивались только качественной их формулировкой. Так, например, французский ученый Буллиальд, критиковал гипотезу Кеплера и считал, что сила, исходящая от Солнца к планетам, убывает обратно пропорционально не в первой степени, а в квадрате. Более важными для Ньютона были соображения, высказанные в другой альтернативной гипотезе, выдвинутой итальянским ученым Борелли. Последний считал, что между небесными телами должно существовать естественное стремление к соединению друг с другом. Однако вращательное движение вызывает у них стремление к движению от центра. Совокупность таких движений, по его мнению, и объясняет эллиптическое движение планет вокруг Солнца.

Наиболее близко к объяснению кеплеровских законов дви-жения планет и характера силы тяготения, по-видимому, под-ходил астроном и физик-экспериментатор Роберт Гук, который даже вступил с Ньютоном в спор о приоритете открытия зако-на всемирного тяготения. Он выдвигал разные гипотезы для объяснения эллиптических орбит планет, но в последних его мемуарах от 1674 г. содержатся уже идеи, которые в каче-ственной форме весьма сходны с ньютоновскими. Его си-стема мира «связана с тремя предположениями. Во-первых,

Цвсе небесные тела производят притяжения к их центрам, при-тягивая не только свои части..., но и другие небесные тела, на-ходящиеся в сфере их действия... Второе предположение состо-ит в том, что всякое тело, получившее однажды простое пря-молинейное движение, продолжает двигаться по прямой до тех пор, пока не отклонится в своем движении, другой действую-щей силой и не будет вынуждено описывать круг, эллипс или иную сложную линию. Третье предположение заключается в том, что притягивающие силы действуют тем больше, чем ближе тело, на которое они действуют, к центру притяжения»¹.

Сравнивая все эти альтернативные гипотезы с ньютонов-: ской, нельзя не убедиться, что она является наилучшей из всех, предложенных другими учеными. Некоторые из них оказалась явно не подходящими; другие — весьма неопреде-ленными и основанными на аналогиях с магнитными силами; третьи, как гипотеза Гука, несмотря на сходство о нью-тоновской, были выражены в общей, качественной форме и поэтому не приводили к точным количественным результатам, что затрудняло их проверку.

Этот краткий исторический экскурс в общих чертах пока-зывает, какую важную роль играет примечательный факт в ходе построения альтернативных объяснительных гипотез и применения абдуктивных рассуждений в научном исследова-нии. В процессе открытия более простых эмпирических законов, как убедительно показал английский философ и историк науки Н. Р. Хэнсон на примере установления законов Галилея и Кеплера, абдуктивные, или ретроДуктивные, рас-суждения применяются еще с большим успехом. Следует, однако, заметить, что выявление наиболее правдоподобной гипотезы среди альтернативных происходит в ходе историче-ского научного поиска, так что авторы этих гипотез не могут сопоставить их друг с другом, и только развитие науки может установить, какая из них наилучшим образом объясняет все имеющиеся факты и в конце концов становится законом науки.

Трудность поиска законов науки предопределена уже их структурой. Универсальные законы отображают необходимые, регулярные связи между всеми явлениями, относящимися к

Вавилов СИ. Исаак Ньютон. - М.- Л.: Из'д-во АН СССР.- С. 116,11.7.

определенному классу. Поэтому структура таких законов грам­матически выражается условными высказываниями, а логиче-ски — общей импликацией, в которой используется универ-сальный квантор. Так, эмпирический закон теплового расши-рения тел устанавливает, что если тело нагреть, то оно расши-рится. Если обозначить свойства тела: Р — «быть нагретым» Q — «способность расширяться», закон символически можно представить следующей формулой:

(х) (Рх => Qx),

где (х) — универсальный квантор, который показывает, что связь между нафеванием и расширением тел относится ко всем телам: твердым, жидким и газообразным. ,

В статистистических законах рассматриваемая взаимосвязь относится не ко всем членам класса, а только к некоторым. Поэтому в отличие от универсальных законов в их символическом представлении используется экзистенциальный квантор, или квантор существования (Ех):

(Ех) (Ах => Вх).

Очевидно, что необходимая и регулярная связь между закономерными свойствами и явлениями в объективном мире имеет совершенно иной характер, чем между суждениями в логике. Поэтому в методологии науки различают, например, каузальную, или причинную, связь между причиной и действием в реальном мире, и связь между основанием и следствием в логике, хотя в обычной речи в обоих случаях говорят о причине и следствии.