CC BY
58
Э
ПИСТЕМИЧЕСКАЯ РАЗОБЩЕННОСТЬ ЭКСПЕРИМЕНТИРОВАНИЯ В МЕГАНАУКЕ И ПОДХОДЫ К ЕЕ ПРЕОДОЛЕНИЮ
Виталий Пронских -
кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Объединенного института ядерных исследований, Дубна; научный сотрудник Национальной ускорительной лаборатории им. Э. Ферми, Батавия, США. E-mail: vpronskikh@gmail.com
E
В работе исследуется влияние неэпистемических факторов на развитие экспериментальных исследований в Большой науке и меганауке на примере физики элементарных частиц. Рассматривается стратификация научного сообщества в меганауке на теоретиков, экспериментаторов и инструменталистов. Изучаются примеры, когда группы экспериментаторов создавали конкуренцию за ресурсы (время на пучке ускорителя, помещения), стремясь сохранять и вторично использовать старые установки, что содержательно ограничивало круг решаемых задач. Выявлено, что одна из причин этого состоит в появлении граничных объектов в структуре эксперимента и связанных с ними эпистемических привилегиях отдельных сообществ. Обсуждаются подходы к созданию ролевой модели экспериментального сообщества постнеклассической науки, основанной на единстве экспериментирования, и научного сообщества с использованием механизма интеракционной компетентности.
Ключевые слова: философия научного эксперимента, Большая наука, ме-ганаука, граничный объект, интеракционная компетентность, физика высоких энергий.
PISTEMIC DISUNITY OF EXPERIMENTATION IN MEGASCIENCE AND APPROACHES TO ITS SURMOUNTING
Vitaly Pronskikh -
Joint Institute for Nuclear Research, Dubna; Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, USA.
The author considers the influence of non-epistemic factors on development of experimental research in Big Science and megascience taking high-energy physics as an example. Stratification of the scientific community to theorists, experimentalists, and instrumentalists in megascience is further analyzed. Examples of competition between experimentalists for limited resources (beam time, buildings) when they strived for re-using their old detectors, thus considerably limiting their epistemic scopes is discussed. I argue that one of the reasons of such competition is the rise of boundary objects in the structure of a scientific experiment as well as related epistemic privileges of certain scientific communities. A role model of the scientific community grounded on the epistemic unity and involving the interactional expertise is suggested.
Key words: philosophy of scientific experimentation, Big science, megascience, boundary object, interactional expertise, high-energy physics.
Interdisciplinary Studies 207
На смену Большой науке, возникшей в США в 1940-х гг. и часто определяемой как наука больших коллективов и установок, а также исследований большой длительности, в результате требующих столь же больших объемов финансирования, с 1970-х гг. стала приходить ее особая разновидность, названная меганаукой (megascience) [Hod-deson, 2008]. Если в первое время Большая наука была связана с прикладными оборонными проектами и получала практически неограниченное финансирование, то с появлением ускорителя элементарных частиц и началом исследований, связанных с использованием этого масштабного прибора, прежде всего в ядерной физике и физике элементарных частиц, эти области также начали приобретать черты Большой науки [Weinberg, 1961]. Однако уже начало 1970-х гг. было отмечено следующим противоречием: масштаб и стоимость исследований в физике высоких энергий продолжали расти, тогда как финансирование фундаментальной науки стало заметно сокращаться, что начало оказывать влияние на пути развития научных исследований. Другое противоречие, которое стало проявляться в те годы, - это противоречие между идеалом науки как «предприятия отдельного независимого ученого в поисках истины» (следуя формулировке основателя Ускорительной лаборатории им. Э. Ферми Роберта Вилсона [Hoddeson, 2008: 124]) и необходимостью командных усилий как неотъемлемой особенностью экспериментальных исследований Большой науки, в частности, выполнявшихся на ускорителях. Эти противоречия, согласно анализу [Hoddeson, 2008: 17], привели на этапе ме-ганауки к возросшему влиянию неэпистемических факторов на структуру экспериментальных исследований в физике элементарных частиц и в конечном счете на динамику научного познания. В настоящей работе на основе критического анализа культурологического подхода к описанию научного сообщества П. Галисона рассматриваются другие возможные причины усиления влияния социальных факторов в Большой науке (и меганауке), такие, как эпистемическая разобщенность научного сообщества и возможные пути ее преодоления. Как было отмечено еще Т. Куном, парадигмы, в рамках которых ^ работают ученые, часто оказываются несоизмеримыми, что создает W сложности коммуникации между научными сообществами. П. Гали-сон развил эту идею, предложив антропологическую модель, в которой он рассматривает взаимодействие различных специализирован-¡5 ных сообществ как происходящую в зонах обмена торговлю между племенами, принадлежащими к разным культурным и языковым со-¡¡I обществам, для чего они вырабатывают языки общения: жаргоны, ^ пиджины и креолы. Рассмотрим более подробно, что послужило ос-ф нованием для применения такой метафоры.
Галисон, исследуя структуру научного сообщества [Galison, 1983: 138], отметил, что до началаXX в. физики, как правило, не име-
ли определенной специализации, занимаясь по мере необходимости разработкой приборов, экспериментированием и теоретизированием. Однако начиная приблизительно с 1920-х гг. разрыв между теоретической и экспериментальной деятельностью начал увеличиваться. Причин этого было несколько: 1) потребность в длительном формировании навыков во время обучения постановке эксперимента, компьютинга, анализа данных (для экспериментаторов) или теории групп и поля (для теоретиков); 2) вынужденное пространственное разделение экспериментаторов, работающих на ускорителях, с теоретиками; 3) увеличение временнЫх масштабов экспериментов до нескольких лет, что обусловливало длительную привязку экспериментаторов к оборудованию. Эти причины способствовали расслоению первоначально единого научного сообщества на сообщества экспериментаторов и теоретиков. Кроме того, в условиях современных экспериментов выбор и разработка измерительных приборов так усложнились и стали требовать настолько большого объема исследовательских и расчетных работ, что часть сообщества экспериментаторов, занятых, например, созданием детекторов в физике частиц, постепенно выделилась в отдельное сообщество инструменталистов. В качестве подтверждения этого Галисон рассмотрел все эти виды деятельности, которые характеризовались как периодами нормального развития (совершенствования известных типов детекторов, экспериментов, теоретических моделей), так и революциями (в смысле Куна) (создание детекторов, экспериментов, теоретических моделей новых типов) [ОаШоп, 1997: 34].
Возникшая приблизительно во второй половине XX в. по причине усложнения научных исследований потребность в глубокой специализации [ОаШоп, 1983: 243] привела к тому, что сообщества, занятые теоретической физикой, экспериментом, компьютингом, микроэлектроникой, а также математическим моделированием [Липкин, Пронских, 2010], выработали свои языки, которые могут не быть вполне понятны представителям другого сообщества1. Кроме того, ™ эти сообщества разделяются и по социологическим признакам, таким, как различные журналы, где они публикуют свои работы, раз- ^ личные конференции, в которых они участвуют, и т.д. Помимо этого ^ отмечалось, что в периодизации эксперимента, теории и создания ин- ц струментов разрывы, соответствующие революционным изменениям в данном виде научной деятельности, происходят в разное время и & хронологически не связаны. Все это послужило Галисону еще в нача- И ле 1980-х гг. основанием для того, чтобы говорить о возникновении в ¡9
1 Г.Н. Флеров, по воспоминаниям современников, сформулировал подобную мысль в гротескной форме: «Теоретики захватили журналы и излагают на "птичьем языке" тривиальные вещи».
и
XX в. экспериментальной, теоретической и инструментальной культур, или субкультур одной естественно-научной культуры.
Возникает вопрос, как представители столь разных культур, использующие разные языки, могут заниматься совместной деятельностью, в частности работать над одним научным проектом. Галисон считает, что межкультурная коммуникация происходит в так называемых зонах обмена, таких, как совместные для представителей этих культур семинары, совещания, встречи и т.д. Проводя параллели с антропологической лингвистикой, он отмечает, что при этом представители разных культур формируют «пиджины» - языки, составленные из элементов двух активных языков в ходе упрощения. Такие языки возникают, когда двум группам нужно организовать торговлю или обмен, причем доминирующая группа не допускает распространения своего языка, создавая упрощенный «язык для иностранцев», включающий только лексику и конструкции, необходимые для выполнения торговых или полицейских функций.
Интеракционная компетентность и граничные объекты в эксперименте. Г. Коллинз [Collins, 2004] дополнил модель Галисона механизмом общения (изначально альтернативным, так как он не требует выработки нового языка), в который ввел понятие интеракцион-ной компетентности - овладения языком некоторого сообщества на уровне члена этого сообщества представителем другого (модель была рассмотрена применительно к научному сообществу в физике высоких энергий [Пронских, 2012]). В дальнейшем Коллинз, Эванс и Гор-ман объединили идеи Галисона и Коллинза, предложив типологию зон обмена, в которой интеракционная компетентность служит механизмом взаимодействия в отдельных зонах обмена [Collins, 2010: 7]. Рассмотрим аспекты взаимодействия сообществ в научном эксперименте и определим область применимости данной типологии к анализу эксперимента в физике.
Различные значения, приписываемые сообществами - участниками эксперимента экспериментальной установке, т.е. его центральному объекту, распадаются на несколько уровней [Пронских, 2013]. Например, в экспериментах на ускорителях сообщество ускорительных физиков видит в установке (ее части) финал своей деятельности по
созданию пучка частиц с заданными свойствами, так как область их компетенций относится к методам разгона частиц и, с их позиций, ¡5 подготовленные ими частицы в установке уничтожаются, сталкиваясь с мишенью или другим пучком. Экспериментаторы последова-¡¡I тельно «принимают эстафету» у ускорительных физиков и вступают Ч в дело уже после того, как частицы доставлены на мишень или в место ф встречи пучков. Им нет необходимости изучать, какими средствами были ускорены частицы и какие компетенции для этого необходимы, так как для них важны только те свойства частиц, которыми они обла-
дают теперь, достигнув части установки, посредством которой экспериментаторы взаимодействуют с ускорительщиками и друг с другом. Правда, иногда могут возникать ситуации, когда экспериментатор приобретает интеракционную компетентность в ускорительной физике, а затем становится в ней полноценным (контрибьюторным, по Коллинзу) специалистом.
С одной стороны, эксперимент нередко ассоциируется с отдельным сеансом некоторых измерений и характеризуется временной и пространственной локальностью. С другой стороны, принимая в расчет стадии дизайна установки и математико-модельных экспериментов на ней и этапы приготовления и анализа данных, эксперимент неразрывно связан с понятием коллаборации в смысле Галисона как пространственно распределенной и локально координируемой научной организации. Участники эксперимента - экспериментаторы различных специализаций и инженеры, принадлежащие к группам различных компетенций и пользующиеся различным понятийным и терминологическим аппаратом, что послужило причиной для Галисона отнести их к разным языковым и культурным сообществам, - тесно взаимодействуют в контексте эксперимента на отдельных его стадиях и более широко, в контексте деятельности коллаборации, в других зонах обмена. Данный факт позволяет нам считать собственно эксперимент также зоной обмена [Пронских, 2013] в смысле Галисона, который выделял различные зоны, рассматривая взаимодействие экспериментаторов, теоретиков и инженеров, но не определял границы эксперимента и соответственно не выделял собственно эксперимент (как приготовление и измерение явлений) в такую зону. Это позволяет нам применять аппарат анализа зон обмена для описания эксперимента. Сам Галисон применял к отдельным частям установки, электронным схемам и различным приборам метафору языков, пиджинов и креолов.
Взаимодействие в зонах обмена осуществляется посредством граничных объектов. Граничный объект - понятие, введенное Стар и Гриземером [Star, Griesemer, 1989: 387], - представляет собой объект, имеющий различное значение и ценность в разных культурах. Представители этих культур взаимодействуют друг с другом опосредованно с его помощью, вкладывая разный смысл в процесс взаимодействия. В качестве типичного примера граничного объекта в антропологии часто приводят раковины каури, служившие амулетами для ¡5 одних племен, участвовавших в торговле, и деньгами для других. В контексте создания междисциплинарных научных проектов Кол- у) линз считает примером такого граничного объекта исследователь- ^ ский проект, создаваемый представителями разных профессиональ- ф ных сообществ. Тем не менее проект в отличие от раковин каури имеет, видимо, одинаковый смысл для представителей обоих взаимо-
И
действующих сообществ. Ниже рассмотрим примеры других граничных объектов применительно к научному эксперименту.
Большая наука и предпосылки возникновения меганауки.
Кроме того, важные процессы происходят в экспериментальной культуре и науке вообще в третьей четверти XX в. В своей работе [Galison, 1997: 515] Галисон разделяет эксперименты второй половины XX в. на модернистские (например, выполняемые на пузырьковых камерах) и постмодернистские (гибридные), переход к которым начался в 1970-х гг. Он приходит к выводу, что Большая наука в модернистском смысле, как наука больших установок - центрально-структурированных иерархий, сменяется «большой наукой» в постмодернистском смысле, как наука установок локально синхронизованных (для решения конкретных задач), но глобально распределенных (культурно различающихся). Сообразно с этим меняется и характер межкультурного взаимодействия между экспериментаторами, теоретиками, расчетчиками и инструменталистами. На постмодернистском этапе должен происходить переход от соблюдения безусловной субординации между сообществами к сотрудничеству, требующему вмешательства инженеров на каждом этапе, микрокоординации работы инструменталистов, экспериментаторов и теоретиков.
Разделение труда модернистского эксперимента выражалось, особенно в экспериментах на больших камерах, хорошо определенным водоразделом, «фронтом» между физиками и инженерами. Зачастую это разделение было пространственным: тестирование, работа в хранилищах, транспорт и определение термодинамических характеристик водорода для камеры Альвареца, например, выполнялись инженерами-криогенщиками в другом городе. Но даже когда инженеры и физики работали в одной лаборатории, их деятельность четко подразделялась на задачи, которые участники безошибочно относили к тому или другому виду деятельности. Если физики, такие, как Альварец, вмешивались, они по собственному желанию действовали как инженеры, «играя инженерные роли» ("wearing... engineer's S hats") [Galison, 1997].
ц) С наступлением эры гибридных экспериментов на смену макро-
координации деятельности физиков и инженеров, как отмечает Гали-IB сон, приходит микрокоординация, что существенно отличается от ■S подчинения инженеров физикам, характерного для экспериментов а& эпохи пузырьковых камер. Теперь каждый компонент-детектор тре-JjJ бует совместной работы как инженеров, так и физиков. Более того, ■д этой интеграции требовал каждый аспект подсистемы в составе ком-Ф понента. Физики осваивали методы дизайна установок, процедуры прохождения экспертиз стоимости и т.д. Их взаимодействие стало а представлять собой диалог, который происходит на всех этапах от
концептуального дизайна до окончательных чертежей, от прототипа до рабочей установки.
Уже с 1970-х гг., как впервые показал Галисон [Galison, 1997], в физике элементарных частиц стали применяться так называемые гибридные детекторы (один из примеров такого детектора, мегауста-новку TMPS [Hoddeson, 2008], мы рассмотрим более подробно, см. рис. 1). Они являются, во-первых, многоцелевыми2, т.е. рассчитанными не на решение некоторой конкретной научной задачи, а на широкий список разнообразных задач, который может изменяться и дополняться в ходе эксперимента, а во-вторых, уникальными, создание которых - сложный творческий процесс разработки компьютерных математических моделей установок, учитывающий множество разнообразных динамически возникающих компромиссов, который не может быть исходно сформулирован в виде законченного технического задания. Только по завершении длительной разработки компьютерной модели установки она может быть передана из научной лаборатории в производство. Отличительная особенность этих детекторов состоит в том, что они изготовляются для конкретного эксперимента, но не из серийно производимых частей, а из разработанных под определенную задачу, которая задается теорией явления. Появление таких детекторов стало одной из черт нарождающейся меганауки.
Однако одно из ключевых критических наблюдений М. Боднар-чека и Л. Ходдесон [Bodnarczuk, Hoddeson, 2008] состояло в том, что эксперименты меганауки соединяются в цепочки тематически связанных исследований («экспериментальные струны»); они уже не заканчиваются в классическом смысле, поскольку экспериментаторы более не могут четко сформулировать, какой именно эффект (или его отсутствие) и в каких условиях необходимо обнаружить, чтобы исследование можно было считать завершенным. Каждый последующий эксперимент цепочки отличается модификацией некоторого (частного) аспекта предыдущего, установки или программного обеспечения, состава участников. В описанных случаях [Hoddeson, 2008: 263] подобные цепочки возникали в результате конкурентной борьбы Ч между коллективами экспериментаторов за ограниченные ресурсы ^ лаборатории (пучок частиц ускорителя, помещения экспериментального павильона, специалисты и т.д.). К числу положительных следствий таких цепочек обычно относят более простой подход к финансированию таких проектов, более быстрый ввод в эксплуатацию (по ¡5 сравнению с совершенно новым проектом), большую предсказуемость по срокам выполнения квалификационных работ студентов и JB аспирантов, а также сниженный риск инвестиций в оборудование. Ч Среди других следствий экспериментальных цепочек [Hoddeson, ф
2 Как и детекторы меганауки, описанные в работе [Hoddeson, 2008].
2008] указывают на высокую конкуренцию между экспериментаторами за ресурсы, а также углубление специализации экспериментаторов. В настоящей работе полагается, что в современных российских условиях, а именно при наличии ограниченного числа конкурентоспособных на мировом уровне ускорителей и установок, поддержание цепочек экспериментов до определенной степени является скорее позитивным явлением, так как оно позволит создавать и поддерживать традиции передовых исследований и планировать подготовку необходимых кадров [Пронских, 2014]. Варьирование отдельных аспектов исследования на том же основном оборудовании в разумных пределах позволит максимально эффективно использовать инвестиции в ускоритель, установки и сооружения и снизить их риски.
«Очарованные» кварки и возникновение меганауки. Рассмотрим, как возникала первая цепочка экспериментов меганауки. Ей предшествовало обнаружение теоретически предсказанного «очарованного» кварка (c-кварка), четвертого в семействе кварков (в настоящее время Стандартная модель насчитывает шесть кварков). Так как на ускорителях открывали все новые сильновзаимодействующие частицы, адроны (которые, согласно теории, состояли из ограниченного числа кварков), то для развития понимания их кваркового строения было необходимо изучить их свойства. Упрощенная схема типичного эксперимента выглядела следующим образом: протонный пучок ускорителя бомбардирует мишень, в которой образуются вторичные частицы, в том числе электроны. Последние пропускаются через фольгу, где они рождают фотоны и адроны. Фотоны (в одних экспериментах) или адроны (в других) направляются на следующую мишень, где, согласно теоретическому предсказанию, возникают «очарованные» частицы - адроны, содержащие c-кварк. В месте рождения «очарованных» частиц располагаются детекторы экспериментаторов, которые регистрируют продукты распада «очарованных» частиц. В ходе эксперимента накапливается множество данных о срабатывании частей детектора. После завершения эксперимента часть его участников обрабатывает эти данные, т.е. сортирует их, накладывая на дан-^ ные различные условия ("cuts") и используя калибровки (правила перевода) для перевода отобранных данных с языка свойств прибора (номеров датчиков и каналов) на язык физических теорий (энергии, массы, заряды и т.д.). ¡5 К началу экспериментов был построен ускоритель протонов Main
Ring. Затем три инициативные группы предложили три эксперимен-¡¡I та, которые использовали описанную выше технику, начиная с пучка Ч протонов ускорителя и заканчивая последней мишенью. Вокруг нее ф каждая из групп экспериментаторов предлагала разместить свои детекторы и изучать аспекты рождения «очарованных» частиц. Однако а из-за финансовых ограничений руководство Лаборатории потребова-
ло от экспериментаторов объединиться и сократить число экспериментов. Тогда одна из групп отозвала свою заявку, а две оставшиеся, E-25 и E-152, договорились работать по очереди. При этом они планировали использовать один и тот же пучок протонов ускорителя и одни и те же помещения экспериментального павильона, устанавливая, а затем убирая свои детекторы. По завершении измерений каждая группа намеревалась обрабатывать свои данные для выполнения собственной научной программы и самостоятельно публиковать результаты.
Однако, как следует из [Hoddeson, 2008], в 1971-1976 гг. такая смена произошла только один раз. Первым на пучке работал эксперимент (группа) E-25, который был затем сменен E-152. Зато время (несколько лет), пока группа E-152 работала на пучке, участники E-25 подготовили новый эксперимент (E-516) и детектор для него, который можно считать первой описанной историками установкой меганауки (мегаустановкой), - магнитный спектрометр меченых фотонов (TMPS) (рис. 1). Это был гибридный детектор (состоящий из множества более мелких разнородных детектирующих подсистем), размеры которого существенно превышали размеры детекторов, использовавшихся до этого. Его размер составлял несколько десятков метров, что вызвало закономерные опасения E-152 в том, что, установив TMPS на пучок, E-516 более не уберет его и не освободит место для E-152.
Одна из особенностей гибридной мегаустановки TMPS заключалась в том (и это одна из отличительных черт меганауки), что теперь социальная структура коллаборации (пространственно распределенного коллектива экспериментаторов) воспроизводила структуру самого детектора. Ранее на связь архитектуры гибридного детектора (называя ее постмодернистской) с социальной архитектурой эксперимента обращал внимание Галисон [Galison, 1997]. Применительно к мегаустановке, изображенной на рис. 1, эта связь проявляется следующим образом. Целостный результат эксперимента, например заключение о том, что рождение «очарованных» частиц редко происхо- ф дит дифракционно, получается на основе совместного анализа дан- Ч ных, приходящих из разных частей детектора. Все эти разные части ^ создаются и обслуживаются полуавтономными группами в составе коллаборации, аффилированными в разных университетах или лабораториях. Например, за детектор отдачи отвечала группа из Торонто, дрейфовые камеры создавались в Фермилабе, а черенковские счетчи- ¡5 ки разрабатывались в Колорадо (см. рис. 1). Каждая такая группа не только разрабатывала и строила свою часть общего детектора, но и у) устанавливала ее на мегаустановку при сборке. Затем в ходе работы ^ эксперимента на пучке протонов группы собирали данные со «своих» ф
« 4*
частей детектора, а по завершении эксперимента их участники анализировали данные с этих частей. Анализ (или обработка данных) в ос-
(Л £
У
<л
новном сводился, как отмечалось выше, к переводу данных с прибор-но-зависимого языка на приборно-независимый язык теорий явления. Результаты такого анализа служили основой для квалификационных работ и публикаций участников групп. Как будет показано далее при обсуждении данного кейса, именно такая связь мегаустановки с социальными интересами участников групп определила влияние социальных факторов на динамику научного познания.
К указанному моменту последовательная работа групп Е-25 и Е-152 означала, что научные программы обоих экспериментов выполнялись, однако если бы Е-516 (потомок Е-25) разместила на пучок ускорителя неразборную мегаустановку, это означало бы, что экспериментаторы Е-152 оказываются не у дел, а их научная программа перестает выполняться. Историки отмечают, что создание ТМР8 противоречило первоначальным договоренностям, достигнутым перед началом всех экспериментов, но коллектив Е-25 (Е-516) выступил с предложением, чтобы Е-152, когда придет ее очередь, использовала их мегаустановку ТМР8, учитывая ее многоцелевой характер, для выполнения собственной исследовательской программы. Таким образом, коллектив эксперимента Е-516 (возникшего в недрах Е-25 и образованного участниками последнего) установил на пучок протонов мегаустановку ТМР8 и приступил к экспериментам на ней, пообещав уступить установку коллективу Е-152 по окончании своих экспериментов.
Рис. 1. Первая установка меганауки (класса ше§авс1епсе) ТМР8 (спектрометр меченых фотонов)
Источник: архив Национальной ускорительной лаборатории им. Э. Ферми и [Боёпагсгик, НоёёеБОп, 2008].
Однако в разгар эксперимента коллектив Е-516 развернул подготовку нового эксперимента, Е-691, с использованием того же мегаде-
тектора ТМРБ. Обработав только 15 % накопленных данных и не опубликовав еще полностью результаты, экспериментаторы на Е-516 в нарушение предшествовавших договоренностей представили в дирекцию Лаборатории заявку на продолжение эксперимента. Формально заявка выглядела как предложение нового эксперимента Е-691, но по содержанию она отличалась от текущего эксперимента Е-516 совершенно незначительно, фактически только отсутствием одного узла в том же детекторе ТМРБ. Таким образом, предлагаемый эксперимент Е-691 становился третьим в цепочке-«струне» Е-25-Е-516-Е-691, причем именно последний становился первым звеном, обладающим всеми признаками собственно меганауки, когда каждый последующий эксперимент отличается от предыдущего минимально: задача формулировалась очень сходно, установка отличалась от предшествующей минимально (например, одним узлом). Иногда (в последующих экспериментах цепочки) отличие сводилось к одному новому члену коллаборации или другой компьютерной программе. Добавление такого изменения уже заявлялось как новый эксперимент в Лаборатории, который требовал еще нескольких лет работы на пуч-
По указанным причинам предложение коллективом Е-25/Е-516 нового эксперимента Е-691, который снова на неопределенный срок отстранял коллектив Е-152 от работы на пучке и использовал ту же мегаустановку ТМРБ с минимальными модификациями в оборудовании и несущественными изменениями научной программы исследований, было встречено в Лаборатории с умеренным энтузиазмом. Поэтому в марте 1983 г. директор Лаборатории Леон Ледерман потребовал от коллектива либо опубликовать научные результаты, либо отозвать свое предложение Е-691 (на этапе строительства он имел название Р-691, так как Р означало проект (этап создания оборудования), а Е - эксперимент (этапы набора данных на пучке и их анализа)). После внутреннего обсуждения лидеры коллаборации установили для своего коллектива крайний срок - октябрь 1983 г. - для публикации результатов, поскольку уже в ноябре 1983 г. должно было состо- ^ яться заседание программного комитета, который мог одобрить этот ^ эксперимент. Здесь возникла сложность, связанная с тем, что колла- в) борация, т.е. представители ее подгрупп, которые занимались анали- ^ зом данных, не могла прийти к соглашению о том, как работают программы анализа событий в детекторе, т.е. к соглашению по поводу ре- ¡5 зультатов. Как указывают [НоёёеБОп, 2008], под давлением временного фактора и необходимости опубликовать результат, чтобы ¡¡| не потерять возможность продолжения работы на пучке, коллабора- ^ ция выбрала из всего множества данных, набранных в ходе экспери- ф мента, сравнительно небольшую их часть, но такую, по поводу интерпретации которой все участники были согласны. Интерпретация это-
го подмножества данных указывала, в частности, на то, что «очарованные» частицы рождаются в соответствии с дифракционным механизмом с очень малой вероятностью. Этот результат был направлен в журнал в октябре 1983 г. и уже в ноябре первый этап эксперимента Р-691 был одобрен. Таким образом, Е-152 навсегда потерял возможность возвратиться на пучок, а Е-691 впоследствии с минимальными модификациями превратился в Е-769, а затем в Е-791, т.е. владел пучком в общей сложности с 1971 (Е-25) по 1992 г. (Е-791).
В связи с этим [НоёёеБоп, 2008] отмечаются следующие черты возникшей в 1970-е гг. меганауки. Во-первых, это интриги и борьба за владение пучком протонов и помещениями Лаборатории, которые они называют ресурсом. Во-вторых, это невозможность определить цели эксперимента до его завершения, т.е. экспериментаторы могут только в общем виде сформулировать, что они планируют изучать (например, механизмы образования частиц определенного типа), но не могут конкретизировать, обнаружение или необнаружение каких именно свойств в каких условиях может считаться окончанием эксперимента и достижением его результата. В-третьих, как было показано в примере, разобранном выше, меганаука (megascience) - это наука, в экспериментах которой вторично используются и дополняются различные аспекты предшествовавшей работы, которые по причине конкурентной борьбы за ресурсы в условиях ограниченного финансирования соединяются в цепочки тематически связанных исследований -долговременные традиции, связанные общей задачей или установкой. При этом окончательная цель исследований не может быть сформулирована. Характерными отличиями меганауки являются существенные масштабы (коллективов, бюджетов, длительности экспериментов (15-20 лет), объемов данных), углубление специализации (экспериментаторы становятся не только специалистами по определенным типам детекторов, как описывал Галисон, но и специалистами по конкретному детектору), возникновение экспериментальных цепочек-«струн», повышенная конкуренция за ресурсы и отсутствие эпистемических критериев окончания эксперимента.
Однако, рассматривая примеры [Hoddeson], мы замечаем, что принципиальным для описанных цепочек является именно отрыв сбора и обработки данных с одних и тех же установок (или их вариаций) и соответственно сборщиков и обработчиков данных (экспери-¡5 ментаторов, в терминах Галисона) от создания установки (инструменталистов по Галисону) граничными объектами. Именно фактиче-¡¡I ская разделенность создания установки и ее применения (на фоне Ч обсуждавшейся выше эпистемической целостности эксперимента как Ф приготовления и измерения и разобщенности сообществ), очевидно, привела к тому разрыву, в результате которого ценностно-целевые структуры сообщества экспериментаторов перестали включать соз-
И
дание новых установок и ускорителей. Это усиливалось углублением специализации, приводящим к сужению круга интересов экспериментаторов. Не имея не только возможностей, но и интереса (и, следовательно, необходимых знаний и навыков) к созданию новых установок и ускорителей, экспериментаторы, в терминах Галисона (сборщики и обработчики данных), в рассматриваемых примерах вынуждены были конкурировать с другими группами таких же экспериментаторов за пучки имеющихся в наличии ускорителей, места в экспериментальных павильонах и иные ресурсы, что было подробно описано [Ноёёевоп, 2008].
Эпистемические и этические следствия разобщенности экспериментирования. Одно из проявлений влияния социальных факторов на процесс познания при помощи установок меганауки состоит в том, что граничные объекты (протонный пучок, помещения, установка), включенные в процесс производства знания через инструментальные теории (рис. 2, а), своим техническим аспектом на другом, социальном, уровне включены (как показано в обсуждавшемся выше примере экспериментальной цепочки) в ценностно-целевые структуры взаимодействующих сообществ как ресурсы, за которые идет конкурентная борьба, обусловленная неэпистемическими интересами членов этих сообществ. Одна из ее особенностей состоит в том, что в силу специализации и сужения интересов экспериментаторов из сферы их деятельности выпадает создание новых установок, которые, как следует из схемы на рис. 2, а, также задаются теориями явления. Таким образом, продолжая измерения и минимальные модификации существующих установок, участники экспериментов упускали из виду новые теории явления и возможности их экспериментальной проверки, требующие создания новых установок.
ТЯ
ТП1 Протоны ТП2 Детектор ТИ | Данные | ТА
ТЯ
ТП ТИ
Рис. 2. Схема сложного эксперимента (а) и эксперимента меганауки (б): ТЯ - теория явления (теория высокого уровня); ТП - инструментальная теория приготовления явлений; ТИ - инструментальная теория измерения явлений (набор измерительных данных в терминах прибора); ТА - инструментальная теория анализа данных (перевод в термины физических теорий)
И £
Подобное ограничение эпистемического горизонта исследователей в меганауке можно связать с появлением граничных объектов в экспериментах меганауки по сравнению с классическим сложным экспериментом (рис. 2, б). Проблема здесь состоит в том, что размещение, например, пучка протонов как граничного объекта между сообществами, практикующими ТП1 и ТП2, отрывает сообщество ТП1
У
1Л
от процесса познания и превращает его в поставщика объектов-ресурсов для обмена с сообществами-потребителями. Таким образом, ключевым наблюдением является то, что отсечение некоторого сообщества в схеме рис. 2, а от теории явления ТЯ граничным объектом превращает это сообщество в неэпистемическое в смысле теории явления.
Потенциально таким же граничным объектом являются данные, накапливаемые в ходе измерений, что следует из схемы рис. 2, а. Навыки и процедуры, необходимые для анализа данных, принципиально отличаются от таковых для создания приборов или набора данных, а применяемые процедуры перевода с аппаратурного языка на язык физических теорий (калибровки) могут также играть роль граничных объектов. Примером использоания данных как граничного объекта служит эксперимент по обнаружению нейтральных токов [Galison, 1983], в котором событие рассеяния нейтрино на электроне, послужившее указанием на существование нейтральных токов, было обнаружено среди множества других фотоснимков пузырьковой камеры одним из аспирантов, который не относился к числу тех, кто создавал или эксплуатировал установку в описанном эксперименте. Тем не менее в большинстве экспериментов данные считаются эпистемиче-ским ресурсом тех, кто осуществляет измерение, им принадлежит приоритет в вопросах анализа данных и публикации их результатов. Роль данных как ресурса не была отмечена [Hoddeson, 2008]. Тот факт, что, будучи граничным объектом, данные редко используются экспериментаторами в таком качестве (в отличие от пучка протонов), указывает на роль интересов сообщества в выборе граничного объекта, позволяющего измерителям как заявить свои права на данные, так и ограничить таковые со стороны остальных сообществ. Это указывает на привилегированную роль отдельных сообществ в меганауке по сравнению с другими.
Э. Андерсон [Anderson, 2012] вводит проблему институциональной эпистемической справедливости, указывая, что эпистемическая сегрегация различных сообществ является столь же несправедливой, как и этническая или расовая. Однако совместные обучение и исследования позволят преодолеть предвзятость со стороны отдельных, более привилегированных групп в отношении менее привилегированных. Она пишет: «Совместные исследования также имеют тенден-¡5 цию создавать для участников совместную реальность, которая может помочь преодолеть герменевтическую несправедливость». Пола-¡¡I гается, что в контексте научного исследования и, в частности, Ч меганауки совместные обучение и исследования могут означать, что ф представители различных сообществ должны не только изучать одинаковые учебные курсы, но и совместно обсуждать и вносить вклад во все этапы исследования - от приготовления протонов и установок
И
до анализа данных и теоретических расчетов. Это позволит как преодолеть восприятие граничных объектов в качестве разграничителей эпистемических и неэпистемических сообществ, так и выполнить этическое требование эпистемического равенства, которое Андерсон считает условием эпистемической демократии.
Выводы. Разобщенность между созданием и применением установки (т.е. между приготовлением и измерением явлений) и связанная с ней стратификация сообществ создателей и пользователей установок возникает в Большой науке и меганауке по причине появления в структуре эксперимента граничных объектов (ряд из которых называют ресурсами). Их роль может играть, например, пучок протонов или сама установка. Подобная разобщенность приводит к ограничениям роста научного знания неэпистемическими интересами профессиональных сообществ и ограничению для ряда сообществ доступа к производству знания (т.е. превращению значительной части научного сообщества в неэпистемическое в смысле теории явления). В связи с этим ее необходимо преодолевать, создавая целостное научное сообщество, в котором разработка установок, набор данных и их обработка будут обязательны для каждого члена сообщества. Необходимость преодоления эпистемической разобщенности также диктуется этическим требованием эпистемического равенства. Механизмом такого равноправного взаимодействия между сообществами может служить интеракционная компетентность, посредством приобретения которой представители различных эпистемических культур могут овладевать языками друг друга в совместном обучении и работе над всеми задачами, что способно привести к своего рода «фазовому переходу» (отражающему постнеклассический характер науки) сообществ из состояния «мультикультуральности» к единой научной культуре.
Автор признателен проф. А.И. Липкину за полезные обсуждения. «■
¡Я
Библиографический список £
Липкин, Пронских, 2010 - Липкин АИ, Пронских B.C. Теоретические ¡5 компоненты в экспериментах на ускорителях элементарных частиц // Вестник Российского университета дружбы народов. Сер. Философия. 2010. № 3. И С. 56-63.
Пронских, 2012 - Пронских B.C. Кросскультурная коммуникация в современной науке (на примере физики высоких энергий) // Образ России в кросскультурной перспективе: материалы междунар. науч. конф. (Дубна, 13 апр. 2012 г.). Дубна, 2012. 127 с.
и
и
w
1Л
Пронских, 2013 - Пронских B.C. Научный эксперимент как пространство взаимодействия культур // Образ России в кросскультурной перспективе: материалы междунар. науч. конф. (Дубна, 19 апр. 2013 г.). Дубна, 2014. 154 с.
Пронских, 2014 - Пронских B.C. Подходы к обоснованию меганауки как способа организации исследований в российской науке // Россия в глобальных сценариях XXI в: материалы междунар. науч. конф. (Дубна, 11 апр. 2014 г.). Дубна, 2014. 171 с.
Anderson, 2012 - Anderson E. Epistemic Justice as a Virtue of Social Institutions // Social Epistemology. 2012. Vol. 26, No. 2. P. 163-173.
Bodnarczuk, Hoddeson, 2008 - BodnarczukM., Hoddeson L. Megascience in Particle Physics: The Birth of an Experiment String at Fermilab // Historical Studies in the Natural Sciences. 2008. Vol. 38, № 4. P. 508-534.
Collins, 2004 - Collins H. Interactional Expertise as a Third Kind of Knowledge // Phenomenology and the Cognitive Sciences 2004. № 3 (2). P. 125-143.
Collins, 2010 - Collins H., Evans R., Gorman M. Trading zones and Interactional Expertise: Creating New Kind of Collaboration ; ed. by M. Gorman. 2010. Massachusets Institute of Technology, 297 p.
Galison, 1987 - Galison P. How Experiments End. Chicago : The University of Chicago Press, 1987. 330 p.
Galison, 1997 - Galison P. Image and Logic: a Material Culture of Microphysics. Chicago : The University of Chicago Press, 1997. 955 p.
Hoddeson, 2008-Hoddeson L, KolbA.W., and Westfall C. Fermilab. Physics, the Frontier, and Megascience. Chicago : L. : The University of Chicago Press, 2008. 497 p.
Star, 1989 -StarS.L., Griesemer J.R. Institutional Ecology, 'Translations' and Boundary Objects: Amateurs and Professionals in Berkeley's Museum of Vertebrate Zoology // Soc. Stud. Sci. 1989. Vol. 19. P. 387-420.
Weinberg, 1961 - Weinberg A.M. Impact of Large-Scale Science on the United States // Science. 1961. Vol. 134, № 3473. P. 161-164.
