CC BY
66УДК 167.7
СТРУКТУРА И ДИНАМИКА СОВРЕМЕННОГО НАУЧНОГО ЗНАНИЯ: АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ НАУЧНО-
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЕ ПРОГРАММЫ И ЭМПИРИЧЕСКИ ЭКВИВАЛЕНТНЫЕ ТЕОРИИ
ХОДИКОВА Нина Анатольевна
Кандидат философских наук Академия ГПС МЧС России, Москва, Россия
КИРИЧЕК Александр Владимирович
Кандидат философских наук, доцент Академия ГПС МЧС России, Москва, Россия
В статье показана адекватность и эвристичность концепции эмпирически эквивалентных теорий И. Лакатоса на основе приложения методологии его научно-исследовательских программ к современному естествознанию. В условиях прогрессирующей фазы альтернативных исследовательских программ каждая из них способна видоизменяться за счёт дополнительных гипотез, успешно отражая «натиск» эмпирических контрпримеров. Выбор между эмпирически эквивалентными программами, по-видимому, может осуществляться на основе логических и других методологических критериев.
Ключевые слова: методология науки, И. Лакатос, научное знание, квантовая механика, космология.
Наука как особый социальный институт зародилась относительно недавно, менее 400 лет назад, когда стали появляться первые объединения учёных — Лондонское королевское общество естествоиспытателей, Парижская академия наук и др. Несмотря на то, что в те времена количество профессиональных учёных во всем мире исчислялось сотнями, важность науки для общества была осознана почти одновременно с её появлением. Однако наука вместе с её историей стала предметом систематической рефлексии намного позднее, в конце XIX века, в период возникновения истории и философии науки.
Первоначально история науки занималась преимущественно описанием научных открытий, поисков, проб и ошибок, а историко-научные исследования представляли собой, в основном, биографии великих учёных с подробным изложением их исканий и достижений. С другой стороны, до 50-х годов XX в. в исследованиях по методологии науки преобладали статические проблемы, связанные с анализом понятийного аппарата науки, схем обоснования знания, структуры теорий, логики индуктивного и дедуктивного вывода, эмпирического содержания теоретического знания [1]. Только в работах К. Поппера впервые отчётливо выдвигается на первый план спектр вопросов, связанных с динамикой науки: развитие научного знания, закономерности, по которым сменяются научные теории. Поппер считал фальсифицируемость (возможность опровержения эмпирическими данными) критерием различения между наукой и «метафизикой», а процесс фальсификации выдвинутых гипотез — основным механизмом эволюции научного знания.
В работе [2] отмечается, что реальная история науки демонстрирует ограниченность подхода Поппера, утверждающего, что единичный эмпирический контрпример однозначно опровергает противоречащую ему теорию. Предполагается, что Поппер недооценивал устойчивость научных теорий, их способность видоизменяться под натиском контрпримеров, а также не понимал, что для опровержения теории мало противоречащих ей фактов, нужна альтернативная теория, обладающая большим объяснительным потеницалом. В реальной
истории науки единичные эмпирические контрпримеры обычно не опровергают теорий, поскольку теория может вводить дополнительные гипотезы (так называемые гипотезы ad hoc), позволяющие сохранить себя и при этом объяснить новые данные. Классическим примером такого «приспособления» теории является открытие планеты Нептун. В середине XIX в. было обнаружено, что фактическое положение планеты Уран не согласуется с теоретическими предсказаниями, вытекающими из закона всемирного тяготения и динамики Ньютона. С точки зрения попперовского фальсификационизма, это должно было означать, что ньютоновская теория неверна. Однако это несоответствие было объяснено введением дополнительной гипотезы: возможно, отклонение Урана от рассчитанной орбиты вызвано не ошибками в расчётах, а наличием пока неизвестного небесного тела, которое своим притяжением и вызывает это отклонение. И такая планета в самом деле была обнаружена усилиями немецкого астронома И. Галле 23 сентября 1846 г. в месте, указанном ему французским астрономом У. Леверье, который и рассчитал (одновременно с англичанином Дж. Адамсом) точное местоположение новой планеты на небосводе. Ещё один яркий пример ограниченности принципа фальсифи-кационизма — введение и дальнейшее подтверждение гипотезы о существовании нейтрино, которая должна была спасти фундаментальные физические законы сохранения энергии и импульса, нарушавшиеся в экспериментах с радиоактивным распадом.
Подвергнув критике этот аспект концепции Поппера как «наивный методологический фальсификационизм», И. Лакатос отмечает, что попперовская методология имеет и сильную сторону, состоящую в принципиальном допущении рациональной реконструкции развития науки [3]. Лакатос делает важный шаг в методологии исследования развития научного знания: он начинает анализировать научные теории как сложные системы, способные динамично изменяться во времени. Предлагает рассматривать историю науки не как смену отдельных теорий как таковых, а как конкуренцию научно-исследовательских программ,
которые и являются структурными единицами его модели развития науки. Исследовательская программа имеет некоторое «твёрдое ядро», включающее ряд фундаментальных, неопровержимых для сторонников программы, положений (Лакатос назвал их «отрицательные эвристики»). Ядро окружено «защитным поясом» дополнительных гипотез, которые, не противореча «твёрдому ядру», из него тем не менее прямо не вытекают, конструируются отдельно и составляют «положительную эвристику» программы. «Твёрдое ядро» является общим для всех теорий, относящихся к данной программе, оно обычно содержит метафизику (философские установки) программы: наиболее общие представления о реальности, которую описывают входящие в программу теории, главные методологические принципы, связанные с этой программой. Обнаружение данных, которые не согласуются с положениями «ядра», не означает необходимости отказа от него, а приводит к введению в «защитный пояс» таких гипотез, которые устраняют это рассогласование. Работающие в определённой программе учёные принимают её метафизику. Могут существовать и иные метафизики, определяющие альтернативные исследовательские программы. В качестве примера конкурирующих исследовательских программ Лакатос приводит соперничество в XVIII в. ньютоновской программы (её отрицательная эвристика включала представление о том, что реальность состоит из частиц вещества, которые движутся в абсолютном пространстве и времени и «запрещала применять modus tollens к трём ньютоновским законам динамики и к его закону тяготения; в силу методологического решения сторонников этой программы это «ядро» полагалось неопровержимым») и «картезианской метафизики», ядром которой была «механистическая картина универсума, согласно которой вселенная есть огромный часовой механизм (и система вихрей), в котором толчок является единственной причиной движения» [3]).
В рамках успешной (прогрессирующей) программы появляются новые, всё более совершенные теории, которые объясняют всё
больше фактов. Таким образом эволюция исследовательской программы состоит в том, что в её рамках последовательно сменяют друг друга теории Т Т ..., Т Т где каждая следующая теория Т объясняет все факты, которые объясняла предыдущая теория Т. 1 и охватывает большую эмпирическую область, чем предыдущая, при этом часть предположений из дополнительного эмпирического содержания Т. подтверждается.
Лакатос показывает, что обычно в любой научной дисциплине существуют несколько альтернативных научно-исследовательских программ: «в действительности же исследовательские программы пользуются полной монополией очень редко, к тому же очень недолго» [3]. С одними и теми же фактами могут согласовываться единовременно несколько альтернативных по внутреннему содержанию теорий. Такие теории являются на определенном этапе эмпирически эквивалентными, поскольку на данном этапе ни одна из них не может быть однозначно подтверждена или опровергнута фактами. В работе [2] введение Лакатосом понятия эквивалентных теорий (которые могут относиться как к одной, так и к альтернативным исследовательским программам) подвергается критике по нескольким направлениям. Во-первых, отмечается, что, хотя картины мира (или в терминологии Ла-катоса, программы) Птолемея и Коперника были в какой-то период альтернативными и не было однозначного эмпирического критерия для выбора одной из них, всё же ни сторонники Птолемея, ни сторонники Коперника не рассматривали свои концепции как альтернативные, а были уверены в истинности своей позиции и ложности альтернативной. Во-вторых, высказывается мнение, что, вводя понятие эквивалентных теорий, Лакатос необоснованно отказывается от идеи истинности научной теории, а также, что методология, основанная на понятии эквивалентности, является вырожденной, поскольку она не побуждает искать новое знание [2].
Однако развитие науки в последние десятилетия свидетельствует скорее об адекватности подхода Лакатоса и плодотворности его
концепции альтернативных исследовательских программ и эквивалентных теорий для описания реального положения дел в современной науке. Понятие научной истины в свете современного состояния науки также требует определённого пересмотра. Рассмотрим это положение на примере современной физики и космологии. Сегодня получение новых эмпирических фактов и выдвижение гипотез в физике стало процессом более трудоёмким и занимающим больше времени, чем раньше. Это связано с тем, что математический аппарат современной науки очень сложен, и теоретические разработки связаны с длительными и трудоёмкими расчётами. С другой стороны, получение новых эмпирических данных также стало требовать более значительных затрат времени и средств, чем раньше [4]. Часто имеется несколько альтернативных теорий-гипотез, призванных описывать, объяснять и предсказывать эмпирические данные определённой области. Каждая из этих гипотез имеет весьма развитый теоретический (математический) аппарат, и они эквивалентны эмпирически, то есть одинаково хорошо согласуются с имеющимися эмпирическими фактами. Новые экспериментальные данные могут устанавливаться годами и даже десятилетиями и интерпретироваться по-разному, что не позволит исключить все альтернативные гипотезы-теории и оставить одну в качестве истинной. О неоднозначном статусе «решающего эксперимента» и возможности исключительно его ретроспективной оценки как решающего для выбора из альтернативных теорий подробно рассуждает сам Лакатос [3]. Для подтверждения тезиса о том, что идеи Лакатоса релевантны современному состоянию научного знания, выделим, с одной стороны, теории, разрабатывающиеся в рамках одной исследовательской программы, а с другой — теории, относящиеся к альтернативным программам.
Квантовая механика, описывающая движение объектов микромира, имеет множество интерпретаций, и выбор одной из них, как истинной, из эмпирических соображений на сегодняшний день не представляется возможным [5]. При этом речь идет о принципиально
разных онтологических установках, альтернативных взглядах на природу реальности (здесь и многомировая интерпретация Х. Эверетта — представление о бесконечном числе параллельных вселенных, и копенгагенская интерпретация Бора — Гейзенберга, утверждающая непостижимость событий микромира до того момента, как произведены измерения (наблюдения), и холистская интерпретация Д. Бома, согласно которой весь Универсум должен пониматься как особая голограмма, и ряд других) [5—6]. Существует целый ряд конкурирующих исследовательских программ, согласующихся в экспериментальными данными, но отличающимися философскими основаниями (собственными метафизиками), при этом вероятность (в обозримом будущем) победы одной из них оценивается научным сообществом как весьма незначительная.
Общая теория относительности (ОТО) является программой, объясняющей гравитацию, её «твёрдое ядро» включает онтологические представления о четырёхмерности пространства-времени и его зависимости от материальных явлений и процессов. В число положений «защитного пояса» ОТО сегодня входит гипотеза «тёмной материи» (которая приводит в соответствие с математическими расчётами ОТО целый ряд эмпирических данных: способность галактик существовать долгое время, постоянство скоростей вращения звёзд и газовых скоплений по мере удаления от центров галактик и ряд других) [7]. Гипотеза «тёмной энергии» также входит в «защитный пояс» ОТО и призвана объяснить ускоренное расширение Вселенной. Одной из альтернативных исследовательских программ, целью которой является объяснение и предсказание феноменов, связанных с гравитацией и квантовыми эффектами, можно считать программу теории струн. «Твёрдое ядро» этой программы включает положение о том, что неделимые субатомные частицы состоят из крошечных струн, вибрирующих по определённой схеме. При этом в рамках самой «струнной программы» до 1995 г. существовали пять эмпирически эквивалентных теорий, которые затем были
объединены в одну одиннадцатимерную теорию, называемую М-теорией. По мнению учёных, принимающих эту исследовательскую программу, М-теория может обеспечить основу для построения единой теории всех фундаментальных сил во Вселенной [8]. Очевидно, нет оснований говорить о возможности «вытеснения» одной из этих программ на основании решающего преимущества другой, поскольку обе они в настоящее время являются «прогрессирующими» в терминологии Лакатоса.
Современный этап развития космологии связан с возникновением исследовательской программы «глобального эволюционизма», метафизическим жестким ядром которой является представление о Вселенной как о целостной системе, развивающейся во времени [9]. В неё также входит антропный принцип, согласно которому мы видим вселенную такой, какая она есть, потому, что только в такой вселенной могла возникнуть жизнь и, соответственно, мы сами [10]. Эта исследовательская программа сменила в 30-е гг. XX в. предшествовавшую ей программу стационарной Вселенной. Как известно, расчёты советского астронома А. Фридмана, основанные на ОТО, привели в 1922 г. к результатам, говорившим о том, что Вселенная не должна быть стационарной, и только спустя семь лет Э. Хабблу удалось эмпирически обнаружить так называемое «красное смещение» в спектре далёких галактик, интерпретированное как расширение Вселенной. Таким образом, программа, связанная с представлениями о неизменности Вселенной во времени, стала регрессирующей, и практически все учёные присоединились к новой программе «глобального эволюционизма». Но вопросы о строении Вселенной, механизме её возникновения и эволюции в рамках этой исследовательской программы, конечно, сегодня не решаются однозначно. Существует целый ряд эмпирически эквивалентных теорий-моделей, составляющих её «положительную эвристику». Модель Фридмана, известная также как модель расширяющейся Вселенной, включает в себя понятие сингулярности (состояние, при котором в бесконечно малом объёме сосредоточена бесконечно большая энергия),
которая непосредственно предшествовала Большому взрыву. В рамках этой модели вопрос о том, что было до Большого взрыва, не имеет смысла, поскольку в сингулярном состоянии физические законы не работают, и поэтому никаких следствий досингулярного состояния в современной Вселенной не существует. Инфляционная модель Большого взрыва, предложенная А. Гутом и разработанная А. Д. Линде в 80-х гг. XX в. отказывается от понятия сингулярности и описывает условия, породившие сам Большой взрыв. Согласно этой гипотезе, изначально Вселенная не была бесконечно малой. Это очень важно, потому что убирает сингулярность, где не работают законы физики. Эта модель постулирует существование нескольких типов вакуума. Тот, который сегодня заполняет космос (его называют истинным вакуумом), самый низкоэнерге-тичный. Изначально вакуум находился в гораздо более высоко возбуждённом энергетическом состоянии, в результате квантовой флуктуации вакуум перешёл в менее возбуждённое состояние, а вся освободившаяся энергия и привела
к началу инфляции и к появлению энергии и вещества во Вселенной (фактически считается, что вместо Большого взрыва был период инфляции) [9, 11].
Итак, в современной физике и космологии наблюдается картина, вполне адекватная разработанной И. Лакатосом методологии исследовательских программ. Мы наблюдаем исследовательские программы, имеющие различные метафизические предпосылки («жёсткие ядра»), находящиеся в стадии одновременного существования, когда все они прогрессируют. Более того, современный этап развития науки в силу объективных причин характеризуется не только длительным сосуществованием альтернативных исследовательских программ, но и существованием эмпирически эквивалентных теорий в рамках одной программы, выбор наиболее адекватной из которых не может быть осуществлён на основе лишь одних эмпирических критериев, что актуализирует значение иных критериев научности, прежде всего, внелогических (простота, красота, эвристичность и др.) [12].
ЛИТЕРАТУРА
1. Ходиков а Н. Л. Логико-методологическое исследование происхождения теории поиска вывода: дис. ... канд. филос. наук. Калининград, 2004. 167 с.
2. Пахомов Б. Я. Проблема индукции: Карл Поппер и Имре Лакатос // Проблемы философии. 2009. № 11. С. 123-132.
3. Лакатос И. Избранные произведения по философии и методологии науки / Пер. с англ. И. Н. Веселовского, Л. Л. Никифорова, В. Н. Порууса. М.: Академический Проект; Трикста, 2008. 475 с.
4. Чернакова М. С. Сосуществование эмпирически эквивалентных теорий как новый этап развития науки / Vox. Философский журнал. 2018. № 25. С. 176-190.
5. Севальников Л. Ю. Современное физическое познание: в поисках новой онтологии. М.: ИФРАН, 2003. 144 с.
6. 10 интерпретаций квантовой механики [Электронный ресурс] / Hi-News.ru Сайт: Режим доступа: https://yandex.ru/turbo/hi-news.ru/s/science/10-interpretacij-kvantovoj-mexaniki.html (дата обращения 19.10.2020).
7. Что такое теория струн? Простой обзор [Электронный ресурс] / New-Science.ru Сайт: Режим достпупа: https://new-science.ru/chto-takoe-teoriya-strun-prostoj-obzor (дата обращения 19.10.2020).
8. Как тёмная материя стала популярной гипотезой [Электронный ресурс] / habr.com Сайт: Режим доступа: http://habr.com/ru/post/403921/
(дата обращения 25.10.2020).
9. Пеньков Е. В. Реконструкция космологического знания в свете исследовательской программы эволюционизма // Дискуссия. 2013. № 7(37). С. 42-44.
10. Линде Л. Д. Инфляция, квантовая космология и антропный принцип. Лекция, прочитанная на конференции, посвящённой 90-летию Джона Уилера «Science and Ultimate Reality: From Quantum to Cosmos», Перевод Карпова С. [Электронный ресурс] / Сайт: http://www.astronet.ru Режим доступ: http://www.astronet.ru/db/ msg/1181211 (дата обращения 25.10.2020).
11. Инфляция космических масштабов. Как появилась и к чему пришла космологическая инфляционная модель [Электронный ресурс]/ Сайт: nplus1.ru/ Режим доступа: https://nplus1.ru/material/2015/12/28/multiuniverse (дата обращения 25.10.2020).
12. Ильин В. В. Критерии научности знания: Монография. М.: Высшая школа, 1989. 128 с.
THE STRUCTURE AND DYNAMICS OF MODERN SCHOLARLY KNOWLEDGE: ALTERNATIVE SCIENTIFIC AND RESEARCH PROGRAMMES AND EMPIRICALLY EQUIVALENT THEORIES
KHODIKOVA Nina
PhD in Philosophy
State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russia
KIRICHEK Aleksander
PhD in Philosophy, Associate Professor
State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russia
Abstract: The article shows the relevance and heuristicity of the concept of I. Lakatos's empirically equivalent theories when applying methodology of his scientific research programmes to modern natural sciences. In the context of a progressive phase of alternative research programmes, each of them is able to be modified due to auxiliary hypotheses successfully refuting empirical counterexamples. The choice among empirically equivalent programmes can apparently be made on the basis of logical and other methodological criteria.
Key words: methodology of science, I. Lakatos, scholarly knowledge, quantum mechanics, cosmology.
