Бертран Рассел - Человеческое познание его сферы и границы

На ранних стадиях развития физики слово «медь» было необходимым, а теперь оно заменяется определением. «Медь» есть «элемент, атомный номер которого есть 29», и это определение позволяет нам вывести многое об атоме меди. Все элементы могут быть определены с помощью электронов и протонов или, во всяком случае, с помощью электронов, позитронов и протонов. (Возможно, что протон состоит из нейтрона и позитрона.) Эти единицы сами могут быть определены через их массу и электрический заряд. В этом анализе, поскольку масса есть форма энергии, энергия, электрический заряд и пространственно-временные координаты составляют, по-видимому, все, в чем физика нуждается; и благодаря отсутствию географического элемента координаты могут остаться чисто гипотетическими, то есть здесь нет необходимости в аналогии с Гринвичем. Физика как «чистая» наука, то есть независимо от методов проверки, нуждается, следовательно, только в четырехмерном континууме, в котором распределяются изменяющиеся количества энергии и электричества. Для этого годится любой четырехмерный континуум, а от «энергии» и «электричества» требуется только, чтобы они были количествами, способ изменения распределения которых являлся бы подчиненным определенным, приписываемым ему законам.

Когда физика достигает этой степени абстракции, она становится ветвью чистой математики, которой можно заниматься без связи с действительностью и которая не требует никакого особого словаря, кроме словаря чистой математики. Эта математика, однако, такого рода, что ни один чистый математик как математик о ней не подумал бы. Уравнения в ней, например, содержат постоянную Планка h, величина которой равна приблизительно 6.55х10-27 эрг — сек. Никто не подумал бы о введении именно этого количества, если бы для этого не было оснований, полученных путем экспериментов, а как только мы вводим экспериментальные данные, вся картина изменяется. Четырехмерный континуум больше уже не является чисто математической гипотезой, а становится пространственно-временным континуумом, к которому мы приходим через последовательное очищение такого пространства и такого времени, с которыми мы знакомы по опыту. Электричество больше не является каким-либо количеством, а становится вещью, измеряемой на основе наблюдаемого поведения наших электрических приборов. Энергия является хотя и весьма абстрактным, но все же обобщением, полученным посредством вполне конкретных экспериментов, таких, как эксперименты Джоуля. Физика в качестве доступной проверке науки пользуется, следовательно, различными эмпирическими понятиями в добавление к тем чисто абстрактным понятиям, которые нужны для «чистой» физики.

Рассмотрим детальнее определение такого термина, как «энергия». В отношении энергии существенным моментом является её постоянство, и главным шагом в установлении её постоянства было определение механического эквивалента теплоты. Это было установлено наблюдением, например, за термометрами. Если теперь под «физикой» мы имеем в виду не только совокупность физических законов, но и законы вместе со свидетельствами их истинности, то в этом случае мы должны включить в «физику» восприятия Джоуля, которые он получал, когда смотрел на термометры. А какой смысл мы связываем со словом «теплота»? Простой человек связывает с этим словом определенный вид ощущения или неизвестную (ему) причину его; физик же связывает с этим словом быстрое хаотическое движение мельчайших частиц тела. Но что привело физика к этому определению? Только то соображение, что когда мы ощущаем тепло, есть основание думать, что такое движение имеет место. Или возьмем тот факт, что трение является причиной тепла: нашим первичным свидетельством в пользу этого факта является то, что когда мы видим трение, мы ощущаем тепло. Все не математические термины, используемые в физике как в экспериментальной науке, имеют свое происхождение в нашем чувственном опыте, и только поэтому чувственный опыт может подтверждать или опровергать физические законы.

Таким образом, ясно, что если физика рассматривается как наука, основанная на наблюдении, а не как ветвь чистой математики, и если свидетельство в пользу физических законов считается частью физики, то любой минимальный словарь для физики должен быть таким, чтобы позволять нам упоминать об опытах, на которых основываются наши физические верования. Нам понадобятся такие слова, как «горячий», «красный», «твердый», не только для описания того, что физика утверждает как состояние тел, дающее нам эти ощущения, но также для описания самих ощущений. Допустим, что я говорю, например: «Под словом «красный» свет я имею в виду свет такой-то длины волны». В этом случае утверждение, что свет такой длины волны дает мне ощущение красного цвета, является тавтологией, и до девятнадцатого века люди производили бессмысленный шум, когда говорили, что кровь красная, потому что ничего не было известно о связи длин волн с ощущениями цвета. Это абсурд. Ясно, что слово «красный» имеет смысл независимо от физики и что этот смысл имеет значение при собирании данных для физической теории цветов точно так же, как донаучный смысл слова «горячий» имеет значение для создания физической теории теплоты.

Основным выводом всего этого обсуждения минимальных словарей является то, что всякая эмпирическая наука, как бы она ни была абстрактна, должна содержать в любом минимальном словаре слова, описывающие наши опыты. Даже такие наиболее математические термины, как «энергия», когда цепь определений заканчивается до того, как мы приходим к терминам, для которых существует только наглядное определение, должны зависеть в своем значении от терминов, непосредственно описывающих опыты, или даже — в науках, которые могут быть названы «географическими», — являющихся названиями отдельных, индивидуальных опытов. Этот вывод, если он правилен, является важным и оказывает большую помощь в работе по интерпретации научных теорий.

В настоящей главе мы займемся чисто логическим рассмотрением, которое в качестве предварительного является существенным для любых дальнейших шагов в интерпретации науки. То логическое понятие, которое я попытаюсь разъяснить, есть понятие «структуры».

Выявить структуру объекта — значит упомянуть его части и способы, с помощью которых они вступают во взаимоотношения. Если бы вы изучали анатомию, вы сначала стали бы изучать названия и формы разных костей, а затем — где каждая кость соединяется со скелетом. Тогда вы узнали бы структуру скелета так, как об этом говорит анатомия. Но вы не узнали бы всего, что может быть сказано о структуре скелета. Кости состоят из клеток, а клетки из молекул, а каждая молекула имеет атомную структуру, изучение которой является делом химии. Атомы в свою очередь имеют структуру, которую изучает физика. На этом ортодоксальная наука прекращает свой анализ, но нет никакого основания предполагать, что дальнейший анализ невозможен. Мы будем иметь случай предложить разложение физических сущностей на структуры событий, и даже события, как я попробую показать, могут успешно рассматриваться как имеющие структуру.