Анатолий Ракитов - Трактат о научном познании для умов молодых, пытливых и критических

Вы, наверное, уже заметили, что не только гипотеза, но и модели носят в значительной степени условный характер, ибо они применимы и могут оказаться истинными лишь при определенных условиях, обстоятельствах и ограничениях. В этом, однако, не следует усматривать слабость научных гипотез и моделей. Одно из самых серьезных различий между обывателем, ограничивающимся одним лишь здравым смыслом, и ученым в том и состоит, что первый считает, будто его знания абсолютны, то есть верны всегда, везде и при любых условиях, тогда как второй не сомневается в том, что научные истины, гипотезы и модели справедливы лишь при определенных условиях и обстоятельствах.

Я знал одну старушку, которая была убеждена, что «правое» находится там, где ее правая рука, а «левое» там, где левая. «Пойдешь направо от моего дома, — говорила она, — и как раз подойдешь к продовольственному магазину». — «То есть налево»,— сказал я, так как стоял в этот момент лицом к ней, и протянул в том же направлении свою левую руку. «Не путай меня, милок, — возразила старушка уверенно,—там правая сторона». — И она указала в ту же сторону правой рукой.

Условность научных гипотез, законов и моделей связана с их высокой конкретностью, с тем, что они применимы к определенным интересующим нас явлениям и процессам. Так как в окружающем мире таких явлений и процессов бесконечное множество, то бесконечно велико число возможных гипотез, моделей и истинных законов, а следовательно, безграничен процесс познания. В этом смысле условность, то есть связь с определенными условиями и обстоятельствами, не слабая, а сильная сторона научного познания. Здравый смысл, впрочем, так же условен, хотя пользующиеся им люди, вроде моей старушки, редко это осознают. Более того, даже такие, казалось бы, безусловные истины, как правила и теоремы (законы) математики, справедливы при определенных условиях и ограничениях.

Даже бесспорные математические истины, как 2+2=4, несут на себе отпечаток условности. Если рассматривать их не как простые правила манипулирования числами, а как некоторое утверждение о свойствах действительных вещей, то мы вправе спросить, о каких парах предметов идет речь? Когда двух баранов соединяют в одно стадо с двумя другими баранами, то в стаде оказывается на некоторое время четыре барана; когда два камня сваливают в одну кучу с двумя другими, то в куче тоже на определенное время оказывается четыре камня. В этом смысле 2 -(-2 = 4 — объективная истина, и правило арифметики, лежащее в основе этой формулы, получает практическое подтверждение. Однако достаточно соединить вместе две капли ртути с двумя другими каплями ртути и слегка потрясти их, чтобы мы получили одну большую каплю. Такая процедура нуждается в новой арифметике, в которой истинным будет утверждение: 2 -f- 2 4. Если в клетку к двум львам впустить двух баранов, то результат пересчета, произведенный на следующий день, вероятнее всего, будет соответствовать формуле 2 + 2=2.

Я совсем не собираюсь реформировать или отменить существующее правило арифметики. Моя цель заключается в том, чтобы показать, как определенного рода гипотезы и допущения относительно свойств и особенностей различных предметов и процессов деятельности с ними влияют на построение соответствующих этим гипотезам моделей. В свою очередь, выбор модели в большой степени предопределяет характер соответствующих им законов или правил. В процессе научного познания, целью которого является выработка объективных истин, чаще всего встречаются три следующих типа взаимосвязи и взаимодействия моделей и гипотез.

1. Если, исследуя то или иное явление на основе ранее разработанных моделей, ученые обнаружили новые данные, не поддающиеся объяснению с помощью бесспорных и истинных законов, принятых для данных моделей, то обычно выдвигаются гипотезы, цель которых внести те или иные уточнения в модель, не изменяющие ее по существу. Такие гипотезы обычно могут использоваться и для предсказания новых фактов. Они чаще всего являются следствиями принятых законов и позволяют получить в случае их экспериментального подтверждения новые истинные знания о тех или иных фактах.

Прекрасной иллюстрацией этого типа взаимодействия моделей, гипотез и законов является открытие планеты Нептун (1846).

Французский астроном Жан Жозеф Леверье, составляя таблицы движения планет, заметил отклонение Урана от орбиты, которое не соответствовало вычислениям, произведенным на основе небесной механики Ньютона — Кеплера, опиравшейся на гелиоцентрическую модель Солнечной системы. Стремясь сохранить эту модель и не допуская мысли об ошибочности законов, Леверье высказал гипотезу о том, что отклонение Урана вызвано влиянием неизвестной до тех пор планеты. Он вычислил предполагаемую орбиту и возможное местонахождение новой планеты. Берлинский астроном И. Галле, получивший письмо от Леверье, направил телескоп на соответствующий участок неба и действительно открыл неизвестную планету, получившую название Нептун.

Так гипотеза Леверье превратилась в истинное знание о новой планете Солнечной системы. Она содействовала уточнению планетарной модели, не подвергавшейся существенным изменениям со времен Кеплера.

2. Довольно часто в научных исследованиях, особенно эмпирического характера, модели строятся для проверки ранее выдвинутых гипотез. Изучая строение поверхности Луны, астрономы пришли к выводу, что Луна покрыта так называемым реголитовым слоем, то есть слоем космической пыли и зернистых структур, образованных в результате многочисленных соударений Луны с теми или иными космическими телами. Эта гипотеза приобрела практическое значение перед отправкой на Луну автоматических станций, луноходов и людей. Для того чтобы рассчитать конструкции приборов, наиболее удобные для мягкой посадки, были построены механические модели лунной поверхности, на которых проводились испытания луноходов и других устройств. Эксперименты с высадкой на Луну человека и самодвижущихся советских станций подтвердили правильность модели, построенной на основе предварительно выдвинутой гипотезы. Предположение о реголитовом слое превратилось в научную истину.

3. Особый интерес представляют гипотезы о новых законах, управляющих теми или иными явлениями. Прекрасный пример этого рода дают планетарная модель и гипотеза о строении и внутреннем устройстве атома водорода, предложенные Нильсом Бором (1883—1962). Согласно этой гипотезе, электрон внутри водорода переходит с одной орбиты на другую (или, лучше сказать, с одного энергетического уровня на другой) в результате поглощения или испускания кванта энергии. Это предположение, противоречившее законам классической механики и электродинамики, тем не менее позволило дать объяснение ранее открытому распределению спектральных линий излучения атома водорода. Таким образом была нащупана первая приближенная формулировка закономерности, подвергшаяся в дальнейшем известным уточнениям.