Доказательства и опровержения. Ч.3
trim_c — 02.07.2016
О чем пойдет разговор
В предыдущем выпуске нам удалось установить удивительные свойства науки.
Оказывается, что доказательства в науке (а я говорю сейчас об экспериментальных естественных науках, в гуманитарных все еще сложнее) строго говоря доказать что-либо весьма проблематично. В частности самое главное, на чем основана наша картина мира и наши научные выводы, то, что мы называем "законы природы" не доказаны и принципиально не могут быть доказаны.
И что получение всякого нового знания, всякое открытие по необходимости содержит в себе изрядную долю веры и опирается на такие ненадежные опоры, как неполная индукция и заключение от следствии к причине. При этом мы достигли поистине удивительных успехов в науке, что само по себе несколько загадочно и представляет собою проблему.
Итак, доказательств в науке строго говоря нет, но ведь опровержения есть, ну это же очевидно. Да доказать законы Ньютона нельзя, для этого необходимо поставить бесчисленное количество опытов. Но ведь опровергнуть можно одним-единственным: как заметили еще классики для того, чтобы опровергнуть тезис "все лебеди белые" достаточно сфотографировать одного черного лебедя.
Нет, и в этом случае очевидность не совпадает с истиной, как показывает история науки, она с великолепным нахальством отвергает очевидности (знаменитые примеры приведены здесь)
Как "опровергают" научные теории, почему в определенный момент научное сообщество отказывается от одной теории и принимает другую?
Именно это будет нашим интересом в последующих рассмотрениях. И я в этом пункте собираюсь следовать моему любимому с студенческих лет автору - Имре Лакатосу [1]
Перед тем как приступить к изложению идей Лакатоса, я позволю себе повторить небольшой фрагмент своего старого текста.
Наивный взгляд
Все мы в школе выучили, как устроена наука. Вот есть Научная Теория про нечто. Она объясняет про это нечто почти все, что нас интересует и позволяет вычислять все, что нам нужно, с приемлемой для нас точностью.
Но в один прекрасный момент кто-то обнаруживает ФАКТ. И этот ФАКТ не укладывается в нашу научную теорию. Сначала этот ФАКТ проверяют и перепроверяют, но ФАКТ упорно подтверждается. Становится ясно, что наша теория неудовлетворительна, и начинаются поиски Новой Теории.
После упорных поисков, неудачных экспериментов и бессонных ночей некоего Гения осеняет – и он открывает Новую Теорию. Эта Новая Теория позволяет объяснять про нечто всё, что раньше объясняла Научная Теория и позволяет вычислять все, что нам нужно, с точностью даже лучшей, чем могла Научная Теория.
И кроме того, она вполне объясняет ФАКТ – т.е. у нее большее Эмпирическое Содержание, чем у старой и бóльшая точность даже там, где старая Научная Теория была вполне удовлетворительна.
Гений получает Нобелевскую премию.
Новая Теория попадает в учебники и начинает именоваться Научной Теорией.
И будет пребывать в этом статусе пока… не появится новый ФАКТ.
И «всё опять повторится сначала».
Вот такова картина в общих чертах, в ней присутствуют главные персонажи: Научная Теория, опровергающий ФАКТ, Гений, Эмпирическое Содержание и главный герой - Новая Теория. В ней даже в неявном виде (имплицитно – как сказали бы философы) присутствует критерий научности: фальсифицирующий теорию ФАКТ.
Нарисованная картина проста, понятна и прозрачна, она позволяет построить «легко усвояемую» историю науки. В сущности, она всем хороша, кроме одного: к реальной истории науки наша картинка отношения не имеет.
Вот просто никакого. Почему – о том ниже.
История о том, как неправильно вели себя планеты
Некий физик до-эйнштейновской эпохи, пользуясь ньютоновской механикой и законом всемирного тяготения (N) при некоторых данных условиях (I), вычисляет траекторию только что открытой малой планеты Р. Но планета не желает двигаться по вычисленному пути, ее траектория отклоняется. Что делает наш физик? Может быть, он заключает, что, поскольку такое отклонение не предусмотрено теорией Ньютона, а с упрямым фактом ничего поделать нельзя, то, стало быть, теория N опровергнута?
Ничуть не бывало.
Вместо этого наш физик выдвигает предположение, что должна существовать пока еще неизвестная планета Р', тяготение которой возмущает траекторию Р. Он садится за расчеты, вычисляет массу, орбиту и прочие характеристики гипотетической планеты, а затем просит астронома-наблюдателя проверить его гипотезу.
Но планета Р' слишком мала, ее не удается разглядеть даже в самые мощные из существующих телескопов. Тогда астроном-наблюдатель требует построить более мощный телескоп, без которого успешное наблюдение невозможно.
Через три года новый телескоп готов. Если бы ранее не известная планета Р' была бы открыта, ученые на весь мир раструбили бы о новом триумфе ньютонианской теории. Но ничего подобного не произошло.
Что же наш физик? Отверг ли он ньютоновскую теорию вместе со своей гипотезой о причине отклонения планеты от вычисленной траектории? Отнюдь! Вместо этого он уверяет, что планета Р' скрыта от нас облаком космической пыли. Он вычисляет координаты и параметры этого облака и просит денег на постройку искусственного спутника Земли, наблюдениями с которого можно было бы проверить его вычисления. Предположим, что установленные на спутнике приборы (возможно, самые новейшие, основанные на еще мало проверенной теории) зарегистрировали бы существование гипотетического облака. Разумеется, это было бы величайшим достижением ньютоновской науки. НО... облако не найдено.
Отбросил ли теперь наш ученый теорию Ньютона вместе со своими гипотезами о планете-возмутительнице и облаке, превращающем ее в планету-невидимку? Ничего подобного.
Теперь он уверяет, что существует некое магнитное поле в этом районе вселенной, из-за которого приборы спутника не могут обнаружить пылевое облако. И вот построен новый спутник с другими приборами. Если бы теперь магнитное поле было обнаружено, ньютонианцы праздновали бы головокружительную победу. И снова — увы!
Может быть, теперь уже можно считать ньютоновскую теорию опровергнутой? Как бы не так. Тотчас выдвигается новая еще более остроумная гипотеза, объясняющая очередную неудачу, либо..
Либо вся эта история погребается в пыльных томах периодики и уже больше никем не вспоминается.
Выводы и прогресс в теории
Эта история ясно показывает, что даже самые респектабельные научные теории вроде ньютоновской динамики и теории гравитации могут терпеть неудачу, запрещая какие-либо наблюдаемые положения вещей. Но они в реальности ничего не запрещают. Т.е. вообще! Ив этом смысле серьезные научные теории экспериментально неопровержимы
В самом деле, научные теории исключают какие-либо события в определенных (ограниченных в пространстве и времени) уголках Вселенной (“сингулярные” события) только при условии, что эти события не зависят от каких-либо неучтенных (быть может, скрытых в отдаленных и неизвестных пространственно-временных закоулках Вселенной) факторов.
Но это значит, что такие теории никогда не могут противоречить отдельному “фактуальному” предложению; они могли бы противоречить только
-полной совокупности всех базисных предложений, описывающих данное сингулярное событие в пространственно временных параметрах,
- и некоторого универсального предложения о несуществовании, то есть такого предложения, в котором утверждалось бы, что никакая неизвестная причина, где бы она ни располагалась во Вселенной, не имеет никакого отношения к данному событию.
Однако подобные универсальные предложения о несуществовании вряд ли можно проверить наблюдением.
Грубо говоря, никакой отдельный ФАКТ не может опровергнуть теорию просто потому, что всегда можно сослаться на некое неучтенное воздействие, по тем или иным причинам пока что не попавшее в разряд наблюдаемых.
И всегда можно придумать гипотезу (и даже не одну!), способную объяснить именно этот конкретный ФАКТ.
Такие гипотезы принято называть гипотезами ad hoc (на случай).
Мы попадаем в крайне неприятную ситуацию: Тогда в каком смысле наука является эмпирической? Если научные теории не могут считаться ни доказуемыми, ни опровержимыми, то выходит, что скептики, в конечном счете, правы наука есть не что иное, как напыщенная спекуляция. /Лакатос/
Уже более ста лет назад некий проблеск однако обнаружился. На него обратил внимание французский математик, механик и историк науки Дюгем.
Идея Дюгема в том, что от одного опровержения никакая теория не может рухнуть - в силу указанных причин. Она не рухнет и от второго.
Но постепенно с накоплением плохо объяснимых фактов, гипотез ad hoc приходится придумывать все больше и больше. Изначально простая и элегантная теория приобретает вид рушащегося здания, окруженного корявыми и случайными подпорками, она обрушивается от “непрерывных ремонтных работ и множества подпорок”, когда “подточенные червями колонны” больше не могут удерживать “покосившиеся своды”
Дюгем считает, что никакая физическая теория не может рухнуть от одной только тяжести “опровержений”, но все же она обрушивается от “непрерывных ремонтных работ и множества подпорок”, когда “подточенные червями колонны” больше не могут удерживать “покосившиеся своды”; тогда теория утрачивает свою первоначальную простоту и должна быть заменена.
Обратите внимание: перед нами принципиальный сдвиг.
От теории отказываются не потому, что обнаружен ФАКТ. А потому что она стала труднообозримой и неэстетичной, к тому же неудобной в эксплуатации и ненадежной - а вдруг опять наткнёшся на еще один ФАКТ. их ведь уже насобиралось. И нужно учить и учитывать все исключения...
Т.е. вместо простого и ясного - вот опыт Майкельсона и из него теория относительности. так попросту не бывает.
Появился подход абсолютно иной природы: наука отказывается от теории по критериям внутренних потребностей самой науки, а не в согласии с некими теориями логиков и философов, "придумавших" эмпиризм и непротиворечивость.
Однако отметим важное достижение Дюгема: когда теория требует кучи гипотез ad hoc, это верный симптом ее приближающейся смерти
Тем не менее, анализ истории научных открытий демонстрирует, что и теория Дюгема не вполне удовлетворительна. Ибо есть теории, обросшие гипотезами ad hoc как дно старого корабля ракушками, и при этом живые и находящиеся в обороте.
И тут нам опять придется обратиться к примеру "от Лакатоса"
Исследовательская программа, прогрессирующая в океане аномалий
В анонимной статье 1815 г. Проут выдвинул утверждение о том, что атомные веса всех чистых химических элементов являются целыми числами. Он очень хорошо знал об огромном количестве аномалий, но говорил, что эти аномалии возникают потому, что обыкновенно употребляемые химические вещества не были достаточно чистыми. Другими словами, соответствующая “экспериментальная техника” того времени была ненадежной.
Сторонники теории Проута поэтому были вынуждены заняться весьма нелегким делом: показать несостоятельность теорий, выступающих основаниями для контрпримеров. Для этого требовалось ни много, ни мало — революционизировать признанную в то время аналитическую химию, чтобы изменить экспериментальную технику, с помощью которой выделялись чистые химические элементы.
Теория Проута, по сути дела, опровергала одну за другой теории, ранее применявшиеся в очистке химических веществ. Но при этом некоторые химики, не выдерживая напряжения. Например, Стае, доведенный до отчаяния некоторыми упрямыми, не поддающимися объяснению фактами, в 1860г. пришел к выводу, что теория Проута лишена “каких-либо оснований”. В то же время другие химики находились под большим впечатлением от успехов теории и не слишком горевали от того, что успех не был полным.
Я хотел бы подчеркнуть: теория Проута о том, что все атомные веса должны выражаться в кислородных единицах целыми числами. потребовала полного пересмотра химических методов разделения элементов. При этом в некоторых случаях противоречие удалось устранить, однако целый ряд элементов упорно не желали следовать теории. И всё более и более изощренные методы химической очистки элементов лишь подтверждали наличие необъяснимых противоречий.
Тем не менее - вот поистине замечательный факт - множество химиков продолжали свои усилия и упорно не желали отказаться от теории, явно противоречащей фактам.
Решение пришло из совсем другой области. Физики из школы Резерфорда отказались от
химических методов разделения. Переход к методам физическим позволил установить замечательный факт: есть атомы, которые обладают абсолютно одинаковыми химическими свойствами, но различным весом (изотопы). А вот массы изотопов в кислородных единцах действительно чрезвычайно близки к целым числам.
Теория Проута оказалась и правильной и неправильной одновременно: она не верна для элементов, но верна для изотопов - о чем Проут и не подозревал.
И химики - последователи Проута - тоже не подозревали.
В итоге исследования, порожденные идеей Проута оказались крайне плодотворными.
При том что опытных противоречий хватало, но зато гипотеза ad hoc была только одна, притом чрезвычайно стимулирующая поиск новых методов.
И именно поэтому многие ученые не желали с ней расставаться.
[1]
РЫЦАРЬ RATIO - так назвал свою статью о Лакатосе В.Н.Порус.
Он родился в Венгрии в 1922 г Во время 2-й мировой войны был участником антифашистского сопротивления. В Освенциме погибла его мать и бабушка. Свою настоящую фамилию ему пришлось менять дважды, спасаясь от нацистов, он сменил опасную еврейскую фамилию Липшиц на венгерскую Мольнар (Мельник), а уже затем, когда в Венгрии установилась власть коммунистов, — на еще более пролетарскую Лакатош (Столяр), с нею и вошел в историю европейской и мировой философии XX века.
В 1947 г. он занял видный пост в Министерстве образования Венгрии. Вскоре был обвинен в “ревизионизме”, арестован и провел больше трех лет в лагере. В 1956 г. ему удалось избежать повторного ареста и эмигрировать. Преподавал в Кембридже, а в 1960 г.—в Лондонской Школе экономики.
В блестящей литературной манере, заставлявшей вспомнить традицию платоновских диалогов, Лакатос в своей знаменитой работе "Доказательства и опровержения" доказывал тезис о том, что развитие математического знания, вопреки укоренившимся предрассудкам, является не накоплением вечных и несомненных истин, а драматическим процессом “догадок и опровержений”, что математики совершают “открытия” так же, как ученые в иных сферах науки.
Историческое движение науки по Лакатосу может быть объяснено как соперничество научных теорий, победа в котором обеспечивается не накоплением подтверждений выдвинутых гипотез, а прежде всего эвристическим потенциалом теории, ее научной продуктивностью
Развитие этого положения впоследствии привело к созданию оригинальной методологической концепции Лакатоса — методологии научно исследовательских программ.
Собственно дальнейшее изложение основывается на идеях и текстах Лакатоса.
Могу немножко похвастаться, но отчасти благодаря Лакатосу и мне удалось сделать то, что в классике считалось невозможным, - совершить небольшое, но именно математическое открытие.
Сохранено
|
|
</> |
Оставить комментарий
Популярные посты:
Экстренный вызов нарколога на дом: как получить помощь быстро 
Прогулка по Лиме. Жить можно! Но не везде... 
Женщина пародирует фото знаменитостей в социальных сетях и это правда очень 
А те что угодно могут сделать 
Ту-ту чух-чух, или небольшое путешествие на электричке в Гатчину. Часть I 
В День рождения Владимира Семёновича Высоцкого 
31 января 1943 года в Сталинграде сдался нашим Фридрих Паулюс 
"Одиссея капитана Блада", или Хуже быть... не могло 
Места прогулок в Оренбурге Предыдущие записи блогера :
02.07.2016 —
Суд арестовал комбата Надежды Савченко
01.07.2016 —
Зильбер, который победил Сталина
30.06.2016 —
Россия снизила цену газа для Украины
30.06.2016 —
ВЕРОЛОМСТВО? - вопрос и опрос
29.06.2016 —
Конрад Лоренц и непростота мира
26.06.2016 —
Иногда таки изумляет
Архив записей в блогах:
Я тут в последние дни немного приуныла, и моя любимая начальница решила меня слегка взбодрить. Зная мое увлечение цветоводством, предложила съездить к ней на дачу в обеденный перерыв - за перегноем для цветов. Цветов потому что у нас в лабе очень много, а земля в них так себе, живут и муча ...
Украинский пропагандист агентства "Униан" растоптан и уничтожен в российском Крыму. Он решил задать "неудобный" вопрос представителю французской делегации, депутату Национального собрания Франции Тьерри Мариани. Хам поинтересовался: сколько французам заплатили за поездку в Крым?.. — ...
Внезапно, залипаю временами на авито. Слюни пускаю на некоторые антикварные предметы посуды, на всякие сссровские тумбы-юмбы, серванты и шкафы. Журнальные столики и комоды, которые прямо пропитаны стариной. Книги, бусы, брошки. Некоторые вещи за тыщу так и хочется забрать прямо сейчас, ...
Такой машины у нас во дворе не стояло. Неуклюжий прототип с чертами Опеля и Ауди и несложившейся постсоветской судьбой - лишь наглядное пособие по отечественной автоистории, не более. Журнальчик на этот раз довольно связно излагает историю ...
А из нашего окна гора какая-то видна… И озеро, под названием Траунзее. А если присмотреться, то слева за кадром можно найти городок Гмунден. Вернее, мы не запомнили, какая гора, хозяйка дома говорила очень быстро и по-немецки. Пока ехали по большей части Австрии, за бортом было +34, мы ...
