Что такое наука, и как она работает - Джеймс Цимринг

Также было отмечено, что способность воздуха поддерживать жизнь непосредственно связана с его способностью поддерживать горение. Другими словами, если поместить небольшое млекопитающее (обычно мышь) в закрытый сосуд, через некоторое время оно умрет, а оставшийся воздух не сможет поддерживать горение; и наоборот, если держать в сосуде зажженную свечу до тех пор, пока она не погаснет, воздух больше не сможет поддерживать жизнь мыши. Удивительно, но если поместить в «испорченный» воздух растение, оно будет хорошо себя чувствовать, и через некоторое время воздух снова сможет поддерживать горение или жизнь мыши. Казалось очевидным, что и горение, и жизнедеятельность организма приводят к высвобождению флогистона, поэтому мы дышим, чтобы изгнать флогистон из наших тел. Воздух может поглотить только определенное количество флогистона и, таким образом, поддерживает горение или жизнь мыши в течение ограниченного времени. Однако растения удаляют флогистон из воздуха, восстанавливая его способность поглощать флогистон и поддерживать жизнь мышей или горение. Гипотеза флогистона прекрасно согласуется с принципами гипотетико-дедуктивного метода; все известные явления можно было предсказать, исходя из предположения, что флогистон существует и что воздух может поглощать лишь ограниченное его количество.

Когда ученые начали понимать, что «воздух» на самом деле представляет собой смесь различных сущностей, изучение состава воздуха стало богатой областью исследований. Когда был открыт азот, выяснилось, что он не поддерживает горение и жизнь мышей. Это было истолковано как создание «флогистированного» воздуха; другими словами, азот не обладал способностью поглощать флогистон. Несколько лет спустя Джозеф Пристли сделал любопытное наблюдение, что нагревание оксида ртути приводит к «дефлогистированию» воздуха. Воздух, обработанный путем нагревания оксида ртути, был способен поглощать больше флогистона и, как следствие, усиливал горение пламени, а мышь могла жить в таком воздухе дольше, чем в обычном воздухе[42]. Изучение флогистона казалось триумфом, поскольку каждое новое открытие прекрасно вписывалось в целостную теорию.

Дальнейшие исследования природы показали, что некоторые вещества, в частности металлы, на самом деле становились тяжелее при горении. Это стало серьезной проблемой для теории флогистона, поскольку трудно объяснить, почему вещество, которое теряет флогистон (и выделяет тепло), становится тяжелее, а не легче. Ученые предложили ряд объяснений, но в конечном итоге (другими исследованиями и известными экспериментами) было показано, что во время горения вещества на самом деле соединяются с чем-то, что содержится в воздухе. В действительности, согласно нашему нынешнему пониманию, флогистона не существует; наоборот, в воздухе присутствует противоположность флогистону, которую мы теперь называем кислородом. Свеча перестает гореть в закрытом сосуде не потому, что воздух больше не может поглощать флогистон, выделяемый свечой; напротив, воздух содержит элемент, жизненно важный для горения (кислород), и вещества перестают гореть, когда потреблен весь кислород. Нагревание оксида ртути не приводит к дефлогистированию воздуха; на самом деле при этом выделяется кислород, газ, необходимый как для горения, так и для жизни. Это открытие вызвало инверсию представлений, сдвиг парадигмы не менее глубокий, чем предположение, что Земля вращается вокруг Солнца, а не наоборот.

Я рассказал эту историю для того, чтобы вы задумались о природе абстрактной сущности, которой был флогистон. Подобно многим вещам, исследуемым наукой, сам флогистон никогда непосредственно не наблюдался; наблюдались эффекты присутствия флогистона, которые служили веским доказательством его существования. Понятие флогистона было в основном введено как обозначение объекта, объясняющего наблюдаемые явления. По мере накопления наблюдений они интерпретировались в свете существования флогистона. Как уже обсуждалось, процесс ретродукции подвержен ошибочному обоснованию гипотезы наблюдением. Тот факт, что существование флогистона объясняет все наблюдаемые эффекты, вовсе не означает, что флогистон обязательно существует (с логической точки зрения). Однако идея флогистона, безусловно, какое-то время очень хорошо объясняла явления мира природы. Многие ученые снова и снова убеждались, что они на самом деле «наблюдают флогистон» или его отсутствие. Ученые изучили природу флогистона. Они изучили его свойства. Они могли измерить массу флогистона, покинувшего горящие вещества. Они могли удалить флогистон из воздуха, поглотив его нагретым оксидом ртути. Они могли вернуть флогистон в воздух, сжигая свечу.

Как могли ученые изучать физические свойства вещей, которые существовали только в их воображении? Прежде всего нам нужно согласиться с более широким философским представлением о том, что в нашем воображении нет ничего предсказывающего, независимо от того, насколько хорошо наши постулируемые теории объясняют наблюдения. Предложить ненаблюдаемую сущность для объяснения наблюдаемых явлений — отнюдь не то же самое, что продемонстрировать ее существование. Ни один ученый никогда напрямую не наблюдал электрон, атом или бозон Хиггса, но мы с уверенностью заявляем, что они существуют, потому что можем изучить предсказанные эффекты их существования. Фактически мы заменили абстрактное понятие флогистона столь же абстрактным понятием кислорода, и хотя предположение о существовании кислорода объясняет больше наших наблюдений, чем флогистон, оно не менее абстрактно. Мы чувствуем себя уверенно, изучая такие объекты, но в конце концов каждый из этих объектов с философской точки зрения не отличается от флогистона. Ученые изучают явления, но при этом говорят с точки зрения научных объектов. Важно помнить, что многие научные объекты, изучаемые наукой, всегда будут страдать от уязвимости недоказуемого существования. Вот почему, когда кто-то постулирует исходные предпосылки, а затем строит теории с огромной предсказательной силой (например, Евклид и Ньютон), нельзя использовать успех теории как доказательство того, что посылки на самом деле верны. Они могут быть правильными, но их нельзя доказать; сколько раз случалось за историю науки, что «известные» научные объекты и общепринятые научные предпосылки и принципы позже оценивались как не существующие нигде, кроме воображения ученых.

В первых двух главах мы рассмотрели общую логическую структуру гипотетико-дедуктивного мышления, которое является одним из способов представления науки (если не того, как она фактически работает). Учитывая внутренние недостатки в каждой из его составных частей (индукция, дедукция и ретродукция), а также наблюдение, что эти недостатки почти не компенсируют друг друга, неудивительно, что само ГДМ обладает совокупностью недостатков своих компонентов, а то и новыми недостатками. Однако это лишь начало нашего исследования науки. Люди в целом и ученые в частности не мыслят в рамках отдельных, индивидуальных систем ГДМ. Конструкции убеждений человека представляют собой сложную систему причин и следствий, начиная от очень практических и фундаментальных (почему я чувствую голод, почему моя машина не заводится, каковы правила моего мира, как физические, так и социальные?) до возвышенных и абстрактных (каковы истоки Вселенной, в чем смысл жизни, почему мы существуем?). В нас одновременно уживаются многочисленные и сложные конструкции убеждений, которые пересекаются и влияют друг на друга. В следующей главе мы исследуем особенности систем мышления, которые возникают при объединении нескольких меньших ГДМ-систем в более масштабное мировоззрение.