Что такое наука, и как она работает - Джеймс Цимринг

Сделав покупки, вы катите тележку с продуктами к машине, приближаясь к ней с безмятежной уверенностью носителя ГДМ. Другими словами, у вас есть сеть убеждений относительно вашей машины и ожидания относительно того, что вы испытаете. Вы нажимаете кнопку на ключе, чтобы открыть багажник, но он не открывается. Это контрастирует с вашим предсказанием, что, исходя из предпосылки, что это ваша машина и ключ открывает ее, нажатие на кнопку должно привести к открыванию багажника. Теперь логика ГДМ нарушена; багажник, который должен был открыться, не открылся. Используя классическую башню из слоновой кости ГДМ, вы использовали бы данные (которые ясны, священны и не могут быть изменены), чтобы отвергнуть одну из своих гипотез. Первым делом вы оспариваете гипотезу о том, что это действительно ваша машина. Если это ваша машина, вы можете предсказать, что на ней будет ваш номерной знак; присмотревшись, вы обнаруживаете, что регистрационный номер чужой. В свете этого нового свидетельства вы опровергаете гипотезу о том, что это ваша машина, и логика вывода восстановлена (вы не ожидали, что ваш ключ откроет чужую машину). Проблема решена, и вы отправляетесь на поиски своего автомобиля. Хотя этот пример ясен и логичен, можно придумать и другие варианты развития событий.

Давайте рассмотрим три способа, с помощью которых вы можете легко восстановить логику вывода в отношении вашего автомобиля. Во-первых, вы можете оспорить собственное наблюдение (например, багажник действительно открылся, но вы этого не заметили). В качестве альтернативы, если вы нажимаете кнопку ключа снова и снова и багажник открывается с третьей попытки, то логика восстановлена, и промежуточные данные были просто неверными (или, по крайней мере, невоспроизводимыми). Однако если багажник все еще не открывается, несмотря на множество попыток, вы можете попытаться атаковать другую точку в вашей логике; вы можете оспорить одно из своих исходных предположений (вспомогательных гипотез). Например, можно оспорить предположение, что ваш ключ исправен — в конце концов, могла разрядиться батарейка в ключе или аккумулятор в автомобиле. В самом деле, логическая целостность будет восстановлена, если вы вспомните, что ключ и раньше работал со сбоями, — следовательно, текущее наблюдение снова будет вытекать из ваших предпосылок и исходных убеждений. Даже если ключ больше не передает сигнал, вы все равно можете предсказать, что он должен вручную открыть замок. Вы вставляете ключ в замочную скважину и пытаетесь повернуть его, чтобы открыть багажник; однако ключ не поворачивается, поэтому согласованность остается нарушенной. Деваться некуда, придется обратить внимание на гипотезу о том, что это ваша машина. Чтобы проверить гипотезу, вы смотрите на номерной знак, который не совпадает с вашим, и это приводит вас к выводу, что вы ошибочно приняли похожую машину за свою. Любой из перечисленных маневров мог восстановить логическую согласованность вывода (например, багажник действительно мог открыться незаметно для вас, ключ мог перестать излучать радиосигнал, но все еще работал вручную, или это могла быть не ваша машина).

Важность этого конкретного примера трудно переоценить. Упрощенное общее понимание ГДМ, которое часто применяется в науке, заключается в том, что предсказания могут быть выведены из гипотез, данные могут быть собраны для проверки предсказаний, и если данные не подтверждают предсказание, то можно обоснованно отклонить гипотезу. Как было сказано ранее, это нормальная стратегия человеческого мышления. Как часто вы слышите фразу: «Мы знаем, что X неправда из-за Y»? Однако в действительности ситуация такова, что ни обычное, ни научное мышление не работают столь ограниченным образом. Как показывают предыдущие примеры, логическая последовательность может поддерживаться по крайней мере тремя основными способами: (1) путем изменения теорий, (2) путем проверки данных и наблюдений, (3) путем изменения исходных предположений (изменения вспомогательных гипотез). Каждый способ пытается установить и поддерживать наивысший уровень согласия между теориями и наблюдениями, который можно предсказать на основе теорий, изменяя различные части уравнения. Это далеко не тот портрет науки, в котором ясные и однозначные данные позволяют логически и методологически отвергать теории; на практике для поддержания согласованности ГДМ могут выполняться все три этих маневра[62] (иногда одновременно).

В качестве классического исторического примера этого подхода в «точных науках» давайте рассмотрим теории гравитации и движения планет сэра Исаака Ньютона (ньютоновская механика). Ньютоновская механика была одной из величайших и наиболее успешных теорий в истории науки и до сих пор считается типичным примером научного триумфа и интеллектуального прорыва. Сделав некоторые базовые предположения (которые он назвал законами), Ньютон смог построить математическую систему, описывающую, как гравитационные силы определяют движение планет в нашей Солнечной системе и во всей Вселенной, — воистину великое достижение[63]! Однако, несмотря на почти полное совпадение предсказаний теории с наблюдениями ученых того времени, впоследствии были обнаружены расхождения. Первое — и самое известное — заключается в том, что орбита Урана отклоняется от траектории, предсказанной ньютоновской механикой. Следовательно, логическая целостность ГДМ была утрачена, так как наблюдение не соответствовало предсказанию теории.

Астрономы были согласны с тем, что движение Урана не соответствует теории Ньютона[64]. Способность ученых проверять и перепроверять одно и то же природное явление с течением времени остается сильной стороной науки; поэтому отклонение новых данных ничем не поможет теории — наблюдаемое явление никуда не денется.

На этом этапе строгое применение наблюдений должно было привести к опровержению теории Ньютона — независимо от того, сколько существует подтверждающих доказательств, одного неудачного дедуктивного предсказания достаточно, чтобы опровергнуть теорию. Действительно, можно было просто отвергнуть теорию Ньютона, но прочная сеть убеждений помешала это сделать — теория была настолько успешной во многих отношениях, что не было никакой нужды в ее спешном опровержении. Напротив, была предпринята попытка защитить одновременно как теорию, так и данные. С этой целью астрономы оспорили вспомогательные гипотезы, в частности о том, что не существует ранее неоткрытых планет. Поэтому было высказано предположение, что в космосе находится большое неизвестное тело, которое отклоняет Уран с предсказанного пути за счет сильного гравитационного притяжения.