Теории: как ученые объясняют явления

Реализм: истинны ли научные теории или они просто полезны?

Различия между номологическим и каузальным подходами к объяснению очень глубоки, поскольку они покоятся на принципиально различных идеях относительно того, чего может достичь наука. Номологические теории уверяют, что мы можем надеяться описать мир таким, каким мы видим его в нашем опыте; каузальные теории полагают, что мы можем пойти глубже и постичь тайную причинную структуру Вселенной. В философии науки этот спор известен как дебаты о реализме в науке.

Этот диспут можно исторически проиллюстрировать спорами атомистов и антиатомистов, имевшими место в конце XIX века. Начиная с конца XVIII века широкое признание получила теория, согласно которой различные наблюдаемые явления, такие как поведение газов и правила комбинаций химических элементов, лучше всего можно объяснить, предположив, что объекты состоят из бесконечно малых частиц, называемых атомами. Но оставалось неясным, как интерпретировать концепцию атомов. Один лагерь составляли позитивисты, которых «вел в бой» выдающийся физик Эрнст Мах (1838-1916), утверждавший, что, поскольку атомы невозможно увидеть, мнение об их существовании является верой, а не наукой. Он говорил, что атомы следует, в лучшем случае, считать гипотетическим вымыслом, постулат об их существовании придает фактам смысл, но само их существование нельзя подтвердить. Лагерь атомистов возглавлял русский химик Дмитрий Менделеев (1834-1907), считавший, что атомы реально существуют, а их свойства и взаимодействия объясняют закономерности периодической таблицы, изобретенной им.

Точка зрения Менделеева представляла собой реалистический взгляд на скрытые сущности и процессы: за пределами наблюдений лежит царство невидимых, но реальных вещей, о которых наука строит теории; наблюдения рассматриваются как свидетельства глубинной причинной структуры Вселенной. Позитивистская точка зрения Э. Маха представляла антиреалистический взгляд, согласно которому единственная вещь, которую должна объяснять наука, — это сами наблюдения. Антиреалисты получили клеймо агностиков и атеистов (W. H. Newton-Smith, 1981; W. S. Salmon, 1989). Самая обычная форма антиреализма — инструментализм, согласно которому научные теории представляют собой всего лишь орудия — инструменты, чье назначение — помочь людям постигать природу. Если теория предсказывает и объясняет события, мы считаем ее полезной; если ей не удается этого сделать, мы отметаем ее. Нам не следует стремиться к как можно большему количеству теорий. На карту поставлена возможность достижения истины посредством науки. По мнению Б. К. ван Фрассена (В. С. van Frassen, 1980), реалисты говорят, что «наука стремится поведать нам, благодаря своим теориям, буквальную правдивую историю о том, что представляет собой этот мир; а принятие научной теории подразумевает веру в ее истинность». С другой стороны, согласно взглядам антиреалистов, «наука старается дать нам эмпирически адекватные теории (т. е. законы, описывающие явления), и принятие этих теорий подразумевает веру в то, что они эмпирически адекватны».

20 Часть I. Введение

Разногласия по поводу реализма лежат в самой сути спора номологистов и каузалистов об объяснении, и основные сложности его разрешения касаются не столько философии науки, сколько самой науки. Возможно, большинство людей в душе реалисты, но квантовая физика угрожает распространить антиреализм как верную теорию не только на мир, который мы наблюдаем, но и на всю Вселенную, как ни парадоксально это звучит. Как Вселенная может быть нереальной? Хорошо известно, что, согласно квантовой физике, нельзя определить точное положение и механический момент субатомных частиц. Большинство физиков полагают, что эти частицы не обладают реальным местоположением и количеством движения, поэтому, в соответствии с гносеологической моделью, физические теории всего лишь описывают наши измерения и не являются ничем большим. Как писал Нильс Бор: «Не существует квантового мира. Существует всего лишь абстрактное квантовое описание» (цит. по: N. Herbert, 1985, р. 17).

С другой стороны, можно последовать за реалистом Альбертом Эйнштейном и допустить, что частицы обладают истинным положением и механическим моментом и что наша неспособность определить оба этих параметра в одно и то же время — результат несовершенства наших измерений, а не свойство природы. Как говорил Эйнштейн: «Бог не играет в кости со Вселенной». При таком подходе современная квантовая теория фатально порочна и должна быть заменена (и будет заменена) теорией, раскрывающей глубинные скрытые переменные, лежащие за абстрактным квантовым описанием. В наши задачи не входит обзор соответствующих доказательств, но последние открытия подтверждают скорее взгляды Бора, а не Эйнштейна и позволяют предположить, что если за наблюдениями скрывается некая реальность, то она очень странная и потенциально каждое событие во Вселенной мгновенно связывается с любым другим событием (N. Herbert, 1985). Спор между реалистами и антиреалистами продолжается (P. Kitcher and W. S. Salmon, 1989).

Наука объясняет мир с помощью теорий, независимо от того, считаем ли мы их истинными (каузально-реалистическая точка зрения) или просто полезными (но-мологически-антиреалистическая точка зрения). Тем не менее изучение природы научных теорий — самая неустойчивая область философии (W. Savage, 1990). У. Сэведж выделяет три широких подхода к теориям, включающие в себя множество мелких ответвлений: 1) синтаксическая точка зрения, согласно которой теории являются аксиоматизированным собранием утверждений; 2) семантическая точка зрения, согласно которой теории представляют собой отвечающие фактам модели мира; и 3) точка зрения, которую мы называем натурализмом, утверждающая, что теории — это аморфные собрания идей, величин, практик и примеров. Из этой смеси я выбрал для обсуждения четыре проблемы, очевидно значимые для психологии. Прежде всего, я намерен обсудить «дедушку» синтаксической точки зрения — общепринятый взгляд на теории, который оказал огромное влияние на психологию. Во-вторых, я кратко рассмотрю семантическую точку зрения на теории как модели, что приведет нас к последней теме этого раздела, проверке теорий. Натуралистическая точка зрения будет рассмотрена в следующем разделе, посвященном рациональности.

Глава 1. Психология, наука и история 21

Теории о научных теориях

Синтаксический подход: теории как собрания утверждений. В конце XIX в. позитивизм О. Конта и Э. Маха, объединившись с достижениями логики и математики, породил движение, названное логическим позитивизмом и преобладавшее в философии науки на протяжении нескольких десятилетий. Его влияние было настолько велико, что оно получило известность как общепринятый взгляд на теории (F. Suppe, 1977). Атомисты победили в споре о существовании атомов. Наследники Конта и Маха, логические позитивисты, были вынуждены признать, что, несмотря на философские сомнения, наука может включать в свои теории неявные, гипотетические понятия. Они попытались показать, как это можно сделать, не прибегая к опасным практикам метафизики. Делая это, они выработали для науки великолепный рецепт, который оказал огромное влияние.

Логические позитивисты разделили язык науки на три больших набора терминов: термины наблюдения, теоретические термины и математические термины. Неудивительно, что логические позитивисты абсолютный приоритет отдали терминам наблюдения. Фундаментальной задачей науки оставалось описание; термины наблюдения относились к непосредственно наблюдаемым свойствам природы и принимались за несомненно истинные. Фундаментом науки были протокольные изречения — описания природы, содержащие только термины наблюдения. Предполагаемые обобщения данных — «кандидаты» в законы природы, представляют собой аксиомы, которые содержат теоретические термины в сочетании с логически-математическими.

Использование таких теоретических терминов, как «атом» или «магнитное поле», затрагивает проблему реализма и, с точки зрения логических позитивистов, порождает опасный соблазн впадения в метафизику. Они охраняли антиреализм более раннего позитивизма тем, что вообще отрицали теоретические термины, относящиеся к чему-либо. Вместо этого утверждалось, что теоретическим терминам придают смысл и гносеологическое значение посредством точных или, чаще, операциональных определений. Операциональные определения представляют собой предложения третьего вида, признаваемого логическими позитивистами: смешанные предложения, содержащие теоретический термин и связанный с ним термин наблюдения. Картина науки в этом случае напоминает слоеный пирог: внизу лежат термины наблюдения, являющиеся, с точки зрения позитивистов, единственной реальностью; наверху — чисто гипотетические теоретические термины, организованные в аксиомы, а между ними располагаются операциональные определения, связывающие теорию с фактами.

Чтобы уяснить общепринятый взгляд, давайте рассмотрим пример из физики. Важной аксиомой классической физики служит уравнение F = МхА (сила равна массе, умноженной на ускорение). Сила, масса и ускорение — термины теоретические. Мы не наблюдаем их непосредственно, но должны дать им определение в терминах того, что наблюдаем, — чаще всего, с помощью неких процедур. Именно поэтому операциональные определения и получили свое название. Например, массу определяют как вес объекта на уровне моря. Таким образом, согласно общепринятому взгляду, теории являются утверждениями (аксиомами), термины которых четко определяются в терминах наблюдения. Отметим, что, согласно общепри-

22 Часть I. Введение

нятому взгляду, как и для любой антиреалистической философии науки, наблюдения не дают свидетельств существования и ничего не говорят о свойствах скрытых сущностей, но они дают определения этих сущностей посредством декрета.

Общепринятый взгляд естественным образом ведет к модели объяснения Гем-пеля-Оппенгейма. Законы природы представляют собой теоретические утверждения, из которых мы логически выводим явления или, точнее, утверждения наблюдения. Как мы увидим далее, с 1930-х до 1960-х гг. психология находилась под сильным влиянием жестких формальных идеалов логического позитивизма, и на нее до сих пор влияет концепция операциональных определений.

Общепринятый взгляд на теории порождает множество трудностей, в том числе и препятствующих их дедуктивному номологическому значению объяснения. Самое серьезное затруднение — полный разрыв теории и данных. Позитивисты всегда принимали как должное то, что наука основана на наблюдениях и что наблюдения полностью независимы от теории. Однако позитивистская концепция восприятия была упрощенной. По меньшей мере, невозможно наблюдать все и постоянно; необходимо иметь какое-то предварительное представление о том, что можно наблюдать в данной конкретной ситуации, некоторые идеи о том, какие события важны, а какие не относятся к делу, и поэтому значение события определяется теорией. Более того, психологи продемонстрировали, каким образом на восприятие влияют ожидания и ценности людей, поэтому мы знаем, в отличие от мнения позитивистов, что восприятие никогда не бывает незапятнанным. Конечно, мы можем обратить точку зрения позитивистов против них самих и считать руководство теорией при наблюдениях добродетелью, а не грехом. Это можно проиллюстрировать отрывком из рассказа о Шерлоке Холмсе «Серебряный»¹. Мы увидим, что мастер расследования, руководствуясь теорией, одерживает верх над полисменом-позитивистом:

«Холмс взял сумку, спустился в яму и подвинул рогожу ближе к середине. Потом улегся на нее и, подперев руками подбородок, принялся внимательно изучать истоптанную глину.

— Ага! — вдруг воскликнул он. — Это что?

Холмс держал в руках восковую спичку, покрытую таким слоем грязи, что с первого взгляда ее можно было принять за сучок.

— Не представляю, как я проглядел ее, — с досадой сказал инспектор.

— Ничего удивительного! Спичка была втоптана в землю. Я заметил ее только пото
му, что искал.

— Как! Неужели вы ожидали найти ее?

— Я не исключал такой возможности».

Здесь мы видим, насколько важно иметь теорию, которая указывает исследователям, на что следует обратить внимание. Холмс обнаружил спичку, потому что у него уже была теория о преступлении, которая побудила его искать спичКу, тогда как полицейские, у которых не было теории, не смогли найти спичку, несмотря на тщательные поиски. Для собирателя фактов все факты равно имеют смысл или лишены его. Для исследователя, руководствующегося теорией, каждому факту отводится свое собственное надлежащее место в общей схеме событий.

Конан Дойль А. Сочинения/Пер, с англ. Ю. Жуковой. — Таллинн: Скиф Алекс, 1992.

Глава 1. Психология, наука и история 23

Семантический подход: теории как упрощенные модели мира. Теперь мы рассмотрим семантический подход к теориям как альтернативу общепринятому взгляду (F. Suppe, 1989). Семантический подход рассчитывает на высокое техническое развитие современной логики, но для наших целей он важен по той причине, что ему отводится центральная роль в моделях науки и в последующих косвенных взаимоотношениях научных теорий и мира, который они призваны объяснять. Семантический подход рассматривает теории как абстрактные математические структуры, которые применимы не к реальному, а к идеализированному миру, очищенному от соображений, не относящихися к делу.

Руководствуясь теорией, ученый конструирует модель реальности — очень идеализированную, частную имитацию мира. Она описывает, на что был бы похож мир, если бы лежащая в основе теория была верна и если бы на поведение влияли только переменные, входящие в эту теорию. Физическая теория механики частиц, например, описывает блок, скользящий вниз в снижающемся самолете, как систему из трех точечных масс, не обладающих пространственными измерениями и трением и соответствующих блоку, самолету и земле. В реальном мире эти тела располагаются в пространстве и между блоком и самолетом существует трение; в модели подобные факторы, не относящиеся к делу и вызывающие затруднения, исчезают. Таким образом, модель является упрощенной, идеализированной версией реальности, с каковой и может обращаться теория. Очень важно понимать, насколько ограничена научная теория. Она нацелена на объяснение лишь некоторых явлений и лишь некоторых их аспектов. Научная теория работает не с тем реальным миром, который мы воспринимаем, а с абстрактными, идеализированными моделями. Реальный мир, в отличие от моделей, слишком сложен, чтобы его можно было объяснить с помощью теорий. Если взять психологический пример, то теория парно-ассоциативного научения описывает идеального научаемого, без неврозов или факторов мотивации, которые, конечно, определяют запоминание у реальных субъектов.

Эти модели дают ученым огромную власть. Прежде всего, они освобождают ученого от непосильной задачи описывать всю реальность, которая, из-за бесконечной сложности, никогда не будет соответствовать теории. Модели позволяют ученому представить, каков мир, и примерить и подогнать теории так, чтобы справиться с этим миром. Многие из величайших физических экспериментов были мысленными экспериментами, которые никогда не осуществлялись на деле. Эйнштейн построил свою теорию относительности на множестве подобных экспериментов.

Во-вторых, эти идеализированные теории и модели позволяют ученому создать мощное и всеобъемлющее объяснение наблюдаемых явлений. Модель олицетворяет собой идеалы природного порядка, описания идеализированного мира (S. Toulmin, 1961). Эти описания, хотя и не наблюдаемые, дают основу для объяснения того, что удается наблюдать.

Теория Ньютона, например, предоставляет собой идеал естественного порядка: все природное движение объектов в пространстве происходит по прямой, продолжающейся в бесконечности. Подобное движение нельзя наблюдать. Движение, не соответствующее этому идеалу, объясняется воздействием других факторов. Например, мяч, катящийся по траве, быстро останавливается, но мы можем сказать,

24 Часть I. Введение

что движение продолжалось бы вечно, если бы не трение. Ученый не объясняет идеал естественного порядка, а использует его (и другие факторы) для того, чтобы объяснить явления, которые не отвечают этому идеалу, например останавливающийся мяч. Научное объяснение всегда косвенно и метафорично. Ученый способен лишь описать, каким мог бы быть этот мир, если бы теория была верна, а затем объяснить, почему мир на самом деле не таков.

Природа научных изменений