Разновидности научного реализма. М. Алаи. Дебаты о научном реализме сегодня. Ч.2

[alevlakam]

5. Косвенное, но не зависящее от теории наблюдение

Теоретические гипотезы — это творения человеческого разума, которые выдвигаются в качестве наилучшего объяснения определённых явлений и проверяются их наблюдаемыми последствиями. Антиреалисты возражают, что (а) любое объяснение является недоопределённым и (б) подтверждение последствиями — это недействительная схема adfirmatio consequentis. Если же им указать на то, что некоторые теоретические сущности наблюдаются инструментально (например, с помощью электронного микроскопа), они отвечают, что, поскольку надёжность этих инструментов может быть установлена ​​только на основе теорий, теории не могут быть подтверждены ими.

Однако некоторые теоретические объекты можно наблюдать с помощью инструментов, которые не предполагают наличие каких-либо теорий (Alai 2010: § 4). Ван Левенгук, торговец тканями, изобрел оптический микроскоп, заметив, что линзы, которые он использовал для определения качества своих тканей, увеличивали мелкие, но наблюдаемые объекты в 200 или 300 раз. Таким образом, когда через линзы он видел то, что ускользало от невооруженного глаза (например, бактерии, сперматозоиды и мышечные волокна), он мог с уверенностью предположить, что это реальные объекты, и приблизительно измерить их фактический размер. При этом он полагался лишь на свои глаза, единообразие природы (например, предположение о том, что отношение изображений, полученных с помощью линз, к их объектам не меняется в разных масштабах) и элементарную математику.

 
Перрен смог определить число Авогадро, а следовательно, объем и размер молекул, с помощью методов, которые также предполагали лишь единообразие природы и простоту вычислений. Например, он сбросил каплю масла на поверхность воды, покрытую тальком: капля расширилась, отталкивая тальк. В конце концов ее толщина уменьшилась до толщины одной молекулы и она стала невидимой, но при этом ее поверхность совпала с областью, свободной от талька, и ее можно было измерить. Таким образом, разделив объем капли на поверхность, он получил значение около 1 мкм для диаметра молекул (Perrin 1913: § 32). Аналогичными методами Милликен смог измерить заряд электрона, и эти результаты окончательно развеяли все сомнения относительно атомной структуры материи.

Другой пример — химический состав звёзд: его нельзя наблюдать напрямую, но его можно узнать, наблюдая те же спектры, излучаемые образцами различных элементов в лаборатории. Вероятно, подобные случаи встречаются чаще, чем может показаться, и ввиду этого упрямым антиреалистам приходится платить высокую цену: они должны усомниться в единообразии природы и отказаться от индукции в науке и повседневной жизни (Alai 2010: § 4).

Определение числа Авогадро, проведенное Перреном, также иллюстрирует подтверждающую способность «согласованности индукций» Уэвелла, поскольку Перрен получил одни и те же результаты разными методами (Kosso 1992: ch. 9). Эти процедуры предполагали различные теории, но, поскольку они были взаимно независимы, совпадение их результатов было бы чудом, если бы они не давали какое-либо реальное понимание мира. Таким образом, это рассуждение является всего лишь еще одним вариантом NMA.

6. Исторические возражения против реализма

Помимо эмпирической недоопределённости, наиболее серьёзное возражение против реализма заключается в том, что в истории науки большинство теорий рано или поздно оказывались ложными, и ни одной из тех, что в настоящее время принимаются учеными, нет и 100 лет. Такова предпосылка так называемой «пессимистической мета-индукции» (ПМИ) (Putnam, 1978a: 25):

• (ПМИ1) все прошлые теории были полностью ложными, даже будучи успешными;
• (ПМИ2) нет радикального эпистемологического или методологического различия между прошлыми и настоящими теориями; следовательно,
• (ПМИ3) скорее всего, нынешние и будущие теории также являются и будут полностью ложными; следовательно,
• (ПМИ4) ненаблюдаемые сущности не могут быть познаны.

(ПМИ2) часто остаётся неявной, хотя она имеет решающее значение для аргумента. (ПМИ1) также служит также предпосылкой в опровержении NMA, выдвинутом Лауданом (1981), которое Лайонс (2002) назвал «мета-modus tollens» (MMT):

• (MMT1) прошлые успешные теории были полностью ложными; следовательно,
• (MMT2) истина — не единственное объяснение успеха; следовательно,
• (MMT3) NMA ошибочен.

Даже ограничение понятия успеха только новыми предсказаниями не спасет NMA от MMT: как указывает Лайонс (2002), многие древние ложные теории могли делать важные предсказания новых явлений.

7. Противодействие историческим возражениям: стратегия разрыва преемственности

Некоторые ученые отрицали убедительность ПМИ: по мнению Льюиса (2001), Ланге (2002) и Магнуса и Каллендера (2004), она основана на индуктивных ошибках, как и NMA. Доппельт утверждал, что она непоследовательна (2011: 310, 2013: 48–49, 2014: 282–283), но, похоже, он ошибается (Alai 2016: § 7). Чаще всего ПМИ опровергают, отрицая какую-нибудь из ее посылок: «стратегия разрыва преемственности» отвергает (ПМИ2), а «стратегия избирательности» отвергает (ПМИ1).

Сторонники стратегии разрыва преемственности добавляют, что, поскольку существуют радикальные различия между наукой прошлого и настоящей, индуктивный вывод от первой ко второй невозможен; следовательно, (MMT2) также применима только к науке прошлого, и NMA остается убедительным современной науки.

Хардин и Розенберг (1982) утверждали, что многие ложные теории, упоминаемые Лауданом, не являются продуктами зрелой науки, поэтому из их ложности нельзя делать вывод о ложности теорий в зрелой науке. Тем не менее, ложные теории все же существовали даже в зрелой науке (теория гравитации Ньютона, волновая теория света Френеля, модель атома Резерфорда и т. д.). Девитт (1984: 143–149) утверждал, что прогресс в научной методологии, наблюдательных приборах и экспериментальных технологиях постоянно повышает надежность теоретической науки, поэтому прошлые неудачи не следует проецировать на настоящее или будущее. Тем не менее, даже со времен античности до XVIII века научная методология, приборы и т. д. значительно улучшились, но все теории, принятые в XVIII веке, впоследствии были всё же отвергнуты.

Джеральд Доппельт (2007, 2011, 2013, 2014) утверждает, что старые теории, от которых отказались, были в корне ложны, и их успех нельзя объяснить предположением об их частичной истинности, в то время как лучшие современные теории полностью верны и никогда не будут заменены или исправлены лучшими теориями. Однако это - «иллюзия, обусловленная нашей особой исторической перспективой» (Nickles, в данной книге), не дает нам увидеть, что прогресс начался уже в прошлом и будет продолжаться в будущем. Вопреки Гегелю, Марксу или Фукуяме, мы не находимся в конце истории (Nickles, в печати), и наука всегда подвержена ошибкам. Более того, Доппельт не может объяснить как успех прошлых теорий, так и неудачи современных (Alai, 2016).

Тем не менее, стратегия разрыва преемственности может быть права в том, что современная наука - гораздо более зрелая, чем теория Ньютона (или любая из других ложных теорий, упоминаемых Лауданом), и демонстрирует большую степень сложности, унификации и согласованности, и что с XVIII века до настоящего времени произошли гораздо большие методологические и технологические усовершенствования, чем с античности до XVIII века. Например, эфир и флогистон никогда не измерялись, в то время как в настоящее время мы можем измерить многие свойства ненаблюдаемых объектов (Dorato 2007: 181).

Фарбах (2011: 1283) утверждал, что «лучшие современные теории успешны в гораздо большей степени, чем любые успешные, но опровергнутые теории прошлого». Фактически, «три четверти всей когда-либо проделанной научной работы были выполнены за последние 30–40 лет», а экспоненциальный рост объема, разнообразия и точности научных данных и вычислительной мощности резко отличает современную науку от науки всего несколько десятилетий назад. Поэтому современные теории несравнимы с более ранними по количеству и разнообразию успешно пройденных проверок.

Тем не менее, остается под вопросом, является ли это различие между прошлой и настоящей наукой радикально качественным или лишь количественным, и в последнем случае оно не может быть препятствием для ПМИ: в лучшем случае оно может потребовать некоторой осторожности при индуктивной экстраполяции из прошлых неудач, поскольку «успешная наука» — это не единый вид, а скорее набор практик, имеющих сходство (Bird 2015, § 3); или оно может указывать на то, что нынешние теории будут заменены через гораздо более длительный период времени, чем прошлые. В любом случае, оно не может быть препятствием для MMT, потому что если прошлые теории были ложными, но успешными, то истина не может быть единственным объяснением успеха, даже для нынешних теорий. Поэтому стратегия разрыва преемственности в любом случае должна быть дополнена стратегией избирательности.

8. Противодействие историческим возражениям: стратегия избирательности

Стратегия избирательности отвергает ПМИ1, утверждая, что даже в радикально ложных и отвергнутых теориях существовали некоторые истины, которые сохраняются и сегодня; следовательно, даже в современных теориях есть некоторые (и, предположительно, их больше, чем в прежних теориях) истины. Таким образом, избирательные реалисты привержены истинности лишь некоторых частей определенных теорий и подчеркивают преемственность между прошлой, настоящей и будущей наукой. Если можно показать, что все новые предсказания прошлых ложных теорий были обусловлены их истинными частями, то ММТ блокируется, а NMA позволяет утверждать, что истинными являются и те части современных теорий, которые породили новые предсказания. Существуют различные версии избирательного реализма, среди которых, например: сущностный реализм, структурный реализм, частичный реализм (deployment realism), семиреализм, стратегия правдоподобия и подход ограниченной области.

8.1. Референциальная непрерывность и сущностный реализм

Реалисты использовали причинно-следственные теории референции Крипке и Патнэма (1975c, d), чтобы доказать, что отброшенные теории не были полностью ошибочными, поскольку они постулировали те же сущности, в которые мы сейчас верим, хотя и с другими описаниями и иногда с другими названиями. Например, термин «эфир» относился к тому, что вызывало его появление — к электромагнитному полю (Hardin and Rosenberg, 1982).

Но это кажется невозможным в случаях, когда основные описания, связанные с термином, совершенно неверны, или не существует ничего даже отдаленно похожего на такое описание: например, нет ничего, к чему могли бы относиться термины «флогистон» или «калорический» (Putnam 1978a: 25; Laudan 1984b: 160–161; Psillos 1999, 290–293); понимание «эфира» как «электромагнитного поля», возможно, слишком натянуто (Worrall 1995). Утверждение, что термин относится к тому, что является причиной явлений, которые он должен объяснять, привело бы к тривиализации референции: например, «естественные места» Аристотеля, гравитационная сила Ньютона и искривление пространства-времени Эйнштейна — все это считалось причиной гравитационных явлений. Общую для теорий объяснительную программу нельзя путать с общей объяснительной онтологией (Laudan 1984b: 161).

Псиллос отметил и другие проблемы (1999: 286–287) и предложил вместо этого причинно-дескриптивистский подход, согласно которому термин обозначает единственный естественный вид, обладающий основными причинно-следственными свойствами, назначенными ему описанием, при условии, что фактические свойства, определяющие вид, являются причинным источником такого описания (ibi:295). Позднее Шурц (2011) доказал теорему соответствия, показывающую, что теоретический термин, первоначально предназначенный для обозначения несуществующей сущности, может косвенно обозначать реальный аналог этой сущности. Например, в теории флогистона дефлогистирование косвенно обозначает процесс окисления.

Вотсис (2011a), отмечая, что были предложены различные теории референции, мотивированные противоречивыми интуициями, предполагает, что, возможно, само понятие референции не является монолитным. Во всяком случае, значение слова «референция» условно (conventional), и ученые могут по-разному выбирать свои референты: несомненно, Мендель понимал «ген» очень широко, как все, что играет определенную причинную роль, в то время как Бор, возможно, понимал «атом» как нечто очень близкое к данному им самим описанию. Кроме того, вероятно, решающий вопрос заключается не в том, имеются ли у терминов Т референты, а в том, насколько истинной является Т. Тот факт, что у терминов Т есть референты, мало помогает, если всё, что Т говорит о своих референтах, неверно. Если используется мягкое (relaxed) определение референции, Т может быть радикально ложной, несмотря на то, что у её терминов есть референты; если же выбрано строгое определение, в Т может содержаться много истин, даже если у её терминов нет референтов (подробнее об этом ниже). Таким образом, референция может помочь, но она не является ни необходимой, ни достаточной для противодействия ПМИ (Alai 2006: 239).

Согласно другому подходу, какими бы ложными ни были некоторые теории, постулируемые ими объекты должны существовать, потому что мы в настоящее время ими пользуемся. Например, в некоторых экспериментах электроны распыляются, чтобы выявить существование кварков с дробными зарядами. У нас могут быть совершенно разные представления об этих электронах, но их существование не вызывает сомнений: они «здесь, перед нами» (Hacking, 1983: гл. 16). То же можно сказать и о протонах, которые используются для бомбардировки ядер и изучения траекторий испущенных в результате этого нейтронов (Giere, 1988: гл. 5).

Масгрейв (2006–2007) возражал, говоря, что такой «сущностный реализм — безнадежная форма реализма», поскольку утверждения о существовании пусты без описания свойств и поведения. Более того, аргумент об использовании является логической ошибкой: кто сказал, что вы действительно используете ненаблюдаемый объект, а не просто выполняете некоторые макроскопические операции с некоторыми макроскопическими эффектами? (см. van Fraassen 1985: 298; Nola 2002: 9).

Чтобы избежать таких проблем, этот аргумент можно переинтерпретировать, сказав, что вывод о существовании таких объектов — это наилучшее объяснение наблюдаемых эффектов (Nola 2002: 9–14), таким образом он также подкрепляет и некоторые теоретические предположения о них. Также этот аргумент может помочь решить проблему неопределенности эмпирического контроля Дюгема-Квайна: машины являются воплощением менее проблематичных из наших убеждений, что можно использовать для проверки более проблематичных (Giere 1988). Тем не менее, объекты (entities) и убеждения о них идут рука об руку. Подводя итог, частичная истинность теорий не может ограничиваться существованием постулируемых ими сущностей (см. также Dorato 2007: 183–184; Nanay 2016).

8.2. Структурный реализм

В противоположность сущностному реализму, структурный реализм (StrR) утверждает, что познать можно только структуры, но не сущности (объекты) (Frigg and Votsis, 2011). Согласно различным версиям, мы можем познавать не отдельные сущности, а их свойства и отношения; или не их внутренние свойства, а их реляционные свойства первого порядка; или ничего из этого, но только структуру второго порядка их реляционных свойств. Последней точки зрения придерживались Рассел (1927) и Карнап (1928) (Ladyman, 2014; French and Ladyman, 2011).

Пуанкаре принял StrR в ответ на ПМИ: по мере того, как теория T1 заменяется теорией T2, а T2 — T3 и т. д., сущности, постулируемые T1, заменяются другими сущностями, постулируемыми более поздними теориями (например, эфир был заменен электромагнитным полем); но основные уравнения, отражающие лежащую в основе структуру вещей (например, уравнения Максвелла), сохраняются и являются приблизительно истинными (Poincaré 1902: 160–162). Также логические позитивисты утверждали, что мы знаем только формы, а не содержание (Schlick 1938), или структуры, а не объекты (Carnap 1928, §§ 1, 6, 11, 16 и т. д.). Аналогичные взгляды разделяли также Артур Эддингтон, Гровер Максвелл, Герман Вейль (см. Psillos 1999, 621–663; Ladyman 2014) и Эрнан Макмаллин (McMullin 1984).

В последнее время эту позицию отстаивает Уорралл: «Френель совершенно неправильно определил природу света, но тем не менее неудивительно, что его теория имела такой эмпирический успех… потому что теория Френеля имела… более или менее правильную структуру». Таким образом, «в переходе [от Френеля к Максвеллу] наблюдалась преемственность или накопление, но… формы или структуры, а не содержания» (Worrall 1989. См. также Worrall 1994, 1995: 92–94). Следовательно, показывая, что успех отброшенных теорий был обусловлен их структурными утверждениями, StrR также подтверждает правоту NMA в отношении опровержения Лауданом MMT. Кроме того, поскольку несовместимые, но эмпирически эквивалентные теории могут иметь одинаковую структуру, было высказано предположение, что StrR может также решить проблему недоопределенности (Worrall 2011; Lyre 2011; French 2011).

Позднее чисто эпистемологический тезис о том, что мы можем познавать только структуры (EStrR), был подкреплен онтическим тезисом о том, что не существует объектов, а существуют только структуры (OStrR). Последний можно дополнительно детализировать, утверждая, что (1) нет индивидов, а есть только реляционные структуры; или (2) отношения не вытекают из собственных пространственно-временных свойств объектов, входящих в эти отношения; или (3) отдельные объекты не обладают собственной природой или свойствами; или (4) идентичность объектов онтологически зависит от их отношений; или (5) отдельные объекты являются всего лишь конструктами, используемыми для построения приблизительных представлений о мире (Ladyman 1998; French, Ladyman 2003a, b, 2014; Ladyman and Ross 2007).

Современная физика убедительно подтверждает OStrR: в запутанных состояниях квантовой механики отношения не зависят свойств частиц, и частицы, по-видимому, теряют свою индивидуальность, поскольку нет свойств, даже пространственно-временных, которые позволяли бы отличать их друг от друга. Хотя они и могут быть слабо различимы, Мюллер (2011) отметил, что это можно разумно объяснить с помощью реляционистской концепции объектов, которая поддерживает OStrR.

Более того, традиционная онтология индивидов, их внутренних свойств и отношений, по-видимому, противоречит природе пространства, времени и материи. Собственно объектами современной физики являются скорее симметрии и инварианты, а «элементарные частицы представляют собой гипостазирование наборов величин, инвариантных относительно групп симметрии физики элементарных частиц (Ladyman 2014), или возбуждения полей».

Против StrR было выдвинуто множество возражений. Говорят ли математические уравнения, сохраняющиеся при изменении теории, что-то о базовой структуре мира, или лишь об эмпирических закономерностях? (Laudan 1981: 237). Не является ли сохранение уравнений просто удобной и экономящей труд прагматической особенностью научной практики, обусловленной консервативностью научного сообщества? (Fano 2005). То, что уравнения говорят нам что-то о структуре мира, может быть показано только используя NMA, который, однако, одновременно подкрепляет теоретические утверждения о сущностях (Psillos 1999: 152). Фактически, для StrR единственным фактором успеха теории являются структуры. Но сами математические уравнения могут оправдывать предсказания только тогда, когда они теоретически интерпретированы и дополнены вспомогательными гипотезами; таким образом, успех предсказаний подтверждает также и эти теоретические гипотезы (там же: 153–155).

Кроме того, мы не можем провести различие «между природой сущности и ее структурой таким образом, чтобы мы могли… знать ее структуру, но не ее природу», потому что «сказать, что такое сущность, значит показать, как эта сущность структурирована» (там же: 155–156). Например, не существовало такой структуры света, в отношении которой Френель был бы прав, ошибаясь при этом в отношении ее природы: существовали лишь свойства света, в отношении которых он был прав, и другие, в отношении которых он ошибался (там же: 159).

Безусловно, Френель был прав в отношении поведенческих и реляционных свойств (способов распространения), в то время как он ошибался, утверждая, что физическая природа света — это молекулы эфира. Таким образом, мы можем многое знать о взаимоотношениях и поведении ненаблюдаемых сущностей, не зная многого об их физической природе. Например, Мендель построил свою теорию генов, не имея ни малейшего представления об их физическом воплощении. Тем не менее, по мере развития исследований мы часто можем открыть саму природу наших объектов, как это сделали Эйнштейн со светом или Уотсон и Крик с генами (Psillos 160–161). То, что содержание восприятия не является фактическими свойствами вещи, как подчеркивают Рассел и Карнап, очевидно; но то же самое может быть неверно в отношении теоретических свойств.

Более того, структурные реалисты должны уточнить, что именно представляет собой «структура», сохраняющаяся в сменяющихся теориях, и как она представлена. Для Гровера Максвелла, Уорралла, Круза и Папино (2002) это соответствующие уравнения, представленные «предложением Рамсея» (Ramsey sentence) для этой теории (формулировка, в которой все теоретические термины заменены переменными связанными с помощью экзистенциальных квантификаторов). Однако возникает ряд проблем, касающихся адекватности такого представления (Demopoulos and Friedman 1985: 635; Psillos 1999: 63–69; Ladyman 1998, 2014). Именно поэтому Ледиман и Росс (2007) и Френч (2014) считают, что сохраняются только симметрии и связанные с ними теоретико-групповые структуры, представленные семантической формулировкой теорий.

Противники StrR также утверждали, что он не может объяснить разницу между физической реальностью и просто математическими структурами; что структура часто теряется при изменении теории; и что StrR применим только к физике (Ladyman 2014). Были выдвинуты конкретные возражения против онтических версий StrR, особенно касающиеся правдоподобности существования отношений без соотносящихся объектов и степени, в которой физика однозначно поддерживает эту точку зрения (там же). Здесь нет места для их обсуждения этих вопросов; кроме того, даже если бы OStrR была ошибочна, можно было бы использовать EStrR как форму избирательного реализма, способную противостоять ПМИ.

Подводя итог, можно сказать, что, с одной стороны, основополагающая роль структур (в некотором смысле термина «структура») в современной физике кажется неоспоримой, и существуют яркие примеры сохранения структуры при смене теорий; с другой стороны, не было доказано, что ни одна теория никогда не описывала правильно природу сущностей или что сущности никогда не были необходимы для новых предсказаний; более того, хотя были попытки применить теорию структурного реализма к биологии (French 2011) и социальным наукам (Ladyman and Ross 2007; Kincaid 2008), далеко не ясно, применима ли она ко всем научным дисциплинам. Поэтому, хотя эти вопросы все еще активно обсуждаются (Ladyman 2014), в настоящее время можно предположить, что теория структурного реализма может лишь частично объяснить наши реалистические убеждения, и нам следует занять либеральную позицию в отношении того, какие виды характеристик (сущности, законы, структуры, конкретные свойства и т. д.) теории могут описывать правильно, даже если в остальном они ложны.