Разновидности научного реализма. М. Буццони. Устойчивость и научный реализм. Ч.1

[alevlakam]

Устойчивость, интерсубъективная воспроизводимость и научный реализм

Марко Буццони

Аннотация

Обычно выделяют три основных значения термина «устойчивость» (robustness): (1) устойчивость моделей; (2) устойчивость как стабильность или нечувствительность выходных данных к изменениям значений параметров; (3) устойчивость как согласованность результатов, полученных на основе различных и независимых гипотез, процедур или источников данных. Цель данной статьи — обсудить последние два значения устойчивости, чтобы справиться с некоторыми трудностями, с которыми сталкивается устойчивость как согласованность и которые имеют косвенные последствия для проблемы научного реализма. С одной стороны, устойчивость, рассматриваемая как воспроизводимая стабильность по отношению к возмущениям и изменениям значений параметров (устойчивость как стабильность), и устойчивость как согласованность результатов, полученных на основе различных и независимых источников данных (устойчивость как согласованность), концептуально различны. С другой стороны, устойчивость как стабильность является условием устойчивости как согласованности; И обратное тоже верно: устойчивость как согласованность является существенным компонентом устойчивости как стабильности. Здесь нет порочного круга, а есть технико-практическая синергия, которая лежит в основе экспериментального метода и которая может помочь нам выйти из двух основных проблем устойчивости как согласованности.

1. Введение

Часто выделяют три основных значения термина «устойчивость»: (1) устойчивость моделей; (2) устойчивость как стабильность или нечувствительность выходных данных к изменениям значений параметров; (3) устойчивость как согласованность результатов, полученных на основе различных и независимых гипотез, процедур или источников доказательств. Цель данной статьи — обсудить последние два значения устойчивости, чтобы справиться с некоторыми трудностями, с которыми сталкивается устойчивость как согласованность и которые имеют косвенные последствия для проблемы научного реализма.

В разделе 2 я охарактеризую эти два типа устойчивости, которые являются наиболее важными для понимания экспериментальных наук и для вопросов научного реализма. В разделе 3 рассматривается важный шаг к ответу на возражения против использования понятия устойчивости, предпринятый Иэном Хакингом, который косвенно ссылался на устойчивость в своей критике аргумента «не бывает чудес». Как мы кратко увидим, Хакинг прошел лишь половину пути и в итоге пришел к более традиционному взгляду на устойчивость, который не может избежать скептических выводов, в некотором смысле схожих с тезисом Куна о несоизмеримости.

Это приведет нас в разделе 4 к рассмотрению двух видов устойчивости как работающих совместно таким образом, чтобы это дало возможность преодолеть некоторые трудности, касающиеся устойчивости как согласованности, имеющие косвенные последствия для дискуссии о научном реализме. Согласно одному из центральных моментов, подчеркнутых в этой статье, два значения термина «устойчивость» необходимо различать во избежание путаницы, но, с другой стороны, они тесно связаны друг с другом. Устойчивость как стабильность и устойчивость как согласованность — это две характеристики одной и той же экспериментальной и интерсубъективной воспроизводимости, которая в этом смысле может быть правдоподобно представлена ​​как существенное общее ядро понятия устойчивости в эмпирических науках.

Как мы увидим в разделе 5, здесь нет порочного круга, а есть технико-практическая синергия (или, если хотите, устойчивость более высокого порядка), которая лежит в основе экспериментального метода и которая может помочь нам решить две основные проблемы устойчивости как согласованности. Если различные понятия устойчивости как стабильности и устойчивости как согласованности не только различаются, но и связаны друг с другом, и если признается их тесная взаимосвязь, мы получаем понятие устойчивости более высокого порядка. Как мы увидим, положив в основу это понятие и, опираясь на подсказку Хакинга об улучшении аргумента «не бывает чудес», спиральная синергия устойчивости как стабильности и устойчивости как согласованности обеспечивает некоторую поддержку научному реализму, по крайней мере, в том минимальном смысле, что, (1) она предоставляет эпистемологическое обоснование реальности, которая независима от нас, и (2) она предоставляет нам большое количество надежных результатов, которые мы не готовы, по крайней мере, пока, подвергать сомнению. Таким образом, с технико-операциональной точки зрения мы можем иначе выразить одну из наиболее известных прагматических теорий истины, сказав, что истина — это нечто вроде того, «что проявляет себя наиболее устойчивым» в самом широком контексте и в самой долгосрочной перспективе.

2. Два понимания устойчивости и научный реализм Хакинга

Как уже упоминалось, обычно различают разные значения термина «устойчивость». Например, опираясь на работы Уимсатта (2007), Калкотт (2010) выделяет три следующих значения:

1. Устойчивость моделей. Термин «устойчивость» первоначально был введен для статистических целей и для моделирования (см., прежде всего, Box 1953 и Levins 1966).

2. Устойчивость как стабильность или нечувствительность выходных данных. В этом смысле явление, механизм или система могут считаться устойчивыми, если они демонстрируют относительную стабильность или нечувствительность выходных данных к изменениям значений параметров. В этом смысле устойчивость важна как в инженерных системах, так и в живых системах, поскольку она обеспечивает устойчивость к внутренним или внешним возмущениям.

3. Устойчивость как согласованность результатов, полученных из различных и независимых источников данных. Последние считаются устойчивыми, если они подтверждаются различными независимыми способами. Именно это ощущение устойчивости подчеркивают те, кто придерживается аргумента «не бывает чудес».

В данной статье я не буду обсуждать значение (1). Я скажу кое-что о последних двух значениях устойчивости, и буду называть их устойчивостью как стабильность и устойчивостью как согласованность. [Основная причина этого ограничения заключается в том, что данная статья в основном посвящена роли устойчивости в экспериментальных науках, в то время как обсуждение первого значения потребовало бы рассмотрения роли компьютерного моделирования в экспериментах реального мира, что выходит за рамки статьи. Многие авторы обнаружили интересные аналогии между моделированием и экспериментами реального мира (см., например, Norton and Suppe 2001; Parker 2009; Morrison 2009). Однако аналогия между экспериментами в реальном мире и компьютерным моделированием, хотя и верна в определенных пределах, все же не вполне работает, поскольку компьютерное моделирование может дать нам информацию о реальном мире только потому, что у нас есть независимые эмпирико-экспериментальные доказательства значения модели. По этой причине то, что будет сказано ниже, может быть распространено и на первое значение устойчивости в той мере, в которой моделирование на основе моделей может рассматриваться как подпадающее под более общее понятие эксперимента.]

Согласно первому из обсуждаемых нами значений, устойчивость обычно определяется как «свойство, позволяющее системе сохранять свои функции при внутренних и внешних возмущениях» (Kitano 2004, 826; см. также Stelling et al. 2004 и Clausing 2004, 25). В этом смысле устойчивость очень важна в инженерных системах, поскольку она делает их более устойчивыми к событиям, которые де-факто (а, возможно, и в принципе) нельзя предсказать на ранних этапах их разработки: например, представьте себе робота, который должен работать в еще неисследованных уголках природы. Такая устойчивость обычно достигается за счет создания избыточности в механизме: если один элемент выходит из строя, другой элемент может выполнять его функцию (см. Calcott 2010; Clausing 2004).

В этом же смысле устойчивость также является очень важным свойством живых систем, как способность противостоять внутренним или внешним возмущениям. Например, генетический код можно описать как устойчивое кодирование аминокислот в кодоны, или можно сказать, что белки, пути развития, метаболические сети и опухоли устойчивы, соответственно, к ошибкам трансляции, экологическим или генетическим нарушениям (например, «экспериментам по нокаутам генов»), изменениям эффективности ферментов и различным видам химиотерапии (см. Wilke 2006, 695; Strand and Oftedal 2009). Это значение термина также иллюстрируется механизмами, с помощью которых живые существа повышают свою выживаемость, такими как механизм ангидробиоза, при котором в условиях сильного обезвоживания тихоходки почти полностью приостанавливают метаболизм за счет интенсивного производства трегалозы и снова становятся активными после регидратации (см. Crowe and Crowe 2000; Singer and Lindquist 1998).

Второе из рассматриваемых значений понятия «устойчивость», то есть устойчивость как согласованность или совпадение множества различных (независимых) доказательств, представляет собой как метод, часто используемый в повседневной жизни, так и понятие, издавна применявшееся в философии науки. Если не считать некоторого частичного предвосхищения этого понятия (по этому вопросу см. особенно Wimsatt 2012; Stegenga 2009; Hudson 2014), хорошо известно, что первым важным автором, полностью осознавшим его важность был Уильям Уэвелл, который назвал этот тип устойчивости «согласованностью индукций» (см. Whewell [1840] 1847, Vol. 2, 65–66). Среди наиболее важных авторов, которым до сих пор в дискуссиях об устойчивости уделялось слишком мало внимания, следует особо отметить Бриджмена (Bridgman 1927, 56–60, который использовал понятие — хотя и не сам термин — устойчивости как согласованности в качестве критерия при доказательстве физической реальности теоретических сущностей), Поппера (за его подчеркивание важности независимых тестов: 1963[1972] и 1972) и Глимура (за его метод «логических клещей» [logical pincer] или «тестирование при загрузке» [bootstrap testing]: 1974 и 1980).

Теория всемирного тяготения Ньютона — один из лучших примеров. До тех пор, пока теория всемирного тяготения Ньютона не объяснила все эти законы одновременно, никакой связи между первым, вторым и третьим законами Кеплера, касающимися движения планет вокруг Солнца, не существовало. Более того, теория всемирного тяготения Ньютона объяснила не только возмущения Луны и планет Солнцем и друг другом, из которых она первоначально была выведена, но и, по-видимому, независимый факт прецессии равноденствий (см. Whewell [1840] 1847, том 2: 65–66). Но наиболее обсуждаемым в литературе случаем, пожалуй, является измерение числа Авогадро, то есть количества молекул на грамм-моль любого газа, которое Жан-Батист Перрен вычислил совершенно разными методами (среди которых, возможно, наиболее важным был метод, основанный на броуновском движении) и обнаружил, что оно совпадает с относительно хорошим — правда, не таким хорошим, как иногда предполагается (см. Perrin [1916], 87) — приближением к сегодняшнему принятому значению, то есть 6,02 214 179 × 10²³ моль−¹ (см. Psillos 2011). Тот факт, что все эти измерения в основном совпадали с экспериментальными данными в пределах точности наблюдений, был бы необъяснимым совпадением, это было бы «чудом», если бы каждое из измерений относилось к артефакту, а материя не состояла из молекул и атомов. [Аргумент «не бывает чудес» уже присутствовал, по крайней мере в своих основных положениях, в работах Пуанкаре (1905, 154) и Дюгема ([1906]1914, 36–39), и хорошо известно, что его обсуждали, среди прочих, Смарт (1963), Селларс (1963, глава 4), Патнэм (1975, 6078), Салмон (1984, 206–207) и Коссо (1989, 247 и 1992).

Существуют два основных возражения против использования понятия устойчивости в аргументах подобного рода в пользу научного реализма. Первое заключается в том, что рассуждения об устойчивости как о согласованности не обеспечивают никакого независимого эпистемологического обоснования, если отсутствуют минимально надежные данные наблюдений или процедуры (см. Hudson 2014, 200). По этой причине требование устойчивости должно быть дополнено требованием «минимальной надежности» (Hudson 2014, 18; см. также Stegenga 2009, 653).

Второе возражение идет еще дальше. Даже если бы было верно, что какое-либо отдельное доказательство является весьма надежным, все равно было бы очень трудно, если не невозможно, установить условие независимости для устойчивости. На самом деле, широко признано, что устойчивость как согласованность в науке (как и аргумент «не бывает чудес» в пользу научного реализма) может быть обоснована с эпистемологической точки зрения только в том случае, если множество доступных и согласованных доказательств являются независимыми. Уимсатт, например, признал, что «одной из наиболее важных проблем в изучении анализа устойчивости» (Уимсатт [1981] 2012, 83) является «неспособность различных предположительно независимых тестов, средств обнаружения, моделей или выводов быть действительно независимыми» (Wimsatt [1981] 2012, 82).

3. Устойчивость и научный реализм Хакинга

Важный шаг к разрешению обоих возражений был сделан участниками «эксперименталистского поворота» (experimentalist turn), и в частности Иэном Хакингом, который косвенно ссылался на устойчивость в своей критике аргумента «не бывает чудес». Однако, как мы увидим, Хакинг прошел лишь половину пути и в итоге пришел к более традиционному взгляду на устойчивость как на согласованность, который не может избежать скептических выводов, в некотором смысле схожих с тезисом Куна о несоизмеримости.

С одной стороны, Хакинг утверждает, что в своей наиболее распространенной форме «аргумент о космической случайности» [cosmic accident argument] (который является другим названием для аргумента «не бывает чудес» или, используя выражение Смарта, аргумента «космического совпадения» [cosmic coincidence]: Smart 1963: 39) является круговым:

Аргумент о космической случайности указывает на то, что часто в процессе развития знаний хорошая теория объясняет разнообразные явления, которые до сих пор не считались взаимосвязанными. […] И опять-таки, мне кажется, это поднимает вопрос о реализме/антиреализме. Антиреалист соглашается с тем, что объяснение средней длины свободного пробега молекул, данное Эйнштейном и другими, является триумфом. Оно эмпирически адекватно — и это замечательно. Реалист спрашивает, почему оно эмпирически адекватно — разве не потому, что просто существуют молекулы? Антиреалист возражает, что объяснение не является признаком истины, и что все наши данные указывают только на эмпирическую адекватность. Короче говоря, аргумент ходит по кругу (как, я утверждаю, и все аргументы, проводимые на этом уровне обсуждения теорий). (Hacking 1983: 54–55)

Хакинг не развивает это возражение так полно, как хотелось бы. Но его точка зрения заключается в том, что научный реализм можно защитить, используя экспериментальную практику вместо традиционных репрезентативных подходов.

«Аргумент сетки» Хакинга, пожалуй, является лучшей интерпретацией аргумента об отсутствии чуда (или, используя выражение Хакинга, «аргумента о космической случайности») с точки зрения его «интервенционистской» позиции. Этот аргумент исходит из того факта, что мы делаем сетки для идентификации плотных телец в крови с помощью ставших теперь стандартными методов. Когда мы рассматриваем полученную таким образом крошечную металлическую сетку практически под любым микроскопом, мы

видим точно такие же формы и буквы, которые были первоначально нарисованы в большом масштабе. Всерьез невозможно допустить мысль, что крошечный диск, который я держу пинцетом, на самом деле не имеет структуры размеченной сетки. Я знаю, что то, что я вижу в микроскопе, достоверно, потому что это мы сделали сетку именно такой. […] Более того, мы можем проверить эти результаты с помощью любого микроскопа, используя любой из десятка независимых физических процессов для получения изображения. […] Неужели всё это — результат чудовищного сговора совершенно независимых физических процессов, в результате которого крупномасштабная сетка была уменьшена до какой-то не-сетки, которая при просмотре под разными микроскопами темь не менее выглядит как сетка? (Hacking 1983, 201).

«Аргумент сетки» поддерживает реализм в отношении сущностей, настаивая на устойчивости чего-либо, подвергаемого манипуляциям, а не просто «наблюдаемого», с использованием различных и независимых методов. На мой взгляд, главный тезис Хакинга заключается в том, что интерсубъективная воспроизводимость, рассматриваемая с точки зрения прагматической концепции знания и в отношении нашего взаимодействия с окружающим миром, может быть понята как наиболее ценный ключ к независимому существованию всего эмпирического содержания, включая теоретические сущности. Если интерпретировать Хакинга таким образом, я думаю, он прав, отстаивая технико-операциональный «критерий» реальности теоретических сущностей: истинные идеи «согласуются» с реальностью в том смысле и в той степени, в которой они позволяют ее овладеть.

Однако Хакинг не смог последовательно применить эту идею к обоим значениям устойчивости. Из-за чрезмерного и одностороннего акцента на независимости эксперимента от теории [к сожалению, места для аргументации этого утверждения нет, но трудно отрицать, что это уже следует из тезиса Хакинга о том, что экспериментирование «живет своей собственной жизнью» (Hacking 1983: xiii)] в 1983 году он пришел к выводу, что устойчивость как стабильность имеет большее значение, чем устойчивость как согласованность, причем устойчивость как стабильность понимается прежде всего как стабильность отдельных или «локальных» технико-операционных вмешательств в реальность. Его более поздние работы, напротив, придают гораздо большее значение устойчивости как согласованности, чем устойчивости как стабильности: причину «стабильности» в науке он находит в особом процессе взаимной адаптации между «мыслями, действиями и производствами», ведущем к совокупности «типов теории, типов аппарата и типов анализа, которые взаимно согласованы друг с другом» (Hacking, 1992: 30). Он также недвусмысленно отвергает любые попытки приблизиться к единой реальности и утверждает, что согласованность обусловлена прогрессирующим и все более последовательным синтезом разнородных элементов, таких как идеи, аппараты, наблюдения (Hacking 1992: 58). Поскольку эта согласованность является лишь результатом попытки интегрировать различные факторы (скрупулезно им классифицированные), которые могут влиять на решения ученых, он открыто признает, что эти системы теорий, аппаратов и концептуальных инструментов являются «закрытыми системами», «самооправдывающимися» и «по сути неопровержимыми» (Hacking 1992: 30. Hacking 1999 лишь незначительно смягчает, но не меняет существенно эту идею устойчивости: см., например, стр. 71–74, 85–86, 231).

Совершенно очевидно, что такая точка зрения, отвергающая истинность весьма общих теорий и рассматривающая истинность «локальных» лабораторных утверждений в контексте системы самооправдывающихся теоретических предположений, приводит Хакинга к принятию, хотя и в несколько специфическом смысле, тезиса о несоизмеримости.

По сути, он совершенно ясно утверждает, что в науке могут происходить процессы стабилизации теорий, которые

даже не были бы сопоставимы, поскольку они были бы верны для разных и буквально несоизмеримых классов явлений и приборов. Я говорю «несоизмеримые» в прямом смысле, что не существовало бы набора приборов для проведения общих измерений, поскольку приборы специфичны для каждой устойчивой науки. (Hacking 1992: 31).

По мнению Хакинга, теории Ньютона и Эйнштейна несоизмеримы не потому, что утверждения одной нельзя выразить в другой, а потому, что одна верна «для одного набора измерений, полученных с помощью одного класса приборов, а другая — для другого» (Hacking 1992: 54).

Все эти утверждения могли бы быть взяты из работы «Структура научных революций», включая последнее, поскольку Кун (хотя Хакинг, похоже, об этом не знает) был явно озабочен проблемой несоизмеримости инструментов относительно различных парадигм (см. Kuhn [1962] 1970: 126).

Подводя итог этим соображениям относительно Хакинга, можно сказать, что, с одной стороны, он заслуживает похвалы за то, что показал эпистемологическую важность экспериментирования для обеспечения устойчивости. С другой стороны, Хакинг проходит лишь половину пути. Вместо того чтобы достичь более глубокого понимания обоих смыслов устойчивости, он приходит лишь к поверхностной схеме, рассматривающей устойчивость как согласованность (которая является лишь распространением по аналогии статистического значения этого термина на экспериментальные науки), которой в более поздних работах он отводит привилегированный эпистемологический статус. [Бун (Boon 2012) подчеркнул важность этой последней концепции устойчивости у Хакинга. Но именно потому, что я в основном согласен с Буном в том, что устойчивость следует рассматривать в связи с практико-техническими приложениями (а не просто со статистикой, как в случае с Хакингом: см. Hacking 1999: 231, сноска 6), я считаю, что вклад Хакинга в концепцию устойчивости как согласованности гораздо менее важен, чем его вклад в концепцию устойчивости как стабильности и технической воспроизводимости.]

Теперь нам необходимо рассмотреть, как более последовательно развить идею Хакинга, применив ее к обоим смыслам устойчивости.