Редукция - Оксфорд. Введение. Разделы 1 и 2.

[alevlakam]

Статья из книги "The Oxford Handbook of Philosophy of Science [Humphreys P. (ed.)]. Oxford University Press. 2016". Перевод мой и Гугла :)

Редукция

Андреас Хюттеманн (Andreas Hüttemann), Кёльнский университет, Германия; Алан Лав (Alan Love), кафедра философии, Университет Миннесоты

Оксфордский справочник по философии науки. Под редакцией Пола Хамфриса

Аннотация и ключевые слова

Редукция и редукционизм являются центральными философскими темами аналитической философии науки на протяжении более шести десятилетий. Вместе они охватывают множество вопросов из метафизики и эпистемологии. Эта статья представляет собой введение в тему, которое освещает, как исторически формировались современные эпистемологические дискуссии, и обрисовывает контуры конкретных случаев редукции в отдельных естественных науках. Рассматриваются единство науки и стремление к композиционной редукции в соответствии со многослойным представлением о науках, основополагающий вклад Эрнеста Нагеля в редукцию теории и то, насколько сильно он повлиял на последующие философские дискуссии, а также детализированные вопросы, касающиеся различных подходов к редукции, возникающих как в физических, так и в биологических науках (например, редукция типа «предельный случай» и редукция типа «часть-целое» в физике, различающий принцип в генетике и механизмы в молекулярной биологии). В заключении утверждается, что эпистемологическая гетерогенность и лоскутная организация естественных наук способствуют плюралистическому подходу к редукции.

Ключевые слова: композиция, редукция типа «предельный случай», Эрнест Нагель, механизмы, редукция типа «части-целое», редукция теории

____________________

Редукция и редукционизм являются центральными философскими темами аналитической философии науки уже более шести десятилетий. Вместе они охватывают множество вопросов из метафизики (например, физикализм и эмерджентность) и эпистемологии (например, структура теории, причинное объяснение и методология). Термин «редукция» обычно относится к асимметричному отношению между двумя элементами (например, теориями, объяснениями, свойствами и т.д.), где один элемент сводится к другому. Природа этого отношения характеризовалась по-разному для разных наборов элементов: редуктивные отношения между теориями часто понимались с точки зрения логического вывода, тогда как редуктивные отношения между свойствами иногда понимались с точки зрения тождества или супервентности. В зависимости от того, как характеризуется отношение, можно говорить об успешных редукциях, когда асимметричное отношение установлено или проявляется, и о неудачных редукциях, когда по какой-либо причине отношение не выполняется. Термин «редукционизм» обычно относится к более общему утверждению или предположению о существовании, доступности или желательности редукций в определенной области исследований. Например, если определенные виды редукции регулярно применяются в молекулярной биологии и составляют значительную часть ее объяснительной способности, то редукционизм можно использовать в качестве описательного обозначения (например, молекулярная биология использует редукционистские объяснения или применяет редукционистскую методологию).

Часто бывает, что аргументы за и против редукционизма одновременно рассматривают несколько различных значений термина «редукционизм» или предполагают, что определенная интерпретация является первичной, но взаимосвязь между различными концепциями редукционизма сложна, и отношения логического следования между ними практически или полностью отсутствуют. Тенденция к специализации в философии науки, в рамках которой философы все больше концентрируются на реальных научных практиках и спорах, сместила дискуссии от предоставления единственно правильного объяснения того, что такое редукция, к тому, почему или как ученые проводят редукционизм в более локальных контекстах. В результате возник раскол между метафизическими и эпистемологическими вопросами, поскольку первые часто ссылаются на соображения «в принципе» о том, что могла бы сказать завершенная наука, тогда как вторые подчеркивают соображения, идущие «от практики» и смягчающие возможные метафизические выводы, отчасти потому, что в научной практике мы находим как успешные, так и неудачные редукционизмы различного рода. Таким образом, аргумент, устанавливающий определенную связь редукционизма между двумя элементами в определенной области науки, не обязательно обобщается на аргумент в пользу редукционизма для всех элементов в этой области науки или для других областей науки.

Невозможно адекватно обобщить многочисленные подробные попытки анализа редукции и редукционизма в различных науках, даже если сосредоточиться только на естественных науках. Наша цель — не всеобъемлющий подход, а скорее введение в тему, которое проливает свет на то, как современные дискуссии формировались исторически, особенно благодаря работам Эрнеста Нагеля (Ernest Nagel), и обрисовывает контуры конкретных случаев редукции в определенных естественных науках. С этой целью мы начнем с обсуждения единства науки и стремления к композиционной редукции в соответствии со многоуровневым (layer-cake) представлением о науках (раздел 1). Далее мы рассмотрим основополагающие работы Нагеля по редукции теории и то, как они сильно повлияли на последующие философские дискуссии (раздел 2). Затем мы перейдем к детальным вопросам, возникающим при анализе редукции в различных науках. Сначала мы обратимся к физическим наукам, объясняя различные подходы к редукции (например, редукцию типа «предельный случай» и редукцию типа «часть-целое») и исследуя их применимость к случаям из физики конденсированных сред и квантовой механики (раздел 3). Затем мы исследуем биологические науки, прослеживая, как антиредукционистский консенсус возник в результате сопоставления генетики с усовершенствованным нагелевским взглядом на редукцию теории, а затем рассеялся, породив множество точек зрения на объяснительную редукцию, применимых ко всем биологическим наукам, включая развитие механистических подходов (раздел 4). В заключении мы утверждаем, что эпистемологическая гетерогенность и лоскутная организация естественных наук способствуют плюралистическому подходу к редукции (раздел 5).

1. Единство науки и микроредукция

Общим моментом, пронизывающим различные подходы к редукции, является стремление к согласованности между двумя или более областями. Это часто проявляется под видом объединения, например, того, как различные теории сочетаются друг с другом и обеспечивают более единое объяснение. Ответ на вопрос, достигнуто или нет такое объединение, казалось, затрагивал извечные проблемы: являются ли живые системы чем-то большим, чем просто физические составляющие с соответствующей организацией? Являются ли столы и стулья просто роями субатомных частиц? Многие логические эмпиристы середины XX века формально отстранялись от таких метафизических вопросов и подходили к ним косвенно. Они сосредоточились на том, как эти вопросы будут сформулированы в рамках научных теорий: сводится ли биология к физике? Сводится ли макроскопическое поведение объектов к поведению их микроскопических составляющих? Рабочее предположение заключалось в том, что желательно уравновесить растущую специализацию наук метанаучным исследованием, «способствующим интеграции научных знаний» (Oppenheim and Putnam, 1958, 3). Эта интеграция продвигалась в русле «Единства Науки» как организующего принципа, относящегося к «идеальному состоянию науки» и «всепроникающей тенденции в науке, стремящейся к достижению этого идеала» (4). «Единство», о котором шла речь, опиралось на сложную концепцию редукции и видение редукционизма, а разнообразие вопросов, рассматриваемых сейчас в философских дискуссиях, можно понимать как медленное распутывание этих взаимосвязанных утверждений.

Логические эмпиристы рассматривали редукцию как форму прогресса: «Название „редукция“ применяется к определенному типу прогресса в науке… замене принятой теории… новой теорией… которая в некотором смысле превосходит ее» (Kemeny and Oppenheim, 1956, 6–7). Таким образом, единство науки обеспечивалось прогрессивной редукцией одной теории в другую (т.е. формой редукционизма). Успешные редукции способствуют достижению цели объединения. Концепция редукции, к которой они обращались — «микроредукция» — предполагает установление явных композиционных связей между объектами в одной науке (например, молекулами в химии) и компонентами этих объектов в другой науке (например, субатомными частицами в физике). Эта картина опирается на иерархию уровней, в которой каждое целое на одном уровне может быть разложено на составляющие на более низком уровне: социальные группы, многоклеточные организмы, клетки, молекулы, атомы и элементарные частицы. Теории объектов и их составляющих были связаны в микроредукциях, что способствует многоуровневому взгляду на науки, предлагающему теории на соответствующих уровнях композиционной иерархии: социология, биология организмов, молекулярная биология, химия и физика. Таким образом, микроредукция сводит одну отрасль науки с теорией объектов в своей области (например, химию) к другой отрасли науки с теорией составляющих этих объектов в своей области (например, к физике).

Эта точка зрения излагает четкую философскую программу: охарактеризовать природу редукции теории, чтобы можно было оценить успех (или неудачу) микроредукций на разных иерархических уровнях в отношении стремления к идеалу объединения (т. е. редукционизма). Сопутствующие задачи включают в себя объяснение структуры научных теорий, перевод специфической лексики одной науки в другую и изложение вывода науки более высокого уровня из науки более низкого уровня. Учитывая преобладающее представление об объяснении как о логическом выводе объясняемого явления из универсальных законов и начальных условий (Hempel and Oppenheim, 1965 [1948]), успешная микроредукция носила объяснительный характер. Хотя на практике это, возможно, и не произойдёт («будет ли когда-нибудь достигнута единая [завершенная, унифицированная] наука»; Oppenheim and Putnam, 1958, 4), видение «в принципе» было обнадеживающим: фундаментальная теория основных составляющих Вселенной, из которой мы можем вывести все теории и законы, относящиеся к ее более сложным целостностям. Эпистемологическим следствием стало бы сокращение общего числа законов, «что позволило бы, в принципе, обойтись без законов [науки более высокого уровня] и объяснить соответствующие наблюдения, используя [науку более низкого уровня]» (7).

В рамках этого глобального видения единства науки, основанного на микроредукции, существует множество различных утверждений о редукции: (a) редукция — это тип прогресса, (b) редукция — это отношение между теориями, (c) редукция подразумевает логическое выведение, (d) редукция является объяснительной, и (e) редукция является композиционной (часть-целое). Большая часть дискуссий о редукции с 1960-х по 1980-е годы может быть описана как распутывание и оценка этих утверждений: (a) Как следует понимать научный прогресс? Всегда ли он носит редукционистский характер? (b) Какова структура теорий? Являются ли теории единственным, что может быть редуктивно связано? (c) Всегда ли редукция подразумевает логическое выведение или следует понимать ее иначе? (d) Всегда ли редукция является объяснительной? Как следует понимать, что считается объяснением? (e) Всегда ли редукция является композиционной или иногда она может быть, например, причинной?

В дискуссиях вокруг этих вопросов можно выделить как минимум три тенденции: (a) для осмысления научного прогресса потребовалось гораздо больше, чем концепции редукции, разработанные логическими эмпиристами; (b) вопросы о природе редукции теории стали преобладать в обсуждениях структуры теории (Suppe, 1977), в дискуссиях о том, связаны ли теории логически или иным образом, в проблемах эмпирической неадекватности многослойного подхода к наукам и в дискуссиях в связи с распадом консенсуса относительно дедуктивно-номологического подхода к объяснению (Woodward, 2011); и (c) растущее внимание к примерам из нефизических наук поставило под сомнение вопрос о том, следует ли рассматривать редукцию как отношение между теориями и как относящуюся к композиции (Hüttemann and Love, 2011; Kaiser, 2012; Love and Hüttemann, 2011). В дальнейшем мы игнорируем пункт (а) и сосредотачиваемся на пунктах (b) и (c), рассматривая влиятельную концепцию редукции теории Нагеля (раздел 2), исследуя развитие идей о редукции и объяснении в физических науках (раздел 3) и анализируя биологические рассуждения, которые ставили под сомнение применимость редукции теории и способствовали появлению различных формулировок объяснительной редукции (раздел 4).

Оппенгейм и другие логические эмпиристы уже осознавали расширение понятий, относящихся к редукции: «эпистемологическое использование терминов „редукция“, „физикализм“, „единство науки“ и т. д. следует тщательно отличать от использования этих терминов в данной работе» (Oppenheim and Putnam, 1958, 5). Для большей ясности в отношении разнообразия значений редукции и редукционизма, которые были рассмотрены, мы предлагаем следующую упрощенную классификационную схему (Brigandt and Love, 2012, Sarkar, 1992).

Метафизическая редукция:

Сюда относятся такие тезисы, как метафизический редукционизм или физикализм, которые утверждают, что все системы более высокого уровня (например, организмы) состоят из молекул и существуют исключительно посредством молекул и их взаимодействий. Связанные с этим понятия включают супервентность (нет отличия в свойстве более высокого уровня если нет отличия в каком-либо лежащем в его основе свойстве более низкого уровня), тождественность (каждая сущность более высокого уровня идентична упорядоченному расположению сущностей более низкого уровня), эмерджентность (сущность более высокого уровня не сводится к составляющим её молекулам и их взаимодействиям) и нисходящая причинность (сущность более высокого уровня обладает способностью вызывать изменения в сущностях более низкого уровня, что не сводится к её составляющим более низкого уровня).

Эпистемологическая редукция:

Сюда относятся утверждения о представлении и объяснении или методологии. В отношении представления и объяснения вопросы вращаются вокруг идеи о том, что знание о сущностях более высокого уровня может быть каким-то образом сводится к знанию о сущностях более низкого уровня. К доминирующим темам относятся: форма знания, например, представляет ли оно собой теории, структурированные определенным образом, или другие единицы (например, модели или концепции), вопрос о том, что считается объяснением и проявляется ли все это одинаково в разных областях науки. В отношении методологии вопросы вращаются вокруг наиболее эффективных методов научного исследования. Должны ли экспериментальные исследования всегда быть направлены на выявление низкоуровневых характеристик высокоуровневых сущностей, например, путем разложения сложной системы на части (Bechtel and Richardson, 1993)? Хотя опыт успешных исследований может указывать на утвердительный ответ, исключительное использование редукционистских исследовательских стратегий может привести к систематическим искажениям в сборе данных и объяснительных моделях (Wimsatt, 2007).

Оставшаяся часть нашего обсуждения посвящена эпистемологической редукции с особым акцентом на представление и объяснение, начиная с влиятельной работы Нагеля.

2. Концепция редукции Нагеля

Дискуссии о редукции теории касаются взаимосвязи двух теорий, имеющих пересекающиеся области применения. Как правило, это происходит, когда одна теория сменяет другую, что тем самым связывает редукцию с прогрессом, например, требуя, чтобы новая теория-предсказатель объясняла явления, предсказанные или объясненные старой теорией (Kemeny and Oppenheim, 1956). Наиболее влиятельной попыткой сформулировать эту идею стала концепция редукции, предложенная Эрнестом Нагелем (Ernest Nagel, 1961, ch. 11). Она остается общей основой для любых современных дискуссий о редукции теории. Нагель рассматривал редукцию как частный случай объяснения: «объяснение теории или набора экспериментальных законов, установленных в одной области исследования, теорией, обычно, хотя и не всегда, сформулированной для какой-либо другой области» (1961, 338). Объяснение понималось в соответствии с дедуктивно-номологической моделью: «редукция осуществляется, когда экспериментальные законы вторичной науки… оказываются логическими следствиями теоретических предположений… первичной науки» (352). Нагель выдвинул два формальных условия, необходимых для сведения одной теории к другой. Первое — условие связности. Если рассматриваемые теории используют различную терминологию, необходимо установить некие связи, которые соединяют их термины. Например, «температура», используемая в термодинамике, не встречается в статистической механике. Эти связи стали известны как «мостовые законы» и часто предполагались как бикондиционалы, выражающие синтетические тождества (например, температура идеального газа и средняя кинетическая энергия газа).

Второе условие — выводимость. Законы редуцированной теории должны быть логически выведены из законов редуцирующей теории. В качестве примера можно привести волновую теорию света и теорию электромагнетизма Максвелла. После того как было установлено, что световые волны представляют собой электромагнитное излучение определенного вида (мостовой закон), было выполнено условие возможности связи обеих теорий, и волновая теория света могла быть сведена к теории Максвелла. Все, что волновая теория говорила о распространении света, могло (по-видимому) быть выведено из объединения теории Максвелла и мостового закона (выводимость). Волновая теория становится частью теории Максвелла, описывающей поведение определенного вида электромагнитного излучения (световых волн), хотя и выраженной в другой терминологии, которая может быть сопоставлена ​​с терминологией Максвелла (Sklar, 1967). Если это объяснение верно, волновая теория света может быть сведена к теории электромагнетизма Максвелла. Таким образом, успешные «нагелевские редукции» поглощают, встраивают или интегрируют старую теорию в теорию-преемницу и сокращают число независимых законов или предположений, необходимых для объяснения явлений (т.е. остаются только те, которые содержатся в новой теории). Хотя успешные предсказания старой теории относительно явлений сохраняются, от ее предположений или законов можно отказаться, по крайней мере, в принципе.

Нагель и другие логические эмпиристы осознавали, что их концепция редукции является своего рода идеализацией, но вскоре выявился ряд ключевых проблем. Первая заключалась в несоизмеримости значений. Если значение теоретического термина частично определяется его контекстом, то термины в старой и новой теориях будут иметь разные значения. Таким образом, нарушается необходимое условие выводимости (Feyerabend, 1962). Однако эта критика основывалась на спорном предположении, что значение теоретических терминов выводится из контекста всей теории (то есть подразумевался холизм). Вторая проблема заключалась в отсутствии мостовых законов в форме бикондиционалов, особенно в биологии и психологии. Третья проблема заключалась в отсутствии хорошо структурированных теорий с универсальными законами; подход Нагеля не может объяснить редукцию в науках, где теории и законы играют менее значительную роль (см. раздел 4). Наконец, новая теория, как правило, не воспроизводит предсказания старой теории — и на то есть веские причины, поскольку новая теория часто делает более точные предсказания. Последнее возражение оказало особенно сильное влияние на дискуссии о редукции теории в физике (см. раздел 3).

Несмотря на эти проблемы, концепция редукции Нагеля служила основной отправной точкой почти для всех дискуссий о редукции и редукционизме. Это справедливо и для дискуссий о том, можно ли свести химию к физике (Weisberg, Needham, and Hendry, 2011, Hendry and Needham, 2007) и можно ли свести классическую генетику к молекулярной генетике (см. раздел 4). Эти дискуссии следовали стандартной схеме. Во-первых, предполагалось, что если какое-либо редукционистское утверждение верно, то соответствующая концепция редукции является нагелевской. Во-вторых, было обнаружено, что нагелевская редукция теории не способна охватить отношения между различными теориями, моделями или представлениями в рассматриваемой области науки. В результате стали популярны различные антиредукционистские или нередукционистские утверждения, но стало очевидно, что такие чисто негативные утверждения не отражают должным образом отношения, исследуемые в естественных науках, что способствовало развитию новых концепций редукции.

Дискуссии о редукции в философии сознания, которые широко отслеживались философами, не обязательно работавшими в конкретных естественных науках, служат иллюстрацией того, как редукция теории Нагеля формировала дискуссии. Когда стало очевидно, что утверждения о психических состояниях, свойствах или событиях не могут быть сведены (в смысле Нагеля) к нейробиологии или смежным наукам, стали популярны различные формы нередуктивного физикализма. Это, в свою очередь, привело к развитию альтернативных концепций редукции для характеристики связи между различными формами представлений. Например, утверждалось, что существенным требованием в философии сознания является не редукция Нагеля, а объяснение мостовых законов. Необходимо объяснение того, почему боль коррелирует со стимуляцией определенных нервных волокон или идентична ей, что остается необъясненным в редукции Нагеля. Так называемая функциональная редукция, если бы она была достигнута, дала бы нам редуктивное объяснение боли с точки зрения лежащих в её основе физических или нейробиологических особенностей и тем самым предоставила бы доказательства метафизической редукции психического к физическому (Chalmers, 1996, Levine, 1993, Kim, 1998, 2005). Функциональная редукция состоит из трёх шагов: (1) свойство M, которое необходимо редуцировать, получает функциональное определение следующего вида: наличие M = наличие некоторого свойства P (в лежащей в основе редуцирущей области), такого что P выполняет причинную задачу C; (2) обнаруживаются свойства или механизмы в области редукции, которые выполняют причинную задачу C; и (3) строится теория, объясняющая, как то, что реализует M, выполняет задачу C (Kim, 2005, 101–102).

Данное объяснение функциональной редукции является абстрактным и плохо связано с реальной научной практикой нейробиологии, а также плохо подкреплено эмпирическими данными и конкретными примерами. В этом отношении дискуссия в философии сознания отличается от развития вопросов редукции в философии науки. Это расхождение отчасти объясняет, почему возрождение разговоров о механизмах в нейробиологии было связано с отказом от редукции (см. раздел 4).