Лакатос И. Фальсификация и методология научно-исследовательских программ

ОГЛАВЛЕНИЕ

3. МЕТОДОЛОГИЯ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ ПРОГРАММ

(г) Новый взгляд на решающие эксперименты конец скороспелой рациональности

Мы сделали бы ошибку, предположив, что ученый обязан оставаться сторонником некой исследовательской программы до тех пор, пока она не исчерпает весь запас своей эвристической силы, что он не может предложить иную соперничающую программу до того, как уже всем станет ясно, что прежняя программа достигла точки, с которой начинается регрессия. (Хотя, конечно, можно понять раздражение физика, когда, работая в самом разгаре прогрессивной фазы исследовательской программы, он наблюдает размножение неясных метафизических теорий, не дающих ниче-
116
го для эмпирического прогресса208). Ученый не должен соглашаться с тем, что исследовательская программа превращается в Weltanschauung,* некое воплощение научной строгости, претендующее на роль всезнающего арбитра, определяющего что можно и что нельзя считать научным объяснением, подобно тому, как, ссылаясь на математическую строгость, пытаются решать, что можно, а что нельзя считать математическим доказательством. К сожалению, именно на такой позиции стоит Т. Кун то, что он называет нормальной наукой”, на самом деле есть не что иное, как исследовательская программа, захватившая монополию. В действительности же исследовательские программы пользуются полной монополией очень редко, к тому же очень недолго, какие бы усилия не предпринимали картезианцы ли, ньютонианцы ли, сторонники ли Бора. История науки была и будет историей соперничества исследовательских программ (или, если угодно, “парадигм”), но она не была и не должна быть чередованием периодов нормальной науки чем быстрее начинается соперничество, тем лучше для прогресса “Теоретический плюрализм” лучше, чем “теоретический монизм” здесь я согласен с Поппером и Фейерабендом и не согласен с Куном 209
От идеи соперничества научных исследовательских программ мы переходим к проблеме как элиминируются исследовательские программы? Из всего хода предшествующих рассуждений следует, что регрессивный сдвиг проблем может рассматриваться как причина элиминации исследовательской программы
117
не в большей степени, чем старомодные “опровержения” или куновские “кризисы”. Возможны ли какие-либо объективные (в отличие от социо-психологических причины, по которым программа должна быть отвергнута, то есть элиминировано ее твердое ядро и программа построения защитных поясов? Вкратце, наш ответ состоит в том, что такая объективная причина заключена в действии соперничающей программы, которой удается объяснить все предшествующие успехи ее соперница которую она к тому же превосходит дальнейшей демонстрацией эвристической силы.210
Однако критерий “эвристической силы” сильно зависит от того, как мы понимаем “фактуальную новизну”. До сих пор мы предполагали, что можно непосредственно установить, предсказывает новая теория новые факты или нет. Однако новизна фактуального высказывания часто становится явной только спустя много времени. Чтобы показать это, я начну с примера.
Формула Бальмера для линий водородного спектра может быть выведена как следствие из теории Бора. Было ли это новым фактом? Поспешный ответ мог бы состоять в том, что никакой новизны здесь нет, поскольку формула Бальмера была известна ранее. Но это только половина истины. Бальмер просто наблюдал B1: водородные линии подчинены бальмеровской формуле. Бор предсказал B2: бальмеровская формула описывает различия энергетических уровней на различных орбитах электрона в атоме водорода. Можно было бы сказать, что B1 уже содержит в себе
118
все чисто “наблюдаемое” содержание В2. Но это значило бы, что предполагается чисто “наблюдательный” уровень, не зараженный теорией и не восприимчивый к теоретическому изменению. На самом деле Bi было принято только потому, что оптические, химические и другие теории, на которые опиралось наблюдение Бальмера, были хорошо подкреплены и признаны в качестве интерпретативных теорий; но и эти теории всегда могут быть поставлены под вопрос. Могут сказать, что В1 может быть “очищено” от теоретических предпосылок, и тогда то, что действительно наблюдал Бальмер, выражается более скромным утверждением В0: спектральные линии полученные в некоторых разрядных трубках при определенных точно фиксированных условиях (или в ходе “контролируемого эксперимента”), подчиняются бальмеровской формуле. Однако известные аргументы Поппера показывают, что подобным образом мы никогда не приходим к какому-либо последнему основанию “чистого наблюдения”; как легко показать, “наблюдательные” теории стоят и за спиной В0.211-214 С другой стороны, если учесть длительное и прогрессивное развитие программы Бора, можно сказать, что, доказав свою эвристическую силу, ее твердое ядро само получило хорошее подкрепление215 и поэтому могла рассматриваться как “наблюдательная” или интерпретативная теория. Но тогда В2 уже рассматривается не просто как теоретическая переинтерпретация B1, но как некоторый новый факт.
Эти соображения заставляют нас по-но-
119
вому оценить значение ретроспективы и несколько либерализовать наши критерии. Новая исследовательская программа, вступившая в конкурентную борьбу, может начать с нового объяснения “старых” фактов, но иногда требуется много времени, чтобы она предсказала “действительно новые” факты. Например, кинетическая теория тепла, по-видимости, плелась в хвосте у феноменологической теории, запаздывая с объяснениями фактов иногда на десятилетия, прежде чем нагнала и наверстала упущенное после объяснения теорией Эйнштейна — Смолуховского броуновского движения в 1905 г. С этого момента то, что ранее рассматривалось как умозрительная переинтерпретация старых фактов (относительно тепла и т.п.), стало пониматься как открытие новых фактов (относительно атомов).
Все это убедительно говорит о том, что не следует отказываться от подающей надежды исследовательской программы только потому, что она не смогла одолеть сильную соперницу. Ее не следует отбрасывать, если она, при условии, что у нее нет соперницы, осуществляет прогрессивный сдвиг проблем.216 И разумеется, следует рассматривать по-новому интерпретированный факт как новый факт, не обращая внимания на претензии любителей коллекционирования фактов на приоритет. До тех пор, пока подвергнутая рациональной реконструкции исследовательская программа подает надежды на прогрессивный сдвиг проблем, ее следует оберегать от распада под ударами критики со стороны сильной и получившей признание соперницы.217
120
Все это вместе взятое подчеркивает важность методологической терпимости, но оставляет открытым вопрос, как же все-таки элиминируются исследовательские программы. У читателя может возникнуть подозрение, что столь сильная либерализация могла бы в конце концов просто подорвать наши критерии так, что это привело бы к радикальному скептицизму. Тогда и знаменитые “решающие эксперименты” уже не могли бы свалить исследовательскую программу следовательно — “все проходит”.218
Но это подозрение бесосновательно. Внутри исследовательской программы “малые решающие эксперименты”, призванные сделать выбор между последовательными вариантами — дело вполне обычное. С помощью эксперимента нетрудно сделать выбор между n-й и n+1-й версией, поскольку n+1-й версия не только противоречит п-й, но и превосходит ее. Если n+1-я версия имеет более подкрепленное содержание, определяемое в рамках одной и той же программы и на основе одних и тех же достаточно подкрепленных “наблюдательных” теорий, то элиминация имеет относительно обычный характер (относительно — поскольку и здесь такое решение может быть оспорено). Апелляция иногда бывает успешной; во многих случаях, когда под вопрос ставится “наблюдательная” теория, она не имеет достаточного подкрепления, в ней много неясного, наивного, ее допущения носят “скрытый” характер, и только, когда такой теории брошен вызов, ее допущения эксплицируются, проясняются, подвергаются проверке и могут быть опроверг-
121
нуты. Однако, “наблюдательные” теории сплошь и рядом сами погружены в некоторую исследовательскую программу, а это значит, что апелляция приводит к конфликту между двумя исследовательскими программами именно в таких случаях возникает надобность в “большом решающем эксперименте”.
Когда соперничают две исследовательские программы, их первые “идеальные” модели, как правило, имеют дело с различными аспектами данной области явлении (так, первая модель ньютоновской полукорпускулярной оптики описывала рефракцию световых лучей, первая модель волновой оптики Гюйгенса—интерференцию). С развитием соперничающих исследовательских программ они постепенно начинают вторгаться на чужую территорию, и тогда возникает ситуация, при которой n-й вариант первой программы вступает в кричащее противоречие с m-м вариантом второй программы.219 Ставится (неоднократно) некий эксперимент, и один из этих вариантов терпит поражение, а другой празднует победу. Но борьба на этом не кончается: всякая исследовательская программа на своем веку знает несколько таких поражений. Чтобы вернуть утраченные позиции, нужно только сформулировать n+1-й (или n+k-й) вариант, который смог бы увеличить эмпирическое содержание, часть которого должна пройти успешную проверку.
Если длительные усилия ни к чему не приводят, и программа не может вернуть себе прежние позиции, борьба затихает, а исходный эксперимент задним числом призна-
122
ется “решающим”. Но если потерпевшая поражение программа еще молода и способна быстро развиваться, если ее “прото-научные” достижения вызывают достаточное доверие, предполагаемые “решающие эксперименты” один за другим оттесняются в сторону, уступая ее рывкам вперед.* Даже если проигравшая какое-то сражение программа находится в зрелом возрасте, привыкнув к признанию и “утомившись” от него, приближается к “естественной точке насыщения”,220 она все же может долго сопротивляться и предлагать остроумные инновации, увеличивающие эмпирическое содержание, даже если при этом они не увенчиваются эмпирическим успехом. Программу, которую поддерживают талантливые ученые, обладающие живым и творческим воображением, победить чрезвычайно трудно. Со своей стороны, упрямые защитники потерпевшей поражение программы могут выдвигать объяснения ad hoc экспериментов и злонамеренные “редукции” ad hoc победившей программы с тем, чтобы разбить ее. Но такие попытки следует отвергнуть как ненаучные.
Теперь понятно, почему решающие эксперименты признаются таковыми лишь десятилетия спустя. Эллиптические орбиты Кеплера были признаны решающими доказательствами правоты Ньютона и неправоты Декарта лишь почти через сто лет после того, как об этом заявил Ньютон; аномальное поведение перигелия Меркурия в течение десятков лет было известно как один из многих пока еще нерешенных вопросов, стоявших перед программой Ньютона; но то, что
123
теория Эйнштейна объяснила этот факт лучше, превратило заурядную аномалию в блестящее “опровержение” исследовательской программы Ньютона. 221-222 Юнг утверждал, что его эксперимент с двойной щелью 1802 г. был решающим экспериментом в споре корпускулярной и волновой оптическими программами; но это заявление было признано гораздо позже, когда разработанная Френелем волновая программа оказалась значительно “прогрессивней” корпускулярной и стало ясно, что ньютонианцы не могут тягаться с ее эвристической мощью. Таким образом, аномалия, известная в течение десятков лет, обрела почетный статус опровержения, а эксперимент — титул “решающего” лишь после долгого периода неравномерного развития обеих программ, соперничавших между собой. Броуновское движение почти сто лет находилось посредине поля сражения, прежде чем стало ясно, что программа феноменологических исследований разрушается этим фактом и счастье войны поворачивается лицом к атомистам “Опровержение” Майкельсоном серии Бальмера игнорировалось целым поколением физиков до тех пор, пока исследовательская программа Бора своим триумфом не поддержала его
Наверное, стоит более подробно рассмотреть примеры экспериментов, “решающий” характер которых стал очевидным только задним числом. Сначала рассмотрим знаменитый эксперимент Майкельсона-Морли 1887 года, который якобы фальсифицировал теорию эфира и “привел к теории относительности, а затем — эксперименты Луммера-
124
Принсгейма, которые якобы фальсифицировали классическую теорию излучения и “привели к квантовой теории”.223 И, наконец, обсудим эксперимент, который многими физиками считался опровержением законов сохранения, а на деле стал блестящим подтверждением последних.

 

(г1) Эксперимент Майкельсона—Морли
Майкельсон впервые придумал свой эксперимент для проверки противоречивших друг другу теорий Френеля и Стокса о влиянии движения земли на эфир224, во время своего посещения института Гельмгольца в Берлине в 1881 г. Согласно теории Френеля, Земля движется сквозь эфир, остающийся неподвижным, однако частично увлекаемый движением Земли; из теории Френеля следовало, что скорость эфира по отношению к Земле имеет положительное значение (другими словами, существует “эфирный ветер”) По теории Стокса, Земля полностью переносит вместе с собой содержащийся внутри нее эфир и непосредственно на поверхности Земли скорость эфира не отличается от скорости Земли (иначе говоря, относительная скорость эфира равна нулю, и значит, нет “эфирного ветра”). Вначале Стоке считал, что две эти теории эквивалентны по отношению к имевшимся тогда наблюдениям: например, при помощи соответствующих вспомогательных гипотез обе теории объясняли аберрацию света Но Майкельсон утверждал, что его эксперимент 1881 г. был решающим в споре между этими теориями и разрешил этот спор в поль-
125
зу Стокса.225 Скорость Земли по отношению к эфиру могла определяться величинами намного меньшими, чем это следовало из теории Френеля. Из этого Майкельсон заключил, что “результат, предсказываемый гипотезой неподвижного эфира, не наблюдается, откуда с необходимостью следует вывод о том, что данная гипотеза [о неподвижном эфире] ошибочна”.226 Как это часто бывает, Майкельсон был экспериментатором, которому пришлось выслушивать урок теоретика. Ведущий физик-теоретик того времени Г. Лоренц показал, что Майкельсон ошибочно истолковал свои наблюдения, которые “на самом деле” не противоречили гипотезе неподвижного эфира; позднее Майкельсон назвал анализ Лоренса “весьма поучительным”.227 Кроме того, Лоренц показал, что вычисления Майкельсона должны быть неточными; теория Френеля предсказывала только половину тех результатов, которые были получены в опыте американского физика. Из этого Лоренц заключил, что эксперимент Майкельсона не опроверг теорию Френеля и, тем более, не доказал справедливость теории Стокса. Лоренц настаивал на том, что теория Стокса противоречива: она исходит из двух исключающих друг друга требований — неподвижности эфира на поверхности Земли по отношению к последней и, вместе с тем, потенциала относительной скорости; ясно, что эти требования несовместимы.
Однако, если бы даже Майкельсон действительно опроверг теорию неподвижного эфира, сама программа, включающая эту теорию, оставалась бы неприкосновенной; не
126
так уж трудно было бы изобрести какие-то иные варианты эфирной программы, которые предсказывали бы очень малые значения величины скорости эфирного ветра. Лоренц немедленно предложил такую гипотезу. Она была проверяемой, и Лоренц благородно представил ее на суд эксперимента.228 Майкельсон вместе с Морли приняли вызов.
Эксперимент опять показал, что относительная скорость Земли по отношению к эфиру, по-видимому, равна нулю, что противоречило теории Лоренца. Но к этому времени Майкельсон стал более осторожным в интерпретации своих данных; он даже допускал вероятность того, что солнечная система в целом могла бы двигаться в направлении, противоположном движению Земли; поэтому он решил повторить эксперимент несколько раз с интервалом в три месяца, чтобы “избежать всякой неопределенности”.229 В другой статье Майкельсон уже ничего не говорит о “выводах, следующих с необходимостью” и “ошибочности гипотезы”. Его высказывания теперь более осмотрительны: “Из предшествующих рассуждений, как можно с некоторой определенностью судить, следует, что если бы какое-либо относительное движение между землей и светоносным эфиром имело место, его численное значение было бы настолько малым, чтобы отвергнуть френелевское объяснение аберрации”.230
Это означает, что Майкельсон все же полагал теорию Френеля опровергнутой (вместе с новой теорией Лоренца); но здесь уже нет прежнего утверждения, которое он делал в 1881 г., что опровергнута сама “теория не-
127
подвижного эфира”. (Существование “эфирного ветра” должно было, по его мнению, проверяться на “высоко поднятых над земной поверхностью установках”, например, на вершине горы.231)
Если теоретики, сторонники эфира, вроде лорда Кельвина, выражали сомнения в “экспериментальной сноровке” Майкельсона,232 то Лоренц подчеркивал, что, вопреки простодушным притязаниям этого эксперимента, и его новый эксперимент “также не вносит ясность в вопрос, ради которого был предпринят”.233 Теория Френеля вполне может рассматриваться как интерпретативная, то есть как теория, с помощью которой интерпретируются факты, а не как теория, проверяемая этими фактами; поэтому, рассуждает Лоренц, “значение эксперимента Майкельсона—Морли скорее состоит в том, что он говорит о определенном изменении в процедуре измерения”,234* размеры тел зависят от их движения сквозь эфир Лоренц разработал этот “креативный сдвиг” в рамках программы Френеля с большой изобретательностью и утверждал, что ему удалось устранить “противоречие между теорией Френеля и результатом Майкельсона”.235 Но он соглашался с тем, что “поскольку природа молекулярных сил нам еще не вполне известна, проверить эту гипотезу невозможно”,236 по крайней мере за время своего существования эта гипотеза не смогла предсказать никаких новых фактов 237
Тем временем (в 1897г.) Майкельсон осуществил свой давно задуманный эксперимент по измерению скорости эфирного ветра
128
на вершине горы. Он ничего не обнаружил. Поскольку ранее он полагал, что ему удалось доказать справедливость теории Стокса, согласно которой эфирный ветер мог быть обнаружен на значительной высоте, теперь он был обескуражен. Если бы теория Стокса была верна, градиент скорости эфира должен быть очень малым. Майкельсон был вынужден заключить, что “влияние Земли на эфир распространяется на расстояние порядка земного диаметра”.238 Такой результат он посчитал “невероятным” и решил, что в 1887 г. он вывел ошибочный вывод из своего эксперимента: нужно было отвергнуть теорию Стокса и принять теорию Френеля; теперь он готов согласиться с любой разумной вспомогательной гипотезой, чтобы “спасти” последнюю, не исключая и гипотезы Лоренца 1892 г.239 Теперь, по-видимому, он предпочитает гипотезу Лоренца—Фицджеральда о сокращении продольных размеров движущегося тела; в 1904 г. его коллеги Миллер и Морли начинают серию экспериментов с целью обнаружения зависимости этого сокращения от того, из какого материала состоит движущееся тело.240
В то время как большинство физиков пыталось интерпретировать эксперименты Майкельсона в рамках эфирной программы, Эйнштейн независимо от Майкельсона, Фицджеральда и Лоренца, но под влиянием критики Э.Маха в адрес ньютоновской механики, предложил новую прогрессивную исследовательскую программу.241 Эта новая программа не только “предсказала” и объяснила результат эксперимента Майкельсона—Морли,
129
но и предсказала целый набор фактов, о которых ранее нельзя было и помыслить, причем эти предсказания получили впечатляющие подтверждения. И только потом, спустя двадцать пять лет, эксперимент Майкельсона—Морли стал рассматриваться как “величайший негативный эксперимент истории науки”.242 Но сразу это произойти не могло. Эксперимент был негативным, но по отношению к чему? Это было не ясно. Больше того, Майкельсон в 1881 г. еще считал свой эксперимент положительным. Тогда он полагал, что опроверг теорию Френеля, но подтвердил теорию Стокса. И сам Майкельсон, и впоследствии Фицджеральд и Лоренц истолковывали результат этого эксперимента положительным образом в рамках программы эфира.243 Как это бывает со всяким экспериментальным результатом, его негативность по отношению к старой программе была установлена только позднее, после многочисленных попыток ad hoc, направленных на то, чтобы освоить этот результат в регрессирующей старой программе, и после постепенного упрочения новой прогрессивной победоносной программы, в рамках которой он превращается в положительный пример. При этом никогда не исключается возможность того, что какая-то часть регрессирующей программы будет реабилитирована.
Лишь исключительно трудный и неопределенно длительный процесс может привести исследовательскую программу к победе над ее соперницами; поэтому нужно очень осмотрительно пользоваться термином “решающий эксперимент”. Даже тогда, когда очевидно,
130
что исследовательская программа уже вытеснила свою предшественницу, это происходит не в результате какого-либо “решающего эксперимента”; если наступает момент, когда решающий эксперимент ставится под сомнение, развитие новой исследовательской программы не приостанавливается, если это не сопровождается мощным прогрессивным импульсом старой программы.244 Негативность — и значимость — эксперимента Майкельсона — Морли определяются прежде всего прогрессивным сдвигом, обеспеченным новой исследовательской программой, в которой он нашел мощную поддержку, и его “величие” есть только отражение величия двух программ, вовлеченных в этот спор.
Было бы интересно провести подробный анализ того, как судьба эфирной теории решалась в соперничестве различных проблемных сдвигов. Но под влиянием наивного фальсификационизма наиболее интересная регрессивная фаза эфирной теории после “решающего эксперимента” Майкельсона попросту игнорировалась большинством эйнштейнианцев. С их точки зрения, эксперимент Майкельсона—Морли сам по себе, без посторонней помощи оказался сокрушителем теории эфира, после чего приверженность ей должна была рассматриваться лишь как свидетельство консерватизма взглядов, граничащего с обскурантизмом. С другой стороны, этот пост-майкельсоновский период теории эфира не был критически осмыслен и антиэйнштейнианцами, по мнению которых теория эфира, несмотря ни на что, не проиграла свой матч: все положительное, что можно
131
найти в теории Эйнштейна, по существу содержится в эфирной теории Лоренца, а победа Эйнштейна была лишь данью позитивистской моде В действительности же длительная серия экспериментов Маикельсона с 1981 по 1935 гг., проведенных, чтобы подвергнуть последовательной проверке различные варианты теории эфира, является поучительным примером регрессивного сдвига проблем245 (И все же исследовательские программы способны выбираться из регрессивных провалов Хорошо известно, что теория эфира Лоренца легко может быть усилена таким образом, что в некотором нетривиальном смысле она будет эквивалентной не-эфирной теории Эйнштейна.246 В контексте большого “креативного сдвига” эфир может еще вернуться247)
Внимательно всматриваясь в прошлое и следя за изменениями оценок знаменитого эксперимента, мы можем понять, почему в период между 1881 и 1886 гг о нем не было даже упоминаний в литературе Когда французский физик Потье указал Майкельсону на его ошибку в эксперименте 1881 г., Майкельсон решил не сообщать в печать об этом Причину он объяснил в письме Рэлею в марте 1887 г. “Я не раз пытался заинтересовать моих ученых друзей этим экспериментом, но без успеха, я никогда не сообщал о замеченной ошибке (мне совестно признаться в этом), потому что я был обескуражен тем, насколько мало внимания привлекла эта работа, и мне казалось, что она не заслуживала этого равнодушия”248 Между прочим, это письмо было написано в ответ на письмо от Рэлея, обратившего внимание Майкельсона
132
на статью Лоренца. Это письмо стало побудительным импульсом к эксперименту 1887 г. Но и после 1887 г , и даже после 1905 г эксперимент Майкельсона—Морли все же не считался опровержением существования эфира, и к тому были достаточно веские основания Этим объясняется, почему Нобелевская премия была вручена Майкельсону (1907 г) не за “опровержение теории эфира”, а за “создание прецизионных оптических приборов, а также за спектроскопические и метрологические измерения, выполненные с их помощью”,249 а также почему эксперимент Майкельсона—Морли даже не был упомянут в речи лауреата во время вручения премии Он также хранил молчание о том, что, хотя вначале он изобрел свой прибор, чтобы измерить скорость света с большой точностью, затем он был вынужден улучшить свои оптические инструменты, чтобы иметь возможность проверки некоторых специальных теорий эфира, а также о том, что “прецизионность” его эксперимента 1887 г была в основном ответом на теоретическую критику со стороны Лоренца; современная литература, как правило, даже не упоминает об этих обстоятельствах.250
Забывают и о том, что даже, если бы эксперимент Маикельсона—Морли показал существование “эфирного ветра”, все равно программа Эйнштейна одержала бы победу. Когда Миллер, страстный поборник классической программы эфира, сделал сенсационное заявление о том, что эксперимент Маикельсона—Морли был проведен с небрежностью, и на самом деле эфирный ветер все же имел
133
место, корреспондент журнала “Science” не удержался от восторженного восклицания по поводу того, что “результаты проф. Миллера радикальным образом нокаутировали теорию относительности”.251 Однако, с точки зрения Эйнштейна,* даже если бы выводы Миллера соответствовали действительности, “следовало бы отбросить [только] нынешнюю форму теории относительности”.252 Действительно, Синге отметил, что результаты Миллера, даже если принимать их за чистую монету, не противоречат теории Эйнштейна, противоречит ей только объяснение этих результатов Миллера. Нетрудно заменить вспомогательную теорию твердого тела, использовавшуюся в этих результатах, на новую теорию Гарднера—Синге, и тогда эти результаты полностью согласуются с программой Эйнштейна.253

 

(г2) Эксперименты Луммера—Прингсгейма
Рассмотрим другой якобы решающий эксперимент. Планк утверждал, что эксперименты Луммера и Прингсгейма, которые “опровергли” законы излучения Вина, Рэлея и Джинса, на рубеже столетия стали истоками — и даже “вызвали к жизни” — квантовую теорию 254 Но и в этом случае роль экспериментов была гораздо сложнее и во многом соответствовала нашему подходу. Слишком просто было бы сказать, что эксперименты Луммера—Прингсгейма положили конец классической теории, но были адекватно объяснены квантовой физикой. Прежде всего, надо отметить, что первые варианты квантовой теории Эйнштейна имели своим следствием
134
закон Вина и потому были не в меньшей степени опровергнуты экспериментами Луммера—Прингсгейма, чем классическая теория 255 Далее, для формул Планка предлагались некоторые вполне классические объяснения Так, на заседании Британской Ассоциации в поддержку научного прогресса в 1913 г работала специальная секция по излучению, на которой, помимо прочих, присутствовали Джине, Рэлей, Дж Дж Томпсон, Лармор, Резерфорд, Брэгг, Пойнтинг, Лоренц, Прингсгейм и Бор Прингсгейм и Рэлей были подчеркнуто найтральны по отношению к теоретическим спекуляциям вокруг квантов, но проф Лав “выступал как приверженец старых концепций и утверждал, что явления излучения можно объяснять без теории квантов. Он критиковал экви-партициональную теорию энергии, на которой покоится квантовая теория. Самые важные данные в пользу квантовой теории — это согласие с экспериментами формулы Планка для излучения черного тела. С математической точки зрения, могут существовать и другие формулы, столь же хорошо согласующиеся с экспериментами. Например, формула, предложенная А.Корном, описывающая результаты измерений в широком диапазоне, так же хорошо совпадает с экспериментальными данными, как и формула Планка. Продолжая отстаивать взгляд, по которому ресурсы обычной теории не исчерпаны, он отметил, что вычисления Лоренца, верные для излучений в тонком слое, могут быть распространены и на другие случаи Согласно такому подходу, никакое простое аналитическое выражение не может
135
охватить собой результаты всего диапазона длин волн; вполне возможно, что нет никакой общей формулы, применимой ко всем длинам волн. Поэтому формула Планка может быть всего лишь эмпирической формулой”.256
Пример классического объяснения приводит Кэллендэр: “Несовпадение с экспериментом хорошо известной формулы Вина для распределения энергии в полном излучении вполне объяснимо, если допустить, что она выражает только внутреннюю энергию. Как показано лордом Рэлеем, соответствующее значение давления легко получается из принципа Карно. Предложенная мною формула (Phil. Mag., October, 1913) выражает простую сумму давления и плотности энергии и хорошо согласуется с экспериментальными данными как для излучаемой, так и для обычной тепловой энергии. Я бы предпочел ее формуле Планка, помимо прочего, потому, что последняя не может быть согласована с с классической термодинамикой, поскольку опирается на немыслимое понятие “кванта” или неделимой единицы действия. Соответствующая физическая величина в моей теории, которую я в другой своей работе назвал молекулой тепла, не обязана быть неделимой и находится в очень простом отношении с внутренней энергией атома; этого вполне достаточно, чтобы объяснить, почему энергия в особых случаях излучается неделимыми порциями, величина которых всегда кратна некоторой постоянной”.257
Подобные цитаты, если ими злоупотреблять могут вызвать скуку, однако они, по крайней мере, убеждают в том, что никаких
136
быстро признаваемых решающих экспериментов нет. Опровержение Луммера и Прингсгейма не устранило классический подход к проблеме излучения. Мы лучше поймем ситуацию, если обратим внимание на то, что первоначальная планковская формула ad hoc, которая подгоняла (и исправляла) данные Луммера и Прингсгейма,258 могла быть объяснена прогрессивным образом лишь в новой квантовой теоретической программе259 в то же время ни эта формула, ни ее “полу-эмпирические” соперницы не могли найти объяснения в рамках классической программы иначе, чем ценой регрессивного проблемного сдвига. “Прогрессивное” развитие, кроме того. зависело и от “креативного сдвига”: замещения статистики Больцмана—Максвелла статистикой Бозе—Эйнштейна (это было сделано Эйнштейном).260 Прогрессивность нового развития была более чем очевидной: в версии Планка было правильно предсказано значение постоянной Больцмана—Планка, в версии Эйнштейна была предсказана целая серия впечатляющих новых фактов.261 Но до выдвижения новых, к сожалению ad hoc, вспомогательных гипотез в рамках старой программы, до развертывания новой программы и открытия новых фактов, свидетельствующих о прогрессивном сдвиге проблем в последней, — до всего этого объективное значение экспериментов Луммера—Прингсгейма было весьма ограниченным.
(г3) ? - распад против законов сохранения
Наконец, рассмотрим историю эксперимента, который чуть ли не стал еще одним
137
“величайшим негативным экспериментом истории науки”. Это послужит еще одной иллюстрацией того, как трудно в точности решить, чему учит нас опыт, что он “доказывает” и “опровергает” Нам предстоит внимательно проанализировать “наблюдение” Чедвиком ( ?-распада в 1914 г. Мы увидим, что эксперимент, который вначале рассматривался как обычная головоломка в рамках исследовательской программы, затем был возведен в ранг “решающего эксперимента”, но потом опять низведен до обычной головоломки — и все это в зависимости от целостного изменения теоретического и эмпирического ландшафта Эти изменения ввели в заблуждение многих летописцев, привыкших к определенным историческим стереотипам, что и привело к искажениям действительной истории 262
Когда Чедвик открыл непрерывный спектр радиоактивного ( ?-излучения в 1914 г , никто не мог подумать, что этот курьезный феномен имеет какое-то отношение к законам сохранения. В 1922 г были предложены два остроумных объяснения, соперничавших одно с другим Оба объяснения исходили из атомной физики того времен. Одно принадлежало Л.Мейтнер, другое К.Эллису. Согласно Л.Мейтнер, электроны частью были первичными, исходящими из ядер, частью вторичными — из электронных оболочек По Эллису, все электроны были первичными Обе теории опиралилсь на утонченные вспомогательные гипотезы, но обе предсказывали новые факты. Предсказанные факты противоречили друг другу, а экспериментальные данные поддержали теорию Эллиса.263 Л. Мейтнер апелли-
138
ровала, “апелляционный суд” экспериментаторов отклонил ее иск, но отметил, что одна из вспомогательных гипотез в теории Эллиса, имеющая принципиальное значение, должна быть отвергнута.264 Спор закончился вничью.
И никто бы не подумал, что эксперимент Чедвика поставит под сомнение закон сохранения энергии, если бы Бор и Крамере не пришли в то же самое время, когда разгорался спор между Мейтнер и Эллисом, к идее о том, что последовательная теория может быть развита лишь при условии, что принцип сохранения энергии в единичных процессах будет отринут Одна из главных особенностей захватывающей теории Бора Крамерса— Слэтера (1924 г ) заключалась в том, что классические законы сохранения энергии и импульса уступают место статистическим законам.265 Эта теория (или, скорее, “программа”) была сразу же “опровергнута” и ни одно следствие ее не нашло подкрепления; она так и не была разработана настолько, чтобы объяснить р-распад.
Но несмотря на столь быстрое отвержение этой программы, — дело было не только в “опровержении” Комптона и Саймона и эксперименте Боте и Гейгера, но и в возникновении мощной соперницы: программы Гейзенберга—Шредингера266 — Бор остался при убеждении, что нестатистические законы сохранения в конце концов должны быть отброшены и что бета-распадная аномалия никогда не найдет надлежащего объяснения, пока эти законы не будут замещены, если бы это произошло, р-распад стал бы пониматься как решающий эксперимент, свидетельствую-
139
щий против законов сохранения. Гамов рассказывает, как Бор пытался применить идею несохранения энергии при р-распаде для остроумного объяснения по-видимому вечного воспроизводства энергии в звездах.267 Только Паули со своим мефистофельским стремлением бросить вызов Господу остался консерватором268 и в 1930 г. выдвинул свою теорию нейтрино, чтобы объяснить ( ?-распад и вместе с тем спасти принцип сохранения энергии. О своей идее он сообщил в шутливом письме на конференцию в Тюбингене, сам же предпочел остаться в Цюрихе, чтобы поболеть за бейсбольную команду.269 Впервые об этой идее он публично заявил на лекции в Пасадене (1931 г.), но не согласился на публикацию своей лекции, ибо ощущал “неуверенность” В это время (1932 г.) Бор все еще полагал, что, по крайней мере, в ядерной физике можно “отказаться от самой идеи сохранения энергии”.270 Наконец, Паули решил опубликовать свои размышления о нейтрино, представив их на Сольвеевский конгресс в 1933 г., несмотря на то, что “реакция конгресса, за исключением двух молодых физиков, была скептической”.271 Но теория Паули имела некоторые методологические преимущества. Она спасала не только принцип сохранения энергии, но и принцип сохранения спина и статистику; она объяснила не только спектр р-распада, но и “азотную аномалию”.272 По критериям Уэвелла, это “совпадение индукций” должно быть достаточным, чтобы упрочить репутацию теории Паули. Но по нашим критериям, для этого необходимо еще и успешное предсказание новых фактов. Теория Пау-
140
ли удовлетворяла и этому критерию. У нее имелось интересное наблюдаемое следствие:
Р-спектр должен иметь ясную верхнюю границу. В то время проблема была открыта, но Эллис и Мотт уже занимались ей,273 и вскоре ученик Эллиса Гендерсон показал, что их эксперименты говорят в пользу программы Паули.274
На Бора это не произвело впечатления. Он знал, что если основная программа, в основу которой легло понятие статистического сохранения энергии, продолжает успешно развиваться, растущий пояс вспомогательных гипотез принимает на себя соответствующие обязанности по защите от наиболее опасных негативных данных.
И в самом деле, в эти годы большинство ведущих физиков полагало, что в ядерной физике законы сохранения энергии и импульса пали.275 Причина была ясно указана Л. Мейтнер, признавшей свое поражение только в 1933 г. “Все попытки поддержать значимость закона сохранения энергии также и для индивидуального атомного процесса основывались на предположении еще и другого процесса в р-распаде. Но такой процесс не был найден . . .”;276 другими словами, программа, основанная на законах сохранения для атомных ядер, обнаружила эмпирически регрессирующий проблемный сдвиг. Имелись отдельные остроумные попытки объяснить непрерывность спектра ?-излучения без допущения “нелегальной частицы”.277 Они вызвали большой интерес,278 но были отвергнуты, поскольку не смогли обеспечить прогрессивный сдвиг.
141
В этот момент на сцену вышел Ферми. В 1933—1934 гг. он переинтерпретировал проблему р-излучения в рамках исследовательской программы новой квантовой теории. Тем самым он положил начало малой новой исследовательской программе нейтрино (которая позднее переросла в программу слабых взаимодействий). Он вычислил несколько первых приближенных моделей.279 Хотя его теория не предсказала каких-либо новых фактов, он дал понять, что дело только за дальнейшими разработками.
Прошло два года. а обещание Ферми все еще не было выполнено. Однако новая программа квантовой физики развивалась быстро, по крайней мере, в той ее части, в какой она касалась не-ядерных явлений. Бор стал убеждаться в том, что некоторые исходные идеи программы Бора—Крамерса—Слэтера теперь были прочно связаны с новой квантовой программой, и что последняя разрешила внутренние теоретические проблемы старой квантовой программы, не затрагивая при этом законов сохраненияя. Поэтому Бор сочувственно следил за работами Ферми и в 1936 г., т е. несколько нарушая обычную последовательность событий, оказал им, по нашим критериям слегка преждевременно, публичную поддержку.
В 1936 г. Шенкланд придумал новый способ проверки соперничающих теорий рассеяния фотона. Его результаты, казалось, поддержали уже списанную за негодностью теорию Бора—Крамерса—Слэтера и подорвали доверие к экспериментам, которые более десятилетия назад опровергали ее.280 Статья
142
Шенкланда произвела сенсацию. Те физики, которые питали неприязнь к новым путям исследования, сразу были готовы приветствовать эксперименты Шенкланда. Например, Дирак немедленно выразил удовлетворение по поводу возвращения “опровергнутой” программы Бора—Крамерса—Слэтера и написал очень острую статью против “так называемой квантовой электродинамики”, в которой требовал “глубоких перемен в современных теоретических идеях, включая отказ от законов сохранения, чтобы получить удовлетворительную релятивистскую квантовую механику”.281 Кроме того, в этой статье Дирак утверждал, что ?-распад вполне может стать одним из решающих доказательств, свидетельствующих против законов сохранения, и высмеивал “новую ненаблюдаемую частицу, нейтрино, которую некоторые исследователи постулировали, чтобы формально удержать принцип сохранения энергии, предполагая. что именно эта ненаблюдаемая частица ответственна за нарушение энергетического равновесия”.282 Впоследствии в дискуссию вступил Пайерлс. Он утверждал, что эксперимент Шенкланда может стать опровержением даже статистического принципа сохранения энергии. И добавлял: “Это, по-видимому, также хорошо, поскольку прежнюю концепцию сохранения приходится отвергнуть”.283
В Копенгагенском институте Бора эксперименты Шенкланда были немедленно воспроизведены и признаны негодными Якобсен, коллега Бора, сообщил об этом в письме в “Nature”. Результаты Якобсена сопровождались заметкой самого Бора, который,
143
твердо выступил против бунтарей и в защиту новой квантовой механики Гейзенберга. В частности, он защищал идею нейтрино от Дирака: “Нужно заметить, что основания для серьезных сомнений в строгой справедливости законов сохранения при испускании ( ?-лучей атомным ядром сейчас в основном устранены благодаря многообещающему согласию между быстро увеличивающимися экспериментальными данными по явлениям ( ?-излучения и следствиями нейтринной гипотезы Паули, столь блестяще развитой в теории Ферми”.284
Теория Ферми в ее первом варианте не имела заметного эмпирического успеха. Более того, имевшиеся тогда данные, особенно относящиеся к случаю RaE, вокруг которого концентрировались исследования (?-излучения, резко противоречили теории Ферми 1933—1934 гг. Он хотел разобраться с этой проблемой во второй части своей статьи, которая, однако, не была опубликована. Даже если видеть в теории Ферми первый вариант способной к дальнейшему развитию программы, до 1936 г невозможно обнаружить какие-либо заслуживающие внимания признаки прогрессивного сдвига.285 Но Бор хотел своим авторитетом поддержать отважную попытку Ферми применить новую большую программу Гейзенберга к атомным ядрам; а поскольку эксперимент Шенкланда и атаки Дирака и Пайерлса поставили ( ?-распад в фокус критики этой новой программы, он не скупился на похвалы нейтринной программы Ферми, которая обещала заполнить ощутимую брешь. Без сомнения, последующее раз-
144
витие нейтринной программы спасло Бора от драматического унижения: программы, основывающиеся на принципах сохранения прогрессировали, тогда как в соперничающем лагере не было никакого прогресса.286
Мораль сей истории опять-таки заключается в том, что статус “решающего” эксперимента зависит от характера теоретической конкуренции, в которую он вовлечен. Интерпретация и оценка эксперимента зависит от того, терпит ли исследовательская программа неудачу в соперничестве, или же Фортуна поворачивается к ней лицом.
Научный фольклор нашего времени, однако, перенасыщен теориями скороспелой рациональности. Рассказанная мной история фальсифицирована в большинстве описаний и реконструирована на основании ошибочных теорий рациональности. Такими фальсификациями полны даже лучшие популярные изложения. Я приведу только два примера.
В одной статье мы читаем о ( ?-распаде следующее: “Когда эта ситуация возникла впервые, альтернативы выглядели мрачно. Физики были поставлены перед выбором: либо согласиться с крахом закона сохранения энергии, либо поверить в существование новой и невиданной частицы. Эта частица, испускаемая вместе с протоном и электроном при распаде нейтрона, могла спасти устои физики, поскольку предполагалось, что именно она отвечает за энергетическое равновесие. Это было в начале 30-х гг., когда введение нозой частицы еще не было столь обычным, как сегодня. Тем не менее, лишь слегка поколебавшись, физики выбрали вторую воз-
145
можность”.287 На самом же деле и выбор был вовсе не из двух возможностей, и “колебания” были совсем не легкими.
В хорошо известном учебнике по философии физики мы узнаем, что (1) “закону (или принципу) сохранения энергии был брошен серьезный вызов экспериментами по ( ?-распаду, результаты которых были неоспоримы”; (2) “тем не менее, закон не был отброшен, и было допущено существование новых частиц (“нейтрино”), чтобы привести этот закон в соответствие с экспериментальными данными”; (3) “основанием для этого допущения было то, что отрицание закона сохранения лишило бы значительную часть нашего физического знания его систематической связности”.288-289
Все три пункта — ошибочны Первый ошибочен, ибо никакой закон не может быть поставлен под сомнение из-за одного только эксперимента. Второй — ибо новые научные гипотезы нужны не для того только, чтобы заделывать трещины между данными и теорией, но для того, чтобы предсказывать новые факты. Третий ошибочен потому, что все было наоборот: тогда казалось, что только отрицание закона сохранения спасло бы “систематическую связность” нашего физического знания.

 

(г3) ? - распад против законов сохранения
Наконец, рассмотрим историю эксперимента, который чуть ли не стал еще одним
137
“величайшим негативным экспериментом истории науки”. Это послужит еще одной иллюстрацией того, как трудно в точности решить, чему учит нас опыт, что он “доказывает” и “опровергает” Нам предстоит внимательно проанализировать “наблюдение” Чедвиком ( ?-распада в 1914 г. Мы увидим, что эксперимент, который вначале рассматривался как обычная головоломка в рамках исследовательской программы, затем был возведен в ранг “решающего эксперимента”, но потом опять низведен до обычной головоломки — и все это в зависимости от целостного изменения теоретического и эмпирического ландшафта Эти изменения ввели в заблуждение многих летописцев, привыкших к определенным историческим стереотипам, что и привело к искажениям действительной истории 262
Когда Чедвик открыл непрерывный спектр радиоактивного ( ?-излучения в 1914 г , никто не мог подумать, что этот курьезный феномен имеет какое-то отношение к законам сохранения. В 1922 г были предложены два остроумных объяснения, соперничавших одно с другим Оба объяснения исходили из атомной физики того времен. Одно принадлежало Л.Мейтнер, другое К.Эллису. Согласно Л.Мейтнер, электроны частью были первичными, исходящими из ядер, частью вторичными — из электронных оболочек По Эллису, все электроны были первичными Обе теории опиралилсь на утонченные вспомогательные гипотезы, но обе предсказывали новые факты. Предсказанные факты противоречили друг другу, а экспериментальные данные поддержали теорию Эллиса.263 Л. Мейтнер апелли-
138
ровала, “апелляционный суд” экспериментаторов отклонил ее иск, но отметил, что одна из вспомогательных гипотез в теории Эллиса, имеющая принципиальное значение, должна быть отвергнута.264 Спор закончился вничью.
И никто бы не подумал, что эксперимент Чедвика поставит под сомнение закон сохранения энергии, если бы Бор и Крамере не пришли в то же самое время, когда разгорался спор между Мейтнер и Эллисом, к идее о том, что последовательная теория может быть развита лишь при условии, что принцип сохранения энергии в единичных процессах будет отринут Одна из главных особенностей захватывающей теории Бора Крамерса— Слэтера (1924 г ) заключалась в том, что классические законы сохранения энергии и импульса уступают место статистическим законам.265 Эта теория (или, скорее, “программа”) была сразу же “опровергнута” и ни одно следствие ее не нашло подкрепления; она так и не была разработана настолько, чтобы объяснить р-распад.
Но несмотря на столь быстрое отвержение этой программы, — дело было не только в “опровержении” Комптона и Саймона и эксперименте Боте и Гейгера, но и в возникновении мощной соперницы: программы Гейзенберга—Шредингера266 — Бор остался при убеждении, что нестатистические законы сохранения в конце концов должны быть отброшены и что бета-распадная аномалия никогда не найдет надлежащего объяснения, пока эти законы не будут замещены, если бы это произошло, р-распад стал бы пониматься как решающий эксперимент, свидетельствую-
139
щий против законов сохранения. Гамов рассказывает, как Бор пытался применить идею несохранения энергии при р-распаде для остроумного объяснения по-видимому вечного воспроизводства энергии в звездах.267 Только Паули со своим мефистофельским стремлением бросить вызов Господу остался консерватором268 и в 1930 г. выдвинул свою теорию нейтрино, чтобы объяснить ( ?-распад и вместе с тем спасти принцип сохранения энергии. О своей идее он сообщил в шутливом письме на конференцию в Тюбингене, сам же предпочел остаться в Цюрихе, чтобы поболеть за бейсбольную команду.269 Впервые об этой идее он публично заявил на лекции в Пасадене (1931 г.), но не согласился на публикацию своей лекции, ибо ощущал “неуверенность” В это время (1932 г.) Бор все еще полагал, что, по крайней мере, в ядерной физике можно “отказаться от самой идеи сохранения энергии”.270 Наконец, Паули решил опубликовать свои размышления о нейтрино, представив их на Сольвеевский конгресс в 1933 г., несмотря на то, что “реакция конгресса, за исключением двух молодых физиков, была скептической”.271 Но теория Паули имела некоторые методологические преимущества. Она спасала не только принцип сохранения энергии, но и принцип сохранения спина и статистику; она объяснила не только спектр р-распада, но и “азотную аномалию”.272 По критериям Уэвелла, это “совпадение индукций” должно быть достаточным, чтобы упрочить репутацию теории Паули. Но по нашим критериям, для этого необходимо еще и успешное предсказание новых фактов. Теория Пау-
140
ли удовлетворяла и этому критерию. У нее имелось интересное наблюдаемое следствие:
Р-спектр должен иметь ясную верхнюю границу. В то время проблема была открыта, но Эллис и Мотт уже занимались ей,273 и вскоре ученик Эллиса Гендерсон показал, что их эксперименты говорят в пользу программы Паули.274
На Бора это не произвело впечатления. Он знал, что если основная программа, в основу которой легло понятие статистического сохранения энергии, продолжает успешно развиваться, растущий пояс вспомогательных гипотез принимает на себя соответствующие обязанности по защите от наиболее опасных негативных данных.
И в самом деле, в эти годы большинство ведущих физиков полагало, что в ядерной физике законы сохранения энергии и импульса пали.275 Причина была ясно указана Л. Мейтнер, признавшей свое поражение только в 1933 г. “Все попытки поддержать значимость закона сохранения энергии также и для индивидуального атомного процесса основывались на предположении еще и другого процесса в р-распаде. Но такой процесс не был найден . . .”;276 другими словами, программа, основанная на законах сохранения для атомных ядер, обнаружила эмпирически регрессирующий проблемный сдвиг. Имелись отдельные остроумные попытки объяснить непрерывность спектра ?-излучения без допущения “нелегальной частицы”.277 Они вызвали большой интерес,278 но были отвергнуты, поскольку не смогли обеспечить прогрессивный сдвиг.
141
В этот момент на сцену вышел Ферми. В 1933—1934 гг. он переинтерпретировал проблему р-излучения в рамках исследовательской программы новой квантовой теории. Тем самым он положил начало малой новой исследовательской программе нейтрино (которая позднее переросла в программу слабых взаимодействий). Он вычислил несколько первых приближенных моделей.279 Хотя его теория не предсказала каких-либо новых фактов, он дал понять, что дело только за дальнейшими разработками.
Прошло два года. а обещание Ферми все еще не было выполнено. Однако новая программа квантовой физики развивалась быстро, по крайней мере, в той ее части, в какой она касалась не-ядерных явлений. Бор стал убеждаться в том, что некоторые исходные идеи программы Бора—Крамерса—Слэтера теперь были прочно связаны с новой квантовой программой, и что последняя разрешила внутренние теоретические проблемы старой квантовой программы, не затрагивая при этом законов сохраненияя. Поэтому Бор сочувственно следил за работами Ферми и в 1936 г., т е. несколько нарушая обычную последовательность событий, оказал им, по нашим критериям слегка преждевременно, публичную поддержку.
В 1936 г. Шенкланд придумал новый способ проверки соперничающих теорий рассеяния фотона. Его результаты, казалось, поддержали уже списанную за негодностью теорию Бора—Крамерса—Слэтера и подорвали доверие к экспериментам, которые более десятилетия назад опровергали ее.280 Статья
142
Шенкланда произвела сенсацию. Те физики, которые питали неприязнь к новым путям исследования, сразу были готовы приветствовать эксперименты Шенкланда. Например, Дирак немедленно выразил удовлетворение по поводу возвращения “опровергнутой” программы Бора—Крамерса—Слэтера и написал очень острую статью против “так называемой квантовой электродинамики”, в которой требовал “глубоких перемен в современных теоретических идеях, включая отказ от законов сохранения, чтобы получить удовлетворительную релятивистскую квантовую механику”.281 Кроме того, в этой статье Дирак утверждал, что ?-распад вполне может стать одним из решающих доказательств, свидетельствующих против законов сохранения, и высмеивал “новую ненаблюдаемую частицу, нейтрино, которую некоторые исследователи постулировали, чтобы формально удержать принцип сохранения энергии, предполагая. что именно эта ненаблюдаемая частица ответственна за нарушение энергетического равновесия”.282 Впоследствии в дискуссию вступил Пайерлс. Он утверждал, что эксперимент Шенкланда может стать опровержением даже статистического принципа сохранения энергии. И добавлял: “Это, по-видимому, также хорошо, поскольку прежнюю концепцию сохранения приходится отвергнуть”.283
В Копенгагенском институте Бора эксперименты Шенкланда были немедленно воспроизведены и признаны негодными Якобсен, коллега Бора, сообщил об этом в письме в “Nature”. Результаты Якобсена сопровождались заметкой самого Бора, который,
143
твердо выступил против бунтарей и в защиту новой квантовой механики Гейзенберга. В частности, он защищал идею нейтрино от Дирака: “Нужно заметить, что основания для серьезных сомнений в строгой справедливости законов сохранения при испускании ( ?-лучей атомным ядром сейчас в основном устранены благодаря многообещающему согласию между быстро увеличивающимися экспериментальными данными по явлениям ( ?-излучения и следствиями нейтринной гипотезы Паули, столь блестяще развитой в теории Ферми”.284
Теория Ферми в ее первом варианте не имела заметного эмпирического успеха. Более того, имевшиеся тогда данные, особенно относящиеся к случаю RaE, вокруг которого концентрировались исследования (?-излучения, резко противоречили теории Ферми 1933—1934 гг. Он хотел разобраться с этой проблемой во второй части своей статьи, которая, однако, не была опубликована. Даже если видеть в теории Ферми первый вариант способной к дальнейшему развитию программы, до 1936 г невозможно обнаружить какие-либо заслуживающие внимания признаки прогрессивного сдвига.285 Но Бор хотел своим авторитетом поддержать отважную попытку Ферми применить новую большую программу Гейзенберга к атомным ядрам; а поскольку эксперимент Шенкланда и атаки Дирака и Пайерлса поставили ( ?-распад в фокус критики этой новой программы, он не скупился на похвалы нейтринной программы Ферми, которая обещала заполнить ощутимую брешь. Без сомнения, последующее раз-
144
витие нейтринной программы спасло Бора от драматического унижения: программы, основывающиеся на принципах сохранения прогрессировали, тогда как в соперничающем лагере не было никакого прогресса.286
Мораль сей истории опять-таки заключается в том, что статус “решающего” эксперимента зависит от характера теоретической конкуренции, в которую он вовлечен. Интерпретация и оценка эксперимента зависит от того, терпит ли исследовательская программа неудачу в соперничестве, или же Фортуна поворачивается к ней лицом.
Научный фольклор нашего времени, однако, перенасыщен теориями скороспелой рациональности. Рассказанная мной история фальсифицирована в большинстве описаний и реконструирована на основании ошибочных теорий рациональности. Такими фальсификациями полны даже лучшие популярные изложения. Я приведу только два примера.
В одной статье мы читаем о ( ?-распаде следующее: “Когда эта ситуация возникла впервые, альтернативы выглядели мрачно. Физики были поставлены перед выбором: либо согласиться с крахом закона сохранения энергии, либо поверить в существование новой и невиданной частицы. Эта частица, испускаемая вместе с протоном и электроном при распаде нейтрона, могла спасти устои физики, поскольку предполагалось, что именно она отвечает за энергетическое равновесие. Это было в начале 30-х гг., когда введение нозой частицы еще не было столь обычным, как сегодня. Тем не менее, лишь слегка поколебавшись, физики выбрали вторую воз-
145
можность”.287 На самом же деле и выбор был вовсе не из двух возможностей, и “колебания” были совсем не легкими.
В хорошо известном учебнике по философии физики мы узнаем, что (1) “закону (или принципу) сохранения энергии был брошен серьезный вызов экспериментами по ( ?-распаду, результаты которых были неоспоримы”; (2) “тем не менее, закон не был отброшен, и было допущено существование новых частиц (“нейтрино”), чтобы привести этот закон в соответствие с экспериментальными данными”; (3) “основанием для этого допущения было то, что отрицание закона сохранения лишило бы значительную часть нашего физического знания его систематической связности”.288-289
Все три пункта — ошибочны Первый ошибочен, ибо никакой закон не может быть поставлен под сомнение из-за одного только эксперимента. Второй — ибо новые научные гипотезы нужны не для того только, чтобы заделывать трещины между данными и теорией, но для того, чтобы предсказывать новые факты. Третий ошибочен потому, что все было наоборот: тогда казалось, что только отрицание закона сохранения спасло бы “систематическую связность” нашего физического знания.

 

(г4) Заключение. Требование непрерывного роста
Нет ничего такого, что можно было бы назвать решающими экспериментами, по крайней мере, если понимать под ними такие экс-
146
перименты, которые способны немедленно опрокидывать исследовательскую программу. На самом деле, когда одна исследовательская программа терпит поражение и ее вытесняет другая, можно — внимательно вглядевшись в прошлое — назвать эксперимент решающим, если удается увидеть в нем эффектный подтверждающий пример в пользу победившей программы и очевидное доказательство провала той программы, которая уже побеждена (придав этому тот смысл, что данный пример ни когда не мог быть “прогрессивно объяснен” или просто “объяснен” в рамках побежденной программы). Но ученые, конечно, не всегда правильно оценивают эвристические ситуации. Сгоряча ученый может утверждать, что его эксперимент разгромил программу, а часть научного сообщества — тоже сгоряча — может согласиться с его утверждением. Но если ученый из “побежденного” лагеря несколько лет спустя предлагает научное объяснение якобы “решающего эксперимента” в рамках якобы разгромленной программы (или в соответствии с ней), почетный титул может быть снят и “решающий эксперимент” может превратиться из поражения программы в ее новую победу.
Примеров сколько угодно. В XVIII веке проводилось множество экспериментов, которые, как свидетельствуют данные историко-социологического анализа, воспринимались очень многими как “решающие” свидетельства против галилеевского закона свободного падения и ньютоновской теории тяготения. В XIX столетии было несколько “решающих” экспериментов, основанных на измерениях
147
скорости света, которые “опровергали” корпускулярную теорию и затем оказались ошибочными в свете теории относительности Эти “решающие” эксперименты были потом вычеркнуты из джастификационистских учебников как примеры постыдной близорукости или претензиозной зависти (Недавно они снова появились в некоторых новых учебниках, на этот раз с тем, чтобы иллюстрировать неизбежную иррациональность научных стилей). Однако, в тех случаях, когда мнимые “решающие эксперименты” производились на самом деле гораздо позднее того, как были разгромлены программы, историки обвиняли тех, кто сопротивлялся им, в глупости, подозрительности или недопустимом подхалимстве по отношению к тем, кому эти программы были обязаны своим рождением (Вошедшие ныне в моду “социологи познания” — или “психологи познания” — хотели бы объяснить подобные положения исключительно в социальных или психологических терминах, тогда как они, как правило, объясняются принципами рациональности. Типичный пример — объяснение оппозиции Эйнштейна к принципу дополнительности Бора тем, что “в 1926 г Эйнштейну было сорок семь лет. Этот возраст может быть расцветом жизни, но не для физика”290)*
Учитывая сказанное ранее, идея скороспелой рациональности выглядит утопической. Но эта идея является отличительным признаком большинства направлений в эпистемологии. Джастификационистам хотелось бы, чтобы научные теории были доказательно обоснованы еще прежде, чем они публикуются,
148
пробабилисты возлагают надежды на некий механизм, который мог бы, основываясь на опытных данных, немедленно определить ценность (степень подтверждения) теории; на-ивиые фальсификационисты верили, что по крайней мере элиминация теории есть мгновенный результат вынесенного экспериментом приговора.291 Я, надеюсь, показал, что все эти теории скороспелой рациональности — и мгновенного обучения — ложны. В этой главе на примерах показано, что рациональность работает гораздо медленнее, чем принято думать, и к тому же может заблуждаться Сова Минервы вылетает лишь в полночь Надеюсь также, что мне удалось показать следующее: непрерывность в науке, упорство в борьбе за выживание некоторых теорий, оправданность некоторого догматизма—все это можно объяснить только в том случае, если наука понимается как поле борьбы исследовательских программ, а не отдельных теорий. Немного можно понять в развитии науки, если держать за образец научного знания какую-либо изолированную теорию вроде “Все лебеди белые”, которая живет сама по себе, не относясь к какой-либо большой исследовательской программе Мой подход предполагает новый критерий демаркации между “зрелой наукой”, состоящей из исследовательских программ, и “незрелой наукой”, работающей по затасканному образцу проб и ошибок.292 Например, мы имеем гипотезу, затем получаем ее опровержение и спасаем ее с помощью вспомогательной гипотезы, не являющейся ad hoc, в том смысле, о котором шла речь выше. Она может предсказывать
149
новые факты, часть которых могут даже получить подкрепление.293 Такой “прогресс” может быть достигнут и при помощи лоскутной, произвольной серии разрозненных теорий. Для хорошего ученого такой суррогат прогресса не является удовлетворительным;
может быть, он даже отвергнет его как не являющийся научным в подлинном смысле. Он назовет такие вспомогательные гипотезы просто “формальными”, “произвольными”, “эмпирическими”, “полуэмпирическими” или даже “ad hoc”.294
Зрелая наука состоит из исследовательских программ, которыми предсказываются не только ранее неизвестные факты, но, что особенно важно, предвосхищаются также новые вспомогательные теории; зрелая наука, в отличие от скучной последовательности проб и ошибок, обладает “эвристической силой”. Вспомним, что положительная эвристика мощной программы с самого начала задает общую схему предохранительного пояса эта эвристическая сила порождает автономию теоретической науки.
В этом требовании непрерывного роста заключена моя рациональная реконструкция широко распространенного требования “единства” или “красоты” науки. Оно позволяет увидеть слабость двух—по видимости весьма различных — видов теоретической работы. Во-первых, слабость программ, которые, подобно марксизму или фрейдизму, конечно являются “едиными”, предлагают грандиозный план, по которому определенного типа вспомогательные теории изобретаются для того, чтобы поглощать аномалии, но которые
150
в действительности всегда изобретают свои вспомогательные теории вослед одним фактам, не предвидя в то же время других. (Какие новые факты предсказал марксизм, скажем, начиная с 1917 г.?) Во-вторых, она бьет по приглаженным, не требующим воображения скучным сериям “эмпирических” подгонок, которые так часто встречаются, например, в современной социальной психологии. Такого рода подгонки способны с помощью так называемой “статистической техники” сделать возможными некоторые “новые” предсказания и даже наволхвовать несколько неожиданных крупиц истины Но в таком теоретизировании нет никакой объединяющей идеи, никакой эвристической силы, никакой непрерывности. Из них нельзя составить исследовательскую программу, и в целом они бесполезны.295-296
Мое понимание научной рациональности, хотя и основанное на концепции Поппера, все же отходит от некоторых его общих идей. До известной степени я присоединяюсь как к конвенционалистской позиции Леруа в отношении теорий, так и к конвенционализму Поппера по отношению к базисным предложениям. С этой точки зрения, ученые (и, как я показал, математики297) поступают совсем не иррационально, когда пытаются не замечать контрпримеры, или, как они предпочитают их называть, “непокорные” или “необъяснимые” примеры, и рассматривают проблемы в той последовательности, какую диктует положительная эвристика их программы, разрабатывают и применяют свои теории, не считаясь ни с чем 298 Вопреки фальсифика-
151
ционистской морали Поппера, ученые нередко и вполне рационально утверждают, что “экспериментальные результаты ненадежны или что расхождения, которые, мол, существуют между данной теорией и экспериментальными результатами, лежат на поверхности явлений и исчезнут при дальнейшем развитии нашего познания”.299 И поступая так, они могут вовсе не идти “вразрез с той критической установкой, которая . . . должна характеризовать ученого”.300 Разумеется, Поппер прав, подчеркивая, что “догматическая позиция верности однажды принятой теории до последней возможности имеет важное значение. Без нее мы никогда не смогли бы разобраться в содержании теории — мы отказались бы от нее прежде, чем обнаружили всю ее силу; и как следствие ни одна теория не могла бы сыграть свою роль упорядочения мира, подготовки нас к будущим событиям или привлечения нашего внимания к вещам, которые мы иначе никогда не имели бы возможность наблюдать”301 Таким образом, “догматизм” “нормальной науки” не мешает росту, если он сочетается с попперианским по духу различением хорошей, прогрессивной нормальной науки, и плохой, регрессивной нормальной науки; а также, если мы принимаем обязательство элиминировать — при определенных объективных условиях — некоторые исследовательские программы
Догматическая установка науки, которой объясняются ее стабильные периоды, взята Куном как главная особенность “нормальной науки”.302 Концептуальный каркас, в рамках которого Кун пытается объяснить непрерыв-
152
ность научного развития, заимствован из социальной психологии; я же предпочитаю нормативный подход к эпистемологии Я смотрю на непрерывность науки сквозь “попперовские очки” Поэтому там, где Кун видит “парадигмы”, я вижу еще и рациональные “исследовательские программы”
153