Все темы. Лекция по дисциплине История и философия науки

• Название: Лекция по дисциплине История и философия науки
• Дата: 27.01.2023
• Размер: 1.24 Mb.
• Имя файла: Все темы.docx
• Тип: Лекция; #908092
• страница: 41 из 50

Научный закон

У понятия «закон» немало определений и интерпретаций. Во-первых, закон это общая, необходимая, объективная, инвариантная связь (отношение) между объектами, их свойствами и манифестациями. Причем, общность закона – форма проявления его необходимости. Во-вторых, – научное утверждение, имеющее своим референтом данную связь (отношение). В- третьих, набор нормативных предписаний, регулирующих функ- ционирование социума (из области общественных отношений и морали nomos и был перенесен в науку). В-четвертых, универсальный договор, союз между Богом и человеком. Пожалуй, только закону в последнем смысле нельзя приписать предикат «относительность».

Законы природы – это правила, которые обобщают – качественно и количественно – то, как функционирует мир. Они – следствие союза эмпирии и разума. «Законы – это высказывания, утверждающие отношения, которые могут быть установлены с помощью экспериментов или наблюдений. Эти отношения, если и не всегда те же самые, но всегда имеющие некоторую общую черту, которую можно назвать «единообразием ассоциации»¹.

Без фиксации единообразного и закономерного, понять многослойную и огромную Вселенную – невозможно. В пользу данного тезиса К. Саган приводит следующие аргументы. В мозгу 10¹¹ нейронов. У каждого нейрона тысячи «проводков» (дендритов), связывающих его с другими нейронами. Если бит информации соответствует одной из этих связей, количество единичных вещей, которые знает мозг – всего 10¹⁴. Крупинка же соли состоит из 10¹⁶ атомов натрия и хлора. Атомы каким-то образом расположены, связаны между собой, подвержены изменениям. При таких условиях мы не можем понять крупинку соли, не говоря о Вселенной. Но на крупинку можно посмотреть иначе. Соль – кристалл, и если в познанной нами структуре кристаллической решетки нет изъянов, расположение каждого атома Na и Cl и строго предопределено. Фиксация положения каждого атома в кристалле требует примерно 10 бит информации. Обработка такого объема нам доступна. Во Вселенной примерно 10⁸⁰ частиц, и они не могут вести себя, как им заблагорассудится². Если мы поймет правила поведения частиц и более сложных объектов (вплоть до скопления галактик), то получим шанс познать мироздание.

Законы природы могут интерпретироваться как 1) имманентно ей присущие, 2) навязываемые миру конструктором (Богом или субъектом познания), 3) описание некоторого порядка вещей (этот порядок может быть задан не только научной теорией, но и сакральными текстами), 4) условное истолкование, «предписание для преобразования высказываний» (М. Шлик). Особняком стоят законы «жизни» абстрактных объектов, например, аксиом, теорем и следствий из них. Законы логики и математики признаются таковыми независимо от структуры материального мира, в силу внутреннего «устройства» сферы идеального, закрепляемого в результате конвенций. Например:  (А  В) ↔ ( А & В).

Имеется несколько важных номологических вопросов. Законы имеют естественную природу или это человек создает их и «накладывает» на мир? Почему законы столь просты по форме, неточны и выразимы на языке математики; это их объективное качество или следствие конвенций? Каковы условия истинности законов, в том числе в сложном контексте взаимосвязи обратимых и необратимых процессов?

Можно встретить утверждение: закон природы – не просто единица научного знания, но и элемент культуры, имеющий своим основанием монотеизм. Уже в ветхозаветной традиции, Бог – абсолютный законодатель. Связь теоцентризма и номологии, несомненно, прослеживается, но в философии науки Творец вынесен за скобки. Ее в большей степени интересуют объективные природные закономерности и отражающие их научные законы. Закономерность (при элементарной трактовке) есть соот- ветствие эмпирических явлений законам. В этих явлениях, охватывающих определенную область реальности, законы проявляются. Когда речь идет о социальных явлениях, закономерность и закон – синонимы. Закон природы – более устойчивое обобщение, фиксирующее «надежное» отношение между объектами, социальная закономерность – скорее стабильная процессуальная тенденция; связь между сущностями здесь не является необходимой. Индуктивно нельзя обосновать ни законы природы, ни социальные закономерности. Обобщение отдельных наблюдений лишь убеждает нас в вероятности некоторого отношения или события. Законы природы потенциально экспериментально опровергаемы. В то время как фальсификация социальных закономерностей – результат соглашения, здесь есть место случайности. Приверженцы конвенционализма считают, что фальсификация любого закона – интерсубъективная процедура.

«Родился» научный номос в XVII веке (законы падения тел Галилея, движения планет Кеплера и маятника Гюйгенса, рефракции Снеллиуса, упругости Гука, закон Торричелли о скорости вытекания жидкости, законы Ньютона, газовый закон Бойля и пр.). Понятие «закон» в период первой научной революции использовалось очень редко и преимущественно в философском смысле. Декарт, вероятно, был первым, кто рассматривал законы природы как основу наших знаний о ней. До XVII в. идея об упо- рядоченности и предсказуемости природы не имела приверженцев. Правило рычага, законы отражения, плавучести, правило параллелограмма при сложении скоростей уже были известны. Но только в 1703 г. Ньютон, воз- главив Королевское общество, определил его цели так: «Натурфилософия состоит в определении границ и действий природы и сведении их, насколько возможно, к общим законам – установлении этих законов путем наблюдений и экспериментов и выведении из них причин и следствий вещей…»¹.

Закон – важнейший элемент знания, итог научного объяснения мира. Закон кратко репрезентирует сущность происходящих в объективной реальности процессов, «формы и ритмы природы, недоступные глазу созерцателя» (Р. Фейнман). Законы природы редко имеют очевидное отношение к нашему повседневному опыту, представляя собой набор взаимосвязанных абстракций. Законы обратимы, а события и явления – нет, но в том смысле, что их развитие в одну сторону весьма вероятно, а в другую, хотя и возможно, но случается столь редко, что может считаться невероятным. «Между элементарными законами и основными аспектами реальных явлений дистанция огромного размера. Природа устроена таким образом, что самые ее важные факты оказываются отдаленными следствиями более или менее случайного сочетания множества законов»².

Закон – центр естественнонаучной «галактики». Но законами научный ландшафт не исчерпывается. Без определений, описаний, классификаций нельзя объяснить не только социальную, но и природную реальность. Закон – часть теории, в ее контексте он приобретает смысл, будучи сфор- мулированным на языке, адаптированном под предметно-проблемные дис- циплинарные рубрики. Используя закон в «чистом виде», невозможно строить прогнозы, т. е. он функционирует относительно некоторого коге- рентного массива знаний, в котором закономерности формулируются для идеализированных объектов, находящихся в логических отношениях.

Научный закон имеет две стороны – онтологическую и эпистемологическую. На онтологическом поле обнаруживается референт закона – устойчивые (необходимые, повторяемые, воспроизводимые) отношения между объектами реальности. Эти отношения – «строительные леса» мироздания, их элиминация ведет к утрате сути и функциональности некоторого класса объектов, имеющих независимые от субъекта свойства, проявляющиеся в определенной структуре. «Закон фиксирует существенные инвариантные соотношения, универсальные для той или иной предметной области»³. В эпистемологическом (методологически-операциональном) плане закон есть максимальное «сжатие» адаптированной человеком информации, которая получена некоторым способом и нередко подкреплена метафизической верой в наличие (отсутствие) последовательностей и регулярностей. Последние человек обнаруживает даже там, где их нет. К. Поппер предупреждает: «Наша склонность к поискам регулярностей и наложение законов на природу приводит к психологическому феномену догматического мышления»³⁰. «Сжатие» реализуется с помощью понятий. Их референты – идеальные сущности, тесно связанные с единичными событиями. Например, первый закон Кеплера гласит: все планеты Солнечной системы обращаются по эллипсу, Солнце находится в одном из его фокусов. Как и два других закона, он – результат интуитивно подобранных Кеплером отношений (на основе наблюдений Т. Браге) между реально существующими небесными телами (онтологическая сторона). В гносеологическом плане – перед нами описание идеализированной гелиоцентрической орбиты планет с помощью абстрактных понятий (эллипс, фокус).

Научный закон выполняет три взаимосвязанные функции. Он объяс- няет, дает возможность делать предсказания, запрещает. Если наши представления о законах природы верны, то отталкиваясь от них, можно определить состояние Вселенной в любой момент времени, в том числе в прошлом. С помощью законов предсказывается наличие (или отсутствие) некоторых явлений и процессов органической, неорганической природы, общественной жизни. Благодаря им строятся прогнозы на предмет функ- ционирования техники и ограничений в ее работе. Выводимость в логике и математике – специфический тип предсказания. Но прежде чем предвидеть, необходимо видеть и объяснять увиденное. А четкость, ясность, простоту объяснениям придают законы. Они – красные линии, переходить за которые ученый должен с большой осторожностью. Объяснительная сила научного закона (как и теории, в состав которой он входит) ограничена. И не только объективными случайными событиями либо естественными флуктуациями.

Познающий субъект не может быть всезнающим. В формулировку самого точного и очевидного закона может вкрасться ошибка.

Элементарной является дисциплинарная типология законов (физики, химии, геологии, биологии и т. д.). Такая типология – искусственная. Она ограничивается констатацией наличного положения дел, поэтому нестабильна во времени и не обладает диагностически-прогностической силой. Но она удобна для систематизации, уместна в образовательном процессе.

Законы физики имеют все основания претендовать на главную роль в науке. Они подчинены фундаментальным законам сохранения (энергии, импульса, массы, электрического заряда и т. д.). «Закон сохранения означает, что существует число, которое остается постоянным вне зависимости от того, когда вы его подсчитаете – скажем, сейчас или через некоторое время, после того как в природе произойдет множество изменений»¹. Другими словами, имеется величина, которую мы можем вычислять по некоторым правилам. Ответ всегда будет одинаковым, что бы ни произошло. Законы физики симметричны относительно любых изменений. Например, закон сохранения момента импульса есть проявление изотропности пространства относительно поворота. Связь между законами симметрии и законами сохранения объясняется, в свою очередь, законами квантовой механики. Но симметрия нарушается, например, при изменении масштаба. Иерархия законов не является однозначно заданной.

А. Эйнштейн говорил о поиске в высшей степени универсальных зако- нов, из которых с помощью дедукции можно получить картину мира. Он подчеркивал, что нет логического пути, ведущего к этим законам. Они могут быть получены только при помощи интуиции и «интеллектуальной любви к объектам опыта. К. Поппер предлагает рассматривать законы природы как синтетические, неверифицируемые, строго универсальные высказывания, имеющие форму: «Для всех точек пространства и времени (или во всякой пространственно-временной области верно, что…». Высказывания, относящиеся к конечным областям пространства и времени он именует «конкретными» или «сингулярными»². Случайные высказывания, согласно Попперу, тоже могут быть истинными и строго универсальными.

Универсальность закона – вещь неоднозначная. Неопозитивисты считали: так как универсальность несводима к элементарным высказываниям о чувственном опыте, без нее наука может обойтись. Универсальность может быть понята онтологически, т. е. как некая связь, имеющая место в отношении всех объектов некоторого класса, в любых пространственно- временных координатах, одним словом, везде и всегда. Это очень сильное метафизическое допущение, предполагающее абсолютную неизменность законов природы. Эпистемологически неизменность задается в программе максимально общих понятий с использованием квантора общности. «Везде» и «всегда» имеет ограничения, что позволяет выделять универсальные (фундаментальные) законы и частные законы. Последние либо непосредственно производны от первых, либо отражают локальные регулярности. Закон теплового расширения металлов является вторичным по отношению к универсальному закону теплового расширения физических тел. Другой пример: формирование планет Солнечной системы имеет некоторые закономерности, но у планет земной группы они одни, у газовых гигантов – другие. Следовательно, эти закономерности супервентны на других законах эволюции небесных тел. Наконец, Венера и Марс, с одной стороны, Сатурн и Уран – с другой, формировались, подчиняясь индивидуальным закономерностям, следующим из локальных законов. Но движение всех планет Солнечной системы подчинено фундаментальным законам Кеплера. В качестве их фальсификатора уместно рассматривать описанную выше «проблему перигелия Меркурия».

Универсальность законов ограничена. Законы евклидовой геометрии, которые долго считались фундаментальными, как оказалось, таковыми не являются. Электромагнитное поле подчиняется законам, которые ничего не говорят о существовании кварков или нейтрино. Законы, описывающие сильное и слабое взаимодействие, не обязательно предполагают электро- магнитные силы. Мы можем представить мир, в котором есть электро- магнетизм, но нет слабого ядерного взаимодействия и наоборот. Все вышеперечисленные законы ничего нам не говорят о темной материи.

Законы природы описывают (преимущественно на языке математики), не только явления действительности. Они – дескрипции потенциальных ситуаций, которые реализуются при определенных условиях или не могут быть реализованы ни при каких обстоятельствах, ни в одном из настоящих и будущих миров. С другой стороны, мы не знаем начальных условий формирования всех миров и не можем исследовать миры, отличающиеся этими условиями друг от друга и от нашего мира. Можно лишь выдвигать гипотезы о существовании миров с иной номологией. Но если они и есть, то нам принципиально не доступны.

Н. Гудмен считает, что адекватным критерием, на основании которого можно истинные утверждения поделить на законы и не-законы, является наличие достаточного основания, для выведения условных (контрфакти- ческих) высказываний. Истинные утверждения, отражающие случайные качества, не могут быть достаточными для выведения условных суждений, из них нельзя сконструировать достижимые W. Из научного закона контр- фактические суждения выводимы. Вопрос, какие предикаты можно экстра- полировать от известных случаев на неизвестные, остается открытым. Не все ясно, с тем «как определить обстоятельства, при которых некое утверждение можно принять независимо от установления любого данного его примера» и как установить со-логичность высказываний¹.

Так или иначе, научные законы – суровый цензор, они нечто необходимо запрещают, имеют информационно-ограничительный масштаб. Чем больше масштаб, тем больше законы говорят нам о действительном мире. «Закон природы устанавливает определенные пределы того, что возможно»². Например, закон сохранения энергии выразим в форме «Не существует вечного двигателя». Это не запрещает нам мыслить миры, в котором есть вечные двигатели. Логическая необходимость не тождественна необходимости естественной. Логически возможно все, что не ведет к очевидному противоречию (хотя закон непротиворечия тоже имеет огра- ничения). Логическое допущение станет физически возможным, если оно не противоречит законам природы. Английский астрофизик А. Эддингтон в данном контексте выделил два типа законов, исходя из того, что некоторые вещи не происходят, потому что они невозможны, другие – так как они невероятны. Законы, запрещающие невозможность – первичные, невероятность – вторичные. Во вторичных законах, можно предположить, доминирует эпистемологический аспект. В первичных – онтологический. Хотя их разграничение зависит от того, как трактуется вероятность.

По способу получения имеем эмпирические и теоретические законы. Данное деление было предложено позитивистами и не потеряло своей актуальности. В формулировке эмпирических законов присутствуют тер- мины наблюдения, теоретических – термины, имеющие своем референтом абстрактные объекты. Согласно неопозитивистам, наблюдаемое относится ко всем количественным величинам. Но эмпирические законы, именуемые также эмпирическими обобщениями, могут быть и качественными. Теоре- тические законы более общие и распространяются, констатирует Карнап, на объекты, которые не могут быть измерены простым, непосредственным способом. Это атомы, электроны, электромагнитные поля и т. д. Механизм взаимодействия двух типов законов Карнап трактует просто и убедительно: «Эмпирический закон помогает объяснить факт, который уже наблюдался, и предсказать факт, который еще не наблюдался. Подобным же образом теоретический закон помогает объяснить уже сформулированные эмпирические законы и позволяет вывести новые эмпирические законы. Так же как отдельные, единичные факты должны занять свое место в упорядоченной схеме, когда они обобщаются в эмпирический закон, так и единичные и обособленные эмпирические законы приспосабливаются к упорядоченной схеме теоретических законов»³. Эмпирические законы ус- танавливают причинные связи между фактами и явлениями, готовя почву для дальнейшего анализа взаимодействующих природных или социальных систем. Данный анализ проблематичен без абстрактных объектов, вклю- ченных в схему теоретических законов.

По точности предсказаний законы подразделяют на детерминистские (динамические) и вероятностно-статистические (стохастические, индетерминистские). Первые дают однозначно достоверные предсказания, претендующие на статус общезначимых. Вторые – лишь прогнозы, т. е. предсказания, вероятные в меньшей степени. Вероятность определяется через относительную частоту случайных массовых (повторяющихся) собы- тий и выражается в процентах. Детерминистские законы, например, ме- ханики Ньютона, долгое время считались «настоящими». Но у них есть недостаток. Они «абстрагируются от сложных факторов, условий и особенностей явлений, а главное – не учитывают наличия случайностей и их взаимодействий. Между тем такие случайности играют немалую роль в природе, а особенно в общественной жизни»¹. В термодинамике вероят- ностные законы были «реабилитированы», а в рамках квантовой физики признаны доминирующими. Стохастические законы широко используются в социально-экономических науках. Следует отличать такие законы от результатов статистических исследований, которые ничего не запрещают, дают ситуативные объяснения, играют вспомогательную роль в прогнози- ровании. Детерминистские и вероятностные законы не противостоят друг другу. Ученый, с одной стороны, выводит каузальные законы, дающие точные предсказания, с другой – открывает статистические законы, чтобы дедуцировать частотные предсказания. Сведение точных высказываний к частотным высказываниям логически возможно. «Обратная редукция не- возможна. Частотные высказывания вообще не могут быть дедуцированы из точных»². Вопрос о превосходстве детерминистских законов, которые правят миром, Поппер считает метафизическим. Все законы имеют гипо- тетический характер. Они могут быть лишь подкреплены в том смысле, что способны доказать свою устойчивость под огнем проверок.

Гипотетичность и относительность законов объективна. Законы со- временной физики признаются фундаментальными и динамическими. Они определяют, каким образом элементы мира меняются во времени. Входные параметры (условия в исходный момент времени) переводятся в параметры выходные (условия в другой момент). Но законы физики индифферентны к различию прошлого и будущего, идея «настоящего» плохо согласуется с относительностью. Оставляет некоторые вопросы второй закон термодинамики. Если энтропия возрастает, то откуда берет начало, было ли время, когда энтропии не было, и было ли это время временем? Как отмечает Р. Пенроуз, эти несоответствия не катастрофичны. «Наша физическая картина мира содержит некоторые фундаментальные составляющие, отличные от простых эволюционных уравнений, и при этом некоторые из них действительно несут в себе временную асимметрию»³.

Стоит также вспомнить, что «первокирпичики» мироздания – чрезвычайно стабильны. В отличие от макрообъектов одного типа (класса), все электроны, например, имеют в точности одни и те же качества. Атомы водорода являются структурами, существующими в немыслимом количестве идентичных копий. «Они не развиваются и не разрушаются и в стабильной среде не демонстрируют никаких свойств, которые изменялись бы во времени»⁴. Поэтому эти свойства вряд ли выводимы из динамических

уравнений. Детерминистские законы дополняются законами, до конца еще не ясными для науки, – законами квантовой механики и законами, регулирующими эволюцию огромной, холодной, расширяющейся

Вселенной. В ней, по словам Ф. Вильчека, носятся «атомы, изголодавшиеся по энергии», порождая из индетерминистского хаоса структуры, которые подчиняются динамическим законам.

Что же такое законы природы? Закономерности, которые субъект вы- являет в мире и именует по своему разумению, или универсальные и необ- ходимые характеристики мира как такового? Каким бы ни был ответ, наука без законов невозможна. Они – важнейший элемент ее структуры, объяс- няющий и конструирующий реальность и сам требующий объяснения.