Як виникають наукові теорії і створюються нові парадигми? У який спосіб науковці доходять висновків і яка роль випадковості у цьому? Розповідає фізик Олександр Рундель у книжці «Наукове мислення», що вийшла друком у видавництві «Віхола». Уривок з книжки читайте нижче.
До цього розділу ми цікавилися питанням, як можна перевірити наявні наукові теорії. Давайте зараз подумаємо над тим, як виникають нові теорії, що стають у пригоді після спростування їхніх попередниць. Це питання теж впливає на нашу довіру науці.
Карл Поппер вважав, що нова теорія може бути будь-якою, тільки її треба перевіряти як слід. То що, виходить, людство століттями вигадувало випадкові пояснення світу й усі їх перевіряло? Це схоже на пошук маленької голки в піску на величезному пляжі — тільки вона зроблена з кварцу: має такий самий колір, що й пісок, а металошукач вам не допоможе. Доведеться все перерити.
В епоху появи ньютонівської механіки кількість фізиків у всій Європі була приблизно такою, як персонал одного сучасного дослідного центру. До того ж у них не було комп’ютерів і вони не володіли великою кількістю математичних навичок, які доступні тепер навіть студентам-третьокурсникам. Експеримент також вимагає ресурсів, які можуть знадобитися людині для інших, приземленіших потреб. Щоб ви розуміли, до промислової революції ХІХ століття більшість потреб людини було не так легко задовольнити, як сьогодні. Отже, тогочасні науковці напевно не здійснювали експериментальної перевірки всіх пояснень світу, що існували тоді, не кажучи взагалі про ВСІ МОЖЛИВІ версії.
Виникнути зі спостереження теорія не може. Важливий її складник — набір понять, якими науковець описує досліджувані явища. Такі поняття з’являються раніше за саму теорію. Якщо ми прив’яжемо камінчик до мотузки й підвісимо, то один зможе побачити в ньому знаряддя, інший — прикрасу, а ще хтось — маятник. І тільки коли вже користуємося поняттям «маятник», для нас стає несуттєвим, наскільки гострі краї має той камінчик або чи гарно зав’язані вузли мотузки, а починає цікавити довжина мотузки та період коливань. Ми вирішуємо, на що саме треба звернути увагу, коли вже опанували потрібні поняття. Тут стає в пригоді наше фонове знання, яке містить не тільки попередні наукові теорії та експерименти, якими їх перевіряли, а й розуміння логіки, здорового глузду та багато чого ще.
Отже, наукова спільнота вирішує, які саме теорії заслуговують на увагу та на що слід дивитися експериментаторам. Американський філософ Томас Кун, що творив у другій половині ХХ століття, пояснив цю вибірковість тим, що фахова спільнота схвалює для себе певну парадигму й працює в її межах. На його думку, вчені завжди бачили явища, що не вкладалися в мейнстримну парадигму, — аномалії. Для їхнього пояснення науковці додавали до своєї теорії припущення, які виходили за межі загальної логіки цієї парадигми. У філософії їх називають гіпотезами ad hoc*, а в сленгу айтівців існує влучне слово «костиль», яке вживають щодо подібних рішень.
Коли таких аномалій достатньо багато, то «костилів» в основну теорію напхано стільки, що вона вже не витримує. До того ж — і це важливо для Куна — змінюється покоління науковців. Саме тоді, після всіх цих подій, наукова спільнота обирає іншу парадигму, яка, згідно з переконанням американського філософа, не просто містить нові твердження у своїх теоріях, а взагалі оперує зовсім відмінними поняттями. Наприклад, час у ньютонівській механіці і в теорії відносності має суттєві відмінності. Різні наукові парадигми Кун називає неспівмірними, тобто стверджує що не існує якоїсь «тяглості традиції» між старими науковими теоріями та тими, що приходять їм на зміну.
На мою думку, такий погляд на розвиток науки як мінімум поверховий. Не буду повністю заперечувати вплив людського чинника — трендів суспільства та зміни поколінь. Науку роблять люди, і вони додають до пропонованих теорій ідеї з інших сфер свого життя. Однак науковець не може бути свавільним. В історії виникнення теорії відносності, яку Кун вважає парадигмою, що прийшла на зміну ньютонівській механіці, було кілька довгих етапів. Першою ластівкою стали дослідження явищ електрики та магнетизму на століття раніше за Айнштайна. Рівняння, що ці явища описували, дещо не вкладалися в логіку законів Ньютона. У термінології Куна електромагнетизм був аномалією в ньютонівській фізиці, а ці рівняння — «костилем», доданим до класичної фізики. Однак цей «костиль» уже був зародком нової теорії, оскільки правила перетворення простору-часу, застосовані в теорії відносності, обумовлені математичними властивостями цих рівнянь електродинаміки, а не вигадані свавільно наступними поколіннями науковців — просто щоб відрізнялося від попереднього. Детальніше ми це питання обговоримо в одному з наступних розділів.
Інший філософ другої половини ХХ століття Імре Лакатош розвинув погляди Куна. Замість поняття парадигми в цього мислителя з’явився термін дослідна програма. Її набір теорій складається з двох частин: «жорсткого стрижня» та «ременя безпеки». Коли науковці відкривають якусь аномалію, то змінюють припущення, які містяться в «ремені безпеки», щоб дослідна програма встояла. Однак «жорсткий стрижень» вони полишають незмінним.
Якщо такі модифікації дозволяють робити нові прогнози й хоча б частина з них підтверджується дослідами, то ця програма прогресивна. Якщо нових прогнозів немає (ситуація схожа на те, що Поппер закидав марксизму) або вони не підтверджуються, тоді програма деградує. Раціональність доброчесних науковців зумовлює те, що коли маємо дві дослідні програми, з яких одна деградує, а друга прогресує, то спільнота обирає другу.
Схоже, що Кун у появі нових парадигм і Лакатош у появі нових дослідних програм вбачали вияв індивідуальної творчості науковця. У їхніх поглядах на розвиток науки відповідь на саме питання, як з’являються нові теорії, фактично захована в цей гіпотетичний вияв творчості.
Деякі послідовники Куна мали песимістичний погляд на діяльність науковців, які буцімто творять нові парадигми. Наприклад, Пауль Фаєрабенд вважав, що то відбувається свавільно, як заманеться. Це твердження лягло в основу вчення методологічного анархізму, кінцевим висновком якого фактично стало заперечення авторитету науки. Згідно з Фаєрабендом, наукова спільнота не шукає істини для людей, а «розв’язує головоломки» для власного задоволення. Через це він навіть піддавав сумніву доцільність фінансування наукових досліджень з грошей платників податків.
Наскільки мені відомо, книжки Фаєрабенда досить добре продавалися. Звісно, це ж так прикольно, коли хтось дотепно принижує авторитет «яйцеголових розумників»! Однак чомусь адепти таких поглядів ігнорують те, що сучасне життя сповнене дуже корисних технологій, які існують виключно завдяки успіхам науки. І там, де ці технології впроваджені у світі, фактично зникає голод, суттєво збільшується тривалість і якість життя людей завдяки медицині, а також робляться дуже легкими багато речей, які ще в ХІХ столітті були великою проблемою. Приміром, без інтернету таким анархістам було б важко знайти собі однодумців в інших країнах і ділитися з ними своїми «ідеями» на відстані.
Звісно, можна закидати прогресові, що він створив і проблеми, яких не було в традиційних суспільствах. Однак я вважаю, що розумове напруження від інтелектуальної праці та надлишку новин неспівмірне з перевтомою від виснажливої фізичної роботи в умовах постійного браку харчів, доступу до медицини, вечірнього освітлення, водопостачання, каналізації, зв’язку та багатьох інших речей, які ми сьогодні сприймаємо як належне. Утім, якщо владу над суспільством захоплять мракобіси, ми достатньо легко можемо повернутися назад у Темні віки.
Висновки
Томас Кун спробував відповісти на питання, як з’являються нові наукові теорії. Він впровадив поняття парадигм і стверджував, що наука розвивається через їхню зміну. Рушієм зміни Кун вважав соціальні та психологічні чинники. Його помірковані послідовники визнають певну раціональність у зміні парадигм, а найбільш радикальні — відкидають авторитет науки взагалі.
