5.4. Научные законы, регулярность и случайность

В законах науки отображаются регулярные, повторяющиеся связи или отношения между явлениями или процессами реального мира. Начиная с древних греков, и вплоть до второй половины XIX века подлинными законами науки считались универсальные утверждения, раскрывающие регулярно повторяющиеся, необходимые и существенные связи между явлениями. Между тем регулярность может иметь и не универсальный, а экзистенциальный характер, т.е. относиться не ко всему классу, а только к определенной ее части. Поэтому с точки зрения области действия все законы можно разделить на два основных вида.

1. Универсальные и частные законы. Универсальными принято называть законы, которые отображают всеобщий, необходимый, строго повторяющийся и устойчивый характер регулярной связи между явлениями и процессами объективного мира. Иначе говоря, термин «регулярность» используется здесь в сильном смысле неизменной повторяемости, характерный для существенной связи явлений.

В качестве примера рассмотрим хорошо известный закон теплового расширения тел, который на качественном языке может быть выражен с помощью предложения: «все тела при нагревании расширяются». Более точно он выражается на количественном языке посредством функционального отношения между температурой и увеличением размеров тела. На языке современной логики этот и другие универсальные законы могут быть представлены в форме общей импликации:

(Ах) [Р(х) > Q(х)], которая читается так: «для всякого х, если х обладает свойством Р, то оно обладает также свойством Q», где (Ах) обозначает универсальный квантор, указывающий, что данная импликация применима ко всем х. В нашем примере х обозначает любое физическое тело, а импликацию можно представить в виде условного высказывания: если тело нагреть, то оно расширится.

Частные, или экзистенциальные, законы представляют собой либо законы, выведенные из универсальных законов, либо законы, отображающие регулярности случайных массовых событий, о которых речь пойдет ниже. К числу частных законов можно отнести, например, закон теплового расширения металлов, который является вторичным, или производным, по отношению к универсальному закону теплового расширения всех физических тел.

Логическая форма представления таких законов отличается от универсальных тем, что перед импликацией стоит экзистенциальный квантор или квантор существования, который указывает, что стоящая за ним импликация относится не ко всему классу, а лишь к подклассу тел.

Зх[Р(х) > Q(х)], где Зх обозначает экзистенциальный квантор.

2. Детерминистические и стохастические законы. По точности предсказаний различают законы детерминистические и стохастические, или статистические. Предсказания, основанные на детерминистических законах, имеют вполне достоверный, точный характер. В отличие от них стохастические, или статистические, законы дают лишь вероятностные предсказания. Такие законы отображают определенную регулярность, которая возникает в результате взаимодействия случайных массовых или повторяющихся событий. Простейшим примером может служить бросание игральной кости, представляющей собой правильный кубик, на гранях которого нанесены очки от 1 до 6. При отдельном бросании мы не можем определить, какая при этом выпадет грань. Но если бросания повторить достаточное число раз, то можно убедиться, что каждая грань появится примерно с относительной частотой, равной 1/6. На этом основании вероятность подобного случайного массового или повторяющегося события можно определить как относительную частоту появления такого события при достаточном числе испытаний:

Р = m/n,

где Р обозначает вероятность; m — число появления события; n — число всех испытаний.

Более точно вероятность теоретически можно было бы определить как предел относительной частоты события при неограниченном числе испытаний. Но такое число испытаний осуществить практически невозможно, поэтому фактически ограничиваются достаточным числом испытаний, определяемым условиями конкретной поставленной задачи.

В классической науке именно универсальные и детерминистические законы долгое время рассматривались как подлинно научные, поиск которых составлял основную задачу исследования. Вспомните знаменитый закон Ньютона, который был даже назван законом всемирного тяготения. Но такие законы абстрагируются от ряда несущественных факторов, а главное — не учитывают наличия случайностей и их взаимодействия, а между тем они играют значительную роль не только в природе, но в особенности в общественной жизни. Однако даже в марксистской философии, хотя и признается роль случайностей в мире, тем не менее подчеркивается приоритет необходимости над случайностью, а сама случайность рассматривается как форма проявления и дополнения необходимости. К.Маркс в «Капитале» определяет, например, закон как «внутреннюю и необходимую связь между явлениями»¹. В другом месте он подчеркивает, что объективные законы проявляются «с железной необходимостью».

С современной точки зрения такого рода законы следует отнести к законам детерминистического типа, предсказания которых имеют достоверный характер. В отличие от них стохастические законы, хотя и не обладают таким характером, но также выражают определенную регулярность или повторяемость в поведении случайных массовых событий, предсказания которых не достоверны, а лишь вероятны в той или иной степени. В отечественной литературе эти законы называют вероятностно-статистическими, а чаще просто статистическими, но в зарубежной литературе их именуют как индетерминистические. В отличие от универсальных законов стохастические законы, во-первых, относятся только к случайным массовым или повторяющимся событиям и явлениям, во-вторых, предсказания их являются лишь вероятными в большей или меньшей степени.

Стохастические — или в старой терминологии статистические — законы начали применяться еще давно в демографии, страховом деле, анализе происшествий и катастроф, статистике населения, экономике и т.д. Тем не менее, длительное время они не признавались как полноценные, равноправные с универсальными и детерминистическими законами. Правда, некоторые формы статистического анализа не относятся к законам вообще, а являются лишь удобным средством для компактного представления существующей информации. Типичным примером могут служить периодически проводимые переписи населения, с помощью которых информация о жителях страны, их занятиях, профессиях и т.п., может быть представлена в обобщенном и компактном виде. Из нее можно было узнать, сколько в стране трудоспособного населения, инженеров, врачей, служащих, учащихся и т.д. Однако статистические заключения здесь не добавляют ничего принципиально нового к индивидуальной информации, но делают ее более компактной и удобозримой.

В социологии, экономике и политологии часто обращаются к статистическим заключениям от выборки к генеральной совокупности (популяции), чтобы узнать мнение населения по тем или иным актуальным вопросам общественной жизни. В этом случае анализ тщательно выбранной репрезентативной, или представительной, выборки из популяции позволяет более дешевым способом получить приблизительно верное представление об общественном мнении по тем или иным вопросам.

В отличие от рассмотренных примеров статистические законы в науке, например, в физике стали использоваться в середине XIX в. для исследования свойств макроскопических тел, состоящих из огромного числа микрочастиц (молекул, атомов, электронов и т.п.). При этом ученые считали, что статистические законы можно было в принципе свести к детерминистическим законам, присущим взаимодействию микрочастиц. Они также полагали, что точность физических измерений, хотя в каждый период времени является ограниченной, но в ходе развития науки может неограниченно возрастать.

Эти надежды рухнули, когда возникла квантовая механика. Она доказала, во-первых, что законы микромира имеют вероятностно-статистический характер, во-вторых, точность измерения имеет определенный предел. Такой предел устанавливается принципом неопределенностей или неточностей, впервые сформулированным в 1927 г. известным немецким физиком В.Гейзенбергом. Согласно этому принципу, две сопряженные величины квантовых систем, например, координата и импульс частицы нельзя одновременно определить с одинаковой точностью. Если постараться с высокой точностью определить координату Δх квантовой частицы, то возникнет соответствующая неточность при определении ее импульса Δр, т.е. Δх. Δр = h, где h обозначает постоянную Планка. Следовательно, предел точности измерений сопряженных квантовых величин не должен превышать постоянной Планка.

3. Эмпирические и теоретические законы. Среди законов наиболее распространенными являются каузальные, или причинные, законы, которые характеризуют необходимое отношение между двумя непосредственно связанными явлениями. Первое из них, которое вызывает или порождает другое явление, называют причиной. Второе явление, представляющее результат действия причины, называют следствием, хотя точнее, его надо было именовать действием. На первой, эмпирической стадии исследования обычно изучают простейшие причинные связи между явлениями. Однако в дальнейшем приходится обращаться к анализу разнообразных других законов, которые раскрывают более глубокие функциональные отношения между явлениями.

Такой функциональный подход лучше всего реализуется при открытии теоретических законов, которые называют также законами о ненаблюдаемых объектах. Они играют решающую роль в любой науке, так как с их помощью удается объяснить эмпирические законы, а тем самым и многочисленные отдельные факты, которые они обобщают. Поэтому открытие теоретических законов представляет собой несравненно более трудную задачу, чем установление эмпирических законов.

Путь к теоретическим законам лежит через выдвижение и систематическую проверку гипотез. Если в результате многочисленных попыток становится возможным вывести из гипотезы эмпирический закон, тогда появится некоторая надежда, что она может оказаться теоретическим законом. Еще большая уверенность возникнет, если с помощью гипотезы можно предсказать и открыть не только новые важные, ранее неизвестные факты, но и неизвестные до этого эмпирические законы. Так, например, универсальный закон всемирного тяготения смог объяснить и даже уточнить эмпирические по своему происхождению законы Галилея и Кеплера.

Эмпирические и теоретические законы, хотя и с разной степенью глубины и точности раскрывают сущность изучаемых процессов, являются, тем не менее, взаимосвязанными и необходимыми стадиями их исследования. Без фактов и эмпирических законов было бы невозможно открывать теоретические законы, а без последних объяснить эмпирические законы.