Типы научных теорий

Научное объяснение состоит из предположения конкретных событий на основании некоторого правила или закона, выражающего некое неизменное свойство группы событий. Эффект от такого прогрессивного объяснения событий посредством законов, а законов – посредством более общих законов или теорий заключается в проявлении взаимосвязи между многими на первый взгляд изолированными суждениями.

1. Однако ясно, что процесс объяснения на определенном этапе должен завершаться. Если нельзя установить, что определенные теории являются следствиями более обширной связи фактов, то эти теории следует оставить без объяснения и принять в виде грубого экзистенциального факта. Материальные соображения, представленные в форме случайных фактов, следует принимать, как минимум, в двух местах. Случайность присутствует на уровне чувственности: в чувственном опыте дано только это, а не то. Случайность также присутствует и на уровне объяснения: в потоке вещей обнаруживается присутствие определенной системы, которая, с точки зрения формальной логики, не является единственно возможной системой.

2. В предыдущей главе мы перечислили несколько видов «законов», которые нередко служат для объяснения явлений. Однако среди теорий существует и еще одно интересное различие. Одни теории апеллируют к некоему доступному для представления скрытому механизму, который должен объяснить наблюдаемые явления; другие теории воздерживаются от ссылки на подобные скрытые механизмы и используют отношения, вычлененные из непосредственно наблюдаемых явлений. Первые теории называются физическими, вторые – математическими, или абстрактными.

О данном различии важно не только знать, но и понимать, что одни люди по своему складу ума более склонны к одному виду теорий, а другие – к другому. При этом также важно не считать, что один из этих двух видов является более фундаментальным или более обоснованным, чем другой. В истории науки имело место постоянное колебание между теориями двух этих видов; иногда для конкретной предметной области с успехом применялись и оба вида теорий. Однако проясним, в чем же именно заключается их различие.

Английский физик Ранкин, предлагая объяснения данного различия, говорил, что для формирования теории существует два метода. В математической, или абстрактной, теории «класс объектов или явлений определяется… посредством описания… сочетания свойств, являющихся общими для всех объектов или явлений, составляющих данный класс в том виде, в котором он предстает в чувственном восприятии, без введения каких-либо гипотез». В физической теории «класс объектов определяется… как состоящий из недоступной для чувственного восприятия модификации какого-то другого класса объектов или явлений, законы которого уже известны» [118] .

Во втором виде теорий предлагается определенная визуальная модель для выражения скрытого от чувств механизма. Некоторые физики, например Кельвин, могут удовлетвориться только механическим объяснением наблюдаемых феноменов безотносительно того, насколько сложным может оказаться такой механизм. Примерами данного вида теорий являются химическая теория атома, кинетическая теория вещества в том виде, в котором она развита в гидродинамике и в поведении газов, теория гена в исследованиях наследственности, теория силовых линий в электростатике и предложенная недавно Бором модель атома в спектроскопии.

В теориях математического типа апелляция к скрытым механизмам элиминирована или представлена в самой минимальной форме. Пуанкаре наглядно описывает, как именно это может быть сделано: «Допустим, мы имеем дело с каким-либо механизмом, в котором можем наблюдать лишь работу исходного колеса и конечного колеса, при этом способ перехода движения от одного колеса к другому остается для нас скрытым. Мы не знаем, как именно связаны колеса: шестернями или ремнями, тягами или другими приспособлениями. Можно ли сказать, что понять что-либо об этом механизме можно, только разложив его на составные части? Разумеется, нет, поскольку закон сохранения энергии позволяет нам установить наиболее интересные факты. Мы без труда устанавливаем, что конечное колесо вращается в десять раз медленнее, чем исходное, поскольку мы видим эти два колеса; на основании этого мы можем заключить, что пара сил, воздействующая на первое колесо, будет компенсироваться десятикратной парой сил, воздействующей на второе. Для того чтобы установить данное отношение и узнать, каким образом силы компенсируют друг друга, нет нужды проникать внутрь механизма» [119] . Примерами подобных теорий являются теории гравитации, законы падающих тел Галилея, теория теплового потока, теория эволюции органического мира и теория относительности.

Как мы уже отмечали, бессмысленно спорить относительно того, какой тип теории является более фундаментальным и должен быть принят повсеместно. Оба вида теорий успешно применялись для координации обширных областей явлений и обусловили наиболее важные открытия. В одни периоды развития истории науки имеет место тенденция к использованию механических моделей или к атомистичности, в другие – к общим принципам, связывающим свойства, вычлененные из непосредственно наблюдаемых явлений, в третьи – к смешению или синтезу этих двух точек зрения. Некоторые ученые, такие как Кельвин, Фарадей, Лодж и Максвелл, демонстрируют исключительное предпочтение теориям «моделей», другие ученые, такие как Ранкин, Оствальд, Дюгем, лучше всего работают с абстрактными теориями, а такие ученые, как Эйнштейн, обладают необычным даром в одинаковой степени хорошо использовать оба вида теорий.