1.3.3. Проблема метода

Физика Аристотеля, даже Буридана и Орема была близка к спонтанному опыту здравого смысла. Древним грекам природа представлялась наподобие живого организма, в котором отдельные части имеют свои назначения и функции. Поэтому античному мыслителю была чужда идея постижения мира путем насильственного препарирования его частей и их изучения в несвободных, несвойственных их естественному бытию обстоятельствах. В его представлениях такой способ исследования мог бы нарушить гармонию Космоса¹, но не в состоянии обнаружить эту гармонию. Постижение природы могло быть достигнуто только путем пассивного наблюдения и в умозрительном созерцании, которое расценивалось как главный способ поиска истины.

В отличие от поверхностного понимания опыта, как простого, пускай тщательного наблюдения явлений природы, свойственного натурфилософам, для Галилея научный опыт – это эксперимент. Экспериментирование, как подчеркивает А. Койре, состоит в методическом задавании вопросов природе. Известно, что, по Галилею, языком, на котором мы должны обращаться к природе и получать ее ответы, является математический или, точнее, геометрический язык (а не язык здравого смысла или чистых символов). Выбор языка, решение его применять не могут определяться экспериментом, ибо сама возможность проведения последнего определяется использованием языка. Источник этого выбора и решения следует искать в чем-то другом². И таким источником является разум. В ходе эксперимента разум не может быть пассивным. Он активен, опыт проектируется: делаются предположения (выдвигаются гипотезы), из них с четкостью извлекаются следствия, а затем исследуется, насколько они соответствуют действительности, чтобы «трансформировать случайное и эмпирическое в необходимое, регулируемое законом» (Э. Кассирер). Неслучайно в период становления новой науки в европейской культуре бытовало широко распространенное сравнение эксперимента с пыткой природы, посредством которой исследователь должен выведать у природы ее сокровенные тайны.

Научный опыт рождается как плод запрограммированного эксперимента, включающий в себя и чувственный опыт, и теорию. В научном экспериментировании формулирование постулатов и выведение из них следствий предшествует переходу к наблюдениям и руководит им¹. Галилей был одним из первых мыслителей, кто показал, что непосредственные данные опыта не являются исходным материалом познания и всегда нуждаются в определенных теоретических предпосылках, другими словами, опыт «теоретически нагружен».

Научный опыт у Галилея представляет собой и идеализированный опыт – мысленный эксперимент. Его действенность, по Галилею, обусловлена тем, что «Книга природы» написана языком математики. Читая ее, следует абстрагироваться от эмпирических условий изучаемых процессов и за чувственной видимостью обнаруживать фундаментальные рациональные законы.

Вместо движения реальных тел у него выступают «геометрические тела, движущиеся в пустом безграничном евклидовом пространстве»². Природные объекты выступают в таком случае как своего рода конструкты (идеальные объекты), так как в них выделяется одно свойство или группа свойств, играющих принципиальную роль в эксперименте. На основе этого идеального моделирования действительности Галилей разрабатывает гипотетико-дедуктивный метод. Исследователь ставит мысленные вопросы, делает гипотетические предположения, из которых выводятся те или иные следствия. Они проверяются посредством планомерно проводимых опытов, дающих положительные или отрицательные ответы. Результаты подвергаются математическому осмыслению, которое Галилей противопоставляет силлогистике с ее умозрительными посылками.

В средневековой схоластической философии господствовал дедуктивный научный идеал. Но чистая дедукция не ведет к новому знанию. Получаемое с ее помощью утверждение неявно содержится в предпосылках. Дедуктивные выводы являются правильными, но стерильными в отношении нового знания. Однако в эпоху Возрождения стремились именно к новому знанию. Поэтому критика дедуктивного метода была направлена не на то, что он неправилен, а на то, что он бесплоден. Тем не менее, дедукция играла важную роль в период становления науки Нового времени. Принципиально новое заключалось в том, что дедукция стала неотъемлемой частью динамической комбинации гипотез, дедуктивных выводов и наблюдений.

Процесс формулировки гипотезы (возможно, на языке математики) отличается от процесса индукции. Например, индуктивно обобщая утверждение «восемь наблюдаемых мною в городском зоопарке лебедей были белыми» и, получая в результате утверждение «все лебеди белые», мы не вводим новых понятий. Речь продолжает идти о белых лебедях. Но если мы выдвигаем гипотезу, что движущиеся по поверхности стола шары подчиняются закону F = ma (сила равна произведению массы на ускорение), то мы переходим от понятий наблюдаемого уровня – шары, стол и т. д. – к выраженным в формулах понятиям абстрактного уровня – сила, масса, ускорение. Мы никогда не увидим «силу», «массу», «ускорение». Они являются понятиями, которые введены на основе определенной гипотезы и выражены с помощью языка математики. Другими словами, мы не получаем индуктивным путем формулу вида F = ma. Мы «изобретаем» такую формулу. В данном случае не столь важно, как мы это делаем.

Итак, мы выдвигаем гипотезу. Исходя из гипотезы, выводим (т.е. дедуцируем) определенные утверждения о вещах, которые должны иметь место, если гипотеза верна. Затем пытаемся увидеть, действительно ли эти вещи имеют место. Таким образом, дедукция становится частью процесса проверки гипотезы. Вот почему эта процедура получила название гипотетико-дедуктивного метода. Если проверка не опровергает выдвигаемые положения (гипотезу), то тогда гипотеза рассматривается как теория, которая может дать нам новое знание¹.

В «Критике чистого разума» И. Кант писал по этому поводу:

Когда Галилей пустил шарики по наклонной плоскости, причем их вес выбрал он сам, а Торричелли взвесил воздух, который, как он уже знал, равен весу определенного столба известной жидкости … это было откровением для всех исследователей природы. Они поняли, что разум видит только то, что он сам производит по собственному рисунку и что он должен идти вперед и заставить природу ответить на его вопросы; и не допускать, чтобы она понукала им, так сказать с помощью вожжей; иначе наши наблюдения, сделанные случайно и без заранее выработанного рисунка, не привели бы к необходимому закону, котором нуждается разум.

Итальянский ученый рассуждает теоретически и большая часть его построений носит характер теоретических допущений – идеализаций. Идеализация – мысленный эксперимент, точный аналог которого невозможно воспроизвести опытным путем, так как никакой чувственный опыт не может иметь место там, где речь заходит о бесконечно малой скорости, существовании абсолютно горизонтальной поверхности, движении в среде, где отсутствовало бы всякое сопротивление. Обосновывая принцип интеллектуальной рационализации эмпирических реалий, посредством которой становится возможным проникнуть в сущность, скрытую за существованием, Галилей тем самым возрождает гносеологическую традицию Платона, разработавшего идеально-логическую трактовку природы знания.

В мысленном эксперименте К. Поппер, например, увидел совершенно новую, эвристическую модель. С помощью новой методологии Галилей сформулировал законы свободного падения тел, их движения по наклонной плоскости, движения тела, брошенного под углом к горизонту, в результате которых дал строгую формулировку понятий скорости и ускорения, а также пришел к идее инерции, подступы к которой наблюдались у парижских номиналистов Буридана и Орема.

Очевидно, что формирование экспериментального метода было связано с изменением смыслов понятий «пространства» и «времени». В средневековой культуре человек полагал, что различные пространственные места и различные моменты времени обладают разной природой, имеют разный смысл и значение. Такое понимание пронизывало все сферы человеческого бытия – обыденное мышление, художественное восприятие мира, религиозно-теологические и философские концепции, средневековую физику и космологию. Оно было естественным выражением системы социальных отношений людей данной эпохи, образа их жизнедеятельности ¹. Радикальная трансформация представлений о пространстве и времени началась в эпоху Возрождения, причем, в разных областях культуры².

Известно, что физический эксперимент предполагает его принципиальную воспроизводимость в разных точках пространства и в разные моменты времени: научные опыты, поставленные в одной лаборатории, могут быть повторены в других лабораториях, независимо от их места положения и времени проведения (при прочих равных условиях). Очевидное требование воспроизводимости эксперимента означает, что все временные и пространственные точки должны быть одинаковыми в физическом смысле, то есть законы природы в них должны действовать одинаковым образом. Другими словами, пространство и время здесь полагаются однородными.

Обобщая, следует подчеркнуть, что Кеплер в своем понимании небесных движений продвинулся дальше Галилея, который, как и Коперник, продолжал верить в круговое обращение, не зависимое от внешних сил. Однако именно открытиям Галилея в области земной динамики суждено было положить начало решению возникших вместе с коперниканской теорией физических задач. И именно эти открытия в совокупности с его новой методологией научного исследования природы заложили основы классической физики и проложили путь к экспериментально-математическому естествознанию.