Теория естественных наук

Глава 1. Историческое введение в проблему обоснования и значения естественных наук, нуминозного опыта и искусства

Когда мы нажимаем на стартер машины, мы предполагаем, что двигатель заведется; когда в темноте щелкаем выключателем - ожидаем, что зажжется свет; движение звезд может быть рассчитано; химические взаимодействия всегда воспроизводятся одинаковым образом. Вся наша жизнь в индустриальном мире тесно связана с техническими системами, частью которых являются постоянно оправдывающиеся ожидания. И в основе всего этого лежит физика и физические законы. Однако физика - это не только постоянно используемые нами законы. Она дает определенную интерпретацию явлениям как в физической лаборатории, так и в повседневной жизни. Когда зажигается электрическая лампочка, мы говорим: идет ток. Мы наблюдаем прилив и говорим: это проявление гравитационной силы Луны. Когда мы видим свет, то говорим, что это электромагнитные волны. Когда слушаем радио, то говорим: это голос из эфира. Когда видим линию на фотографии из пузырьковой камеры, говорим, что это изображение пути, пройденного элементарной частицей, и называем эту частицу электроном. Во всех этих случаях физические теории внедряются в повседневный язык современного человека как самоочевидные и принимаются им за истину. Однако и существование физических законов, и истина физических теорий являются (вопреки тому, что нам постоянно внушается) не самоочевидными, но, напротив, представляют собой проблему.

Настоящая глава призвана дать представление о проблематичном характере физических законов и теорий. Мы рассмотрим три классических примера. Речь пойдет о Юме и его критическом эмпиризме; о Канте, представителе трансцендентализма; и о Райхенбахе в данном случае как об операционалисте. Мы покажем также, как в этих исторических примерах проявляет себя проблематика нуминозного опыта и искусства.

1.1. Проблема обоснования естествознания в критическом эмпиризме Юма, трансцендентализме Канта и операционализме Райхенбаха

Мы начнем с Юма и рассмотрим в данной связи закон падения тела:

Если известен момент времени, когда тело начало падать, то этот закон позволяет вычислить расстояние, которое тело пройдет в некоторый последующий промежуток времени. Утверждая существование физических законов, мы подразумеваем тем самым, что законы эти выражают универсальный порядок природы, ее истинное устройство. Предполагается, следовательно, что эти законы действительны всегда, в том числе и в будущем, ибо только тогда они являются подлинными законами. Однако опыт, лежащий в основании этих законов, и постоянно подтверждающий их успех - все это относится к прошлому. Поэтому мы всегда можем сказать лишь то, что наши ожидания, основанные на законах, до сих пор постоянно оправдывались. Но в таком случае какое имеем мы право делать заключение от прошлого к будущему и утверждать, что эти законы вообще являются действительными, ибо они суть универсальные законы природы? Наш практический опыт никоим образом не дает нам права делать такой вывод. Легко понять, что, апеллируя к опыту, мы обречены двигаться по кругу. Аргументация могла бы идти иначе (а фактически именно так это обычно и происходит): до сих пор наши умозаключения от прошлого к будущему подтверждались практическим успехом - следовательно, и в будущем такое же рассуждение приведет нас к успеху, что будет служить доказательством обоснованности данного способа рассуждения. Однако это обоснование опирается на то, что еще только должно быть обосновано, а именно: на заключение от прошлого к будущему, которое сводится к простому переносу на будущее практического успеха в прошлом. Апелляция к чистой логике могла бы здесь помочь не больше, чем отсылка к опыту, поскольку в логике отсутствует такое понятие как постоянство законов природы, из которого исходят все умозаключения указанного здесь типа. Логика в ее пустой и формальной всеобщности не говорит нам ничего о конкретных характеристиках природы, а потому и об их постоянстве. Вывод можно суммировать так: ни опыт, всегда относящийся к прошлому, ни чистая логика никогда не будут в состоянии доказать существование физических законов, действительных для всех времен. Таково было фундаментальное прозрение Юма.

Отсюда очевидно, что ни существование, ни содержание законов естествознания не являются эмпирически данным фактом. Мы не просто обнаруживаем эти законы в природе, но, видимо, в известном смысле привносим их в природу, навязываем их ей. И если мы еще утверждаем, что законы все-таки существуют в природе сами по себе (an sich), то тогда должна иметь место, так сказать, предустановленная гармония между тем, что мы вносим в природу, и тем, что в действительности есть. Здесь следует ясно отдавать себе отчет в том, что подобное утверждение обосновано не может быть. Скорее, оно выражает некоторое убеждение. Но по какому праву тогда мы привносим законы в природу? Юм объяснял это просто привычкой, которая формируется у нас в процессе постоянного повторения регулярных последовательностей событий, полностью снимая обсуждение правомерности вопроса. Подобная логика сомнительна. Во-первых, о привычке можно говорить лишь применительно к сравнительно простым закономерностям, скажем, такого типа: огонь обжигает при прикосновении к нему. Однако в неменьшей степени мы полагаемся и на те законы, которые удалены от сферы повседневного постоянного опыта и привычек, как, например, на те, что описывают орбиты комет. Во-вторых, принятие законов, лежащих в основании науки, не может опираться на такие ненадежные и субъективные вещи, как человеческие обыкновения. Наука нуждается для этого в рациональных основаниях.

Итак, по какому праву мы принимаем физические законы в качестве предпосылок, если они не даны в опыте и их существование тем самым никоим образом не гарантировано?

Кант исходил из допущения, что мы необходимым образом мыслим разнообразные и разрозненные представления, наполняющие наше сознание, как находящиеся в возможно более взаимосвязанном состоянии. Ибо только такая их взаимосвязь обеспечивает их принадлежность единству моего сознания (Ich-Bewustsein). Ведь и представление об универсальном и собранном горизонте мира (Welt-Horisont), в котором все упорядочено, интуитивно или тематически постоянно присутствует в нашем сознании. Эти связи, однако, не даны нам в действительности через наш актуальный опыт. Субъект, понимающий себя как целостность, мыслит их лишь в качестве принципиально возможных и соответственно a priori предпосланных. И задачей Канта становится поиск этих a priori полагаемых взаимосвязей, посредством которых, как он полагает, сознание строит себя в форме единства. При этом он приходит к выводу, что к подобным взаимосвязям принадлежат, среди прочих, связи схватываемых представлений в рамках принципа причинности. Этот принцип, если отбросить некоторые несущественные здесь моменты, вкратце означает следующее: для каждого события существует некоторое причинное объяснение, согласно которому оно должно мыслиться как возникающее из предшествующих событий в соответствии с универсальным правилом. Этот принцип оказывается также условием того, что схватываемые представления явлений даются нам абсолютно объективным образом. Ведь согласно Канту схватываемое представление явления лишь тогда объективно, а не произвольно субъективно, когда оно, по его выражению, "подчинено правилу, которое отличает это схватывание от всякого другого и делает необходимым некоторый способ связывания многообразного"[1]. Однако одним из таких правил является, к примеру, принцип причинности. Лишь мысля явление как возникающее в соответствии с законом причинности, мы рассматриваем его не как порождение нашего произвола, но как истинно объективное. Априорная форма принципа причинности есть тем самым, говорит Кант, не только условие возможности единства сознания, но и вообще условие всякого возможного опыта. Итак, открыв в прошлом закон, подобный закону падающих тел, мы имеем теперь право надеяться на его состоятельность и в будущем, ибо этот закон представляет собой всего лишь частный случай a priori действительного принципа причинности, согласно которому все события необходимым образом должны мыслиться как возникающие в соответствии с неизменными законами и правилами. Таков вытекающий из Кантового трансцендентализма ответ на вопрос, по какому праву физические законы, не данные нам эмпирически, принимаются в качестве априорных предпосылок.

Райхенбаховский операционализм отвечает на тот же вопрос противоположным образом: если целью науки является прогнозирование и овладение природой, то следует предположить, что природа подчиняется некоторым неизменным законам и правилам. Наличие таких законов не может быть доказано чисто эмпирически; однако поскольку существует, если существует вообще, только один способ достижения желаемой цели, цели предвидения - посредством формулирования законов, то мы должны следовать этим путем, даже не будучи уверенными заранее в его результативности.

"Слепой, - пишет Райхенбах, - который потерялся в горах, нащупывает путь с помощью посоха. Он не знает, куда ведет тропа и не заведет ли она его к краю пропасти, откуда он может сорваться вниз. Но он движется по тропе все дальше и дальше, шаг за шагом проверяя путь своим посохом. Ибо выбраться отсюда можно только таким образом. Так и мы, как слепые, стоим перед будущим, но под нами - тропа и мы знаем, что если и сможем пройти, то лишь по ней, осторожно нащупывая путь"[2]. С помощью этой аналогии Райхенбах хочет сказать следующее: кто посвящает себя физике и стремится к господству над природой, тот вынужден прибегнуть к методологическому допущению априорного существования физических законов и принципа причинности. Однако тем самым вовсе не утверждается реального существования таких законов. Подход Райхенбаха с тем же успехом приложим и к сфере повседневной жизни. Почему мы непременно стремимся усмотреть действие природных законов даже в самых незначительных событиях? Именно потому, что хотим действовать и в полагании таких законов находим рациональное основание своему желанию.

1.2. Сравнение оснований трансцендентализма и операционализма Сравнение кантовского трансцендентализма с операционализмом Райхенбаха приводит к следующему результату. Критика чистого разума поставила всеобъемлющую задачу продемонстрировать, что основания физики - к примеру, понятия причинности, превращения энергии и т.д. - предоставляют нам a priori необходимую схему, в рамках которой объекты могут быть вообще даны единству индивидуального сознания (Ich-Bewustsein) и которая делает возможным опыт как таковой. Между физическим и обыденным способом рассмотрения, согласно Канту, имеет место лишь различие в уровне: основания физики служат лишь экспликации того, что всякое индивидуальное сознание предполагает a priori. Поэтому физика остается, по крайней мере с точки зрения формы, единственно обоснованным способом рассмотрения внешнего мира. Разумеется, в поздних работах Кант идет дальше. В "Метафизических началах естествознания" и в "Opus postumum" дедуцируется a priori значительная часть содержания ньютоновской физики.

Операционализм в противовес этому утверждает, что физика, не являясь ни истинной, ни ложной, зиждется на априорных установлениях (Festsetzungen) и символических идеальных конструкциях, которые предпосылаются природе лишь для того, чтобы построить схему овладения ею. Однако тем самым они не становятся реальным основанием природного порядка. Их, по-видимому, можно уподобить сети координат, которую мы накладываем на земную сферу, чтобы получить возможность ориентирования. Эта сеть тоже является идеальной конструкцией, а не свойством самой Земли.

Трансцендентальную философию, таким образом, роднит с операционализмом то, что обе они отбрасывают классическое наивное представление о субъект-объектном отношении, согласно которому, субъекту противостоит объект an sich, от которого посредством опыта субъект получает знание. И трансцендентальная философия, и операционализм учат, что в известном смысле субъект сам производит свой объект. Тем самым в обоих случаях мы имеем дело с априоризмом, ведь "a priori" в первую очередь означает, что нечто дано нам не через опыт, а уже содержится в нас самих. Однако есть и различие: если для Канта способ такого производства объекта является a priori необходимым и неизменным, операционализм выводит его чисто методологически, исходя из задачи подчинения природы на основании ее исследования. Соответственно a priori Канта может быть названо необходимым, a priori операционализма - контингентным, или произвольным. Для Канта физика есть единственно возможный способ подлинного конструирования объекта; для операционализма, напротив, физика базируется на некотором частном решении. Следовательно, с точки зрения трансцендентальной философии, история становления физики со всеми ее необозримыми историческими следствиями, проявляющими себя в развитии промышленности, в производстве атомных бомб и лунных ракет, предстаёт как процесс, в ходе которого разум впервые приходит к истинному пониманию способов конституирования объектов. С точки зрения операционализма основанием физики является акт воли, воли к покорению природы, что утверждали уже Бэкон и Гоббс, эти первые люди технической эры.

1.3. Проблема обоснования нуминозного опыта и предметов искусства в трансцендентализме и операционализме

Мы подошли к третьей части этой главы, в которой я собираюсь показать, как в описанном выше историческом контексте зарождается проблематика вненаучных объектов, а именно нуминозного опыта и искусства.

Для Канта физика есть способ видения внешнего мира. В этом смысле он не менее современен, чем каждый из нас: вспомним о ситуации, в которой мы оказались сегодня и о которой я уже говорил. В техническую эпоху человек постоянно вынужден иметь дело с объектом в его физической интерпретации. Повседневное использование техники окрашивает весь мир человека, физика проникает в сам его язык. Даже предметы из сферы обыденного опыта воспринимаются в физикалистском свете. Кристалл, драгоценный камень, море, солнце, ветер - все это в конечном счете есть материальная субстанция, объяснение которой дает нам только физика. В действительности же, как гласит более популярная версия, мы имеем дело лишь с сочетаниями атомов и элементарных частиц - не более. Истинно ли это представление вообще, истинно ли оно отчасти или ложно, оно в любом случае отражает устойчивые убеждения, благодаря постоянному присутствию техники глубоко в нас укоренившиеся и проникшие даже в наше подсознание. Более того, ничем нельзя еще сильнее упрочить основания технической эпохи как тем, чтобы вместе с Кантом утверждать априорно необходимый характер физики. Поэтому несмотря на разделяющие нас столетия, Канта можно назвать нашим подлинным современником. Однако Кант, провозгласив, с одной стороны, всемогущество физики, пытался, с другой стороны, вновь положить ей определенные границы, использовав для этого идеалистический трюк. Физика, по Канту, применима только по отношению к явлениям, но не по отношению к вещам в себе. Именно отсюда вытекают решающие для его философии следствия: физика (он говорил "знание", но для него это было то же самое) "должна быть ограничена, чтобы освободить место вере". Рассуждение завершает тоже довольно плохо обоснованная идея мирового полицейского, которому вменяется в обязанность забота о моральном порядке. Это есть Бог, предлагаемый нам Кантом. Вместо обещанного яблоневого сада мы получаем таким образом одно-единственное яблоко.

Однако нуминозный опыт с точки зрения Канта невозможен. Нуминозное следует понимать не только как христианскую, но и как общерелигиозную категорию. Нуминозное - это священное, то, что, по словам Рудольфа Отто, заставляет человека трепетать перед "тайнами поражающими" (mysterium tremendum) и одновременно держит его во власти "таинств манящих" (mysterium fascinosum)[3]. Это божественное, являющееся нам в пространстве и времени; и именно потому оно есть чудо. Но как раз чудо-то, согласно Канту, невозможно, ибо оно принадлежит миру явлений, за который ответственна одна лишь физика. Отсюда и кантовское отступление в сторону, в интеллигибельный мир-в-себе, в который затем Кант вводит фигуру абстрактного мирового полицейского. То, что говорил Юм относительно чуда, характерно и для Канта. Юм учит: когда утверждается, что произошло чудо, нужно посмотреть, что является более вероятным с точки зрения научных и вненаучных законов природы и человеческой души, а именно: было ли это на самом деле чудо или иллюзия. И только в том случае, если иллюзия представляется более невероятной, чем само чудо, последнее может считаться реальностью. Однако в силу вышеназванных законов этого никогда не произойдет. С этой точки зрения нуминозный опыт невозможен. Разумеется, то обстоятельство, что Юм едва ли имел право так рассуждать, поскольку в противоположность Канту сомневался в возможности обоснования природных законов, - вопрос совершенно иного рода.

Более того, невозможным оказывается и объект искусства. Мне хочется показать это на примере изобразительного искусства. Что есть предмет искусства? Я вижу в нем не сюжет картины, не ее тему, но единство переживания, которое оно у нас вызывает. Последнее, безусловно, относится и к так называемому беспредметному искусству. Предмет искусства не совпадает с предметом науки вообще и физики в частности. Он, если можно так выразиться, обладает иммунитетом в отношении предметности, сконструированной на основе научных законов.

Из предмета искусства исходят все теории искусства, начиная с античности и до Канта (но не включая его); при этом они различным образом связывают его с платоновской идеей или аристотелевской формой.

Весьма симптоматично, что Кант, выражая тенденцию своего времени рассматривать физику как основу суждения об объектах, лишает предмет искусства его собственного содержания. Не на предмете делает акцент его теория искусства, но на том воздействии, которое произведение оказывает на зрителя. Это воздействие состоит, по словам Канта, в незаинтересованном удовольствии и в свободной, гармонической и дарующей счастье игре познавательных сил. Предмет искусства вообще попадает в поле его рассмотрения лишь постольку, поскольку он должен иметь всеобщую форму целесообразности; однако целесообразность для Канта не есть выражение объективного порядка природы, но лишь субъективный принцип суждения о ней. Согласно такому пониманию можно сказать, хотя и с некоторым преувеличением, что прототипом художественного произведения является рисунок на обоях. Вместе с тем то, что Кант оставляет эстетическое переживание на уровне субъективности, есть не более чем оборотная сторона его отрицания предмета искусства, то есть единства переживания, представляемого произведением. Ибо возможным он считает лишь то, что (в строго научном смысле) может быть противопоставлено нам посредством эмпирических или априорных законов. Все остальное Кант отводит сфере субъективности, или фикции, которая в конечном счете не представляет большой важности. Но если отрицается возможность предмета искусства, то тем самым отрицаются само искусство и эстетическое событие. Ибо подобное событие становится возможным лишь в силу того, что мы берем на себя смелость рассматривать предмет искусства, будь то в процессе творчества или в ходе размышления о нем, как нечто объективное. Всей своей чудесной силой, всем своим значением произведение искусства обязано вере в то, что его предмет в том или ином смысле действителен, что он представляет собой некоторую возможную интерпретацию реального мира. Так Кант уничтожил единственный источник, из которого нуминозный опыт и искусство только и могут черпать живительную влагу. В противоположность трансцендентальной философии операционализм признает возможным искусство и нуминозный опыт; однако обосновать их он также не в состоянии. Согласно операционализму физический объект появляется тогда, когда мы (и здесь он изначально согласен с Кантом) посредством законов и правил вносим априорное синтетическое единство в чувственное многообразие с помощью законов и правил. Но если для Канта это необходимая форма всякого конструирования объекта вообще, то согласно операционализму она обусловлена исключительно практическими целями и не является поэтому необходимой связью. И следовательно, объект искусства, взятый с формальной точки зрения, возникает там, где художник, говоря словами Канта, вводит "синтетическое единство сообразно правилам" в чувственное многообразие. Всякое произведение искусства обладает своими собственными стилистическими и структурными законами, которые посредством формы и порядка связывают элементы многообразия в единое целое, хотя происходит это конечно же иначе, чем в физике. Художественный синтез в теоретико-познавательном плане также является чем-то априорным, а именно творением (Schpfung). И тогда, коль скоро форма конструирования объекта, присущая физике, не имеет с точки зрения операционализма никакого преимущества перед иными формами, она не может противоречить и художественной форме. То же относится и к нуминозному опыту, ибо согласно операционализму физический закон не является ни истинной, ни ложной, но некоторой идеальной, для определенной цели созданной методологической конструкцией. В таком случае и против нуминозного опыта не остается каких-либо принципиальных возражений.

Однако, как мы уже указывали, таким образом нельзя обосновать статус ни произведения искусства, ни нуминозного опыта. Ибо даже если операционализм и не отвергает самого существования творений нефизического характера, то тем самым еще никак не определяется то, что заставляет нас приписывать этим творениям объективную ценность.

Итак, рассмотренные примеры показывают, насколько остро стоит вопрос о значении физики и, поскольку физика является фундаментальной наукой о природе, соответственно о значении естествознания в целом. Кроме того, была показана неразрывная связь этого вопроса с вопросом об объекте искусства и нуминозном опыте. Ответы, которые предлагают нам Юм, Кант и Райхенбах, сегодня уже не могут нас удовлетворить. То, что побуждало их к размышлению, волнует и нас; мы в еще большей степени, чем они, включены в мир физики и техники, который, с одной стороны, поражает наше воображение, а с другой - все сильнее отчуждает от нуминозного опыта и опыта искусства. И все же многообразие свежих идей, иные новые подходы заставляют нас, как будет показано ниже, двигаться вперед.

Глава 2. Пример из истории: основания и значение принципа причинности в квантовой механике

После экскурса в историю вопроса и перед тем, как приступить к систематическому рассмотрению главной темы этой книги в следующей главе, остановимся на одном примере из истории физики. Это поможет в дальнейшем перейти к более общему и абстрактному анализу.

Принцип причинности всегда считался важнейшим принципом науки; философский интерес к квантовой механике во многом объясняется значимостью этого принципа. Поэтому поставим вопросы: как выражается принцип причинности в квантовой механике и сохраняет ли этот принцип свою значимость в рамках этой дисциплины? 2.1. Ограниченность принципа причинности в квантовой механике Гейзенберг дает следующую "сильную формулировку" этого принципа: "Если точно знать настоящее, можно предсказать будущее"[4].

По его мнению, в этой формулировке "неверна предпосылка, а не заключение. Мы в принципе не можем узнать настоящее во всех деталях"[5]. Причиной этой непознаваемости является соотношение неопределенностей в квантовой механике. Можно точно измерить либо пространственные координаты, либо импульс частицы, но не то и другое одновременно. (Когда я в дальнейшем буду говорить об отношении неопределенностей, всегда будет иметься в виду именно эта формулировка). Таким образом, если квантовая механика заставляет признать "предпосылку" принципа причинности ложной и в то же время все эксперименты говорят в пользу квантовой механики, то, по Гейзенбергу, из этого следует, что "нарушение принципа причинности можно считать твердо установленным"[6]. Это замечание, сделанное знаменитым ученым, нашло затем поддержку у сторонников теории "индетерминизма". Однако, если строго подойти к словам Гейзенберга, придется признать, что его тезис логически несостоятелен. Принцип причинности у Гейзенберга приобретает форму условного высказывания. Но по правилам логики условное высказывание не становится ложным из-за ложности посылки. Напротив, если, как считает Гейзенберг, посылка этого тезиса является ложной в принципе (т.е. мы принципиально не можем в точности знать настоящее), то само условное высказывание (т.е. принцип причинности) на самом деле всегда истинно. Конечно, в такой форме принцип причинности вообще не применим. Это было бы возможным только в том случае, если бы мы действительно в точности знали настоящее и, следовательно, могли бы предсказать будущее. Но, согласно Гейзенбергу, это невозможно.

Очевидно, таким образом, что Гейзенберг смешивает действенность принципа причинности с его применимостью, хотя это разные характеристики. Вообще говоря, не трудно так сформулировать принцип причинности, чтобы он не только предполагался руководящим принципом квантовой механики, но и всегда был применим. Формулировка могла бы звучать следующим образом: по отношению ко всякому событию, которое принципиально измеримо, существуют другие события, прошедшие, одновременные или будущие, связанные с ним причинными закономерностями. Причинный закон - понятие, определенное Штегмюллером[7], дефиницию которого я здесь просто слегка изменяю, внеся небольшие сокращения: это детерминистический закон близкодействия, выражаемый дифференцируемыми по времени математическими функциями и действующий в гомогенном и изотропном пространственно-временном континууме. Выражение "причинные законы являются детерминистическими" означает, что на основе этих законов могут делаться точные, а не только вероятные предсказания. В физике эти законы принимают форму интерпретируемых математических функций. Это законы близкодействия, поскольку скорость, с какой выстраивается последовательность событий, упорядочиваемых посредством этих законов, конечна. Они относятся к "изотропному пространственно-временному континууму", потому что направление, в котором выстраиваются последовательности этих событий, не имеет значения. Таким образом, проясняется смысл утверждения, что какое-то событие связано с другими событиями причинными закономерностями: оно означает, что, зная это событие, мы можем вычислить другие или, наоборот, зная другие события, можно вычислить данное.

Понятие события здесь не нуждается в точной экспликации. Ограничимся лишь указанием на то обстоятельство, что для определения события не принципиально требование его точной измеримости. Могут поэтому существовать и такие события, которые не поддаются точному измерению. Таковы, например, так называемые интерфеномены, под которыми понимаются события в микрофизике, не вступающие во взаимоотношения с другими материальными явлениями и имеющие место между любыми фиксируемыми фактами - что можно было бы сравнить с путем частицы, пролегающим между моментом ее возникновения и моментом ее столкновения с фотоном. Дело не в том, существуют ли такие события в действительности; этот пример нужен нам лишь для того, чтобы показать, что используемое здесь понятие "события" не нуждается в требовании точной измеримости.

Пример с измерением пространственных координат частицы свидетельствует не только о том, что принцип причинности является фундаментальной предпосылкой квантовой механики, но и о его применимости.

В качестве предпосылки он выступает потому, что измерению такого типа предшествует следующее рассуждение: если точно измерить некоторые величины (например, длины волн, используемых при измерении световых лучей, параметры измерительных приборов, результирующую картину дифракции и т.п.), то в соответствии с каузальными законами (классической оптики) по результатам этих измерений можно вычислить и другие величины, которыми характеризуются исследуемые объекты (например, координаты частицы). В свою очередь применимость самого принципа причинности основывается на возможности выведения этих точных измерений. Ведь только такая предпосылка позволяет говорить о применимости каузального принципа, утверждающего, что существуют другие величины, которые связаны с данными точно измеренными величинами каузальными законами. По этому поводу у Гейзенберга есть одно замечание, на которое реже обращают внимание; для квантовой механики справедливо следующее: "если некоторые физические величины на данный момент измерены со всей возможной точностью, то в любой другой момент существуют величины, которые могут быть измерены столь же точно, то есть такие величины, результаты измерений которых могут быть точно предсказаны"[8].

Из этого видно, что принцип причинности применим не ко всем возможным событиям; его применимость ограничена соотношением неопределенностей. Из этого соотношения следует, что не все величины классической физики допускают принципиальное и при любых условиях точное измерение. (В терминах квантовой механики это можно сформулировать следующим образом: операторы наблюдаемых координат частицы и соответственно ее импульса не являются коммутативными. У них есть различные собственные функции, им соответствуют не совпадающие матричные определения координат и импульса частицы). Это означает, что в квантовой механике измерения могут принимать вид точных высказываний, но, что еще важнее, в число ее суждений входят и вероятностные суждения, не сводимые (в силу самой формальной структуры квантовой механики) к таким высказываниям, которые бы уже не содержали никаких вероятностных величин.

Таким образом, высказывания квантовой механики можно разделить на две группы: высказывания, к которым применим принцип причинности, и высказывания, к которым он не применим. Если принцип причинности сформулирован так, как это сделано выше, то именно ограниченность его применимости эмпирическим законам, а вовсе не отмена или отрицание действенности этого принципа отличает квантовую механику от классической физики.

С этой формулировкой согласуется, на первый взгляд, также и определение принципа причинности фон Вейцзеккером. Он пишет: "Если известны некоторые факторы, определяющие состояние системы в данный момент, то можно вычислить и все те факторы предшествующих или последующих состояний, которые по законам классической физики находятся с ними в однозначной связи"[9]. Однако фон Вейцзеккер как раз не считает, что ограниченность применимости каузального принципа в квантовой механике отличает ее от классической физики (как было ранее сказано). Напротив, именно такая ограниченность их роднит. Ведь и в классической физике из-за погрешностей измерения и разного рода помех невозможно точно измерить и до конца познать все детерминирующие систему факторы. Различие заключается поэтому только в границах точного определения состояния системы. Но тем самым затушевывается тот факт, что ограничение, свойственное классической физике, радикально отличается от ограничения, накладываемого квантовой механикой, именно теми пределами, о которых говорит фон Вейцзеккер. Дело в том, что пределы точности измерений и информации в классической физике устанавливаются только практически, то есть всегда в принципе можно отодвигать или, наоборот, приближать эти пределы, тогда как в квантовой механике в согласии с принципом отношения неопределенностей эти пределы рассматриваются как принципиально непреодолимые.

Поэтому, если в классической физике принцип причинности не имеет никаких фундаментальных ограничений, то в квантовой механике, напротив, он, по существу, применим только будучи ограниченным. В этом, как я полагаю, и состоит то различие между классической физикой и квантовой механикой, о котором шла речь выше.

2.2. Неограниченный принцип причинности и скрытые параметры

Квантовой механике противоречит, например, такое определение принципа причинности: "Существует причинное объяснение каждого события". Поскольку "причинное объяснение" означает здесь, что некоторое событие с помощью каузальных законов логически выводимо из других событий, а в соответствии с определением каузальных законов, данным Штегмюллером, для этого требуются точные значения измерений, то из утверждения "каждое событие имеет причинное объяснение" вытекает требование точного измерения любого события. А это противоречит той интерпретации феноменов, какая принята в квантовой механике. В такой формулировке принципа причинности скрывается притязание на неограниченность: ему должно подчиняться каждое событие. Можно назвать это неограниченным принципом причинности. Принцип же, притязающий только на сферу точно измеримых событий (а согласно отношению неопределенностей не все события могут быть точно измерены), мы, напротив, назовем ограниченным принципом причинности.

Если следовать неограниченному принципу причинности, то, с точки зрения квантовой механики, это будет означать допущение существования точных значений "самих-по-себе", которые существуют независимо от их измерений, и из-за соотношения неопределенностей не могут быть измерены точно или даже вообще не являются измеримыми. Только подобное допущение позволило бы надеяться, что эти значения могут быть измерены или каким-то образом интерполированы в будущем и тем самым причинное объяснение станет когда-нибудь возможным. В настоящее время такие значения "сами-по-себе" принято называть "скрытыми параметрами". Вопрос, однако, состоит в том, можем ли мы, оставаясь на почве квантовой механики, утверждать существование скрытых параметров и неограниченного принципа причинности?

Следовательно, к вопросам, поставленным ранее - "Как выражается и сохраняет ли свою значимость принцип причинности в квантовой механике?" - неизбежно добавляется еще один: "Существуют ли скрытые параметры?" Единства мнений здесь до сих пор нет.

Так называемая копенгагенская школа отрицает существование скрытых параметров. Ее представители, среди которых в первую очередь следует назвать Бора, Гейзенберга и фон Вейцзеккера, утверждают, что нельзя приписывать каким-то элементам природы некий объективный смысл независимо от контекста их наблюдения. Все, что нам дано, - это явления, возникающие в ситуации классических измерений и классически интерпретируемого эксперимента, "классически" - в том смысле, как это мы показали на примере измерения положения частицы). Какие бы дополнительные элементы ни появлялись в этих явлениях, они не могут быть с ними связаны в мире "самом-по-себе". Следовательно, вероятностные высказывания, подобные принципу неопределенности, абсолютно неустранимы. Именно такая позиция должна быть положена в основание всякой будущей теории микрофизики.

В противовес этой концепции Бом и Вижье (если рассматривать наиболее философски значимый пример), отправляясь от долго находившихся в забвении, но все еще плодотворных идей де Бройля, выдвинули теорию, основанную на представлении о скрытых параметрах. Она была направлена против традиционной квантовой механики и так называемой копенгагенской интерпретации микрофизики.

Прежде всего Бом разделил уравнение Шредингера, зависящее от времени (поскольку оно содержит комплексную функцию), на воображаемую и действительную части, получив таким образом два уравнения[10]. Одно из них можно рассматривать как уравнение непрерывности, соответствующее классическому уравнению непрерывности массы, но утверждающее сверх того, что вероятность нахождения частицы в определенной точке неизменна. Вместе с тем при допущении, что планковский квант действия h=0, второе уравнение согласуется с классическим дифференциальным уравнением Гамильтона-Якоби. Если же h0, то противоречия с классическим уравнением можно избежать, введя дополнительно к классическому новое понятие частичного потенциала.

Таким образом, уравнение Шредингера интерпретировалось Бомом как закон сохранения вероятности нахождения частицы в определенной точке; в то же время оно показывает, что динамические параметры движения частицы описываются, как и в классической механике, дифференциальным уравнением Гамильтона-Якоби. Это означает, что траектория частицы определяется классически вычисляемыми значениями, а волновая функция, по мысли Бома, выступает как реальное, воздействующее на частицы, поле. Согласно такой интерпретации процессы квантовой теории, представляющиеся дисконтинуальными, являются по своей сути континуальными[11].

В экспериментальном плане выбор между теорией Бома и традиционной квантовой механикой, по-видимому, сделать трудно, пока уравнение Шредингера остается фундаментальным для обеих систем и обеспечивает одинаковые предсказания. Поэтому Гейзенберг пишет: "Бому удалось таким образом развернуть свою идею, что результаты каждого эксперимента теперь совпадают с результатами копенгагенской школы. Из этого следует прежде всего то, что интерпретация Бома не может быть отвергнута экспериментально"[12].

2.3. Философия копенгагенской школы и философия Бома

Отвлекаясь от того обстоятельства, что и та, и другая концепция сталкивается с известными и до сих пор не преодоленными затруднениями (на которых у нас здесь нет возможности останавливаться), можно сказать, что в известной мере обе интерпретации равнозначны. Однако поскольку каждая надеется, что улучшение формализма системы поможет ей справиться с трудностями, дебаты частично сдвигаются в сферу философии.

Обе интерпретации, таким образом, имеют свою философскую почву и обоснование, а, как и следовало ожидать, философия одной находится в очевидном противоречии с философией другой. Сопоставим их основные положения, начиная с копенгагенской школы.

Бор и его последователи усматривают в соотношении неопределенностей одну из исходных характеристик Бытия: объективно существует только то, что может быть измерено, и ничто иное. Фон Вейцзеккер утверждает, что онтология, являющаяся основой классической физики, сегодня уже неприемлема. Эта картезианская, по своей сути, онтология представляет Природу как нечто существующее "само-по-себе". Однако естественные законы не работают совершенно независимо от наших действий, они дают нам возможность в процессе эксперимента создавать явления. Только то, что возникло подобным образом вправе претендовать на статус существующего.

Философия копенгагенской школы может быть подытожена следующим утверждением: бытием обладает возможность, которая реализуется посредством измерительных процедур.

В противовес этому Бом полагает, что каузальные законы внутренне присущи Природе "самой-по-себе". По его мнению, Природа бесконечно сложна и устроена как бесконечное множество различных уровней. Каждый из этих уровней лишь относительно автономен, поскольку испытывает воздействие более глубокого уровня, параметры которого остаются вначале скрытыми.

Бом суммирует свою философию следующим утверждением: "Существенной характеристикой научного исследования является то, что, изучая относительное в его различии и неисчерпаемом разнообразии, оно нацелено на познание абсолюта"[13].

Какой из этих взаимопротиворечащих философий отдать предпочтение? Быть может, обе они недостаточно обоснованы? Чтобы ответить на этот вопрос, мы должны более подробно и критически рассмотреть философские ориентиры и тенденции каждой из представленных позиций. Начнем с копенгагенской школы.

Единственным правомерным основанием научного утверждения для нее выступает доступное наблюдению "наблюдаемое", под которым здесь понимается "измеримое". Копенгагенская школа признает реальностью лишь то, что возникает как результат измерения. В соответствии с ее интерпретацией формализм квантовой механики допускает только преобразование суждений наблюдения (то есть измерения) в другие такие же суждения. Следуя этому пути и не отрываясь от твердой почвы "реальности", можно добиться превосходства над любыми теориями, работающими с такими умозрительными понятиями как ненаблюдаемые параметры. Поэтому Гейзенберг критикует Бома следующим образом: "Бом считает себя вправе утверждать, что мы не должны отказываться от точного, рационального и объективного описания единичных систем в рамках квантовой теории. Однако само это объективное описание оказывается лишь некой "идеологической суперструктурой", имеющей мало общего с непосредственной реальностью"[14]. Поскольку только данная в наблюдении реальность является единственным легитимным основанием знания, то и мы согласно этой концепции не имеем права приписывать различным детерминирующим факторам природы какой-либо объективный смысл, не зависимый от соответствующего контекста наблюдения. Все, что нам действительно дано, - это явления, порождаемые в экспериментах и измерениях; следовательно, все дополнительные по отношению к ним структуры в мире "самом-по-себе" не могут быть с ним связаны.

На первый взгляд, здесь мы имеем дело ни с чем иным, как с реминисценцией "esse est percipi" Беркли, направленной, главным образом, против существования скрытых параметров. Основное различие между копенгагенской концепцией и берклианством заключается, однако, в том, что утверждение "esse est percipi" явно трансформируется в принцип "существовать - значит быть измеренным". (В 6-ой главе, где это различие будет рассмотрено более подробно, мы покажем, что предложение "Существовать - значит быть измеренным" не совсем точно выражает действительную суть дела).

О подобной эмпирической установке надо заметить следующее: ограничение физики областью наблюдаемого - иллюзия; никакая физическая теория (и особенно квантовая механика) вообще не была бы возможной, если бы мы пытались ригористически следовать этому ограничению.

Я бы хотел кратко пояснить свою мысль.

Если согласно требованию копенгагенской школы функция состояния Y рассматривается как физическая реальность, то она должна быть определимой через измерение. Но это связано со специфическими проблемами, поскольку любой теоретически мыслимый способ вычисления Y-функции с помощью большого числа равноправных систем и статистики не может быть осуществлен в полной мере по практическим причинам[15].

Можно было бы возразить, что это не имеет особого значения, поскольку практические проблемы все же когда-нибудь могут быть решены. Однако в ходе более тщательного рассмотрения такого рода проблем квантовой механики убеждаешься, что подобная надежда граничит с необоснованной спекуляцией.

Действительно, в рамках квантовой механики можно с помощью некоторого оператора преобразовать каждую регулярную сложную функцию, при определенных граничных условиях асимптотически стремящуюся к бесконечности, в функцию, удовлетворяющую уравнению Шредингера. Поскольку формализм квантовой механики предполагает, что любая физическая величина выражена некоторым оператором, квантовая механика могла бы быть полностью интерпретируемой только тогда, когда было бы верно и обратное, т.е. когда каждому ее оператору соответствовала бы такая величина. Множество величин, определяемых таким образом, было бы бесконечно большим. Отсюда следует, что существуют величины, которым нельзя приписать какой-либо физический смысл (например, произведение энергии и квадратного корня из импульса). Конечно, даже такие величины могут получит физическую интерпретацию, если будут созданы специальные средства для их измерения. Но тогда это придется сделать по отношению, по крайней мере, ко всем возможным комбинациям фундаментальных величин физики, ко всем возможным отрицательным и положительным потенциалам. Понятно, что если бы в соответствии с постулатом тотальной наблюдаемости каждая возможная величина в квантовой механике потребовала измерения, для этого понадобилось бы немыслимое количество измерительной аппаратуры.

Поэтому утверждение, что формализм квантовой механики позволяет только преобразовывать одни высказывания наблюдения в другие, далека от адекватного обоснования. И наконец, Вигнер доказал (см. гл. 6), что большая часть из возможных операторов квантовой механики не представляет никаких измеримых величин.

Как для философии копенгагенской школы основанием является измеримость наблюдений, так философия Бома зиждется на убеждении в неограниченности принципа причинности. Бом полагает, что все вероятностные суждения физики принципиально могут быть сведены к невероятностным. Вероятность есть для него только временная характеристика. По его мнению, природа "сама-по-себе" обладает абсолютным существованием как бесконечно сложное многообразие; следовательно, существуют также ее скрытые параметры, которые, будучи в достаточной мере познанными, позволили бы установить детерминацию явления. Это означает, что каждое событие, по мысли Бома, в принципе имеет каузальное объяснение.

Однако теоретически валидность неограниченного принципа причинности не может быть доказана, а с другой стороны, ее нельзя и опровергнуть (последнее относится также и к любой возможной формулировке принципа причинности). Но в чем же тогда суть спора между столь противоположными позициями? Каковы основания аргументов pro и contra? Эти основания могут быть либо эмпирическими, либо априорными.

Рассмотренный эмпирически, принцип причинности не может быть ни подтвержден, ни опровергнут. В какой бы формулировке ни выступал принцип причинности - а число его возможных формулировок, разумеется, не ограничивается приведенными нами примерами - его, если он вообще может претендовать на адекватность, всегда можно свести к простой логической конструкции, в которой сочетаются универсальное и экзистенциальное высказывания типа "Для каждого... события... существует...". Ведь независимо от конкретной формулировки этого принципа он выводится из безусловного, универсального тезиса, гласящего, что у каждого события есть причина. Но универсальное высказывание нельзя доказать эмпирически (ибо разве можно иметь знание обо всех событиях?), а экзистенциальное высказывание - фальсифицировать - ибо откуда мы знаем, не существует ли все же то, существование чего пока еще не доказано?[16]

Что же касается теоретических попыток обосновать принцип причинности a priori как необходимый (например, трансцендентного обоснования), то можно с уверенностью сказать только одно: эти доказательства остаются в высшей степени сомнительными и заслуживают чего угодно, но не всеобщего признания. Можно сказать и так: принцип причинности, в какой бы формулировке он ни выступал, вообще не является теоретическим высказыванием; он не претендует на то, чтобы быть выражением эмпирических фактов, ни априорно необходимого порядка Природы, ни конститутивной структурой познающего субъекта. Поэтому принцип причинности не является ни истинным, ни ложным; из него вытекает только требование для каждого X допускать и искать причину У. Таким образом, принцип причинности превращается в практический постулат и соответственно находит оправдание в тех целях, которым он служит. Вопросы "Как выражается принцип причинности?" и "Сохраняет ли принцип причинности свою значимость?" теперь теряют смысл, ибо форма выражения принципа причинности определяется уже не существующим, а желаемым. Более того, в любой своей формулировке принцип причинности не истинен и не ложен, ибо не существует такой эмпирической или метафизической высшей инстанции, которая могла бы вынести свой вердикт по этому поводу. Принцип причинности не имеет теоретического содержания, он не содержит вообще знаний о мире (поэтому его так часто принимают за тавтологию). Он представляет собой методологический постулат. Поэтому, строго говоря, два названных вопроса должны быть переформулированы следующим образом: 1. Какой принцип причинности, взятый как универсальное методологическое правило, я хотел бы положить в основание физики?

2. Какие эмпирические проблемы я должен буду с помощью этого правила разрешить? 2.4. Ни ограниченный, ни неограниченный принципы причинности не являются "онтологическими суждениями": и тот, и другой представляют собой априорные установления

Теперь мы видим, что в основании как философии копенгагенской школы, так и философии Бома равным образом лежат ложные посылки.

Копенгагенская школа усматривает единственное правомерное основание знания в наблюдаемых и измеримых явлениях. Ее сторонники полагают, что только на этой основе может строиться интерпретация квантовой механики - и здесь заблуждаются они. Бом со своей стороны считает, что в неограниченном принципе причинности находит выражение существенная характеристика мира "самого-по-себе" - и в этом его заблуждение.

Но им свойственна также и общая ошибка: обе видят в предложениях и принципах физики выражение существенных характеристик Природы или Бытия. В конечном счете они придают физическим теориям онтологический смысл, не замечая того, что на самом деле эти теории являются только конструктами или моделями, которые строятся по определенным априорным установлениям или правилам и постулатам различного типа.

Эти "априоризмы" не следует смешивать с теми, которые относятся к метафизике или онтологии. Метафизические суждения a priori считаются необходимыми - примером могут служит кантовские синтетические суждения a priori. Априорные суждения в физике, напротив, ни в коей мере не являясь необходимыми, могут быть заменены другими.

Об этом свидетельствуют различные обсуждавшиеся здесь принципы причинности и скрытые параметры Бома. Но есть и еще кое-что свидетельствующее об этом, а именно тот факт, что для описания одной и той же сферы опыта могут использоваться различные теории. Не существует действительно решающих аргументов физического или философского характера в пользу или против той или иной теоретической позиции. Наверное, человеку неотъемлемо присуще стремление немедленно выдавать за объективную данность то, что порождено, по сути своей, его собственной проективностью. История физики - это процесс, в котором постоянно происходит такое смешение произвольных конструкций с онтологической реальностью.

Как только тезис об абсолютной реальности, утверждавшийся аристотелевской доктриной "естественного места", был отброшен и учение о движении стали связывать со свободным выбором позиции наблюдателя, так сразу же произошло введение новой абсолютной реальности - реальности инерциального движения. Считалось, что инерциальное движение не зависит от выбора системы отсчета или положения движущегося тела, а является существенной и реальной конституентой самой системы, которой это движение свойственно. Как будет показано в гл. 9, подобное понимание движения картезианству представляется все еще обоснованным. Однако более поздней версии объяснения инерционного принципа уже приходится признать, что основанием здесь является понятие "равных промежутков времени", причем критерием опять-таки выступает закон инерции, ибо "равные промежутки времени" имеют место только тогда, когда тело, свободное от каких бы то ни было внешних воздействий, проходит равные расстояния. При этом обнаруживается, что инерция не является ни необходимой, ни эмпирической характеристикой вещи "самой-по-себе", а представляет собой нечто такое, что соответствует свободно принятому правилу выбора критерия измерения: принцип инерции становится определением измерения.

Свобода выбора априорных установлений, с очевидностью проявившаяся здесь, на самом деле дает нам ключ к пониманию того, как уйти от догматического спора метафизических концепций, опирающихся на конкретные физические теории или служащие методологической основой построения таких теорий. Этот ключ состоит в демонстрации того факта, что ни одна из них не может претендовать на выражение онтологической структуры мира, ибо все такие теории суть только возможные интерпретации, в основе которых лежат практические постулаты. Но тогда подлинной проблемой, какую ставит физика перед философией, является именно эта свобода, а не проблема какой-либо сомнительной модели, которая всегда и по необходимости эфемерна.

Что же такое эта свобода? Большая часть дальнейших рассуждений будет связана с этим вопросом. К вопросу о скрытых параметрах мы еще вернемся более подробно в 6-ой главе, но в ином аспекте. А сейчас я хотел бы остановиться на вопросе об априорных правилах и основаниях физики, исходя из особенностей квантовой механики, и рассмотреть этот вопрос в более общей и систематической форме.

Глава 3. Систематический анализ проблемы оснований естественных наук В наше время верят фактам. Как всякая другая, эта вера требует, чтобы верующий преклонялся перед тем, во что верует. Она говорит ему: "Преклонись перед фактом!". В факте видят нечто абсолютное, нечто такое, что обладает принудительной силой. Опыт часто уподобляется суду, который принимает к рассмотрению иски и выносит вердикты. Как и всякий суд, он, разумеется, представляется некоей объективной инстанцией. А поскольку сферой объективности признают прежде всего науку, то именно ей и приписывается роль попечителя и хранителя истины.

Верно ли такое мнение? Действительно ли здание науки строится на фундаменте фактов? Рассмотрим пример, в котором многие сегодня видят идеальную модель для большинства наук - физическую теорию.

В состав физической теории входит группа аксиом в виде дифференциальных уравнений, из которых выводятся функции состояния мировой точки в зависимости от параметра времени. Из аксиом выводятся естественные законы, образующие единую взаимосвязанную систему с понятийным каркасом теории, в которой устанавливается определенный порядок и принцип систематизации. Принимая некоторые граничные условия, подставляя данные измерения вместо переменных, мы получаем так называемые базисные предложения этой теории. Из них с помощью теорем этой теории выводятся другие базисные предложения, предсказывающие результаты измерений в определенный момент времени, которые также могут быть проверены измерениями. Совершенно ясно, что подобные базисные предложения рассматриваются в качестве эмпирического основания теории; собственно, поэтому их и называют "базисными предложениями". Это они должны выражать факты, призванные поддержать теорию; они же должны выносить объективный приговор, когда теория предстает перед судом опыта; они призваны устанавливать связь между мыслимым и действительным; они лежат в основе решений, считать ли данную теорию истинной или ложной, соответствует ли она природе или нет.

Поэтому вначале уточним, в какой мере базисные предложения выражают факты и в какой мере эти факты могут стать основанием естественных законов, с одной стороны, и аксиом теории - с другой.

3.1. Основание базисных предложений

В базисном предложении выражается полученный или ожидаемый результат измерения. Для измерений требуются приборы. Но чтобы применять приборы, доверять им, мы должны сперва иметь теорию, определяющую, как и на каком основании эти приборы действуют. Это верно даже для простейших инструментов, скажем, для линейки или для телескопа; пользуясь линейкой, мы исходим из допущения, что перемещение в пространстве не приводит к ее изменению, во всяком случае, к вычислимому изменению эталона (то есть предполагаем определенную метрику); когда мы смотрим в телескоп, то исходим из определенных представлений, например, о том, как световые лучи распространяются в конкретной среде (т.е. мы предпосылаем наблюдению определенную оптическую теорию)[17]. Чтобы процедура измерения имела смысл, ей должна предшествовать не только теория применяемых приборов, но и теория измеряемых величин, поскольку понятия об этих величинах не является результатом какого-то неопределенного жизненного опыта, а получает дефиницию и определяется только в рамках теории[18]. Например, если мы хотим измерить длины световых волн, то нужна, во-первых, волновая теория света; а во-вторых, необходимо - исходя из этой теории и теории, положенной в основу данной измерительной аппаратуры, - понимать, каким образом эта аппаратура способна определять искомые длины волн света; но помимо этого необходимо еще и то теоретическое знание, которое позволяет считывать показания приборов, переводя их в численные величины.

Мы видим, что базисные предложения, которые должны выражать факты, служащие основанием для теории, ни в коем случае нельзя понимать как передачу чистых восприятий (размеров, конгруэнтностей, перемещений и т.п.); базисные предложения тоже нагружены теоретическим содержанием. Базисное предложение говорит не о том, что я воспринимаю то-то и то-то, а о том, что измерена такая-то длина световой волны, такая-то сила тока, такая-то температура, такое-то давление и т.п. А все эти понятия имеют смысл и содержание только в рамках соответствующих теорий. Далее, поскольку точность измерения всегда ограничена, всякая процедура измерения допускает, опять-таки в определенных пределах, различные прочтения измерительных данных. Выбор того или иного прочтения зависит не от восприятия или опыта, а от принятого решения. То обстоятельство, что подобное решение обычно не является произвольным, а возникает в рамках теории анализа погрешностей измерения, принципиально ничего не меняет. Ведь и сама эта теория основывается на некоторых неэмпирических допущениях: существования истинного среднего значения, равной вероятности положительной и отрицательной погрешности. Кроме того, принимается за правило, что анализ погрешностей определен по отношению к квадратичным отклонениям от среднего значения и пр.[19]. Становится очевидно, что в базисных предложениях не выражаются чистые факты и они не основаны на чистых фактах; базисные предложения не могут считаться теоретически-нейтральным основанием какой-либо теории; базисные предложения сами являются теоретическими, их смысл определяется интерпретацией, они существенно зависят от принимаемых решений.

3.2. Основание естественных законов

Тогда в какой мере базисные предложения могут служить основанием естественных законов? Оставим пока в стороне вывод о том, что базисные предложения не выражают чистых фактов и предположим, что они, как и принято считать, адекватно определены эмпирически. При таком допущении обоснование естественного закона через базисные предложения могло бы строиться следующим образом: делаются измерения, на их основании вычерчивается график, выражающий определенную математическую функцию, которая и служит формулой искомого естественного закона; при этом говорят, что математическая кривая обосновывает или подтверждает закон. Но ведь такую кривую нельзя построить, исходя из одних только измерений. Результаты измерений всегда спорадичны, и построение функции поэтому всегда связано с интерполяцией и "приглаживанием" данных; таким образом, в процесс - уже с другой стороны - входят решения и правила. Перед нами ситуация, аналогичная той, что имеет место при теоретическом анализе погрешностей измерений. Без подобных правил результаты измерения не могут стать основанием естественных законов, а с ними нельзя уже говорить о том, что в основании лежат только чистые факты[20].

Остановимся на взаимосвязи базисных предложений и естественных законов. В естественных законах существенную роль играют природные константы. Даже учитывая, что при их определении нельзя обойтись без интерполяций, "приглаживания" данных, теоретических допущений и решений, надо признать, что существует относительная эквивалентность определяемых этими константами результатов измерений, если даже эти измерения проводились различными способами. Независимо от того, как именно получены данные измерений, они совпадают в своих численных значениях. Поэтому, когда этот процесс подвергается ретроспективному анализу, все неявные предпосылки, о каких речь шла выше, должны также найти свое оправдание в фактах.

Перед тем, как проанализировать это носящее общий характер утверждение, рассмотрим пример, который поможет нам его прояснить. Существуют различные методы определения скорости света: например, посредством константы аберрации и метод Физо. Хотя эти методы предполагают совершенно различные процедуры измерения, они ведут к одинаковому результату. Вопрос в том, как неэмпирические предпосылки соотносятся с обоими методами.

Скорость света можно вычислить, если известна константа аберрации и скорость Земли. Но скорость Земли, в свою очередь, может быть определена, только если известно расстояние, которое она проходит в конкретный интервал времени. Поэтому, чтобы вычислить скорость света, требуются два измерения: одно - в начале временного интервала, другое - в конце; оба эти измерения совершаются в различных местах. А это означает, что мы предполагаем синхронность часов, необходимых для измерения времени, и постоянство их хода. Значит, для измерения скорости Земли нужно определить понятие одновременности двух событий, разделенных расстоянием. Однако, по крайней мере, с тех пор, как сформулирована теория относительности, известно, что одновременность разделенных расстоянием событий не является наблюдаемым фактом. Следовательно, такое определение зависит от принятых правил. Поэтому приходится уточнять, какие именно правила участвуют в измерении скорости света посредством константы аберрации.

Теперь возьмем опыт по измерению скорости света, предложенный Физо. Световой пучок проделывает путь от своего источника к зеркалу, от которого он отражается и возвращается в исходную точку. Скорость света можно определить, если вычислить время, прошедшее с момента испускания светового пучка до момента его возвращения. При этом мы должны предположить, что скорость света одна и та же на пути к зеркалу и от него. Чтобы представить это как эмпирический факт, пришлось бы измерить время от момента испускания пучка до момента, когда он отражается от зеркала, а также от момента отражения до момента возвращения в исходную точку. И здесь мы также имели бы два измерения времени для разделенных расстоянием событий; опять к процедуре измерения подключается уже известное нам правило. Этот пример подсказывает ответ на более общий вопрос: можно ли считать правила, которые принципиально участвуют в измерениях, в определениях констант и оснований естественных законов, чем-то таким, что впоследствии может быть представлено как эмпирический факт, поскольку применение этих правил неизменно приводит к одним и тем же результатам, хотя сами правила не зависят друг от друга? И, следовательно, можем ли мы заключать об эмпирической истинности сделанных нами допущений, исходя из совпадения результатов. Придадим выводу более точную форму: пусть применение независимых друг от друга правил P1, P2, ..., Pn дает одну и ту же систему результатов R; следовательно, P1, P2, ...,Pn суть эмпирические истины. Однако такой вывод ничем не обоснован. Поскольку система R не дана сама по себе, а получается в каждом конкретном случае посредством правил, единственное, что мы вправе утверждать, - так это то, что и отмеченное совпадение является лишь результатом применения правил. Таким образом, мы можем сказать только, что правила, применение которых приводит к совпадению результатов, вероятно, выбраны потому, что они обеспечивают простоту физических теорий - и ничего больше. Признать этот немудреный факт мешает только то, что нам трудно выбраться из плена метафизики, в соответствии с которой физические предложения так или иначе должны описывать реальность, существующую саму по себе.

Отсюда следует, что ни базисные предложения, ни естественные законы не выражают непосредственные факты в каком бы то ни было смысле; в их установлении участвуют решения, принимаемые субъектом исследования.

3.3. Основание аксиом естественнонаучных теорий

После сказанного, может быть, не стоило бы даже ставить вопрос об эмпирических основаниях третьей группы составляющих теорию высказываний - аксиом. И все же, как и прежде, когда речь шла о естественных законах, мы не будем опираться на предшествующие рассуждения и даже можем допустить, что они были неверны. Остановимся только на логической стороне дела как таковой, то есть признаем, что аксиомы - стержень теории - это предпосылки, из которых выводятся в качестве следствий базисные предложения. Если базисное предложение, предсказанное теорией, подтверждается измерением, то по правилам логики истинностное значение посылок (в данном случае аксиоматической системы теории) может быть и истинным, и ложным. Далее, очевидно, что одни и те же базисные предложения могут следовать из различных систем аксиом даже при условии, что эти базисные предложения по-разному интерпретируются в различных теориях. Здесь встает вопрос, аналогичный тому, что возникает у нас в ситуации, когда различные методы дают один и тот же результат: нельзя ли на основе сопоставления различных теорий получить нечто вроде эмпирических фактов. Раньше речь шла только о возможности эмпирического обоснования отдельной теории; теперь мы переходим к группам теорий. Перед нами следующие возможности сравнения теорий (подробнее этот вопрос еще будет рассмотрен в 5, 6, 11 и 12 главах):

1. Теории имеют одни и те же базисные предложения B - хотя последние могут по-разному интерпретироваться в различных понятийных рамках, - но одна из них проще другой или имеет некоторые добавочные базисные предложения B'; 2. Теории одинаковы по своим структурам;

3. Одна из теорий содержит в себе другую как частный или предельный случай. Чтобы выяснить критерий фактуального содержания теорий, нужно исследовать все три возможности. Начнем с первой.

Итак, предполагается, что самая простая или всеохватная теория является истинной или более близкой к истине, чем остальные. За этим стоит допущение, что сама природа устроена просто и допускает исчерпывающие своё понимание (и притом так, как ее изображает "самая простая" или "самая полная" теория из числа тех, какие предложены в данный момент!). Но можно ли считать такое допущение обоснованным, если теория, претендующая на раскрытие истинного устройства природы, сама не может обосновать своей истинности?

Вторая возможность предполагает, что если какие-либо теории относятся к одной и той же базисной области, они должны иметь одну и ту же структуру - и это считается эмпирической истиной[21]. Что все же означает эта структурная эквивалентность? Опуская детали, скажем, что два множества имеют одинаковую структуру, если выполняются следующие условия:

1. Каждый элемент одного множества может быть поставлен в однозначное соответствие с каждым элементом другого множества;

2. Если некоторые элементы одного множества определенным образом связаны между собой, то соответствующие им элементы другого множества так же связаны. Отсюда следует, что если два множества, каждое из которых состоит из системы предложений, как это имеет место в теории, структурно тождественны, то предложения одной теории могут быть выведены из предложений другой теории, и наоборот. Но как раз это и не является обязательным, когда речь идет о двух теориях, относящихся к одной и той же базисной области. Единственное общее, что у них есть - это сама базисная область, но отсюда не следует их структурная эквивалентность. А поскольку, как правило, структурная эквивалентность сравниваемых теорий не наблюдается, то нет и возможности говорить о каком-либо неизменном эмпирическом фактуальном основании, на котором зиждется структура теории.

Третья возможность связана с утверждением, что теории в конечном счете становятся частными или предельными случаями других теорий и даже, что в этом состоит прогресс науки. В этом часто усматривают доказательство того, что основой теории являются факты: став предельным случаем более общей теории, данная теория включается в более широкий теоретический контекст, в котором ее развитие получает завершение, однако сама теория остается неопровергнутой именно благодаря тому, что основывается на фактах. Как классический пример обычно приводят отношение ньютоновской физики к специальной теории относительности. Даже сегодня еще многие физики утверждают, что ньютоновская механика является предельным случаем теории относительности, имея дело с областью, в которой скорости намного меньше скорости света. При обосновании выдвигается допущение, что такой предельный случай можно вывести из теории относительности. Но что это был бы за вывод? Если обозначить предложения специальной теории относительности R1, R2, ..., Rn, то, чтобы вывести ньютоновскую механику как предельный случай, к ним следует добавить следующее: в ньютоновской механике (V/c)2 значительно меньше I. Тогда можно получить предложения L1, L2, ..., Ln ( Li принимает значения намного меньшие, чем I); и только в этом смысле можно говорить о выведении одной теории из другой. Хотя Li - действительно может рассматриваться как частный случай специальной теории относительности, к ньютоновской механике это не имеет отношения и не может считаться ее частным случаем. Дело в том, что переменные и параметры, представляющие координаты, время, массу и т.д. в системе Ri, не играют никакой роли в системе Li. Они отличаются от классических величин, хотя имеют те же наименования. Так масса в ньютоновской физике постоянна, понятие же с аналогичным названием в эйнштейновской физике взаимоопределимо с энергией и потому является переменным. Пространство и время в ньютоновской физике суть абсолютные величины, в эйнштейновской - относительные, и т.д. Это очевидное логическое различие не позволяет выводить одну теорию из другой, хотя в обеих фигурируют одни и те же термины. Если не принять определенных правил преобразования, нельзя отнести переменные и величины Li к классической физике, а если переопределить их, то нельзя вывести Li из Ri. При переходе от эйнштейновской теории к классической физике изменятся не только форма законов, но сами понятия, на которых эти законы основаны. Поэтому ньютоновская физика не является ни предельным, ни частным случаем эйнштейновской физики. Именно в новых определениях и заключалось революционное значение последней[22].

Точно так же несовместимы ньютоновская теория тяготения и общая теория относительности. Согласно Эйнштейну пространство универсума искривлено и в нем нет места силам тяготения; ньютоновский универсум - это евклидово пространство, в котором действуют силы гравитации. Помимо тех причин, по которым, как уже было сказано, нельзя считать ньютоновскую физику предельным случаем общей теории относительности (например, сказать, что ньютоновская физика имеет дело с относительно малыми и потому практически неискривленными областями пространства), надо еще принять во внимание, что ньютоновская теория - за немногими исключениями - описывает и предсказывает широкий круг астрономических явлений так же правильно, как теория Эйнштейна, и это верно не только в предельных случаях, упомянутых выше, но и во всех прочих. Следовательно, вообще нельзя сказать, что общая теория относительности вытеснила ньютоновскую теорию тяготения, которая якобы превратилась в предельный случай первой. Мы приходим к заключению, что из двух соперничающих теорий ни одна не должна содержать в себе другую в качестве своего предельного случая; такое соотношение не может считаться универсальным правилом. Нет и достаточных оснований утверждать, что одна из таких теорий является приближением к другой, ибо в большинстве случаев отсутствует tertium comparationis[23]. Можно ли говорить о равенстве или подобии результатов измерений (что указывало бы на возможность такого приближения), если измеряемые величины имеют, как мы только что убедились, различный смысл?

3.4. Строго эмпирическими могут быть только метатеоретические предложения Логический анализ физической теории и ее отношений с другими теориями (к которому мы еще вернемся в последующих главах) показывает безосновательность попыток найти абсолютный критерий эмпирической верификации. Препятствием к этому служит то обстоятельство, что в состав теории входят универсальные предложения, хотя не все частные случаи, описываемые такими предложениями, могут быть удостоверены. Но это еще далеко не все; абсолютность такого критерия вообще утрачивает смысл, если вспомнить роль, какую в верификационных процедурах играют правила определения, когда становится ясной та опосредованность, которая имеет место между верификацией и процессами наблюдения и восприятия в рамках самих измерительных процедур, наконец, если придать соответствующее значение тому факту, что противоречащие друг другу теории могут описывать один и тот же круг явлений.

В чем же тогда смысл эмпирической фальсификации теории? До сих пор речь шла о возможности обоснования теории, о ее подтверждаемости фактами. Но можем ли мы иметь точное знание о том, когда теория не соответствует фактам? Однако, как мы уже видели, вообще нет фактов, которые могли бы выполнять роль беспристрастного арбитра; следовательно, фактами нельзя ни обосновать, ни опровергнуть теорию. И принятие, и отвержение теории, таким образом, связаны с внеэмпирическими решениями. Тем не менее остановимся подробнее на процедуре фальсификации. Если не считать очевидного случая, когда теория внутренне противоречива, процедура фальсификации может заключаться только в том, что какой-то или какие-то результаты измерений вступают в противоречие с предсказанием (или несколькими предсказаниями), логически следующим из теории. Как правило, исследователь исходит из того, что точность измерений, вероятные пределы интерполяций, интерференция результатов измерения могут быть вычислены заранее. Это означает, что если результаты измерений отклоняются от предсказанных, то мы не должны относить это за счет неточности измерений, неправильной интерполяции или избыточной интерференции, то есть за счет того, что выходит за рамки объяснений, которые дает сама теория. Отклонения, следовательно, должны рассматриваться как опровержения теории. Но являются ли такие опровержения эмпирическими? Иначе говоря, выступают ли эмпирические факты той силой, которая неизбежно ведет к фальсификации?

Если даже кто-либо решит, несмотря на опровержение предсказаний, не отказываться от теории, допуская, что здесь повинна интерференция результатов измерений, причины которой лежат за пределами объяснений данной теории, что существуют вспомогательные высказывания, при помощи которых можно спасти теорию, что существуют ошибки, допущенные при измерениях, и т.п., в этом случае ему придется признать, что все эти утверждения "существования" как таковые не могут быть фальсифицированы фактами и, следовательно, не являются эмпирически опровержимыми. Конечно, их можно отвергнуть, но только по методологическим соображениям, например, решив, что методологически не рационально и не целесообразно связывать с ними какие-либо надежды. Когда, например, Поппер заявляет, что фальсификация теории всегда предпочтительнее ее спасения, то это лишь методологическая рекомендация, а не апелляция к неким абсолютным фактам[24]. Подобные методологические рекомендации мы склонны здесь называть методологическими постулатами. Вопрос, однако, в том, всегда ли методологические постулаты Поппера рациональны и целесообразны? Ниже (особенно в 5 и 10 главах) мы увидим, что это не так.

Если нельзя говорить ни об эмпирической верификации, ни об эмпирической фальсификации в каком-либо строгом смысле, уместен вопрос, играют ли эмпирические факты вообще какую-либо роль при построении, принятии или отбрасывании физических теорий? И на этот вопрос можно ответить положительно. При этом требуется указать то место, какое занимают эмпирические факты, учитывая то, что было о них сказано ранее.

С помощью внеэмпирических правил P мы получаем результаты измерений М, выраженные базисными предложениями. Применив другие правила P', мы получим другие результаты измерений М'; именно это - то,что при одном наборе правил мы получаем одни результаты, а при другом иные - именно это есть эмпирический факт. Расширив правила, мы получим предложения, выражающие естественные законы N; и опять-таки, подключив другие такие же правила, получим естественные законы N'. И это тоже эмпирический факт. Тогда теория Т построенная таким образом, также является результатом простого применения правил. Отправляясь от этой теории и производя на ее основе измерения, мы можем обнаружить, что правила P' приводят к результатам измерений М', которые в соответствии с ранее названными методологическими постулатами вынуждают отвергнуть данную теорию; но если применить другие правила P' и получить результаты М', то в соответствии с теми же требованиями такой необходимости не возникнет. Исследуя базис другой теории Т1, мы опять придем к тем же наблюдениям. Применив теорию Т1, можно вместо измерительных результатов М и М' получить результаты М1 и М1' - и это также будет эмпирическим фактом.

Из этого следует, что не содержание теоретических предложений является эмпирическим; ни P, ни N, ни Т, ни базисные предложения, в которых выражаются результаты измерений М, не проявляют себя как эмпирические факты. Таким образом, эмпирический элемент может быть найден только в структуре метатеоретического вывода: "Если приняты такие-то правила, постулаты, теории (все то, что может быть названо метатеоретическими объектами), то из этого следуют такие-то базисные предложения, опровержения или подтверждения (то есть также метатеоретические объекты)". Можно сказать иначе: "Если имеют место такие-то предложения, ничего не говорящие о природе самой-по-себе, то имеют место и другие предложения, которые эмпирически следуют из первых, но также ничего не говорят о природе самой-по-себе". Эмпирические факты присутствуют только в таких метатеоретических условных отношениях ("если..., то..."); однако содержание предложений, включенных в состав теории, нельзя признать выражением эмпирии. Реальность возникает не в теории, а только в метатеории[25]. Мы показали в самой общей форме, что конкретная эмпирическая теория непременно включает в себя различные априорные правила. В следующей главе эти правила будут систематизированы и распределены по категориям. Перед нами возникнет вопрос, уклониться от которого нельзя: каким образом можно обосновать априорные правила? Иначе говоря: связано ли свободное принятие таких правил с какими-то глубинными интуициями разума или же эта свобода равна произволу?

1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11-12-13-14-15-16-17-18