Построение научных концепций. теорий, моделей
ФизикаОткрытия в области физики и применение физических эффектов и моделей в других областях деятельности
X
«… мы уже не говорим, что ньютоновская механика ложна и должна быть заменена правильной квантовой механикой. Скорее уж мы воспользуемся такой формулировкой: «Классическая механика является замкнутой научной теорией. Везде, где могут быть применены её понятия, она даёт в строгом смысле слова «правильное» описание природы». Мы, стало быть, и сегодня признаем истинность ньютоновской механики, даже её строгость и общезначимость, но, добавляя «везде, где могут быть применены её понятия», мы указываем, что считаем область применимости ньютоновской теории ограниченной.
Понятие «замкнутая научная теория» возникло впервые в такой форме в квантовой механике. В современной физике мы знаем, по сути дела, четыре крупные дисциплины, которые можем в таком смысле назвать замкнутыми теориями: помимо ньютоновской механики, это теория Максвелла вместе со специальной теорией относительности, затем учение о теплоте - со статистической механикой, наконец, (нерелятивистская) квантовая механика вместе с атомной физикой и химией. Теперь следует несколько уточнить, какие особенности характеризуют «замкнутую теорию» и в чем может заключаться истинность такой теории.
Первым критерием замкнутой теории является её внутренняя непротиворечивость. С помощью дефиниций и аксиом она должна допускать столь точное определение понятий, первоначально почерпнутых из опыта, и устанавливать между ними столь строгие отношения, чтобы им можно было сопоставить соответствующие математические символы, связанные системой непротиворечивых уравнений. Знаменитый пример подобной аксиоматизации понятий представляет собой первая глава ньютоновских «Principia». Множество возможных явлений соответствующей сферы опыта отражается здесь во множестве возможных решений указанной системы уравнений.
Вместе с тем замкнутая теория должна быть в известном смысле «изобразительной», то есть, как говорилось выше, понятия теории должны быть укоренены непосредственно в опыте, они должны что-то «означать» в мире явлений. Пожалуй, проблемы, связанные именно с этим требованием, до сих пор не получили достаточного освещения. Пока понятия исходят непосредственно из опыта, как, например, понятия повседневной жизни, они остаются прочно связанными с явлениями и изменяются вместе с ними; они как бы прилегают к природе. Как только их аксиоматизируют, они становятся жёсткими и отрываются от опыта. Хотя аксиоматическая система точных понятий всё ещё хорошо согласуется с обширной сферой опыта, тем не менее относительно понятия, установленного с помощью дефиниций и включенного в систему понятийных отношений, никогда нельзя заранее знать, как далеко можно с его помощью проникать в нашем общении с природой. Поэтому аксиоматизация понятий одновременно решительно ограничивает область их применимости. Никогда нельзя точно знать границы этой области. Только убедившись на опыте, что некое новое множество явлений уже нельзя упорядочить с помощью старых понятий, мы понимаем, что достигли здесь границ. Например, первые признаки границ ньютоновской механики можно, по-видимому, заметить в работе Фарадея, который почувствовал, что понятие силового поля более подходит к описанию электромагнитных явлений, чем понятия механики. По-настоящему же границы эти были впервые достигнуты в результате открытия специальной теории относительности, стало быть, почти на 100 лет позже.
Но и после того как границы замкнутой теории преодолены, то есть после того как новая сфера опыта упорядочена с помощью новых понятий, система понятий замкнутой теории остается неотъемлемой частью того языка, на котором мы говорим о природе. Замкнутая теория составляет одну из предпосылок дальнейшего исследования. Результат эксперимента мы можем выразить только в понятиях прежних замкнутых теорий. Иногда поэтому делались попытки причислить понятия старых замкнутых теорий к априорным предпосылкам точного естествознания и тем самым придать им ещё более абсолютный характер. Тем не менее, здесь необходимо допустить по меньшей мере различие в степени. Такие фундаментальные формы человеческой способности представления или мышления, как пространство и время или закон причинности, которые использовались на протяжении тысячелетий, следует считать априорными в более высокой степени, чем относительно сложные формы мышления, свойственные замкнутым теориям последних столетий. Если считать априорные формы созерцания «врождёнными схемами», как пытался делать биолог Лоренц, то понятия, установленные замкнутыми теориями последних столетий, явно не могут или ещё не могут быть априорными.
Всё до сих пор сказанное можно кратко суммировать в следующих тезисах:
а) замкнутая теория справедлива на все времена; везде и всегда, в сколь угодно далёком будущем, если только опытные данные могут быть описаны в понятиях этой теории, её законы окажутся правильными;
б) замкнутая теория не содержит вполне достоверных утверждений о мире опыта. Как далеко позволяют понятия этой теории продвинуться в познании явлений, в строгом смысле остается неопределённым и попросту делом случая;
в) несмотря на эту ненадёжность, замкнутая теория остается частью нашего естественнонаучного языка и поэтому составляет интегральную часть действующего понимания мира.
Завершая анализ, вернемся ещё раз к тем историческим процессам, которые - в результате изменившегося на исходе средневековья представления о реальности - привели в конечном счете к возникновению всей физики нового времени. Эти процессы выступают как последовательность мыслительных структур, замкнутых теорий, которые сформировались как бы из кристаллического зародыша некоторых опытных проблем и впоследствии, когда кристалл полностью вырос, вновь отделились от опыта на правах чисто интеллектуальных образований; но мир отныне был освещён ими для нас на все века. Историческое развитие физики кажется поэтому при всех различиях не лишенным сходства с историей становления других духовных сфер, например искусства; ибо цели, которыми в конечном счете вдохновляются другие сферы духовной жизни, состоят именно в том, чтобы раскрыть мир - в том числе и наш внутренний мир - посредством творений человеческого духа».
Вернер Гейзенберг, Понятие замкнутой теории в современной естественной науке / Шаги за горизонт, М., «Прогресс», 1987 г., с. 181-183.
В 1953 году Вернер Гейзенберг добавит:
«В контексте точного естествознания слово «окончательно» означает, очевидно, следующее: в каждом отдельном случае существует замкнутая в себе, математически выразимая система понятий и законов, которая согласуется с определённой сферой опыта и в этих пределах справедлива для всего космоса и не подлежит ни изменению, ни улучшению. Разумеется, нельзя ожидать, что эти понятия и законы окажутся пригодными для того, чтобы впоследствии описать новую сферу опыта. Об окончательности понятий и законов квантовой теории тоже можно говорить лишь в таком ограниченном смысле, и только в этом ограниченном смысле научное понятие получает свою окончательную фиксацию в математическом или каком-нибудь другом языке. Нечто подобное принимается ведь и в некоторых философиях права. Даже если правовая система уже существует, тем не менее, в каждом новом случае необходимо, вообще говоря, отыскивать новую правовую норму. Кодифицированное право, во всяком случае, охватывает лишь ограниченную сферу жизненного опыта и поэтому не может быть обязательным всегда».
Вернер Гейзенберг, Картина природы в современной физике / Шаги за горизонт, М., «Прогресс», 1987 г., с. 302-303.
