Институт философии РАН
О многопотоковой модели развития естественных наук
Мамчур Е.А. доктор философских наук, профессор,
Аннотация
Анализируется модель развития естественно-научного знания, которая в начале статьи фактически не имеет названия, но впоследствии получает название «многопотоковой». Рассматриваются два примера многопотоковой модели. Один из них формулируется в статье двух отечественных физиков М. И. Подгорецкого и Я. А. Смородинского, исследующих возможности аксиоматического метода в физике. В процессе анализа этого метода авторы приходят к выводу, что построение в естествознании таких аксиоматических структур, как в математике, невозможно. Причину этого они усматривают в том, что, в отличие от математических теорий, физические теории носят незавершенный, незамкнутый характер. Формулируются понятия «встреча», «противоречия встречи».
Показано, как в процессе анализа возможностей аксиоматического метода авторы формируют механизм создания новой модели. Этот механизм состоит в построении иерархического ряда располагающихся друг под другом слоев знания -- «направлений». Можно было надеяться, что появление такой модели обогатит современную естественную науку новыми возможностями и приобретениями. Но, как обнаруживается во втором примере, разработанном известным физиком и блестящим методологом Карлом Ровелли, все оказывается не так просто. В некоторых случаях вновь созданные нелинейные модели могут привести к ошибочной трактовке развития научного познания.
Показано, что применяемая авторами первого примера терминология не вполне адекватна содержанию модели: главный термин, используемый ими -- «направление», -- является недостаточно определенным. Кроме того, этот термин изменяет смысл проделанного анализа: употреблять термин «встреча», говорить о встрече можно лишь тогда, когда речь идет о тех процессах, которые направлены навстречу друг другу. В связи с этим предлагается ввести новый термин «поток», а сама модель получает название «многопотоковой». Не многонаправленной, а многопотоковой.
Во втором примере многопотоковой модели К. Ровелли использует эту модель для восстановления единства и целостности научного знания, разрушенного в постклассический период развития науки. Попытка реализации нового синтеза предпринята Ровелли в рамках квантовой теории гравитации.
Ключевые слова: многопотоковая модель, аксиоматический метод, единство науки, балласт, философия науки, линейная модель, максимальное наследование, лабильность теорий, факты «навсегда».
Abstract
On Multi-Flow Model of the Development in Natural Sciences
Elena A. Mamchur,
Institute of Philosophy, Russian Academy of Sciences
A model of the knowledge development in natural sciences named "multi-flow model” is analyzed, and two examples of this model are examined. One of them has been formulated in the article of two domestic physicists M. I. Podgoretsky and Ya. A. Smorodinsky, who have explored the applicability of the axiomatic method in physics and concluded that the construction of such axiomatic structures as in mathematics is impossible in natural sciences because, unlike mathematical theories, physical theories are incomplete. The concepts of «meeting» and «contradictions of the meeting» are formulated.
It is shown how in the process of analyzing the capabilities of the axiomatic method, the authors develop the mechanism of creating a new model. This mechanism consists of building a hierarchical series of "directions", which are the vertically stacked layers of knowledge. One could hope that the emergence of such directions would enrich modern natural sciences with new opportunities and results. However, the second example developed by a prominent physicist and brilliant methodologist Carl Rovelli, reveals that everything is not so simple. In some cases, newly created non-linear models may lead to a misinterpretation of the development of scientific cognition.
It is shown that the terminology used by the authors of the first example is not quite adequate to the content of the model: the main term used by them -- "direction" -- is not sufficiently defined. In addition, the term changes the meaning of the analysis that has been done. In this regard, it is proposed to introduce a new term "flow" and call the model itself a "multi-flow model". Not multi-directional model, but multi-flow model.
In the second example of the multi-flow model, C. Rovelli uses this model to restore the unity and integrity of scientific knowledge that has been destroyed in the post-classical period of science development. This attempt to implement the new synthesis has been made by Rovelli within the framework of the quantum gravity theory.
Keywords: multi-flow model, axiomatic method, unity of science, philosophy of science, linear model, principle of maximum inheritance, lability of theory, facts forever.
1. Первый пример многопотоковой модели
В 1980 г. в книге «Физическая теория. Философско-методологический анализ», вышедшей в издательстве «Наука», была представлена статья двух отечественных физиков М. И. Подгорецкого и Я. А. Смородинского. По сути, это были не просто физики или методологи, но именно философски мыслящие ученые. В их статье впервые в мировой методологической литературе была сделана заявка на существование того, что впоследствии автор данной статьи назвала многопотоковой моделью.
М. И. Подгорецкий и Я. А. Смородинский занимались аксиоматическим методом в физике. Их интересовал вопрос, возможно ли создание единой аксиоматической структуры в физике, когда все выводы теории представляют собой строгие логические следствия внутренне непротиворечивой и замкнутой системы аксиом. В математическом познании такое построение возможно. А как в физике, для которой математика является одной из самых существенных и важных основ?
Занимаясь этим вопросом, М. И. Подгорецкий и Я. А. Смородинский пришли к выводу, что в отличие от математического знания, в физическом познании единая логически замкнутая аксиоматическая теория построена быть не может. Время от времени аксиоматический идеал в физике как будто бы достигается, но затем становится очевидным, что такое заключение не соответствует действительности. Причина такого положения вещей состоит в том, что в физике не существует завершенных теорий, таких как в математике. Авторы пишут об этом так: «В физическом познании никогда не было единой, логически замкнутой аксиоматической теории. Для ее завершения всегда не хватало не каких -то второстепенных деталей, а чего-то внутренне важного и определяющего с точки зрения самой рассматриваемой физической схемы» [Подгорецкий М. И., Смородинский Я. А., 1980, стр. 54].
И в самом деле: во времена Ньютона не было известно, что такое сила (а ведь это центральное понятие для механического движения); позднее ученые не знали, почему существуют электрические заряды, если атомы стабильны, каково основание стабильности самих атомов и т. д. Таким образом, физическая картина мира оказывалась незавершенной. И вот эта не-замкнутость, не-завершенность -- причина того, что физики были вынуждены отказываться от почти созданной аксиоматической системы и начинать строить новую аксиоматику.
Возникает вопрос: почему бы не найти ответы на вопросы, с которыми не могла справиться уже почти созданная аксиоматическая структура, включить ответы в эту структуру и создать таким образом более широкую аксиоматическую структуру? Увы, это оказалось невозможным: уже почти построенная аксиоматическая теория не была способна ответить на перечисленные выше вопросы. Ответов в то время просто не существовало. Оставался один выход: строить новую аксиоматику, не более широкую, включающую в себя и старое, и новое знание, а новую. Так в рассматриваемой области физики возникало новое «направление» (термин, который используют авторы статьи при изложении материала) исследований. Оно помещалось под первым направлением и являлось таким же значимым и, как говорят авторы, таким же «генеральным», как и предыдущее. Но по своему содержанию оно с ним не совпадало.
«Противоречия встречи, -- пишут авторы статьи, -- почти всегда выступают как логические, и начинает создаваться впечатление, что нарушаются законы логики» [Подгорецкий М. И., Смородинский Я. А., 1980, стр. 54]. Дело в том, что с каждым из направлений связано большое количество информации. Авторы статьи называют его «балластом». Неосознанная часть балласта значительно больше по объему, чем осознанная. Особенно нежелателен этот балласт, когда речь идет не об изолированном развитии физического знания, а о том случае, когда у нас имеются хотя бы два «направления» (а это как раз тот случай, который анализируется в статье двух авторов), поскольку появляется опасность, что неверные утверждения, господствующие на одном из направлений, оказываются несовместимыми с фактами, связанными с другим направлением. «Выявление и отбрасывание ошибочной части балласта является исходным пунктом для новых, более глубоких обобщений» [Подгорецкий М. И., Смородинский Я. А., 1980, стр. 55].
В качестве примера приводится «встреча» классической механики, в которой выполняются преобразования Галилея, и классической электродинамики, предполагающей неподвижный эфир. В итоге возникла специальная теория относительности Эйнштейна (СТО). «Вероятно, -- пишут авторы статьи, -- порознь механика и электродинамика пришли бы и сами к СТО, но значительно позже» [Подгорецкий М. И., Смородинский Я. А., 1980, стр. 55].
Прежде чем продолжить анализ статьи двух авторов, следовало бы, как представляется, немного изменить используемую ими терминологию. Как мы видим, в рассматриваемой статье в качестве основного используется термин «направление». Но этот термин, на наш взгляд, неудачный и довольно неопределенный, и, что хуже, он меняет смысл, который авторы хотели бы вложить в него. О направлении говорят и в политике, и в искусстве, и в музыке, и в живописи, и в науке. Для физической теории нужен какой-то другой, более весомый и «определенный» термин. К тому же говорить о «встрече» двух направлений можно лишь тогда, когда они направлены навстречу друг другу, а такое явление в данном случае отсутствует. В связи с этим предлагается ввести вместо термина «направление» термин «поток», а саму модель называть «многопотоковой». Не многонаправленной, а многопотоковой.
Тогда рассуждения Подгорецкого и Смородинского можно продолжить так: упомянутые потоки рано или поздно «встречаются». Это событие называется «встреча». Во время встречи выявляются логические и фактические противоречия между содержащимися в потоках картинами мира. Но в отличие от математического знания, в случае с физическим знанием этот идеал полного разрешения противоречий не достигается. Поэтому и возникает сосуществование двух, трех и более потоков.
Вышесказанное можно изложить и в других терминах -- линейных и нелинейных моделей. До появления многопотоковой модели в представлениях исследователей западноевропейского естествознания существовали только (или преимущественно) линейные модели. Они строились так: теория, над которой работают физики, сталкивается с опровергающим ее экспериментом. Если она при этом сохраняется, то все в порядке. Но может произойти и так, что такого рода ситуация приводит к построению новой теории, которая в свою очередь сталкивается впоследствии с другим опровергающим уже ее экспериментом, и этот процесс выдвижения и опровержения теорий повторяется вновь и вновь. Возникает представление, что наука развивается через процесс выдвижения и опровержения теорий, по своего рода линейной модели. И такая линейная модель является однопотоковой.
Однако более пристальное рассмотрение истории науки говорит о том, что развитие науки более адекватно можно было бы описать, используя представление нелинейной модели, в которой предполагалось бы одновременное существование нескольких потоков (внутренне непротиворечивых систем исходных понятий, теоретических представлений, эмпирических данных и их интерпретаций и проч.), разных по своему содержанию и даже противоречащих друг другу, которые как бы наслаиваются друг на друга. Каждый новый поток располагается под предыдущим. Наука предстает в виде иерархической лестницы уходящих вглубь слоев естественно-научной информации.
Можно было надеяться, что это нововведение обогатит современную естественную науку новыми возможностями и приобретениями. Но оказалось, что здесь все значительно сложнее. Мы вернемся к этому вопросу при анализе примера многопотоковой модели, разработанной Карло Ровелли. (Следует еще раз подчеркнуть, что авторы приводимых примеров многопотоковой модели не употребляют термин «многопотоковость». Это касается и К. Ровелли, который сформулировал свою концепцию много позже М. И. Подгорецкого и Я. А. Смородинского.)
2. Второй пример многопотоковой модели
Несколько десятилетий спустя после публикации статьи М. И. Подгорецкого и Я. А. Смородинского появилась книга К. Ровелли «Квантовая гравитация» (Quantum Gravity). В ней автор предлагает реконструкцию переходных периодов в развитии естественно-научного знания. С моделью только что рассмотренного примера двух наших авторов (Подгорецкого и Смородинского) он не был знаком и не упоминает о них.
Карло Ровелли -- блестящий физик-теоретик, один из создателей петлевого подхода к теории квантовой гравитации (с петлевым подходом конкурирует струнный подход). Ровелли разрабатывает петлевой подход вместе с Абэем Аштекаром, Ли Смолиным и Тэдом Якобсоном. Среди авторов струнного подхода -- Брайан Грин, Джон Генри Шварц, Ли Смолин (который часто менял свои взгляды на квантовую теорию гравитации и поэтому принимал участие и в струнном подходе, и в петлевом).
Создание теории квантовой гравитации является одной из важных проблем, которая стоит перед современной физической наукой. Цель ее создания -- преодоление противоречий между двумя главными физическими теориями современной физики: между общей теорией относительности (ОТО) и квантовой механикой (КМ). Обе теории появились после классического периода в развитии научного знания. Они существенно углубили наше знание о физической реальности. Вместе с тем их появление разрушило целостность физической науки.