Пьер Дюгем: Сохранить феномены

mikeura во время обсуждения Сохранить феномен «Я вижу кошку»  задал вопрос, что, собственного говоря, я понимаю под термином сохранить феномен. Для того, чтобы более точно понять знание выражения, увиденного мной у Фейерабенда и ван Фраассена, я прочитал книгу Пьера Дюгема Сохранить феномены (Pierre Duhem, To Save the Phenomena). Как оказалось, выражение имеет долгую и поучительную историю, которая к тому же открывает новую сторону в истории перехода от системы Птоломея к системе Коперника.

В своей книге Дюгем ставит вопрос о связи физической теории, выраженной на языке математики, с метафизикой. До научной революции семнадцатого века математика интенсивно использовалась только в астрономии, поэтому Дюгем говорит, что его вопрос до семнадцатого века заключался в связи между астрономией и физикой. Далее Дюгем рассматривает данный вопрос в историческом контексте с древних греков до Кеплера и Галилея. Разбиение истории в книге Дюгема следующее:

  • древние греки,
  • арабские и еврейские физики,
  • средневековые схоласты,
  • эпоха Возрождения до Коперника,
  • Коперник и Ретик,
  • от публикации книги Коперника до григорианской реформы календаря,
  • от григорианской реформы до процесса против Галилея.

Итак, люди наблюдали движение звезд и Солнца. Это движение было связано с событиями на Земле, и возникал вопрос предсказания, когда определенное положение звезд и Солнца повторится. Описание звезд как таковых проблем не вызывало, но среди звезд было несколько небесных тел (планет), движение которых существенно отличалось от движения остальных звезд.

Движение планет можно аккуратно описать путем введения эпициклов или эксцентриков. На этом пути возникал вопрос, какое значение следует придать введенным эпициклам или эксцентрикам. Кстати, одной из первой неожиданностью, с которой столкнулись греки, являлось неоднозначность выбора математического описания. Движение планет и Солнца хорошо описывалось путем введения или экцентриков или эпициклов: точность описания двух разных математических формализмов была одинакова.

Отношение к математическому формализму было неоднозначным. Можно выделить две главные позиции, которые я буду характеризовать ниже как реализм и антиреализм. Должен отметить, что в книге Дюгема последний термин не используется. Позиция антиреалистов (например Птоломея) выражалось в том, что не следует приписывать физического смысла членам математических уравнений, уравнения должны сохранить феномен и все. Смысл имеет только движение планет, физического смысла в эпициклах или эпицентриках нет. Математики должны только найти наиболее простое математическое описание для сохранения феноменов (в данном контексте движения планет), размышлять о физическом смысле компонентов математических уравнений просто глупо. Если уравнение работает, то цель достигнута.

Позиция реалистов была противоположной. Она заключалось в том, что поскольку математическое уравнение описывает реальность, то все, что включено в математическое уравнение имеет отношение к реальности. Далее позиция реалистов в отношении эпициклов и эпицентриков разделялась. Одни говорили, что эпициклы или эпицентрики физически существуют. Другие же говорили, что поскольку и эпициклы, и эпицентрики противоречат физике, то они должны быть изгнаны из истинной научной теории.

Важно отметить, что эпициклы Птоломея противоречили физике Аристотеля. Данное противоречие не играло никакой роли для антиреалистов, которые с увлечением на протяжении истории занимались усовершенствованием системы Птоломея. Для реалистов же это противоречие было буквально бельмом на глазу. В книге Дюгема описывается как по ходу истории реалисты предпринимали периодические атаки на эпициклы Птоломея. Все заканчивалось однако тем, что противники эпициклов в конце своих рассуждений говорили, что в будущем эпициклы будут несомненно изгнаны из физики, поскольку физика Аристотеля никаких эпициклов не позволяет. Тем не менее, практической альтернативы эпициклам не предлагалось.

Некоторое утешение любители истинной физики находили в том обстоятельстве, что возможности человека по познанию мира явно ограничены подлунной сферой. Познание реальных процессов в небесной сфере (за пределами Луны) не представлялось возможным в силу ограниченности человеческого разума. С этой точки зрения сохранение феноменов в небесной сфере путем введения эпициклов представлялось необходимым злом в силу несовершенства имеющегося в наличии разума.

С точки зрения борьбы сторонников Аристотеля против эпициклов введение круговых орбит Коперником видится совершенно в другом свете. В определенном смысле можно даже сказать, что Коперник нашел решение, которое долго искали поколения перипатетиков. Правда, в теории Коперника также остались эпициклы, а движение Земли в смысле реализма наносило сильный удар по физике Аристотеля с другой стороны. В данном случае решение Тихо Браге можно рассматривать как неплохой компромисс для реалистов: разрешить планетам вращатся вокруг Солнца, но при этом оставить Землю в буквальном смысле слова неподвижной

С точки зрения антиреалистов, которых также было немало во все времена, теория Коперника давала определенные преимущества. Следует отметить, что именно система Коперника сыграла важную роль в григорианской реформе календаря. Тем не менее, получилось так, что обсуждение системы Коперника постепенно скатилось на рельсы реализма. Одним из толчков к такому повороту событий было решение Лютера о том, что к разрешению проблем о допустимых математических теорий следует привлекать Библию. Если в Библии написано, что Земля неподвижна, то допустимы лишь те математические теории, которые оставляют Землю в буквальной смысле слова неподвижной. Все остальные математические описания должны быть исключены из рассмотрения как еретические. Лютер по всей видимости не было знаком с историей сохранения феноменов.

С другой стороны, сторонники системы Коперника также заняли бескомпромисную позицию реализма. Если в математической теории Коперника Земля вращается вокруг Солнца, то это вращение следует понимать только в буквальном смысле слова. Наиболее известными сторонниками такой позиции были Галилей и Кеплер. Старания антиреалистов не увенчались успехом и в конце концов борьба реалистов с разным видением устройства мира привела к тому, что католическая церковь официально осудила Галилея.

Сам Дюгем занимал позицию антиреализма. Для него научная теория должна только сохранить феномены и с точки зрения Дюгема наука должна быть полностью отделена от метафизики. Последнее означает, что с одной стороны метафизическая позиция не должна приниматься в учет при выработке математического формализма, с другой сохранение феноменов научной теорией не должно быть использовано для доказательства истинности определенной метафизической позиции. Мораль изложенной истории Дюгем видит в том, что хотя Галилей и Кеплер ошибались в справедливости реализма математической теории, работы обоих ученых показали, что научное описание должно быть одним для всего мира, как подлунного, так и небесного.

С моей точки зрения Дюгем не совсем прав. Для научной революции семнадцатого века подчеркивание реализма математических теорий сыграло крайне важную роль. Именно реализм по-моему привел к формулировке концепций законов природы в современном понимании. Конечно, в начале двадцатого века, во времена когда Дюгем написал свою книгу, все уже выглядело иначе. За время от Ньютона до Дюгема поменялось несколько метафизических представлений о природе реальности, основанных на реализме изобретенных уравнений физики. Абсолютное пространство было отвергнуто, теория отностительности показала, что вопрос вращения сводится к выбору системы координат, причем этот вопрос невозможно отделить от наблюдателя, масса потеряла свою абсолютность. Реализм сделал свое дело и можно было вернуться обратно к мудрости антиреализма.

Хорошим примером антиреализма Дюгема служит атомизм. Во времена написания книги Дюгем оставался пожалуй уже одним из немногих физиков, которые призывали трактовать молекулярно-кинетическую теорию в духе антиреализма. Тем не менее, прошедшие сто лет показали прозорливость позиции Дюгема. Давайте рассмотрим положение квантовой механики в настоящее время. Положение с квантовой механикой крайне напоминает рассмотрение эпициклов во времена схоластов. Антиреализм сводится к позиции «заткнись и вычисляй». Действительно, теория позволяет путем вычислений заработать еще больше денег. Что ж еще нужно? Реалистам помимо денег нужно познать истинное устройство мира. На этом пути часть реалистов отвергает существующие уравнения квантовой механики, поскольку они не согласуются с принятой ими метафизической картиной мира. Эти реалисты упорно хотят найти скрытые параметры, которые позволят согласовать квантовую механику с их видением устройства мира. Другие реалисты верят в реальность волновой функции и на этом пути они торжественно утверждают о множестве параллельных вселенных, которые следуют из реалистической трактовки волновой функции. Позиция Дюгема с этой точки зрения выглядит сегодня совсем иначе, чем в момент написания книги в 1908 году.

Мне книга крайне понравилась и я рекомендую ее всем, кто интересуется историей науки и вечными вопросами на тему, что же такое наука и как следует к ней относиться. К сожалению книга не переведена на русский язык, поэтому для ее прочтения требуется знание иностранных языков.

Разное

Я читал книгу Дюгема в переводе на английский язык 1969 года. Pierre Duhem, To Save the Phenomena, An essay on the idea of physical theory from Plato to Galileo. The University of Chicago Press.

В книге Дюгема утверждается, что предсказания движения планет у Коперника были более точные, чем у Птоломея. Это не согласуется с утверждением в статье Owen Gingerich: см. Мифы о теории Коперника. Следует поискать информацию на эту тему.

Кеплер был реалистом и он считал, что математическое описание должно согласовываться с физикой и Библией, поскольку физика не может противоречить Библии. Дюгем не стал подробно описывать взгляды Кеплера, но из книги следует, что они были неординарны. Было бы интересно найти более подробное описание взглядов Кеплера.

На русский язык переведена книга Пьер Дюгем, Физическая теория. Ее цель и строение. Следует пожалуй ее посмотреть.

См. также

Пьер Дюгем о границе науки

Описание взглядов Аристотеля, Галилея и Лейбница на соотношение между природой и геометрией:
Investigations into the Applicability of Geometry

Обсуждение

http://evgeniirudnyi.livejournal.com/99449.html

См. также

http://philosophy-ru.livejournal.com/249776.html


Comments are closed.