Ранее: Бас ван Фраассен: Структура и перспектива
12.10.23 небольшие изменения в тексте
Во второй части книги Научное представление: Парадоксы перспективы ван Фраассен переходит к рассмотрению научных инструментов и измерений. Он защищает точку зрения, что научные инструменты являются машинами создания новых эффектов и что измерения являются разновидностью представления.
Окно в невидимый мир?
После открытия микроскопа считается, что микроскоп является окном в невидимый мир. Таким образом, ученые при использовании научных инструментов расширяют возможности органов чувств и получают возможность изучать недоступные ранее явления.
Ван Фраассен возражает против такой аналогии. С его точки зрения, подобный подход к научным инструментам накладывает слишком узкие ограничения для интерпретации эмпирических результатов, а аналогия «окно в невидимый мир» несет в себе слишком много метафизической нагрузки.
Ниже я опишу позицию ван Фраассена своими словами, как я ее понимаю, то есть изложение не будет прямо соответствовать содержанию главы.
Ван Фраассен хочет избежать введения метафизических конструкций всеми возможными способами. В качестве исходной точки отсчета ван Фраассен исходит с позиции здравого смысла: мы живем в обыденном мире, который нас окружает, и у нас есть вполне определенное ценностное отношение к этому миру. Важно подчеркнуть, что не ощущения человека и ментальные конструкции, а именно обыденный мир задает уровень отсчета. Ситуация, когда человек берет в руки микроскоп и смотрит в окуляр хорошо знакома и принадлежит именно такому обыденному миру. Реальность микроскопа, человека, того, что человек видит в микроскопе, не подвергается сомнению.
Аналогия «окно в невидимый мир» неявно подвергает сомнению реальность обыденного мира. В свою очередь это, например, приводит к заявлениям физиков о реальности квантового поля в качестве фундаментальной реальности и иллюзорности сознания. Получается, что на первый взгляд невинная аналогия является источником современных метафизических представлений (коготок увяз, всей птичке пропасть).
Предлагаемая аналогия со стороны ван Фраассена — научный инструмент как машина создания новых эффектов — позволяет избежать появления скрытых побочных метафизических предположений о существовании. Она также более соответствует историческому описанию произошедшего и эмпирическому рассмотрению в рамках обыденного мира. Были люди, которые придумали научные инструменты, и после этого стало возможно изучение новых эффектов, получаемых посредством инструментов.
Я возвращаюсь к описанию главы. При рассмотрении микроскопа ван Фраассен строит свою аргументацию следующим образом. Он говорит, что видимое не всегда следует отождествлять с вещью; в качестве примера он начинает свой анализ с рассмотрения радуги. Основное отличие радуги от вещи заключается в отсутствии определенного пространственного расположения: два человека с разных позиций наблюдения видят радугу в разных пространственных положениях. В результате ван Фраассен называет явление радуги коллективной галлюцинацией (было бы пожалуй лучше использовать выражение оптическая иллюзия). Затем ван Фраассен возвращается к микроскопу и показывает, что наблюдаемое в микроскопе похоже на радугу. Разница заключается в том, что изображение в микроскопе ближе к отражению дерева в пруде. Отражение дерева также можно назвать коллективной галлюцинацией, но в этом случае визуальный образ на поверхности пруда соответствует вещи — дереву на берегу пруда. Таким образом, в случае микроскопа возможно обсуждение о соответствии наблюдаемой коллективной галлюцинации некоторой вещи.
Цитаты из книги по поводу радуги:
Стр. 102-103 ‘Рассмотрим радугу. Мы быстро понимаем, что не существует материальной светящейся арки, хотя вначале это и выглядит таким образом. Со второй попытки мы могли бы подумать, что определенные части облаков или дымки окрашены. Но это также не проходит, поскольку если мы двигаемся, мы видим радугу в другом месте облака или дымки.
В действительности мы понимаем, что наш обычный способ выражения в данном случае фальшив. Я вижу радугу и ты говоришь, что тоже ее видишь. Что тоже видишь? Как можешь ты смотреть на радугу, которую вижу я, когда твоя находится в другом месте? При этом радуги не просто находятся в другом месте как облака в наших полях зрения. Если бы это было так, то мы бы видели радугу в тех же частях облака, modulo parallax. С другой стороны, если я скажу, что мы видим две радуги и ты согласишься, мы тогда даже не считаем те же предметы. В действительность мы считаем вовсе не предметы.
Однако в третьих мы не галлюцинируем. Галлюцинации являются частными и субъективными. Наблюдения радуги похожи на галлюцинации в том, что они не являются реальными предметами. Но они отличаются от галлюцинаций тем, что они общие. Природа создает коллективные галлюцинации. Настолько коллективные, что даже фотоаппарат фиксирует их! Эти наблюдения значительны для науки, поскольку их можно также сделать косвенно при использовании фотоаппарата как инструмента.’
Проблема координации
В этой главе ван Фраассен переходит к рассмотрению следующего вопроса. Мы смотрим на уравнение из физики (pV = nRT) и говорим, что есть три физические величины: давление, объем и температура. Вопрос состоит в том, каким образом осуществляется переход от формальной математической функции в исходном математическом уравнении к реальности, которая нас окружает.
Трудность при рассмотрении заключается в том, что два вопроса:
- Что можно считать измерением физической величины X;
- Что такое физическая величина X;
завязаны друг на друга и на уровне абстрактного мышления их невозможно разделить. Приведу такой пример. Мы смотрим на термометр, который показывает температуру T и объявляем фактом утверждение, что температура равна T. Однако объявленный факт опирается на теорию функционирования термометра, а таковая далеко не является тривиальной.
Трудность можно преодолеть в рамках исторического контекста. На этом пути можно представить себе два разных пункта рассмотрения.
- Проблема не появляется при рассмотрении вопроса в исторической ретроспективе с точки зрения существующей стабильной научной теории.
- Проблема также не возникает при рассмотрении конкретного исторического процесса изнутри, поскольку процедура измерения всегда опирается на измерения других физических величин, рассматриваемых без дальнейшего обсуждения.
В главе ван Фраассен иллюстрирует свои положения при рассмотрении истории термометра, изложенное Махом, и измерения времени в изложении Пуанкаре.
Измерение как представление
В двух последних главах второй части (Measurement as Representation: 1. The Physical Correlate и Measurement as Representation: 2. Information) ван Фраассен более детально анализирует процесс измерения. Я не буду на этом останавливаться и отмечу только хорошее изложение, сопровождаемое интересными примерами и многими ссылками. Рабочее определение измерения, к которому приходит ван Фраассен, соответствует нахождению состояния системы в логическом пространстве, задаваемом теорией.
С моей точки зрения, важным результатом глав является введение понятий модель данных (data model) и сглаженная модель (surface model). Хотя изначально обсуждается отдельное измерение, в реальности проводится много измерений, поскольку результаты измерения содержат ошибки измерения. Последние могут быть проанализированы при статистической обработке исходных экспериментальных данных. Модель данных таким образом дает нам представление об случайных и возможно систематических ошибках, которые присутствуют в результатах измерений. Далее экспериментальные точки сглаживаются и получается некоторая усредненная поверхность, которую ван Фраассен называет сглаженной моделью измерений. Сравнение теории с экспериментом проходит на уровне модели данных или на уровне сглаженной модели.
Часто можно услышать, что физика основана на эксперименте. Рассмотрение ван Фраассена хорошо показывает, что отношения между экспериментом и теорией являются более сложными, чем то положение дел, которое озвучивает такое утверждение. При попытке разобраться, где заканчивается теория и начинаются факты, необходимо опираться на исторический контекст.
Далее: Бас ван Фраассен: Окна, машины и измерения
В заметках ниже обсуждается проблема координации на примере измерения температуры:
Температура, термометр и практическая температурная шкала
Хасок Чанг: Изобретение температуры
Информация
Bas C. van Fraassen, Scientific Representation: Paradoxes of Perpectives, Part II: Windows, Engines, and Measurement, 2008.
Иллюстрация точки зрения ван Фраассена, что аналогия микроскопа как окна в невидимый мир до добра не доведет. Цитаты из книги Взгляд на физический микромир с точки зрения биолога
Что можно увидеть через окно в невидимый мир