Пьер Дюгем при рассмотрении теории физики утверждал, что нельзя проверить в физическом эксперименте отдельную гипотезу, поскольку неявно будет задействована вся теория. При обсуждении принципа фальсифицируемости Карл Поппер в свою очередь опровергал тезис Дюгема, поскольку он бил по концепции Поппера. Ниже я вначале приведу цитаты из книги Дюгема, а затем возражение Поппера. После обсуждения этого вопроса, я перейду к рассмотрению позиции Поппера в случае теории физики. Поппер критикует Дюгема и противопоставляет реализм vs. конвенционализм / инструментализм.
В книге ‘Физическая теория, её цель и строение‘ Дюгем говорит следующее:
‘Предсказание явления, которое должно подтвердить или устранить сомнения, вытекает не из одного этого спорного положения, взятого в отдельности, а из этого положения в связи со всем этим рядом теорий. Когда явление не наступает, то этим опровергается не одно только спорное положение, но и все теоретическое здание, которым воспользовался физик. Чему же учит нас произведенный опыт? Он учит только тому, что среди всех научных положений, на основании которых явление было предсказано и затем констатировано, что оно не наступает, имеется, по меньшей мере, одно неправильное. Но какое именно неправильно, этому произведенный опыт нас не научает. Объявляет ли физик, что ошибка заключается именно в том научном положении, которое он хотел опровергнуть? Сделай он это, он тем самым допустил бы правильность всех других научных положений, которыми он воспользовался. В таком случае пришлось бы сказать одно: какова цена этого доверия его, такова цена и его заключения.’
‘Мы теперь довольно далеки еще от того экспериментального метода, каким его охотно рисуют люди, незнакомые с его функцией. Принято думать, что каждая из гипотез, находящая применение в физике, может быть взята в отдельности и подвержена контролю опыта и затем, когда разнообразными и многочисленными опытами будет констатирована ее ценность, ей может быть отведено в окончательной форме ее место в системе физики. В действительности это, однако, не так. Физика не машина какая-нибудь, которую можно разбирать и развинчивать.’
‘Единственная экспериментальная проверка физической теории, которую нельзя назвать нелогичной, заключается в сравнении целой системы физической теории с цельной группой экспериментальных законов с целью проверить, выражает ли первая достаточно удовлетворительным образом вторую.’
Перед переходом к взглядам Поппера следует отметить, что в Венском кружке было проигнорировано отличие физики от других наук. Поппер продолжает эту традицию и он обсуждает науку в целом в предположении, что научный метод в физике ничем не отличается от такового в других науках. Так, философы науки уделяли много времени для обсуждения верифицируемости и фальсифицируемости на примере теории типа ‘Все лебеди белые’. Важно понять, что такая теория не имеет отношения к физике, где теория неразрывно связана с определенной математической структурой.
Связь теории физики с математикой играла важную роль в рассмотрении Дюгема и его тезис ограничивался физикой. Это следует иметь в виду при интерпретации цитаты Поппера ниже из книги ‘Нищета историцизма‘:
‘Что касается известной критики Дюгемом решающих экспериментов, то он просто показывает, что решающие эксперименты не доказать или обосновать (establish) теорию; но он нигде не показывает, что решающие эксперименты не способны опровергнуть теорию. Наверное, Дюгем прав, когда говорит, что проверке поддаются только большие и сложные теоретические системы, а не отдельные гипотезы; но если мы проверяем системы, отличающиеся друг от друга только одной гипотезой, и наши эксперименты опровергают только первую, но не вторую систему, то мы имеем все основания объяснять несостоятельность первой системы той гипотезой, которой они отличаются друг от друга.’
Сразу же можно отметить искусственность ответа Поппера — в физике нельзя найти две теории, которые отличаются друг от друга только одной гипотезой. Более того, Поппера неправильно интерпретирует взгляды Дюгема о соотношении теории и эксперимента. Приведу еще одно высказывание Поппера, которое показывает это более явно:
‘Однако с их мнением [Пуанкаре и Дюгема] о невозможности подвергнуть теоретические системы эмпирическим проверкам я согласиться не могу.’
Поппер, по всей видимости, находится в мыслях по поводу теории ‘Все лебеди белые’. Мол, нахождение черного лебедя непосредственно опровергает такую теорию, а Дюгем этого не понимает. Дюгем с другой стороны обсуждает теорию физики, которая имеет сложную структуру и построение которой связано с целым рядом исходных положений. Тем не менее, без всякого сомнения Дюгем считал, что обнаруженное расхождение между выводами теории и экспериментальными результатами должно быть устранено. В этом отношении высказывание Поппера выше фактически неправильно.
Проблема, которую обсуждал Дюгем, состоит в том, что требуемое изменение в теории физики не следует однозначно из экспериментальных результатов. В книге Дюгема раздел с обсуждением этого вопроса называется ‘От здравого смысла зависит, какие гипотезы должны быть отвергнуты‘. Приведу только заключительные слова этого раздела:
‘Таким образом мы приходим к следующему выводу, столь ясно сформулированному Клодом Бернаром: здравая экспериментальная критика какой-нибудь гипотезы подчинена определенным моральным условиям; для правильной и точной оценки согласия между физической теорией и фактами недостаточно быть хорошим математиком и ловким экспериментатором, а необходимо еще быть честным и бесстрастным судьей.’
В книгах Поппера его взгляд на науку противопоставляется взглядам Дюгема и Пуанкаре, которые Поппер вначале называл конвенционализмом (Логика научного исследования), а затем инструментализмом (Предположения и опровержения). Поппер позиционирует свою точку зрения как третий путь между эссенционализмом и конвенционализмом / инструментализмом. Для характеристики позиции Поппера приведу несколько цитата из ‘Реализм и цель науки‘:
‘Я не верю в доктрину окончательного объяснения. В прошлом критиками этой доктрины, как правило, были инструменталисты: для них научная теория была не чем иным, как инструментом предсказания, она лишалась ими какой-либо объяснительной силы. Я не согласен также и с инструменталистами. Но есть третья возможность — третья точка зрения, как я ее назвал. Она может быть представлена как «модифицированный эссенциализм» с ударением на слове «модифицированный».’
‘из нашего «модифицированного эссенциализма» следует, что наши теории заключают утверждения о структурных и реляционных свойствах мира и что свойства, описываемые объясняющими теориями, должны в том или ином смысле быть более глубокими, нежели те, которые объясняются.’
Поппер предлагает свой взгляд для всех наук и он упускает из виду, что в физике теория базируется на основе определенной математической структуре. Таким образом, в рамках его позиции было бы необходимо сказать, каким образом сравниваются математические структуры теории физики и мир, поскольку мир не является математической структурой. Для Дюгема как физика именно это обстоятельство лежало в основе его построений. Поппер же игнорирует вопроса использования математики в физике и поэтому приходит к неправильной интерпретации взглядов Дюгема.
Перед рассмотрением этого вопроса следует сказать, что Поппер под научным объяснением понимал дедуктивно-номологическую модель объяснения (только он использовал несколько другие термины вместо эксплананс и экспланандум):
‘Я полагаю, что цель науки найти удовлетворительное объяснение всего того, что заявляет о себе как нуждающееся в объяснении. Под объяснением (или причинным объяснением) я понимаю совокупность положений, одно из которых описывает положение дел, подлежащее объяснению (экспликандум), между тем как другие объяснительные положения образуют «объяснение» в узком смысле слова (экспликанс экспликандума).’
По-моему, в такой трактовке Дюгем согласился бы с тем, что физика посредством теорий физики объясняет происходящие явления. Слова Дюгема, что физика не объясняет, а описывает относятся к противопоставлению теории физики и метафизики; при этом на примере истории науки Дюгем показывал, что освобождение теории физики от метафизики способствовало развитию физики.
«Модифицированный эссенциализм» Поппера предполагает, что между математической структурой теории физики и миром есть определенная связь. Поппер отвергает окончательное объяснение этой связи, но он считает, что можно говорить о ее правдоподобности. Рассмотрим его позицию на примере соотношения между классической термодинамикой, молекулярно-кинетической теорией и квантовой механикой.
Поппер ставил в вину Дюгему критику атомизма, хотя Дюгем не отвергал молекулярно-кинетическую теорию как теорию физики; Дюгем просто считал, что построение теории физики в духе классической термодинамики выглядит более элегантным. Во времена Дюгема в молекулярно-кинетической теории предлагалось два взгляда на атом. Атом в одном математическом формализме теории рассматривался как бильярдный шар с определенным радиусом — идеальный газ состоит из сталкивающихся между собой бильярдных шаров. В других построениях атом считался материальной точкой, при этом между атомами действовали силы притяжения и отталкивания.
Полезно попробовать применить «модифицированный эссенциализм» Поппера к этой ситуации. Что говорят два таких математических формализма об устройстве мира? В этой связи следует вспомнить о известной лекции Дюбуа-Реймона ‘О пределах познания природы‘ 1872 года. В ней один из выводов заключался в том, что физика на основе молекулярно-кинетической теории (она признавалась в лекции за идеал науки) ничего не может сказать о сущности материи. См. Эмиль Дюбуа-Реймон: Не знаем и не будем знать.
При рассмотрении отношения между классической термодинамики и молекулярно-кинетической теорией встает вопрос о втором законе термодинамики, который вводит в рассмотрение необратимые процессы. Каким образом обратимые во времени законы механики приводят к появлению необратимых процессов и стрелы времени? Рассмотрение этого вопроса продолжается до сих пор, при этом наиболее распространенное решение связано с введением вероятностного подхода — все необратимые процессы идут в сторону равновесного состояния, поскольку оно наиболее вероятно. Таким образом вместо молекулярно-кинетической теории появляется статистическая термодинамика.
Поппер в этой ситуации боролся против субъективного истолкования времени и в рамках «модифицированного эссенциализма» он доказывал возможность существования вечного двигателя второго рода (см. Карл Поппер: За пределами поиска инвариантов). С моей точки зрения, искать человеческое время в математических структурах теорий физики дело безнадежное. Это лишний раз показывает, что обсуждение соответствия между теорией физики и мира неразрывно связано с вопросами использования математических уравнений в физике; этот вопрос в рассмотрении Поппера игнорируется.
Квантовая механика объяснила структура атома, но в ней появилась волновая функция и как следствие вопросы о связи символа волной функции в математическом представлении теории квантовой механики с миром. В молекулярно-кинетической теории / статистической термодинамике вопросы физического смысла волной функции избегаются за счет использования квазиклассического приближения. Оно представляет собой теорию-кентавра, в которой используются результаты как классической, так и квантовой механики. Идеальный газ выглядит из материальных точек с моментом инерции и энергетическим спектром; в дополнении эти объекты считаются принципиально неразличимыми. Опять же полезно попробовать применить «модифицированный эссенциализм» Поппера к этой ситуации. Что говорит такая математическая структура об устройстве мира?
Важно отметить, что в рамках своей философской позиции Поппер активно, но безуспешно боролся с копенгагенской интерпретацией — Гейзенберг и Бор объявлялись Поппером инструменталистами. Я не буду на этом останавливаться, только могу рекомендовать статью Печенкина и последнюю статью Поппера, написанную после появления первых результатов с запутанными частицами. «Модифицированный эссенциализм» Поппера явно не справился с тонкостями квантовой механики. Это, кстати, показывает правильность тезиса Дюгема о пользе отделения теории физики от метафизики — без этого создание квантовой механики было бы невозможным.
Информация
Пьер Дюгем, Физическая теория, её цель и строение. СПб., 1910. (Репринт: М.: КомКнига, 2007), Часть вторая ‘Строение физической теории‘, глава шесть ‘Физическая теория и эксперимент‘.
Глава шесть в сокращенном виде:
Пьер Дюгем, Физическая теория и эксперимент. Метафизика 1 (2014): 160-170.
Карл Поппер, Нищета историцизма, 1993. Глава 29. Единство метода.
Карл Поппер, Реализм и цель науки. В кн. Современная философия науки: знание, рациональность, ценности в трудах мыслителей Запада, 1996, с. 92-106.
Статьи, связанные с интерпретацией квантовой механики Поппера:
Печенкин, А. А. Понятие предрасположенности и научный реализм. Вестник Московского университета. Серия 7. Философия 3 (2016): 70-82.
Поппер, К. Р. Квантовая теория и раскол в физике. 1998. Перевод и комментарии А. А. Печенкина