Гипотетико-дедуктивная структура теории и эмпирическое подтверждение

Совершенно ясно, что истинность научной, например физической, теории нельзя установить, не выходя за рамки самой теории. Теория может предложить целый ряд логически непротиворечивых конструкций, каждая из которых рассматривается как гипотеза о структуре физиче-

ского мира. Чтобы узнать, какая из них соответствует действительности, необходимо обратиться к эксперименту, посредством которого выявляются свойства объективного мира. Эти свойства, отображенные в эмпирических предложениях, позволяют отобрать из нескольких теоретических возможностей ту, которая соответствует действительности.

Мысль о том, что для проверки физической теории необходимо обратиться к эксперименту, конечно, тривиальна. Однако не столь тривиален вопрос о способе связи теории с экспериментом. Здесь чрезвычайно важным является следующий момент: чтобы теория могла быть проверена на опыте, должна существовать определенная логическая форма ее подключения к опытным данным. Вопрос о том, что представляет собой эта форма, всегда был предметом научных и философских дискуссий.

Ф. Бэкон считал, что логической формой связи научного знания с данными опыта является индукция. Под индукцией он понимал нечто большее, чем простое умозаключение от частного к общему. Индукция фигурировала у него как определенный метод формирования научного знания, которое начинается с ощущений и представляет собой непрерывную цепь обобщений, приводящую в конечном счете к наиболее общим принципам.

Бэкон предостерегал от такой формы связи теоретического знания с опытом, которая состоит в переходе от ощущений сразу к общим принципам: «...матерь заблуждений и бедствие всех наук есть тот способ открытия и проверки, когда сначала строятся самые общие основания, а потом к ним приспособляются и посредством их проверяются средние аксиомы» '. Этой методике он противопоставлял принцип постепенного перехода от менее общего знания к более общему. «Для наук же,— утверждал он,— следует ожидать добра только тогда, когда мы будем восходить по истинной лестнице, по непрерывным, а не прерывающимся ступеням — от частностей к меньшим аксиомам и затем к средним, одна выше другой, и наконец к самым общим»2.

Бэкон рассматривал индукцию не только как метод получения новых знаний, но и как метод обоснования знаний. Эмпирически обосновать теорию означало для

' Ф. Бэкон. Соч. в двух томах, т. 2. М., 1972, стр. 35.

2 Там же, стр. 63.

него связать ее с опытом на основе индуктивной схемы, т. е. показать, как теория может быть выведена из эмпирических данных методом индукции.

Несмотря на рациональные моменты, присущие бэконовскому методу, которые нашли свое проявление в критике средневековой схоластики, в целом он не соответствует реальной науке, в особенности физике. Ни одна физическая теория не может рассматриваться как чисто индуктивное обобщение эмпирических данных. Хотелось бы особо подчеркнуть два момента, указывающих на несостоятельность идеи индуктивной выводимости физической теории. Во-первых, индуктивная выводимость теории означала бы, что опыт однозначно определяет характер базирующейся на нем теории. Однако на самом деле не существует однозначного пути, ведущего от данных опыта к теории. Это находит свое выражение в том, что одни и те же эмпирические данные могут быть отображены различными теориями. Во-вторых, физическая теория включает в себя не только описание тех опытных данных, на которые она непосредственно опирается. В нее входит также формальный аппарат, который является результатом развития математики, причем развития, обладающего известной автономией от данных опыта.

Действительная картина отношения теоретических законов к опыту в известном смысле противоположна той, которую нарисовал Бэкон. Законы физики первоначально выступают как некоторые гипотезы о структуре мира. Правомерность этих гипотез должна быть проверена опытом. Эта проверка осуществляется путем придания физической теории определенной логической структуры, которая называется гипотетико-дедуктивной. Суть ее заключается в том, что из физических законов дедуктивно выводятся следствия, которые допускают эмпирическую проверку. Проверка следствий означает проверку всей теоретической системы.

Гипотетико-дедуктивная схема структуры законов, которую иногда называют гипотетико-дедуктивным методом, характеризует физику со времени ее появления. Это обстоятельство не всегда ясно осознавалось. Например, Ньютон считал свой метод индуктивным и решительно возражал против гипотез. В действительности он пользовался гипотезами, без которых он и не смог бы построить своей физики.

Осознанию физиками гипотетико-дедуктивной структу-

рм своей науки способствовало возрастание роли математического компонента в физическом познании. Это произошло в XX в. Так, Эйнштейн, характеризуя гипотетико-дедуктивную структуру теоретической физики, писал:

«Логическое мышление определяет структуру этой системы; то, что содержит опыт и взаимные соотношения опытных данных, должно найти свое отражение в выводах теории. В том, что такое отражение возможно, состоит единственная ценность и оправдание всей системы и особенно понятий и фундаментальных законов, лежащих в ее основе» '.

Гипотетико-дедуктивный метод предназначен для подключения научной теории к данным опыта с целью ее эмпирической проверки. Но каким образом удастся вывести из теории следствия, имеющие эмпирический характер? Здесь прежде всего нужно указать на компоненты, которые входят в физическую теорию. Во-первых, она включает в себя математический формализм, например, дифференциальные уравнения, при помощи которых формулируются физические законы. Во-вторых, чтобы эти уравнения выражали физическое содержание, необходимо их интерпретировать на некотором множестве теоретических объектов физики. Так, дифференциальное уравнение

становится физическим законом (вторым законом ньютоновской динамики) только после того, как F идентифицируется с силой, х — с координатой, ( — со временем, т — с массой. В-третьих, теория включает так называемые правила соответствия, или операциональные определения, которые позволяют сопоставить с терминами теории эмпирические данные и таким образом эмпирически интерпретировать ее.

Структура физической теории такова, что в силу наличия в ней правил соответствия она содержит потенциальную возможность эмпирических следствий. Однако, чтобы извлечь из нее конкретные эмпирические следствия, наряду с теорией должны быть заданы начальные условия, взятые из опыта. Только из совокупности теоретических законов и начальных условий можно вывести конкретные следствия, проверяемые в опыте.

' А. Эйнштейн. Собрание научных трудов в четырех томах, т. IV, стр. 182-183.

Хотя приведенная схема и описывает некоторые конкретные виды теорий и их связи с опытными данными, она все же не является адекватной. Представим себе общую теорию, например электродинамику Максвелла, теорию относительности или квантовую механику. Такого рода теории не допускают прямой эмпирической проверки. Можно согласиться с М. Бунге, который утверждает, что «общие теории, строго говоря, непроверяемы» 1. Действительно, для эмпирической проверки теории необходимо установить ее связь с конкретной ситуацией, например с конкретным видом объектов. Эта ситуация не содержится в общей теории, которая применима к потенциально бесконечному множеству различных типов ситуаций и видов объектов. Последние должны быть заданы дополнительно посредством некоторой частной модели.

Можно ли назвать гипотетико-дедуктивный метод дедуктивным в строгом смысле этого слова? В философской литературе высказываются различные, порой диаметрально противоположные, мнения на этот счет. Приведем два из них. Р. Брейтвейт в своей монографии «Научное объяснение» пишет: «Научная теория является дедуктивной системой, в которой наблюдаемые следствия логически вытекают из конъюнкции наблюдаемых фактов и множества фундаментальных гипотез данной системы. Исследование природы научной теории есть исследование природы дедуктивной системы, которая используется в данной теории 2. Совершенно другого взгляда на гипотетико-дедуктивную организацию научной теории придерживается Г. Рейхенбах. «Гипотетико-дедуктивный метод, или объяснительная индукция,— пишет он,— много обсуждался философами и учеными, но его логическая природа часто трактовалась неправильно. Поскольку вывод наблюдаемых фактов из теории выполнялся при помощи математических методов, некоторые философы поверили, что это обоснование теории может рассматриваться в терминах дедуктивной логики. Эта концепция является несостоятельной, поскольку не существует вывода фактов из теории, но, наоборот, имеет место заключение от фактов, на которых базируется принятая теория, к теории. И этот вывод является не дедуктивным, а индуктивным» 3.

' М. Бунге. Философия физики. М., 1975, стр. 75.

2 Д. Braithwaite. Scientific explanation. Cambridge, 1968, p. 22.

3 Я. Reichenbach. The rise of scientific philosophy. Berkeley and Los Angeles, 1968, p. 230.

Каждая из этих точек зрения является крайностью, которая преувеличивает одну из сторон логической связи научной теории с данными опыта. Нам представляется, что в гипотетико-дедуктивной структуре физического мышления имеются как дедуктивный, так и индуктивный моменты.

Дедуктивный момент находит свое выражение в том, что из заданных начальных условий и физических законов, интерпретированных на частной модели, мы получаем эмпирические следствия. Эти следствия получаются на основе указанных посылок чисто дедуктивно. Правда, процедура вывода здесь не всегда похожа на ту, которую можно наблюдать в аксиоматически построенных теориях. Она состоит в решении уравнений при заданных начальных условиях и получении определенных результатов в виде значений переменных, удовлетворяющих уравнению.

Когда говорят о гипотетико-дедуктивной структуре, ее иногда представляют как иерархическую лестницу гипотез, в которой из общих гипотез чисто дедуктивно, на основе формальных правил, выводятся частные гипотезы. Это представление не соответствует структуре физического знания, поскольку здесь нельзя чисто формально выводить из общих законов частные следствия. Как уже говорилось, чтобы связать общую теорию с эмпирическими следствиями, мы должны ввести в качестве промежуточного элемента специальную теорию. В свою очередь, чтобы сделать это, необходимо построить частную модель объекта, применительно к которому мы намерены конкретизировать общую теорию. Этот процесс не является дедуктивным, а носит конструктивный характер.

Отмеченная сторона гипотетико-дедуктивного метода обычно ускользает из поля зрения тех, кто подходит к физике с мерками, которые применимы только к аксиоматически построенной математике. Однако эти мерки недостаточны. Так, В. С. Степин показал, что «в процессе дедуктивного развертывания теории, наряду с аксиоматическими приемами рассуждения, большую роль играет генетически-конструктивный метод построения знаний, причем выступающий в форме своего содержательного варианта» 1. Этот метод проявляется в том, что для вывода из общего закона частного следствия необходимы идеальные модели и мысленные эксперименты.

' В. С, Степин. Становление научной теории. Минск, 1976, стр. 44.

Иногда говорят, что в уравнениях Максвелла содержатся законы Кулона и Био — Савара. Это действительно так. Но дедуктивно вывести их из этих уравнений не представляется возможным. Так, для вывода закона Кулона создают теоретическую модель, характеризующую электростатическое поле точечного источника. Эта модель наделяется рядом дополнительных свойств, и лишь применительно к этой модели уравнения Максвелла дают закон Кулона'.

Конструктивный процесс иногда пытаются заменить дедуктивным путем введения дополнительных аксиом, которые описывают частную модель. Однако такая замена неправомерна. Во-первых, она осуществляется лишь постфактум, т. е. после того, как вывод был получен конструктивным путем. Во-вторых, для каждой частной модели требуется отдельная аксиоматика. Все это свидетельствует о том, что гипотетико-дедуктивную схему было бы неправильно представлять линейной дедуктивной цепочкой с основными законами в аксиомах, из которых при помощи фиксированных правил выводится содержание теории, а при наличии начальных условий — и эмпирические следствия. Дедуктивный момент составляет лишь аспект этой системы. Он приобретает доминирующий характер тогда, когда вся физическая теория строится в виде аксиоматической системы. Но это чрезвычайно редкое явление в физике.

Индуктивный момент гипотетико-дедуктивной схемы обнаруживается в тех случаях, когда от фактов, предсказанных теорией, мы идем к самой теории, которую считаем подтвержденной фактами. Здесь мы встречаемся с неоднозначностью связи между фактами и возможными теоретическими основаниями, на базе которых они были предсказаны. Истинность эмпирических следствий, вытекающих из теории, не гарантирует истинности самой теории. Это объясняется тем, что одни и те же следствия совместимы с различными теоретическими основаниями. А. С. Эддингтон описывает подобную ситуацию в космологии следующим образом: «Мы в состоянии показать, что при помощи некоторой определенной структуры возможно объяснить все явления, но мы не можем доказать, что такая структура будет единственной» 2. Действитель-

' См. В. С. Степин. Становление научной теории, стр. 46—47.

2 Л. С, Эддингтон. Теория относительности. М. — Л., 1934, стр.197.

но, в космологии наблюдаемая картина мира объясняется на основе самых различных постулируемых теоретических структур Вселенной. Но эта возможность не является особенностью исключительно космологии, она заложена в самой гипотетико-дедуктивной схеме.

Именно этот момент и имел в виду Рейхенбах, называя гипотетико-дедуктивный метод объяснительной индукцией. В рассматриваемом аспекте он действительно выступает как индукция, но индукция особого, небэко-новского типа. Индуктивность проявляется здесь в неоднозначности связи теоретических оснований с объясняющими их фактами.

Процедура подтверждения физической теории, осуществленная через гипотетико-дедуктивную форму ее подключения к опытным данным, представляет собой важное средство определения истинности теорий. Однако является ли эта процедура исчерпывающим ответом на вопрос о критерии истины? Современная буржуазная философия науки ограничивается анализом подтверждения, полагая, что вопрос об истинности теории — если он может быть вообще решен — решается только на этом уровне. Она упускает из поля зрения глубинные объективные процессы, которые обеспечивают сопоставление теории с ее объектом и таким образом проверяют ее. Посмотрим, к чему ведет такой односторонний взгляд на проблему критерия истины.