Чому переконання мають значення: роздуми про природу науки [перекладена]

Кувалда
Редактор
Повідомлень: 5809
З нами з: Сер травня 27, 2009 8:33 pm

Чому переконання мають значення: роздуми про природу науки [перекладена]

Повідомлення Кувалда »

E. Brian Davies. Why Beliefs Matter: Reflections on the Nature of Science. ‎OUP Oxford, 2010. 250 pages

"Дейвіс довго і наполегливо роздумував над взаємозв’язком математики і фізичного світу, що дає йому цікаву і навіть корисну перспективу".
Джош Рівз, ESSSAT News 21.3

"Хоча деякі ідеї в цій книжці складні, подання водночас і зрозуміле, і цікаве. Це змусило мене переоцінити власні переконання щодо природи математики. Дейвіс порушує більше питань, ніж дає відповідей, і я настійливо рекомендую вам цю книжку, що спонукає до роздумів».
Колва Роні-Дюґал, «Інформаційний бюлетень Лондонського математичного товариства»

"... різнобічна, спонукає до роздумів".
Манжит Кумар, «Нью саєнтіст»

Про видання
У продовженні своєї відомої «Науки в дзеркалі» (Science in the Looking Glass) Браян Дейвіс обговорює глибокі проблеми щодо нашого місця у світі, мінімально використовуючи при цьому технічний жаргон. У книжці стверджується, що «абсолютистські» ідеї об’єктивності науки, починаючи ще з Платона, продовжують вводити в оману покоління як фізиків-теоретиків, так і богословів. Вона пояснює, що багаторівнева природа наших теперішніх описів світу неминуча, не через щось у світі, а через нашу власну людську природу. Вона намагається врятувати математику від особливого та виняткового статусу, який їй присвоєно, як тими, хто її розуміє, так і тими, хто ні. Використовуючи весь час прямі цитати багатьох важливих дослідників цієї теми, вона завершується проникливою критикою численних останніх внесків до часто гострих дискусій про науку та релігію.

Про автора
Едвард Браян Дейвіс, був професором математики Лондонського королівського коледжу. Президент Лондонського математичного товариства (2007–2009). Нагороджений Старшою премією Бервіка (1998), премією Поя (2011), Гаусівською лекцією (2010). Член Лондонського королівського товариства. Автор 6 монографій, 2 науково-популярних книжок.

Передмова
Ця книжка про переконання. Вона народилася з мого невдоволення намаганнями багатьох фізиків пропагувати бачення світу, чий «об’єктивний» характер нехтує більшістю того, що робить життя цікавим. Намагання відокремити науку від людських цінностей та суджень мало величезне значення, але воно повело в деяких дивних напрямках. Якщо мозок – це не що інше, як сукупність нейронів, що функціюють відповідно до фізичних законів, то важко зрозуміти, що насправді можуть означати щоденні розмови. Якщо поняття мети не має функції в цілком матеріальному світі, який сенс у трансплантації нирок? Здається очевидним, що ми не можемо бачити сенсу в нашому житті без покликання на такі поняття, як мета, причина, сенс і етика, навіть якщо фундаментальна фізика на них не покликається. Дещо неодмінно треба пояснити.
На найвищому рівні переконання стають світоглядними, фундаментальними, і ми їх використовуємо, щоб оцінювати інші погляди на світ. Вони варіюються від переконання, що кожен аспект реальності врешті можна пояснити науково до молодоземельного креаціонізму. Зайве говорити, що це не єдині варіанти! Деякі люди вважають, що матерія складається з атомів, які рухаються відповідно до точних законів, але цей факт не підриває вагомості релігійних ідей; наведено ряд різних обґрунтувань цієї позиції. Я обстоюватиму такий плюралістичний світогляд: у нас обмежені розумові здібності і ми завжди потребуватимемо різноманітних способів дивитися на світ, щоб зрозуміти його якомога ліпше. Навіть якщо редукціоністська програма ніколи не зіткнеться з якоюсь вирішальною перешкодою, нам і надалі будуть потрібні такі поняття, як мета та сенс.
Мою часткову підтримку поняття кінцевих причин не слід тлумачити як підтримку так званого руху "розумного проєкту/задуму" (intelligent design) – це заява про те, що ми можемо використовувати будь-яку форму пояснення, що має певну цінність у конкретному контексті. Це не стурбує більшість біологів, хоча деякі фізики можуть вважати таке неприйнятним. Кілька пояснень того чи іншого явища можуть доповнювати одне одного, якщо усвідомлювати, що вони допоміжні засоби, які ми будуємо, щоб компенсувати наш обмежений інтелект.
Моєму завданню допомогло прочитання певної частини величезного обсягу літератури з філософії науки, але ця книжка – скоріше серія знімків, ніж систематичне опрацювання цієї теми. Вона більше спрямована на освічену публіку, ніж на філософів. Загалом філософи, здається, думають лінгвістичними категоріями, тоді як багато науковців і математиків, серед них і я, покладаються на інтуїтивну візуалізацію – не бувши здатними цілком пояснити, що це означає. Описи філософів нашого предмета, отже, можуть здатися далекими від нашого власного досвіду. Ви можете подумати, що той, хто підходить до математики візуально та інтуїтивно, неминуче стане платоністом, але розділ 3 містить розширену критику платонізму, що його не один я вважаю спокусливим, але врешті непродуктивним поглядом на математику. Натомість я виступаю за підхід до математичного знання, який адаптує ідеї Арістотеля, Канта, Пуанкаре, Попера та Дамета. Якщо коротко, математичні знання об'єктивні, а математичні сутності створюємо ми, використовуючи наші вроджені розумові здібності у певному соціальному контексті.
У розділах 4 та 5 розглянуто дві інші галузі, в яких платонізм часто відіграє головну роль, фундаментальну фізику та теологію. Можна глибоко обговорювати обидві теми, не покликаючись на платонізм, але деякі фізики не усвідомлюють, як впливають на їхній спосіб мислення думки Платона та його пізнішого тлумача Плотіна. Результат чого – те, що вони вважають як належне спрощенський підхід до фактів чи проблем, які мають зовсім інакші пояснення, якщо докладати зусиль до їх формулювання. Кращі ці альтернативи чи ні, слід залишити на розсуд читача, але вони заслуговують на те, щоб їх обговорити.
Дискусії фізиків про остаточну природу світу часто не дуже переконливі. Вони часто ігнорують тих, хто не погоджується з ними, і подають власний погляд так, ніби це єдиний розумний варіант. Джон Полкінгорн та Стівен Вайнберґ – видатні винятки; вони розходяться один з одним щодо релігійних питань, але обидва ретельно продумали свої позиції. Деякі висловлюють свою зневагу до філософії, а потім переймають філософські позиції під ширмою здорового глузду, не знаючи, що їх детально критикують у філософській літературі. Хоч я висуваю власний погляд на природу науки, але цитую багато з того, що написали інші, щоб уникнути звинувачення в установленні опудал (straw men) [букв. солом’яний чоловік – форма аргументації і неформальна хиба, коли виникає враження. – Прим.], щоб потішити себе, валячи їх знову і знову.
Погляди науковців та філософів науки досить різні. Філософи обговорюють логічну узгодженість та відносні чесноти різних світоглядів, не сподіваючись змінити хід відкриття. Деякі з них мали справжній вплив, не завжди на краще. Усі науковці вважають, що вони вивчають світ, реальний і зовнішній щодо них самих, але часто керуються простотою і красою своїх теорій так само, як і зовнішніми доказами. Деякі з їхніх теорій не були прийняті десятиліттями, попри істотні докази, щодо інших досягнуто наукового консенсусу задовго до того, як з'явилася значна кількість підтвердних доказів. У кожному випадку були причини, але їх потрібно розглядати для кожного випадку окремо.
Писати для широкої громадськості – складне завдання. Успіх книжок Пенроуза, Пола Дейвіса (не маю жодного стосунку), Ґулда, Докінза та багатьох інших свідчить про те, що є справжня жага до дискусій про наше місце в космосі. Через те що формальна релігійна віра слабша, люди сподіваються, що наука заповнить цю прогалину. Однак поступово розумієш, що люди, які захищають науку та релігію, мало що можуть сказати одне одному. У кращому разі вони мирно співіснують, а в гіршому – вступають у гладіаторський конфлікт. Науковці з дуже різними релігійними переконаннями чи без них не вносять своїх релігійних переконань до своїх наукових праць, хоч би що вони висловлювали у своїх популярних книжках. Однак вони не можуть так легко обійтися з філософськими переконаннями, навіть якщо вважають, що їх у них немає.
Ідеї цієї книжки виношувалися давно. Я хотів би подякувати Алексові Беламі, Річардові Дейвісу, Петросові Ґелепітісу, Доналдові Ґілізу, Нілові Ламберту, Крісові Лінтону, Тері Лайонзу, Джонові Нортону, Пітерові Палмеру, Джефрі П'ю, Пітерові Сондерзу, Реєві Стрійтеру та Джонові Тейлору за розмови та критику, що дали плоди набагато пізніше. Деякі з них, можливо, не хочуть асоціюватися з ідеями тут, але я все одно їм дякую. Я вдячний Королівському коледжеві за те, що він створив обставу, в якій я міг би розвивати свої думки. Насамкінець я дякую своїй дружині Джейн за її постійне спілкування та здоровий глузд, які означали для мене більше, ніж будь-що інше.
Де необхідно, були зроблені всі розумні зусилля для виявлення власників авторських прав на матеріали, відтворені в цій книжці. Будь-які упущення будуть виправлені в майбутніх друкованих виданнях, якщо заувага надійде до видавця.

Зміст
1. Наукова революція
1.1. Ранні спогади
1.2. Науковий метод
1.3. Нова астрономія
1.4. Механістична філософія
1.5. Вплив техніки
1.6. Закони руху
1.7. Всесвітнє тяжіння
1.8. Індукція
1.9. Висновки
Примітки та покликання
2. Становище людини
2.1. Вступ
2.2. Стріла часу
2.3. Редукціонізм
2.4. Детермінізм
2.5. Проблема розуму та тіла
2.6. Теорія чистої дошки
2.7. Платон, Попер, Пенроуз
2.8. Висновок
Примітки та покликання
3. Природа математики
3.1. Ранній вплив
3.2 Плюралізм у математиці
3.3. Математичний платонізм
3.4. Що таке математика?
3.5. Нескінченність
3.6. Математичний мозок
3.7. Мандельбротова множина
3.8. Математичний консенсус
3.9. Аргумент із фізики
3.10. Математична істина
3.11. Чи наша математика неминуча
3.12. Невідповідність платонізму
Примітки та покликання
4. Сенс і нонсенс
4.1. Фундаментальні константи
4.2. Панспермія
4.3. Стандартна модель
4.4. Філософський відступ
4.5. Багатосвіт
4.6. На похвалу спостереженню
4.7. Машинний інтелект
4.8. Зімітовані всесвіти
4.9. Обговорення
Примітки та покликання
5. Наука і релігія
5.1. Вступ
5.2. Різновиди віри
5.3. Антропний принцип
5.4. Існування Бога
5.5. Божа природа та діяння
5.6. Життя після смерті
5.7. Кіт Ворд
5.8. Висновки
Примітки та покликання
Індекс
Востаннє редагувалось П'ят листопада 04, 2022 1:25 am користувачем Кувалда, всього редагувалось 3 разів.
Andriy
Адміністратор сайту
Повідомлень: 3777
З нами з: Сер травня 27, 2009 8:23 pm

Re: Чому переконання мають значення: роздуми про природу науки

Повідомлення Andriy »

дзеркаллі
книжа
Кувалда
Редактор
Повідомлень: 5809
З нами з: Сер травня 27, 2009 8:33 pm

Re: Чому переконання мають значення: роздуми про природу науки

Повідомлення Кувалда »

дякую. виправив
Кувалда
Редактор
Повідомлень: 5809
З нами з: Сер травня 27, 2009 8:33 pm

Re: Чому переконання мають значення: роздуми про природу науки

Повідомлення Кувалда »

1. Наукова революція

Зростання науки залежало більше від сприятливої можливості та бачення, ніж від методу

1.1. Ранні спогади
Один з моїх найяскравіших спогадів з часу перебування в Кардіфській середній школі для хлопчиків – це мій учитель історії, містер Рідел. На початку кожного заняття він заходив до авдиторії та починав диктувати з великою швидкістю, сподіваючись, що все, що він сказав, запишуть правильно. У 1950-х роках у тій школі не було можливості бунтувати, але багато хто з нас не встигав, і був змушений переписувати в сусіда. Незабаром я дізнався, що хороші оцінки на іспиті залежать від запам'ятовування якомога довшого списку дат. Тому я без жалю відмовився від історії у чотирнадцятирічному віці – я сприйняв як належне, що буду спеціалізуватися на науках, бо мій батько був старшим учителем математики в цій же школі. Результатом було те, що я, як і незліченна кількість інших дітей тієї епохи, покинули школу, нічого не знаючи про британську історію після смерті королеви Елізабет I у 1603 році, і зовсім нічого про історію інших країн.
Моє пізніше визнання історії та філософії було принаймні частково результатом перегляду телевізійної програми 1950-х років під назвою «Мозковий траст» (The Brains Trust). Це була серія жвавих дискусій невеликої групи інтелектуалів, що відповідали на запитання глядачів із будь-якої теми, за винятком політики та релігії. Старший з двох науковців у групі був Джуліан Гакслі, онук Томаса Гакслі, також відомого як «бульдог Дарвіна». Другим був Джейкоб Броновскі, що згодом випустив амбітний телесеріал під назвою "Сходження людини" (The Ascent of Man), який охоплював усю людську цивілізацію та науку в тринадцяти епізодах. Щоразу, виступаючи в «Мозковому трасті», він робив павзу на кілька секунд і дуже точно розміщував разом кінчики своїх пальців, ніби підкреслюючи глибину та точність своїх думок. Ретроспективно незрозуміло, чи був це свідомий спосіб переконати авдиторію у своїй ґрунтовності, але він, безумовно, вдавався.
Ефект цих ранніх впливів, а також «Історії західної філософії» Бертренда Расела, мав переконати мене в тому, що науку треба розуміти в історичному контексті. Після того як повністю визнаємо, що наші предки чотириста років тому були такі ж розумні, як і ми, змушені будемо запитати, чому їхнє ставлення та переконання були такі відмінні. Одна з причин – наше володіння науковими інструментами, які дають змогу нам детально досліджувати аспекти світу, про які вони не мали поняття, починаючи від ультрафіолетового світла та радіоактивності до структури ДНК. Нам слід намагатися пам’ятати, що багато того, що нам незрозуміло, здаватиметься очевидним для наших нащадків через кілька сотень років. Ми не візьмемося уявляти їхні світогляди, але вони будуть сильно відрізнятися від наших.
Поняття світогляду має засадниче значення в будь-якому обговоренні переконань людей, хоч би якими раціональними вони видавалися ззовні. Світогляд – це сукупність фундаментальних переконань про реальність, які використовуються для оцінювання широкого кола інших, частковіших, переконань. Світогляди в академічних колах часто називають метафізичними рамками. [1] Приклади охоплюють релігійну віру, платонізм, науковий реалізм та переконання, що інші люди мають права; ми розглянемо кілька з них нижче.
1962 року історик науки Томас Кун опублікував «Структуру наукових революцій» (The Structure of Scientific Revolutions), що зробило її широко відомою назвою у філософських колах. У цій книжці він ввів термін «зсув парадигми», маючи на увазі досить раптову зміну світовідчування чи світогляду, особливо те, що випливає з нової наукової теорії. Він стверджував, що зсуви парадигми не повністю обґрунтовні раціональними термінами, і обстоював це твердження детальними історичними прикладами. На жаль, його концепцію несумірності використовували інші, щоб стверджувати, що всі світогляди однаково справедливі, розвиток, від якого Кун не відмежовувався протягом багатьох років.
Опис альтернативних наукових теорій як втілення різних світоглядів звучить досить помпезно. Однак концептуальні революції, що привели до квантової теорії та загальної теорії відносності, такі фундаментальні, що використання такого терміна, можливо, виправдане в цих випадках. У більшості ситуацій доцільніше покликатися просто на рамки, в яких ведеться дискусія, бо вона може перемикатися з одних рамок до інших без особливих труднощів.
Інший термін, використовуваний в цьому контексті, – літературніший «наратив» (оповідь). Ідея полягає в тому, що люди створюють оповіді, які пов'язують їхні життя чи певний аспект їхнього життя в несуперечливі цілості і забезпечують основи, на яких вони ухвалюють свої рішення. Послідовність однієї оповіді не означає непослідовність іншої. Усі оповіді займаються деякими аспектами реальності краще, ніж інші, і деяким людям вдається перемикатися між ними без особливих зусиль, залежно від контексту. Інші вважають таке нечесним.
Є люди, які реагують надзвичайно неприязно на будь-яку згадку про світогляди. Здається, вони вважають, що навіть визнання існування цього поняття неминуче призводить до культурного релятивізму. Дійсно, світогляд людини може бути упереджений і необґрунтований. Якщо раціональний аналіз світогляду (або теорії), враховуючи якомога більше міркувань, призводить до химерних висновків, це чітко наводить на думку, що від нього слід відмовитися, навіть якщо логічно він не змушує цього робити.

Світогляди можна оцінювати, порівнювати та змінювати, але його не можна уникнути.

Світогляд, який залежить від відкидання великої кількості доказів про природні процеси, може бути раціонально неприйнятним. Наприклад, молодоземельний креаціонізм (це не винятково християнський феномен) припускає, що величезна кількість очевидно древніх кам’янин були вбудовані в пласти лише кілька тисяч років тому, щоб омиляти нас (чи перевіряти нашу віру). Логік, філософ, аристократ та державний діяч Бертренд Расел колись зазначив, що, якщо таке прийняти, це усуватиме підстави вірити в будь-що стосовно минулого, бо будь-які фізичні докази можуть бути обманом. Кожен з нас, можливо, був створений п'ять хвилин тому, разом з усіма нашими спогадами. Молодоземельні креаціоністи, можливо, логічно, але не раціонально, вважають, що події після акту Божого створення (що, як часто кажуть, відбувся 4004 р. до н. е.) сталися в той час, коли, як нам видається, вони сталися, а от всього, що, як нам видається, сталося раніше, просто не було. Чому вони вірять – це ще одне питання, відповідь на яке більше стосується групової згуртованості, ніж раціонального аргументу.
Католицька та англіканська церкви погоджуються з тим, що слід серйозно ставитися до свідчень про світ природи, виявлених завдяки ретельним науковим дослідженням. Якщо відкидати можливість навмисного обману через якусь фактично всесильну надістоту, важко знайти причини для відхилення Дарвінової думки про походження видів. Статус еволюції не меншає через наявність дискусій в межах предмета, наприклад щодо градуалізму (поступовості змін) проти пунктуаціонізму (переривання періодів застою періодами швидких змін). Прийняття еволюції також не залежить від пояснення походження самого життя, прихованого в туманах часу майже чотири мільярди років тому. Можна також стверджувати, що еволюція відбувалася протягом цього величезного часового масштабу, але що її ходом керував Бог. Багато біологів, зокрема Дарвін, визнали цей аргумент непереконливим через крайню жорстокість боротьби за виживання, але можна стверджувати, що будь-який аргумент надто антропоцентричний.
У цьому розділі ми поговоримо про два світогляди, що привели до одного з найвідоміших конфліктів в історії науки; традиційне уявлення про те, що планети – це цятки на небі, рухи яких слід описувати математично через покликання на небесні сфери та епіцикли, і нове твердження Коперника про те, що вони фізичні об'єкти, що обертаються навколо Сонця, як і Земля. На початку ХVII століття обидві позиції були розумні, але сьогодні потрібні будуть надзвичайні викривлення, щоб аргументувати на користь попередньої. Коли люди ходили на Місяці, а космічні зонди дуже детально сфотографували більшість планет та їхніх супутників, єдиний спосіб відкинути всі докази – стверджувати про масштабне довготривале шахрайство з боку всіх відповідних наукових установ та урядів. Хто може повірити, що останні здатні на це, коли вони некомпетентні в багатьох інших аспектах?
У розділі 5 ми побачимо, що порівнювати світогляди різних релігій та атеїстів набагато важче, ніж наведені вище приклади. Однак намагання зрозуміти думку інших – безумовно, необхідна умова для плідної дискусії між різними групами – і багато причетних очевидно в цьому не зацікавлені.

1.2. Науковий метод
За останні двісті років наука перетворила наше повсякденне життя. Ми, або принаймні наші діти, сприймаємо авіаперельоти, автомобілі, мобільні телефони, холодильники, комп’ютери та знеболювальні засоби як належне. Я все ще пам’ятаю свою обіцянку в 1970-х роках придбати кишеньковий калькулятор, якщо ціна колись впаде нижче за 100 фунтів – можливість, що, я був певний, ніколи не реалізується. Близько п’ятнадцяти років я був власником калькулятора, який безплатно роздавали з пакетом сухого сніданку! Він, можливо, слабкий, якщо порівняти з нинішніми настільними комп’ютерами, але він провістив революцію в обчисленнях на персональних комп’ютерах, кінця яким досі ніде не видно. Протягом найближчих двадцяти років годинники людей зможуть вміщувати терабайт пам'яті, і будуть безперешкодно взаємодіяти з будь-яким комп'ютером, за яким ті сидять; найпевніше, майбутнє принесе щось зовсім несподіване – можливо, заміну настільних комп'ютерів зовсім інакшою технологією.
Позитивні результати бурхливого розвитку науки і техніки, на загальну думку, результат застосування "наукового методу" до вивчення світу. Негативні – це, «звісно», нещасливі наслідки людської жадібності, які повинні бути розв’язані дедалі геніальнішими застосуваннями науки. Але що таке науковий метод і як він виник? Очевидно, що наука – це не просто інша історія, її вплив незаперечний і величезний, але ми повинні уникати розповідати про неї занадто просто. З одного боку, наука – це людське творіння, історичний розвиток якого залежав від уяви багатьох геніальних особистостей, а також від терплячої праці безлічі інших людей. З другого боку, вона забезпечила знання про світ, які пережило теорії і навіть філософські світогляди багатьох його творців. Дарма що наука може запропонувати набагато більше, ніж ми бачили досі, вона мало що говорить про великі сфери людського досвіду.
Про науковий метод часто кажуть, що це винахід Френсіса Бейкона (Francis Bacon). Він народився 1561 року в привілейованій родині і швидко набирав ваги в політичних та правових колах. Він здобув прихильність короля Джеймза I і став рицарем у 1603 році. Після того, як став лордом-канцлером і бароном Веруламом у 1618 році, його громадська діяльність раптово закінчилася 1621 року внаслідок (можливо, політично вмотивованого) засудження за взяття хабаря. Бейкон також написав кілька праць з науки та філософії, і вони мали істотний вплив, особливо на Королівське товариство, засноване 1660 року. У цих роботах він підкреслював важливість експерименту та спостереження, на відміну від схоластичної філософії, в якій правда про світ, як припускалося, мала бути вивідна через детальну аргументацію, основану на кількох очевидних фактах про світ. Бейкон виступав за наполегливе накопичення кількості інформації, яка згодом може бути використана як фундамент, на якому можна побудувати наступний рівень знань. Його ідея про те, що здобуття знань може бути поступовим та прогресивним, мала велике значення для майбутнього науки. Дослідження Вільяма Гарві про циркуляцію крові – хороший приклад цього, хоча нічим і не зобов'язаний Бейконові – він оголосив свою теорію 1616 року, перед публікацією Бейконового «Нового органому» (Novum Organum) в 1620 р. Висновки Гарві базувалися на широких розтинах, вівісекціях та інших експериментах у той час, коли існування невидимо малих капілярних судин було не більше ніж теорією.
Бейкон стверджував, що наука – це процес виведення законів природи з сукупності спостережень шляхом індукції, процес виведення загального закону з достатньо великої кількості окремих випадків. Хоч він має переваги в деяких галузях науки, у XVIII столітті Дейвід Г’юм вказав, що він був логічно дефектний. Не існує чисто логічного способу, який дає змогу зі скінченої послідовності подій у минулому зробити висновок, що подібні події відбуватимуться в майбутньому. Навіть заклик до однаковості законів природи логічно дефектний; їх обґрунтованість та однаковість у минулому не гарантують, що вони залишаться чинними і в майбутньому. Ми всі припускаємо це, але не з логічних причин.
Набагато пізніше філософ Карл Попер стверджував, що заснована на індукції наука неправильно представляє науковий процес, і намагався закласти керівні принципи того, як науковці чинили чи мали чинити. Він стверджував, що інтуїтивні прориви не підлягають поясненню, але, після того як їх досягнуто, процес оцінювання може бути виконаний раціонально, не дискредитованим методом індукції, а спробами спростування. Він вважав, що наукову теорію ніколи не можна довести як істинну і що наука просувається шляхом проведення критичних перевірок, які можуть довести її помилковість, а отже й потребу кращої теорії. Багато людей все ще вітає Попера як справжнього проповідника наукового методу, не знаючи, що врешті в його аналізі виявилися серйозні вади. Проблема полягала не в його наполяганні на тому, що всі теорії слід розглядати як тимчасові, а в тому, що його система не давала підстав для впевненого використання наукових теорій, як насправді ми робимо. Якщо не покладатися на індукцію, то яка основа може бути для того, щоб вважати, що завтра сонце встане або що, для того щоб побачити речі, потрібно розплющити очі? Обидва переконання можуть бути виправдані науковими теоріями, але чому ми вважаємо, що ці теорії продовжуватимуть існувати і в майбутньому, якщо не шляхом індукції? Ще одна проблема полягає в тому, що Попер надмірно переймався логікою – істинністю та хибністю. Усі сучасні теорії, як відомо, непридатні в певних ситуаціях. У реальному житті невдале прогнозування часто розцінюють як скорочення або уточнення сфери застосованості теоретичної моделі, а не спростування її в абсолютному сенсі.
Слабкість Поперових ідей про спростування може бути проілюстрована невеликими аномаліями в орбітах Меркурія та Урана, якими займалися деякі астрономи у ХІХ столітті. На думку Попера, обидві повинні були привести до відмови від Ньютонової теорії гравітації. Насправді проблема, пов'язана з Ураном, мотивувала астрономів шукати дальшу планету, що привело до відкриття Нептуна в 1846 році, а потім і Плутона – в 1930-му. 1859 року французький астроном Ле Вер’є припустив, що аномалії в орбіті Меркурія також можна пояснити гравітаційним впливом невеликої планети, яку він назвав Вулканом, чия орбіта навіть ближча до Сонця, ніж Меркурієва. Спорадичні спостереження за цією гіпотетичною планетою протягом пів століття не змогли визначити послідовні орбітові параметри, що не дивно, бо її не існувало. Врешті-решт аномалії були усунені лише завдяки запровадженню загальної теорії відносності. Цей приклад типовий: невдача зрілої теорії зазвичай, але не завжди поясненна в рамках цієї теорії через введення нових міркувань, які раніше не вважалися необхідними. Потрібна чи ні нова теорія, можна вирішити лише з плином часу, можливо, через багато десятиліть.
Найкрайнішим прикладом відмінних реакцій на радикально нові теорії можуть бути Айнштайнова загальна теорія відносності та Веґенерова теорія про континентальний дрейф, опубліковані 1915 року. Веґенерова теорія була більш-менш повсюдно відхилена, попри силу детальних доказів, які він представив на її підтримку. Здавалося, не існує механізму, який дозволяв би континентам рухатися, а без цього його теорія була відкинута як простий список збігів. Якби погляди Попера щодо правильного способу оцінювання науки в той час були не в моді, Веґенерова теорія, можливо, була б прийнята, а Айнштайнову вважали б дуже слабкою. Однак ключовим питанням в обох випадках була не кількість відповідних доказів, а чи можна теорію вписати у вірогідні загальні рамки. Коли з'явилися рамки, внаслідок обстежень океанського дна у 1960-х роках, ставлення до Веґенерової теорії дуже швидко змінювалося.
Ми звернемося до Пола (Пауль) Фаєрабенда, філософа науки, погляди якого лежать далеко від основної теми. Він народився у Відні 1924 року, але часто переїжджав з однієї країни до іншої протягом свого життя. Він навчався в Попера у 50-х роках, але пізніше відмовився від поглядів Попера як всього-на-всього пропаганди. Перша книжка Фаєрабенда «Проти методу» (Against Method) була опублікована 1975 року і містила два основні аргументи, про які ми по черзі поговоримо нижче. Обидва аргументи були анархічні характером, але не однаково хороші.
Значна частина "Проти методу" була підтримуваним аргументом проти існування чогось під назвою "науковий метод". На основі свого аналізу багатьох конкретних випадків Фаєрабенд зробив висновок, що "єдиний принцип, який не гальмує прогрес, – дозволено все". Іншими словами, науковий прогрес вимірюється його можливим успіхом, а не характером або якістю міркувань, що використовуються на шляху. Це абсолютно не відповідало поглядам Попера, Лакатоша та більшості інших філософів у той час, коли писав Фаєрабенд. У справжньому анархічному стилі він пізніше заперечив, що це правильний принцип. А що я значною мірою погоджуюся з цим аспектом "Проти методу", то повинен підкреслити, що категорично не згоден з його іншою основною тезою.
Це мало бути далі розвинене в "Науці у вільному суспільстві" (Science in a Free Society), яку Фаєрабенд опублікував 1978 року як відповідь на критику "Проти методу". Тут він підтвердив поняття культурного релятивізму, що традиційна наука – це лише один із способів погляду на світ, і що вона нав'язана західному суспільству без поважних причин. (Пізніше він заперечував, що був релятивістом.) Нижчевказане характерне для багатьох тверджень подібного типу в «Проти методу».
Теоретичний авторитет науки набагато менший, ніж припускається. З іншого боку, її соціальний авторитет уже такий непоборний, що необхідне політичне втручання для відновлення збалансованого розвитку.... Таке збалансоване подання доказів може навіть переконати нас у тому, що настав час додати відокремлення держави від науки до відокремлення держави та церкви.[2]
Він продовжував аплодувати діям китайських комуністів у боротьбі з цим науковим шовінізмом та в процесі (нібито) вдосконалення медичної практики. Це твердження слід сприймати як підтримку так званої «культурної революції» Мао Цзедуна в Китаї між 1966 і 1976 роками, яку зазвичай вважають великою катастрофою. Пізніше він писав, що, об'єктивно кажучи, тобто незалежно від участі в традиції, між гуманітаризмом та антисемітизмом різниця невелика. Легко відкинути такі погляди як смішні чи щось гірше, але пізніше Фаєрабенд сказав, що він намагається спровокувати дискусію та звільнити людський розум; він навіть звинуватив своїх критиків у браку почуття гумору. Хоча в цій претензії може бути елемент істини, єдина реакція, що залишається, коли хтось почувається вільним відкидати власні аргументи, – це, зрештою, ігнорувати його.
Культурний релятивізм залежить від переконання, що наші інтерпретації світу майже повністю залежать від культурного контексту, в якому ми його розглядаємо. Ця ідея дає деяке розуміння, але вона базується на теорії розуму «чистої дошки», в якій наші реакції на ситуації не мають вроджених компонентів. У розділі 2 ми надамо докази того, що теорія чистої дошки просто помилкова. Ця ж критика стосується того, що називається постмодернізмом у літературних колах, де «деконструкція» написаного слова багато говорить про наміри людини, яка його пише, але набагато менше – про уявну тему.
Фізик-теоретик Шелдон Ґлешоу також підтримав думку, що науковий прогрес науки не вписується чітко в єдиний патерн, але він має мало спільного з Фаєрабендом. 2003 року він вирушив у лекційний тур по Японії, під час якого описав низку важливих відкриттів, які були швидше наслідком випадкових спостережень, аніж системнішого підходу, якому віддавали перевагу методологи. До одного з таких причетний сер Вільям Гершел, найвідоміший своїм відкриттям Урану в 1781 році. 1800 року він провів кілька експериментів, намагаючись зрозуміти нагрівальний ефект різних кольорів світла, використовуючи призму для розкладання сонцевого світла в спектр. Він виявив, що промені сонцевого світла на червоному кінці спектра справляють більший нагрівальний ефект на ретельно розміщені термометри, ніж фіолетові промені на іншому кінці. Випадково він помітив, що термометр, розміщений зовні видної частини спектра, поза червоним кінцем, нагрівався ще більше, хоча світло на нього позірно не падало. Це привело до відкриття інфрачервоного світла, виявленого завдяки його нагрівальному ефектові, навіть якщо наші очі до нього не чутливі. Відкриття Гершела сталося лише в контексті його дослідження нагрівального ефекту різних кольорів світла. У процесі він виявив абсолютно несподіване явище, яке змінило наше розуміння світла і підкреслило недостатність наших органів чуття.
Важливість їхнього світогляду для науковців не випадкова. Наука – це людська діяльність. Науковці, як і всі інші, мають переконання, а потім намагаються знайти докази на їх підтримку. Вони часто переконують інших у тому, що їхні відкриття обґрунтовані, переробляючи процес відкриття за бейконівським шаблоном, бо цьому віддають перевагу наукові журнали. Але насправді переконання часто виходять на перше місце. Очевидний приклад – Коперник, який не надав нових спостереженнєвих доказів на підтвердження своєї геліоцентричної теорії; його заслуга полягала в ощадності опису, але спочатку цього було недосить, щоб переконати багатьох відмовитися від добре укоріненої Птолемеєвої системи. Битви між наукою та релігією часто стосувалися конкурентних світоглядів, а не фактів. Деякі тепер стверджують, що різні світогляди можуть бути доповняльними, але інші не згодні навіть з цим. Їхній світогляд не допускає можливості існування доповняльних світоглядів!

1.3. Нова астрономія
Коли люди говорять про «наукову революцію», вони не мають на увазі умисних дій групи революціонерів. Навряд чи вони могли бути, коли зміни відбувалися протягом ста п'ятдесяти років, що, як традиційно говорять, розпочалися 1543-го. У багатьох головних учасників подій, що розгорталися, зокрема в Ньютона, були позиції, яке становили дивну суміш старого і нового. Однак, хоч би які були їхні наміри, тепер вважається, що розробки фізики та астрономії протягом цього періоду мали фундаментальне значення. Окрема революція, яка замістила духовно навантажену алхемію кількісною хемією, була така ж фундаментальна, але вона ще мала відбутися до кінця XVIII ст.
Наукову революцію часто описують, не згадуючи про її сильну залежність від великих наукових досягнень в ісламському світі протягом кількох сотень років після заснування Багдаду в 724 році. Золотий вік науки і літератури в Абасидському халіфаті був важливий з багатьох причин, але однією з них були постійні зусилля зі збирання книг з усього відомого світу та перекладу потім арабською мовою, після чого вони стали доступні в багатьох бібліотеках по всій ісламській імперії. Без цього твори Арістотеля не стали б відомими на Заході, і підвалин для наукової революції там не існувало б. Але ісламські вчені зробили набагато більше, ніж просто передавали знання з раніших часів. Близько 1000-х років аль-Біруні оригінально використовував грецькі досягнення в геометрії та тригонометрії для вимірювання розміру Землі з точністю, кращою за 1 %, за п'ять сотень років до того, як на Заході досягнули порівнянної точності. За цей період досягнуто багато інших успіхів, серед них винахід алгебри, але нам доведеться їх проминути.
Окрім Коперника, до провідних фігур наукової революції християнської Європи належать Браге, Кеплер, Ґалілей, Декарт, Ньютон та Ляйбніц. Але обмеження цього списку становить велику несправедливість стосовно багатьох інших, зокрема Торічелі, Бойла, Бейкона, Гука та Гайґенса. Якщо врахувати біологічні науки, то список ще більше розшириться. Причини та характер революції обговорювали десятиліттями, і більшість пояснень, мабуть, певною мірою справедливі. Безперечно важливим став розвиток друку, телескопа, мікроскопа та маятникового годинника. Через те що існувала децентралізована система міст-держав у Європі, заможні правителі яких завойовували престиж, сприяючи розвиткові культури, як у мистецтві, так і в науці. Подорожі з метою відкриття нових земель заохочували окремі підприємства, тоді як Реформація знижувала авторитет ієрархічної католицької церкви. Але хоч би яка сфера чинників була відповідальна за це, розвиток науки під час революції глибоко змінив хід західної цивілізації.
Миколай Коперник не підходить для звичайного образу революціонера. Народившись у польському Торуні 1473 року, він став каноніком у Фромборці та поступово потрапив в поле зору церковної влади як астроном. Але це був лише один з багатьох видів його діяльності, яка охоплювала реформування карбування монет у Польщі та інші адміністративні, юридичні та дипломатичні обов'язки. 1514 року його запросили взяти участь у реформі календаря, але тут його внесок незначний або ніякий. Він повідомив свою думку про те, що Сонце може бути центром світу (геліоцентрична теорія), ряд друзів, але затримав публікацію своєї знаменитої книги «Про обертання небесних сфер» (De Revolutionibus Orbium Coelestium) до року своєї смерті, 1543-го. Книга спочатку не мала істотного впливу. Однією з причин цього був її величезний розрив з прийнятими домовленостями. Коперник запропонував абсолютно новий спосіб міркування про планети, але він не базувався на нових спостереженнях і не давав точніших прогнозів їхнього руху на небі, ніж визнана Птолемеєва система. Він також суперечив Біблії та церковному вченню в той час, коли церква активно втягнулася в боротьбу з протестантським рухом. Його ідеї аж ніяк не ігнорувалися, але вони не привертали достатньої підтримки навіть серед астрономів, через що церква потурбувалася засудити їх аж 1616 року, коли «Про обертання» внесла до свого Індексу заборонених книг.
Тихо Браге, найважливіший спостерігальний астроном шістнадцятого століття, був серед тих, хто не прийняв геліоцентричну теорію Коперника. Однак два його відкриття мали тенденцію до того, щоб підірвати середньовічну картину неба.[3] У листопаді 1572 року він був один з перших, хто спостерігав наднову в сузір'ї Касіопеї. Його систематичні спостереження за цим явищем, опубліковані через кілька років, довели, що наднова була набагато далі за Місяць, суперечачи схоластичній думці, що всі перехідні явища обмежені підмісячною сферою і що небо ідеальне і незмінне. (Однак зауважте, що кілька попередніх наднових помітили та детально описали китайські, японські та арабські астрономи.) Спостереження за кометою протягом двох місяців у 1577–78 роках привели його до висновку, що вона також була значно далі за Місяць. Рухові комети через небо, за яким спостерігали люди по всій Європі, здавалося, не перешкоджали небесні сфери, і Браге засумнівався, що сфери існують.
Йоган Кеплер, який народився 1571 року поблизу Штутгарту, був один з перших, хто відкрито підтримував Коперника. 1589 року він поїхав до сусіднього Тюбінгенського університету вивчати теологію, але швидко зарекомендував себе як математик незвичайних здібностей. Міхаель Местлін, професор астрономії в Тюбінгені, познайомив Кеплера з Коперниковою теорією; Местлін був один з небагатьох астрономів, які стали підтримувати цю теорію, хоч і обережно й не привертаючи уваги громадськості. Кеплер був сміливіший, і 1596 року опублікував «Космографічну таємницю» (Mysterium Cosmographicum), публічно підтримуючи Коперникову теорію. 1600 року він став помічником Браге. Наступного року Браге досить раптово помер, мабуть, від інфекції сечових шляхів. Однак недавній аналіз зразка його волосся довів, що його смерть була спричинена важким отруєнням ртуттю за добу чи близько того до смерті. Останні розмірковування про те, що його, можливо, навіть убив Кеплер, майже напевно залишаться не більше ніж припущеннями через крайню малоймовірність виявлення будь-яких підтвердних доказів; Браге також міг уживати ліки, що містять надмірну кількість ртуті [У листопаді 2010 року група чеських та данських науковців з Оргуського університету зібрала для аналізу зразки кісток, волосся та одягу і ще раз проаналізували волосся бороди Браге. У листопаді 2012 року команда повідомила, що не лише було замало ртуті, щоб підтвердити убивство, але й бракувало летальних рівнів будь-яких отрут, заперечивши цим розслідування і припущення 1990-х років, зокрема гадану причетність одного з «головних підозрюваних», Кеплера. – Прим.]. Після його смерті Кеплер успадкував посаду Браге, імператорського математика, в Празі. Не менш важливо, що він уперше дістав повний доступ до даних спостереження Браге і витратив більшу частину наступного десятиліття на їх аналіз.
Кар'єра Кеплера протягом дальших десяти років багато в чому була обумовлена ліберальними настроями священного римського імператора Рудольфа II у Празі. Хоч і католик, Рудольф був толерантний до протестантів і підтримував широке коло мистецтв і наук. Він також зібрав захопливу колекцію наукових інструментів та інших речей. Він, можливо, був неадекватний політично, але став ключовою фігурою епохи Відродження, дозволивши рівень інтелектуальної свободи при своєму дворі, що був немислимий в Римі. Коли Рудольф у 1612 році помер, Кеплер був змушений покинути Прагу і часто переїжджав з міста до міста, щоб уникнути релігійних переслідувань. Йому навіть довелося витрачати час на захист матері від звинувачення в чаклунстві.
1609 року Кеплер сформулював перший у фізиці уніфікаційний закон. У своєму фундаментальному трактаті «Нова астрономія» (Astronomia Nova) він стверджував, що всі тіла, земні та небесні, – один вид, і що їхні рухи повинні описуватися тими ж законами фізики. Він писав:
Насправді всі речі такі взаємопов'язані, зачеплені та переплетені між собою, що, спробувавши багато різних підходів до реформування астрономічних обчислень – деяких добре проторованих древніми та інших, побудованих на наслідуванні їх та на їхньому прикладі – ніхто інший не міг досягти успіху, ніж ґрунтуючись на самих фізичних причинах рухів, які я встановлюю в цій роботі.
Це може здатися нам очевидним, бо ми маємо масу доказів на підтвердження цього. У Кеплера та його сучасників майже нічого не було, коли з'явилася «Нова астрономія», а Коперник взагалі не займався цим питанням. Переважна думка полягала в тому, що астрономія та механіка досить різні предмети, яких не слід плутати одне з одним. Перша описувала математичну форму орбіт планет на небі, а друга намагалася описувати фізичні рухи тіл на Землі. Також не було зрозуміло, що таке закони руху, навіть коли вони застосовуються до земних тіл. Однак Кеплер використовував поняття центру тяжіння, взятого з механіки, при розгляді впливу сили тяжіння на Місяць і Землю. Хоча в нього не було спостереженнєвих доказів, які б підтверджували його висновки, вони були якісно цілком правильні.
Якби Місяць і Земля не були утримувані при своєму власному обертанні живою силою або чимось іншим, що відповідає їй, Земля піднялася б до Місяця на одну п'ятдесят четверту частину відстані між ними, а Місяць опустився б до Землі приблизно на решту п’ятдесят три частини відстані, і там вони з'єдналися б між собою; за умови, що субстанція кожного тіла має однакову густину.
З цих уривків видається, що він вважав, що потрібне пояснення орбіт первинної та вторинної планет, але він не ототожнив гравітацію, як таку, що це забезпечує. Він припускав, що Сонце випромінює нематеріальний вид (дещо схоже на світло), що розсіювався, коли віддалявся від Сонця. Цей вид обертався навколо Сонця внаслідок власного обертання Сонця, і змушував планети рухатися орбітами навколо Сонця. Він також стверджував, що цей вид цілком може мати магнетний характер.
Кеплерове незнання законів руху не дало йому шансів досягти своєї мети, але він сформулював три правила, кожне з яких становило важливе твердження про планетні орбіти. Два його правила, названі законами значно пізніше, були прийняті досить швидко, але найвідоміше, яке вказувало, що планети рухаються еліптичними орбітами, – ні. Проблема полягала в тому, що еліпси не мали іншої ролі в астрономії, а наявні описи планетних орбіт однаково добре відповідали фактам. Ба більше, Кеплерове твердження, що Сонце було в одному фокусі кожної планетної орбіти, а не в його центрі, зразу ж привело до питань про роль іншого фокуса, на що жодної відповіді не було.
Три правила Кеплера не пояснювали руху планет в термінах будь-яких законів руху, але ці правила врешті були інкорпоровані до Ньютонової теорії гравітації. Всупереч поширеній думці, Ньютон не основував свою теорію на еліптичності планетних орбіт: він вивів еліптичність зі своєї теорії. Кеплерове бачення, однак, не можна представляти лише як вдалий здогад. Воно базувалося на глибокому переконанні в єдності світу і було ключем до наукової революції у фізиці та астрономії.
Іншим значним астрономом цього періоду був Ґалілео Ґалілей. Народився в Пізі 1564 року, доросле життя провів у Падуї, а згодом у Флоренції. Усі три міста належали до безпосередньої сфери впливу Риму, який претендував на право контролювати те, що можна було казати з питань, які стосувалися релігії; на жаль, Ґалілей мав сміливість чи, можливо, дурість, думати, що він може ігнорувати цей факт. Він досить рано ознайомився з Коперниковою теорією, але викладав і захищав Птолемеєву систему аж до 1600 року. Його публічна підтримка Коперникової теорії була наслідком відкриттів, які він зробив, використовуючи свій новий телескоп, від 1609 року, але лист до Кеплера показує, що він був особисто переконаний, що теорія правильна, уже в 1597 році.
Спостереження Ґалілея мали вирішальне значення для підриву Птолемеєвої теорії. Існування гір та кратерів на Місяці незабаром стало прийнятим, попри дуже погану оптику перших телескопів. Його відкриття сонцевих плям стало ще одним ударом по схоластичній вірі в те, що небесні об'єкти досконалі та непсувні. (Насправді китайці систематично реєстрували сонцеві плями понад півтора тисячоліття.) Спостереження за супутниками, що кружляли навколо Юпітера, так само як Місяць кружляв навколо Землі, наводили на думку, що Земля та Юпітер можуть бути однакового типу об’єктами. Найсильнішу підтримку теорії Коперника надали спостереження Венери. Якщо остання світилася власним світлом, як помилково вважав Кеплер, то вона завжди повинна виглядати як повний круговий диск. Якщо ж світила відбитим світлом, то, згідно з Птоломеєвою теорією, вона ніколи не з'явиться як повний диск. Згідно з Коперниковою теорією вона мала з’являтися як невеликий, повний диск при верхньому збігу, коли перебуває близько до Сонця на небі, як середнього розміру півдиск, коли має найбільше кутове рознесення від Сонця на небі та як більший тонкий півмісяць при нижньому збігу. Саме це бачив Ґалілей через свій телескоп. Інтерпретуючи розмір диска як обумовлений віддаленням Венери від Землі, він зробив висновок у листах, написаних у грудні 1610 року Кеплерові та Клавієві, літньому та шанованому німецькому астрономові, що Венера рухалася орбітою навколо Сонця.
Відкриття Галілея та його вміле самопросування зробили його відомим, але також донесли його переконання до відома церкви, з наслідками, яких він не очікував. Його обстоювання було блискуче, але його аргументи церква вважала недостатньо переконливими, бо він не зміг надати прямого фізичного доведення того, що Земля обертається або рухається навколо Сонця. Ґалілей намагався виявити щорічні зореві паралакси – невеликі видні зсуви в положеннях зір, коли Земля рухалася навколо Сонця, але це йому не вдалося – ефект існував, але був занадто малий, щоб його можна було виявити за допомогою наявних у нього телескопів. Те, що жодного паралакса не можна було спостерегти, означало, що зорі були набагато віддаленіші, ніж багато людей були готові припускати, якщо геліоцентрична теорія була правильна. Фаєрабенд детально аргументував в «Проти методу», що Ґалілей не повинен був переконувати людей відповідно до "канонів наукового методу", як існували в той час. Однак до 1660 року Птолемеїв світогляд полишила більшість серйозних астрономів, особливо за межами Італії. Причин цього було кілька, одна з них докладніше описана нижче, на сторінці 22.
Коливання довгого маятника туди-сюди насправді надає простий фізичний доказ обертання Землі, але його значення не було оцінене до 1851 року, коли Фуко описав ефект. Він спостерігав, що площина, в якій маятник розгойдується, повільно повертається, точна швидкість залежна від широти, на якій маятник розгойдується. Ефект, чудово описуваний Ньютоновими законами руху, які не були відомі Ґалілеєві, за умови врахування обертання Землі. Інший ефект обертання Землі вперше описав Коріоліс у 1835 році і мав значення у морських битвах під час Першої світової війни. Коли стріляли набоями на кілька кілометрів, то виявили, що, якщо не робити поправку на обертання Землі, вони падали досить далеко від розраховуваного положення, промахуючись по цілі. Хоч би що думали Фаєрабенд і церква, те, що Земля обертається, вірили всі задовго до появи цих фізичних доказів; спостереженнєві докази розглядалися як незаперечні задовго до ХІХ ст.
Ґалілей допустив фатальну помилку, коли використовував свої риторичні навички, щоб висміювати опонентів. До них належали важливі представники єзуїтів і навіть папа Урбан VIII, тож його подальша доля навряд чи стала несподіванкою. Католицька церква більше переймалася підтримкою свого авторитету під час Тридцятилітньої війни, яка вирувала по всій Європі між 1618 та 1648 роками, ніж втягуванням у богословські дебати з ворохобником. Врешті-решт Вестфальський мир 1648 року провістив спад політичного впливу папства. Постійне розширення торгівлі, газет і книг полегшило зростання толерантності, особливо в Голандії та Англії; обидві країни були великими морськими торговими країнами зі зростними торговими класами. До 1670 року Ньютонові, Гайґенсові, Гукові та ін. можна було відкрито обговорювати рух Землі навколо Сонця, не боячись переслідувань. Справді, Джон Вілкінз, що пізніше став одним із засновників Королівського товариства та єпископом Честерським, уже опублікував вступ до Коперникової системи в 1640 р., не зашкодивши своїм тісним зв’язкам з провідними республіканцями чи роялістами.
Зростанню релігійної толерантності в Англії в 1660-х роках сприяло те, що Чарлз II мав ліберальні цінності та католицькі симпатії, хоча країна була офіційно протестантська. 1656 року Олівер Кромвел вирішив повернути євреїв (чи принаймні багатих єврейських купців) в Англію через понад триста років після того, як їх вислав Едуард I, а 1664 року Чарлз II підтвердив своє право на богослужіння, здійснюючи свою королівську прерогативу. Однак були обмеження толерантності навіть в Англії. 1666 року біл Палати громад проти атеїзму, зокрема, критикував книгу Томаса Гобза «Левіатан» (Leviathan), в якій викладено його світську політичну філософію; Чарлз II заступився від свого імені, але Гобзові заборонили публікувати будь-які подальші роботи в Англії. Що ще важливіше, всю громаду квакерів жорстоко переслідували в Англії в період від її утворення у 1650-х і до Акта толерантності в 1689 році.
Сьогодні католицьку церкву зазвичай критикують не за те, що вона не погодилася з Ґалілеєм, а за те, що насильно завадила йому висловлювати свої погляди на Коперникову теорію; після суду в 1633 році він перебував під домашнім арештом на своїй вілі в Арчетрі, поблизу Флоренції, аж до своєї смерті в 1642 році. Якщо порівняти з долею Джордано Бруно, спаленого на вогнищі за його єретичні релігійні переконання, а не за коперниканізм, у 1600 році, то це можна розцінювати як помірне покарання. Інквізиція була католицьким винаходом, але відьми гинули і в католицьких, і в протестантських країнах протягом XVII століття. Нам подобається вважати толерантність і свободу слова за основні права людини, але ХХ століття показує, що ці чесноти досі практиковані менше, ніж їх проповідують навіть у західних демократіях.
Поводження з Ґалілеєм усе ще суперечливе питання. 1990 року кардинал Ратцінгер, згодом папа Бенедикт XVI, цитував Пола Фаєрабенда, що сказав: "вирок проти Ґалілея був раціональний і справедливий". Ця заява відображає дуже вузький погляд на судовий процес і право церкви перешкоджати людям висловлювати серйозні погляди. Папська комісія, яку створив папа Іван Павло II, зайняла зовсім іншу позицію, ніж Фаєрабенд і Ратцінгер, коли кардинал Пупар виступив з кінцевим звітом у 1992 році.
Саме в тих історичних і культурних рамках, далеких від наших часів, судді Ґалілея, не в змозі відмежувати віру від дуже давньої космології, абсолютно помилково вважали, що прийняття Коперникової революції, насправді ще не остаточно доведеної, було б таким, що підірвало б католицьку традицію, і що їхнім обов'язком було заборонити її викладання. Ця суб’єктивна помилка судження, така зрозуміла нам сьогодні, привела їх до дисциплінарного заходу, від якого Ґалілею довелося багато страждати. Ці помилки повинні бути відверто визнані, як ви просили, Святий Отче.
Регресивні заяви папи Бенедикта щодо низки подібних питань широко піддають критиці, а в січні 2008 року його візит до Римського університету ла Сап’єнца відміненно внаслідок сильних протестів стосовно його антинаукових поглядів з боку деяких викладачів та студентів. Це викликало зворотну реакцію щодо відмови у вільному слові в університеті. У березні 2008 року Ватикан оголосив, що повинен встановити статую Ґалілея всередині ватиканських стін, нарешті ухваливши рішення, до якого решта світу дійшла століттями раніше.

1.4. Механістична філософія
Хоча Коперник започаткував новий спосіб мислення про Сонце та планети, він не вніс жодної ідеї про фізику, що тримала планети на їх орбітах. З іншого боку, Ґалілей досяг фундаментального прогресу в новій науці механіці, але ніколи не інтегрував це у своє обстоювання Коперникової системи. Дійсно, просуваючи ідею, що земні тіла падали параболічними траєкторіями під дією сили тяжіння або рухалися прямолінійно на горизонтальній поверхні, він не бачив потреби пояснювати приблизно колові орбіти планет навколо Сонця. На його думку, планети рухалися коловими орбітами, бо коловий рух був природною формою. Гравітація не залучалася. Його послідовне відхилення будь-якого впливу Місяця на припливи майже нікого не переконало. Кеплер був першою особою, яка побачила, що фізика та астрономія повинні бути інтегровані, але ще не настав час для втілення його ідей.
Першим, хто серйозно спробував це зробити, був Рене Декарт. Він народився поблизу Ля-є-о-Турену у Франції 1596 року і здобув освіту в єзуїтському колежі Ля-Флеш в Анжу, але пізнішу частину свого життя провів у Голандії. Одним з його найбільших досягнень було об’єднання алгебри та геометрії, двох предметів, які раніше розвивалися значною мірою самостійно. Цей синтез, який часто називають координатною геометрією, гарантував би йому славу, навіть якби він нічого іншого не зробив. Ми маємо пропустити це і зосередитися на його фундаментальних внесках у філософію та науку. Засудження Ґалілея в 1633 році змусило його зняти з публікації трактат «Світ» (The World) про фізику та астрономію. Коли 1644 року вийшла його амбітніша книга "Принципи філософії" (Principles of Philosophy), він обачно не стверджував, що Земля рухається. Весь рух був відносно якогось тіла, тому Землю можна було вважати нерухомою у відповідних координатах. Але Сонце також було описане як нерухома зоря.
Основні філософські твори Декарта були опубліковані за десять років до його смерті в 1650 році. До них належали його «Міркування» (Meditations), що з’явилися кількома виданнями. Його робота зіткнулася з негайними запереченнями як у Голандії, так і у Франції; його критикували за підрив Арістотелевої, схоластичної філософії та прийнятих християнських вірувань. 1663 року його роботи потрапили до католицького Індексу заборонених книг, а 1671 року викладання його філософії заборонено по всій Франції наказом Луї XIV. Попри це, його ідеї широко обговорювалися і справили великий вплив на руйнування схоластичної системи.
Початковим положенням Декартової філософії було його непохитне переконання у власному існуванні, виражене в безсмертній фразі "cogito, ergo sum" (я мислю, отже, існую). З цієї мінімалістичної позиції він намагався стверджувати, що справжні знання про світ можна здобути, бо Божа природа не облудна.
Звідси ви бачите, що коли ми усвідомили, що Бог існує, нам потрібно уявити, що він ошуканець, якщо хочемо поставити під сумнів те, що ми чітко і виразно сприймаємо. А що неможливо уявити, що він ошуканець, то все, що ми чітко і виразно сприймаємо, має бути повністю прийняте як істинне чи певне.
Пізніше Ляйбніц знущався з цього твердження, зазначивши, що Декартова фізика така повна помилок, що його критерій істини, «чітке і виразне сприйняття», на практиці був безкорисний. Сучасні філософи погоджуються, що цей аспект Декартової філософії не можна сприймати серйозно. Попри це, його праця мала величезне значення, поставивши багато фундаментальних питань, які мали зайняти уми пізніших поколінь філософів та науковців.
Механістична філософія Декарта базувалася на ідеї, що поведінку всіх фізичних тіл можна пояснити, розкладаючи їх на дуже малі та прості складові частини, які рухаються та взаємодіють відповідно до фізичних законів. Зокрема, він вважав, що майже всі тілесні функції як тварин, так і людей контролюються фізичними механізмами, які можуть бути досліджені та пояснені без покликання на кінцеві причини. Це охоплювало перетравлення їжі, опрацювання відчуттів, формування спогадів, навіть ходьбу та спів, коли вони стаються без участі розуму. Його механістична філософія мала дістати потужну підтримку, коли Роберт Гук у 1665 році опублікував свою «Мікрографію» (Micrographia). Його мікроскопічні спостереження виявили клітинну природу корка, складні очі комах та багато інших раніше не передбачених структур у живих істот.
Попри викладене, Декарт допустив один вирішальний виняток. Він протиставляв обмежені можливості більшості тілесних органів необмеженій природі наших раціональних здібностей. Він вважав, що останнє можна пояснити лише нашим володінням нематеріальною душею, і вважав, що та взаємодіє з тілом в епіфізі через його розташування в самому центрі мозку.
Через те що розум – універсальний інструмент, який може бути використаний у будь-яких ситуаціях, тоді як органи потребують певного розміщення для кожної конкретної дії, то фактично неможливо, щоб машина мала достатньо різних органів, щоб змусити її діяти в усіх непередбачуваних життєвих ситуаціях способом, яким наш розум змушує діяти нас.[4]
Сьогодні легко побачити в його аргументі вади. Ми знаємо набагато більше, ніж Декарт про неймовірну складність мозку, і не знайшли в ньому жодної структури, яка могла б дозволити «душі» впливати на його роботу. Картезіянський дуалізм розум-тіло, можливо, видається відкинутим сучасними філософами, але багато хто все ще обговорює природу суб'єктивної свідомості і те, що вони назвали "кваліями", – різницю між чуттєвим сприйняттями, описаними науково, і пережитими.
У фізиці Декарт запропонував важливу ідею, що всі тіла продовжують рух по прямій лінії, якщо не діяти зовнішньою силою. Коловий рух був як природний вид скасований, і його потрібно було пояснити конкретною причиною. Кеплер говорив майже те саме, але обидва вони запропонували пояснення планетних орбіт, якими користувалися так довго тільки тому, що ніхто до Ньютона не мав кращої теорії. Закони Декарта, що визначають зіткнення між тілами, були такі далекі від істини, що він не міг базувати їх на експериментальних спостереженнях, але вони спонукали голандського полімата Крістіяна Гайґенса та англійського математика Джона Воліса надати правильні закони через кілька десятиліть.
Застосування законів руху до планет залежало від поступово зміцнюваного переконання і, зрештою, впевненості, що небесні тіла – звичайні матеріальні об'єкти. 1672 року Джовані Касіні (який щойно став директором нової Паризької обсерваторії) досяг великого прогресу, використавши вимірювання паралакса Марса, щоб визначити відстань від Землі до Сонця як 140 мільйонів кілометрів, досить близько до правильного значення – 149,6 мільйона кілометрів; цю відстань тепер називається астрономічною одиницею. Він, напевно, знав, що Джон Флемстід в Англії одержав подібне значення в жовтні 1672 року, але їхні стосунки завжди були напружені, і не посилався на нього. Через встановлення абсолютної шкали Сонцевої системи, вимірювання Касіні і Флемстіда означали, що Венера і Марс за розмірами схожі на Землю, що Юпітер і Сатурн набагато більші, а Сонце – величезне. Після того як Касіні та Гук спостерігали обертання Юпітера в 1664–1665 роках, стало легше повірити, що Земля також обертається. Воліс вважав це залагодженим у 1666 році і був достатньо впевнений, щоб написати:
Тепер припустимо, що Земля і Місяць разом, як одне тіло, переносяться Сонцем великою орбітою щорічного руху; цей рух слід приблизно підраховувати (згідно із законами статики, в інших випадках) за рухом спільного центру тяжіння обох тіл. Бо в статиці, щоб підрахувати переміщення вгору, вниз або іншим чином тіла, чи сукупності тіл, використовуємо як переміщений його спільний центр тяжіння, хоч би як частини мінялися місцями між собою.
У цьому уривку Воліс стверджував, що Земля, не тільки рухається навколо Сонця, а й має обертатися навколо центру тяжіння системи Земля–Місяць. А що він підрахував, що цей центр тяжіння міститься поряд з поверхнею Землі, щомісячні коливання Землі були б малі. Проте закон збереження імпульсу, якби він застосовувався до небесних тіл так, як до тих, що на Землі, передбачав, що коливання повинні існувати. Це передбачення було особливо примітне у світлі того, що він визнавав, що не мав уявлення, що може бути причиною постійної пов’язаності Землі та Місяця, і жодного спостереженнєвого доказу того, що цей висновок був правильний.
Через двадцять один рік потому Ньютон пішов ще далі, заявивши, що рух Землі навколо центру тяжіння Землі та Місяця був «відчутний». Те, що він не робив спроб продемонструвати це, говорить про те, що він знав, що насправді той замалий, щоб його можна було спостерігати тодішніми телескопами. Врешті-решт вони стали досить точними, щоб спостерігати щомісячні коливання, але їх існування вважали встановленим задовго до того. Прямий фізичний доказ того, що гравітація між парами астрономічних тіл була взаємна, стався після ретельних спостережень орбіт постійно зростної кількості візуально подвійних зір у ХІХ столітті, після піонерської роботи Вільяма Гершела.
Востаннє редагувалось Суб травня 28, 2022 10:34 pm користувачем Кувалда, всього редагувалось 1 раз.
Кувалда
Редактор
Повідомлень: 5809
З нами з: Сер травня 27, 2009 8:33 pm

Re: Чому переконання мають значення: роздуми про природу науки

Повідомлення Кувалда »

1.5. Вплив техніки
Християнські богослови іноді заявляють свої права на наукову революцію, виходячи з того, що саме уявлення про світ, яким керують закони, залежить від попередньої ідеї про Бога як законодавця. Хоча в цьому є елемент істини, це далеко не вся історія. Історично великим чинником революції було розповсюдження ісламського наукового прогресу від Сицилії та Андалусії в Іспанії до християнської Європи, починаючи з дванадцятого століття. Сам ісламський прогрес залежав від прозрінь Платона, Сократа, Арістотеля, Евкліда, Архімеда та інших греків класичного періоду, які нічим не були зобов’язані авраамічному Богові. Слід також пам’ятати про величезний вплив Індії та Китаю на розвиток математики та технологій. У цьому пункті подано альтернативне пояснення наукової революції; є кілька інших, і їх відносну важливість не можна кількісно визначити простою формулою.
Наукові досягнення не завжди результат поставлення нових питань або продумування нових відповідей на старі. Вони часто виростали завдяки досягненням у техніці – нові інструменти часто розкривають абсолютно несподівані аспекти світу. Справді, можна стверджувати, що наука значною мірою була відповіддю на розвиток техніки, і що вона почала керувати технікою лише у ХХ столітті. Очевидні приклади – телескоп, вперше використаний Ґалілео, і мікроскоп, за допомогою якого Роберт Гук виявив цілком несподіване існування клітин у корку та багато інших захопливих речей. Набагато пізніше винахід фотографії справив величезний вплив, наприклад, давши змогу науковцям спостерігати за процесами, що відбуваються надто швидко, щоб людське око могло стежити за ними.

Друкарська машина
Запровадження в Європі друку рухомого типу зазвичай приписують одній людині, Йоганові Ґутенберґу, але це, мабуть, несправедливо стосовно деяких його сучасників. Ідея друку існувала століттями і була дуже розвинена в Китаї, де друкарі зазвичай використовували дерев’яні блоки, які зберігалися десятиліттями і навіть століттями. Ґутенберґ зрозумів, що масове виробництво окремих букв, вилитих з металу, а потім складених у потрібний текст, перетворило б друк, і витратив роки на вдосконалення техніки, перш ніж був готовий друкувати Біблію Ґутенберґа в Майнці, Німеччина, у 1455 році.
Процес друку Гутенберга незабаром скопіювали по всій Європі, і до кінця ХVІІ століття в Європі було близько тисячі друкарень, і надруковано десятки тисяч різних назв, кожну з яких в багатьох примірниках; підраховано, що до 1600 року опубліковано близько двохсот тисяч різних назв. Винахід поступово підривав контроль знань з боку католицької церкви. Її відповідь була типово авторитарна; перший римський Індекс заборонених книг був виданий 1559 року і заборонив усі твори сотень авторів, а також численні окремі книги. Насправді ці спроби контролю не вдавалися, бо автори з небажаними ідеями почали переправляти свої рукописи в інші країни для друку там. Однак Індекс істотно зменшив свободу вираження поглядів, особливо в Італії.
Вплив друку постійно зростав, і до XVII століття велика кількість памфлетів уже розповсюджувалася рідними (верникулярними) мовами. Багато з них були повідомленнями останніх новин, а в XVII столітті розпочалося регулярне видання газет, спочатку за суворими ліцензіями. Першими науковими журналами були «Журналь де саван/Журнал науковців» (Journal des Sçavans) і зразу ж за ним «Філософські праці Королівського товариства» (Philosophical Transactions of the Royal Society), обидва почали виходити 1665 року. Вони справили істотний вплив на розвиток науки, пришвидшивши публікацію невеликих доповнень до знання і дозволивши критику його з боку інших. Звісно, це не сталося протягом ночі; багато науковців продовжували залишати при собі свій важко здобутий досвід протягом десятиліть після цього.
Вплив друку на розвиток західної цивілізації, зокрема науки, був такий великий, що маємо запитати, чому того ж самого не сталося в Китаї, який науково далеко випереджав Європу в першій половині тисячоліття. На таке складне питання мусить бути багато відповідей. Одна полягає в тому, що китайська система письма була недостатньо пристосована до друку рухомого типу, тоді як невелика кількість букв у європейських мовах зробила рухомий тип надзвичайно простим у використанні, коли технологія була розроблена. Інша відповідь полягає в тому, що китайське суспільство було сильно централізоване навколо двору імператора, тоді як роздроблені держави-міста Європи заохочували підприємницьку діяльність. Окремі підприємці часто розорялися чи їх позбавляли заслужених нагород, як це було з Ґутенберґом, але його винахід зберігся після нього на загальне благо.
Друкарська машина вплинула на розвиток науки, бо підвищила рівень грамотності, сприяла самостійному мисленню та полегшувала загальну комунікацію. Описані нижче розробки конкретніше наукові. Проте вони, як ми пояснимо в кінці цього пункту, були важливі як у філософському, так і науковому аспектах.

Лінзи
Розроблення мікроскопа спростовує часті твердження філософів про те, що наукові дослідження завжди проводяться в контексті якоїсь пояснювальної теорії, яка диктує експерименти, щo могли б її перевірити. Протягом багатьох століть було відомо, що скло різної товщини може зробити предмети за ним на позір більшими, а окуляри з опуклими лінзами, що використовують цей факт, виготовлялися в тринадцятому столітті. На початку XVII століття вдосконалення у виробництві лінз та вирішальне відкриття ефекту використання двох лінз привели до перших телескопів. Ці відкриття не залежали від коректної теорії лінз – закон, що визначає заломлення світла на поверхні, відкрив через кілька років, у 1621-му, Вілеброрд Снеліус у Ляйдені, а згодом незалежно від нього Декарт, у 1637-му. Наземні об'єкти, які «бачили» за допомогою телескопа, можна було б обстежити в поблизьких приміщеннях, щоб переконатися, що вони мають зазначені особливості. Те саме стосується мікроскопів. З невеликими збільшеннями було очевидно, що предмет, побачений крізь лінзу, такий самий, як його можна побачити голими очима. Не було жодної підстави сумніватися в існуванні нових структур, які стали помітні в міру повільного зростання збільшення. Єдиною «теорією» було припущення, що безперервна зміна видних розмірів не раптово приводить до появи неймовірних об’єктів, але ми завжди сприймали це як належне, коли проходили сільською місцевістю. Подальша історія мікроскопа засвідчила неухильно прискіпливішу увагу до законів оптики, але починалася вона не так.

Логаритмічні таблиці
Тепер ми так звикли до наукових калькуляторів та комп'ютерів, що важко згадати, що до двадцятого століття всі астрономічні обчислення проводили вручну. Навіть множення двох чисел – яке астрономам потрібно було виконувати тисячі разів при аналізі планетних орбіт, було трудомістким процесом, який вимагав великої обережності, бо будь-яка помилка могла поширитися і зробити решту тривалого обчислення непридатною.
Втомність цих обчислень сильно зменшилася, коли Джон Непер, лерд Меркістона поблизу Едінбурга, ввів логаритми. 1614-го, через роки роботи, він опублікував книгу під назвою «Опис дивовижного правила логаритмів» (Mirifici Logarithmorum Canonis Descriptio), що містить дев’яносто сторінок таблиць, які зробили множення майже таким же простим, як і додавання. Хоча він помер у 1617 році, його досягнення визнали відразу. Генрі Бріґз, що став першим професором геометрії в Ґрешем-коледжі в Лондоні 1596 року, двічі їздив з Лондону до Едінбурга, щоб обговорити з ним таблиці, і в 1624-му опублікував «Логаритмічну аритметику» (Arithmetica Logarithmica), яка містила нові і ширші таблиці у формі, що було легше застосовувати.
Кеплер дуже швидко зрозумів значення Неперових таблиць і систематично використовував їх для створення важливих Рудольфінських таблиць (Rudolphine Tables), опублікованих після багаторічної напруженої роботи в 1627-му. Вони були названі на честь імператора Рудольфа II, хоча на той час він уже давно помер. У таблицях наведено детальні положення понад тисячі зір на основі спостережень Браге, але ще важливіше те, що запропоновано процедуру та відповідні дані для обчислення положень планет у будь-який вибраний момент. Рудольфінські таблиці були набагато точніші, ніж у будь-яких раніших публікаціях. Розрахунки проводилися в геліоцентричних рамках, і це, безперечно, вплинуло на загальне прийняття останніх до 1660 року.
Неперові таблиці та раніша публікація в 1585 році Сімоном Стевіном «Десятої» (The Tenth) посприяли іншій обчислювальній революції, використанню десяткового запису (наприклад, заміні 14 на 14,375). Ця переміна запису затягнулася, і Ньютон все ще безладно використовував обидва позначення, коли писав «Принципи» в 1687 році.
На сьогодні навряд чи можна уявити собі нудність складення логаритмічних таблиць. Бріґзова «Логаритмічна аритметика» розраховувала логаритми 30 000 чисел, кожен результат був точний до 14 цифр. Готовність виконувати такі Геркулесові завдання залишалася необхідною в астрономії та інших сферах фізики до 1960-х років, коли комп'ютери почали проникати в промисловий та університетський сектори. У 1980-х роках кишенькові калькулятори стали досить дешевими, щоб діти в західних країнах могли їх особисто використовувати. Книги логаритмічних таблиць вилучали зі шкільних авдиторій, спершу до шаф, а потім викидали. Революція, розпочата Непером, закінчилася.
Через те що використання логаритмічних таблиць не викладають у школах чи навіть університетах протягом багатьох років, нижче наведено два прості приклади. Отримана точність залежить від кількості цифр, поданих у логаритмічних таблицях. Розрахунок відбувається, як вказують стрілки.
Число Логаритм
9,000123 → 0,9542484
8,000321 → 0,9031074
добуток = 72,00386 ← сума вищезазначеного 1,8573558
Число Логаритм
16,00022 → 1,204126
квадратний корінь 4,000028 ← половина вищезазначеного 0,602063

Час
У давнину існували два методи вимірювання часу, сонцеві годинники та водяні годинники. Перші були набагато простіші, але страждали від недоліків – працювали лише вдень і то якщо було сонячно. Другі зазвичай були неточні або громіздкі, але їх розробили до високого рівня витонченості, особливо китайці. Вони були широко використовувані протягом багатьох століть, але з часом витіснені через винахід маятникового годинника в XVII столітті. Головна заслуга в цьому двох людей. Ґалілей провів широкі спостереження за маятниками та запропонував їх використовувати як основу для годинника. Він розробив конструкцію маятникового годинника в 1641 році, уже бувши сліпим, але той так і не був побудований. 1657 року Гайґенс фактично виготовив маятниковий годинник і започаткував революцію у вимірюванні часу. Ідея швидко поширилася по всій Європі, і багато технічних модифікацій та вдосконалень не заставили себе чекати. Перший годинник Гайґенса був набагато кращий за попередників, точний до хвилини на день; пізніше він вдосконалював його до десяти секунд на день. До 1721 року Джордж Ґрем досяг точності секунди на день, застосовуючи температурну компенсацію.
Маятниковий годинник привів вимірювання часу до такого ж рівня точності, як вимірювання довжини, маси (або ваги) та зоревих (сидеричних) координат. До 1700 року всі фундаментальні величини фізики можна було виміряти краще, ніж одна частина на тисячу, і математизація фізичних наук стала реальною можливістю. Це безпосередньо вплинуло на астрономію. Як тільки стало можливим виміряти час з точністю, порівнянною з зоревою широтою і довготою, Ньютонова теорія могла бути перевірена докладно. Її успіх став вважатися еталоном, до якого мали прагнути інші науки.
Перші кишенькові годинники зробив Петер Генляйн у шістнадцятому столітті, вони працювали на спіральних пружинах. Вони не могли регулюватися маятниками, і перший годинник, що використовував спіраль-баланс для цієї мети, був зроблений для Гайґенса в 1675 році На жаль, винахід спровокував твердження інших, що раніше вони думали про подібну ідею, але найвагоміше заявив про це Гук. Він дійсно продемонстрував деякий подібний механізм Королівському товариству в 1668 році, але такого запису нема у протоколах останнього. Годинник, який він сконструював, добре не працював, і він до цього не прагнув. Як це траплялося в багатьох інших випадках, вимоги до його точного часу з боку головних у Королівського товариства заважали йому здійснити проєкт до кінця.
Ідеї Гайґенса щодо регулювання годинника постійно вдосконалювали до ХХ століття, коли їх врешті замінили кварцові годинники та звичайні й атомні, коли потрібна надзвичайна точність.

Вакуум
До XVII століття уявлення про вакуум залежали більше від вихідних концепцій причетних філософів, ніж від експерименту. Арістотель відкинув вакуум як невідповідний до його концепції місця, і його погляди прийняли середньовічні схоласти. І хоча підхід Декарта до природничої науки став остаточним розривом зі схоластичною школою, якій він завдячував своєю освітою, щодо цього він з ними погодився. Простір, навіть його частини, які виявилися порожніми, має бути заповнений якоюсь етерною речовиною, бо не могло бути вакууму. Підстави Декарта для цього були філософські та складні для розуміння, бо наші думки формуються зовсім інакшим світоглядом. Він затягував публікацію своїх ідей до 1644 року, бо побоювався реакції церкви. До того часу його ідеї вже були відкинуті винаходом барометра, що вперше уможливило вимірювання тиску повітря.
Відповідальним за це був Евангеліста Торічелі. 1642 року, досі перебуваючи під домашнім арештом, Ґалілей помер, Торічелі була запропонована посада придворного математика великого герцога Тосканського Фердинанда II. Це був природний вибір: Торічелі вже був досвідченим математиком і кілька місяців учився в Ґалілея, до смерті останнього. 1643 року він побудував у Флоренції перший барометр, створивши вакуум на вершині одинадцятиметрової колони води. Він швидко перейшов до набагато практичніших ртутних барометрів завишки менше ніж два метри. 1644 року він написав Мікеланджело Річі до Риму, щоб розповісти йому про свої експерименти, заявивши, що "ми живемо зануреними на дні океану стихії повітря, що, як відомо, з безперечних експериментів, має вагу". Він прокоментував, що його відкриття підтримують спостереження, що атмосфера, видавалося, закінчується на висоті п'ятдесяти миль (вісімдесяти кілометрів) або менше. Робота Торічелі породила значну дискусію, але 1647 року, за допомогою Пер'є, Паскаль підтвердив його ідеї, показавши, що тиск повітря зменшується, коли людина піднімається на гору.
1660 року Роберт Бойл опублікував свої "Нові фізико-механічні експерименти щодо пружності повітря і її наслідків" (New Experiments Physio-Mechanicall, Touching the Spring of the Air and its Effects), описуючи серію експериментів, проведених у 38-сантиметровій скляній камері, випомповуваній повітряною помпою, що розробив Роберт Гук, тоді його помічник. Його відкриття взаємозв'язку між тиском і об'ємом (закон Бойла) підкріплювало ідею про те, що повітря – матеріальна субстанція, яка може бути зрозуміла в рамках механістичної філософії.

Філософські наслідки
Декарт стверджував, що ми можемо здобути істинні знання про світ через необманну природу Бога, але його аргументи не були прийняті, і проблема була відкладена. Здавалося очевидним, що ми маємо такі знання, і пояснення цього було не найактуальнішим питанням. Набагато цікавіше та продуктивніше було вивчати фізичні науки, дотримуючись його механістичної філософії. Розроблянння в експериментальній психології за останні кілька десятиліть показали, що проблема Декарта набагато складніша, ніж він оцінював. Тепер ми знаємо, що подразники, які впливають на наші органи чуття, розкладаються на несвідомому рівні на фрагменти, які потім поєднуються способами, які залежать не тільки від того, що там є, але й від нашого попереднього досвіду та теперішньої небезсторонності. Дивовижно, що кінцевий результат – відчуття, що ми сприймаємо реальний світ таким, який він є насправді.
Можна стверджувати, що наш науковий прогрес з часів Ґалілея залежав від пошуку способів зменшити нашу залежність від наших органів чуття. Суть наукових інструментів полягає в тому, що вони заміщають наше безпосереднє оцінювання величин, які нас цікавлять, чимось іншим, що ми можемо спостерігати з набагато більшою надійністю та точністю. Завдяки маятникові вимірювання плину часу замістив підрахунок його коливань туди-сюди. Завдяки рівновазі зважування предметів зводилося до спостереження, чи рівновага зміщалася в той чи інший бік, і до підрахунку кількості використаних стандартних ваг. Завдяки інструментам з градуйованою шкалою, вимірювання розміру об’єктів або кутів між зорями знову зводилося ж до підрахунку. У процесі зменшення залежності від наших чуттів ми виявили, що деякі вимірювані величини не змінювалися протягом тривалих періодів часу, і що різні методи вимірювання величин часто дивовижно узгоджувалися між собою. Рухи зір на небі, потік води у водяному годиннику, биття маятника та механізм регульованого пружиною годинника дають майже однакові міри часу, і їх відхилення від повної узгідненості виявилися поясненними. Хоча ми сприймаємо це як належне, світ не повинен був бути таким. Якби він не проявляв цих тривалих закономірностей, математика не могла б стати одним з наших основних методів його розуміння.
Наші спогади такі ж ненадійні, як і наші чуття. Під час прогулянки (або навіть їзди!) знайомим маршрутом можна буквально не пам’ятати про великі ділянки подорожі, навіть у момент прибуття. Контрольовані експерименти показують, що довготермінова пам’ять – це питання створення правдоподібної історії навколо кількох істотних деталей, і що люди можуть створювати переконливі помилкові спогади на основі історій, які їм розповідали про їхнє дитинство. Завдяки розвиткові писемності, а потім друкарства та фотографії, наші спогади були замінені записами, які можна переглянути через багато років. У контексті наукових досліджень лабораторні зошити забезпечують найкращий метод уникнення самообману в подальшому житті.
Хоча немає жодного логічного доведення того, що ми можемо уникнути суб'єктивності власних почуттєвих вражень та спогадів, насправді ми це зробили, і шлях полягав у пошуку багатьох альтернативних способів аналізу навколишнього світу та виявленні того, що їх можна узгодити між собою. Світогляд фізиків і хеміків тепер продиктований їхніми інструментами, що розкривають аспекти реальності, про які ми не могли б знати без них. Дивовижно те, що цей процес працює. Врешті-решт це привело нас до розуміння того, які обмежені наші власні органи чуття та мозок, і як нам пощастило, що ми знайшли надійніші, хоча й опосередковані способи розуміння світу.

1.6. Закони руху
Як ми бачили, Кеплер наполягав на тому, що земні та небесні тіла повинні підлягати тим самим законам руху, хоч би які вони були. Остаточне з'ясування цих законів зазвичай приписують Ньютонові, через ефект Матвія. (Євангелія від Матвія 25:29: "Бо кожному, хто має, дасться йому та й додасться, хто ж не має, — забереться від нього й те, що він має" [Перекл. І. Огієнка. – Прим.] .) Насправді ж історія законів набагато складніша і цікавіша.[5]
Закон збереження імпульсу сформулював Декарт у 1644 р. Його закони, що описують зіткнення двох тіл, були, однак, хибні, і Гайґенс почав працювати над їх заміною. Він завершив свій фундаментальний трактат «Про рух тіл як результат удару» (De motu corporum ex percussione), надавши кінцевої форми цим законам у 1656 році, хоча йому було тоді лише 27 років. У цей момент він, видається, втратив впевненість у собі: і хоча рукопис був розісланий кільком обраним науковцям, його він ніколи не публікував. Однак він, безумовно, мав обговорити свої результати з Волісом, Реном, Бойлом, Гуком та іншими під час візитів до Лондону в 1661 та 1663 роках. Ньютон, ще дуже молодий на той час, не мав з Гайґенсом зустрітися до 1689 року, і його знання Гайґенсової роботи з механіки протягом 1660-х років визначити непросто. Вони обмежено листувалися щодо оптики на початку 1670-х, і Гайґенс надіслав йому копію свого довгоочікуваного і дуже важливого «Маятникового годинника» (Horologium Oscillatorium), коли той був опублікований в 1673 році.
1668 року секретар Королівського товариства Генрі Олденбурґ запросив Гайгенса, Рена та Воліса подати статті про закони руху, які були опубліковані у «Філософських працях» у 1669 році. Перша стаття, Воліса, була закоротка, але він, певно, був надто зайнятий написанням свого магнум опусу з цього питання, щоб бажати зробити її довшою. Робити висновки про його знання законів маємо з детальних математичних обчислень з різноманітними прикладами. За статтею Воліса зразу йшла Ренова, в якій не були означені кілька ключових понять. Однак усі зацікавлені сторони погодилися, що її зміст відповідав двом іншим роботам.
Публікації статті Гайґенса передували кілька обмінів між ним та Олденбурґом. Гайґенс знав, що він має науковий пріоритет перед Реном та Волісом, і розсердився, що його стаття не опублікована поряд з іншими. Внаслідок чого він вирішив подати французьку версію своєї статті до «Журналь де саван». Його стаття з’явилася через кілька місяців у «Філософських працях» і їй передувала примирлива заява Олденбурґа:
Перед тим, як ці «Правила руху» будуть тут подані, потрібно попередньо зауважити дещо, завдяки чому високошановний автор може дістати те, що йому, безперечно, належить, але не применшуючи заслуги інших, з ким він по суті погоджується.
Після преамбули, що описує історію законів, Гайґенс перерахував закони руху, як вони більш-менш були в «Про рух». Нашою мовою вони охоплювали закони збереження імпульсу та кінетичної енергії при пружному зіткненні. Він також подав графічну процедуру для визначення результату зіткнення двох пружних тіл.
У своєму магнум опусі «Механіка, або Геометричний трактат про рух» (Mehanica: sive De Motu, Tractatus Geometricus), опублікованому в трьох частинах, датованих 1669, 1670 та 1671 роками, Воліс надав перший вичерпний виклад законів руху, також ілюструючи їх застосування в різноманітних контекстах. Коли Ньютон опублікував «Принципи» (Principia) в 1687 році, він визнав внесок Воліса, Рена та Гайґенса в з'ясування законів і покликався на свої праці 1668–1669 років. Однак його власний закон, що визначає взаємодію двох тіл, мав одну дуже важливу новизну. Його закон збереження імпульсу встановлював:
Кількість руху, яка визначається додаванням рухів, зроблених в одному напрямку та відніманням рухів, зроблених у протилежному напрямку, не змінюється дією тіл одне на одного.
Використання слова "дія" передбачало поширення закону на сили, що діяли віддалено – Воліс, Рен та Гайґенс розглядали лише зіткнення. Ньютон мав застосувати свій розширений закон до гравітації, хоч і не мав прямих доказів того, що це було слушно. На дальших сторінках «Принципів» він описав експерименти, які підтвердили, що закон застосовувався до магнетів, які також взаємодіють віддалено. Проте його надзвичайна увага до деталей чітко наводить на думку, що він свідомо вирішив не привертати уваги до свого припущення, що закон застосовний до гравітації.

1.7. Всесвітнє тяжіння
Айзека Ньютона (1643–1727) регулярно вибирають одним із трьох найважливіших науковців усіх часів, поряд з Дарвіном та Айнштайном. На жаль, він також може опинитися десь біля вершини опитування щодо сущої погані. Більшість його найважливіших наукових відкриттів зроблено в Трініті-коледжі в Кембриджі, де він мав мало близьких стосунків і часто уникав контактів із зовнішнім світом. У подальшому житті він вступав у довгі і гострі суперечки з Фламстедом і Ляйбніцом, і майже зумів виписати існування Гука з історичних записів. Лише нещодавно визнано багато важливих внесків Гука в науку.
Однак Ньютонові «Принципи» – одна з найдивовижніших і найважливіших книг, з будь-коли написаних. Головне досягнення полягало у викладенні закону всесвітнього тяжіння, який зберігся незмінним протягом двох століть. Насправді він досі використовується так само широко, попри пізніші Айнштайнові відкриття. Кожен, хто прочитає більш ніж кілька сторінок «Принципів», може лише здивуватися тонкості його міркувань і геніальності, з якою Ньютон розв’язав багато труднощів, з якими стикався. На жаль, книга також дуже важко читається, за винятком кількох розділів на початку та в кінці. Кінцевий розділ, принаймні у другому та третьому виданнях, називається «Загальний схоліум» і має полемічний характер. Ба більше, він не точно відображає основну частину тексту. Він створює враження, що Ньютон весь час дотримувався бейконіанського, або індуктивного, методу. (Це обговорено далі, на сторінці 35.) Історики та філософи науки невдовзі погодилися, що це не так, але вони намагалися ідентифікувати «Ньютонів метод», що пояснило б його успіх. Насправді він використовував велику різноманітність методів, вибираючи найвідповідніший у кожному контексті. Успіхом він завдячує своєму генієві і тому, що перебував у потрібному місці в потрібний час, а не використанню спеціального методу.
Важко усвідомити той факт, що без втручання Едмонда Галея, «Принципи», можливо, ніколи не були б надруковані, з незбагненними наслідками для майбутнього розвитку науки. Ньютон почав серйозно працювати над теорією гравітації 1684 року, внаслідок запитань про рух планет, які поставив йому в Кембриджі Галей. Ньютон написав більшу частину «Принципів» завдяки дивовижному сплескові творчої енергії до 1686 року, але тоді суперечка, пов’язана з набагато ранішою пропозицією Гука про те, що гравітація підкоряється законові оберненого квадрата, спонукала Ньютона грозитися припинити свою роботу. Хоча Галей врешті-решт переконав його продовжувати, як результат, Ньютон видалив майже кожну згадку про Гука зі свого рукопису. У Королівському товаристві, що взяло на себе зобов'язання опублікувати кілька томів дорого ілюстрованої праці «Історія риб» (History of Fishes), також виникли фінансові проблеми, і врешті-решт Галей мав забезпечити ресурси для підтримки його публікації самостійно, не дуже великого, кишенькового формату.
Книга 1 «Принципів» формулює закони руху, а потім розвиває їх наслідки з набагато більшою глибиною, ніж будь-хто раніше намагався. Зокрема, він використовує геометричний варіант числення для визначення орбіти тіла за різними гіпотетичними законами сили.

Зображення
Рис. 1.1. Титульна сторінка Ньютонових «Принципів».

Ця книга повна математичних доведень і вона становить основу його аналізу фактичних орбіт планет у книзі 3. Один із вступних розділів цієї кінцевої книги має назву «Явища». Практично неминуче зміст цього розділу насправді не явища; це описи планетних рухів, які отримали до того, як Ньютон почав писати «Принципи» Браге, Кеплер, Касіні, Ремер, Фламстед та інші астрономи. Зокрема, Кеплерова формула, що стосується орбітового періоду планети та її відстані від Сонця, не мала б сенсу для когось до Коперника, бо поняття орбітового радіуса не існувало. Це похідне поняття, а не вимірюване явище. Однак Ньютонове судження про те, що пункти в його списку явищ були надійні, істотно обґрунтовані завдяки передісторії. Тепер, коли в нас є космічні зонди, які регулярно подорожують повсюди Сонцевою системою, стало неможливо думати про останню будь-як інакше.
Значна частина книги 3 «Принципів» присвячена рухам комет. Хоча багато людей вивчали їх раніше і знали, що їхні орбіти далекі від колової, ніхто не мав правдоподібного методу обчислення фактичних орбіт. Теорія гравітації Ньютона вказувала, що ці орбіти параболічні, і він зміг знайти орбітові параметри і підтвердити своє параболічне припущення абсолютно новим і дуже складним методом. Хоча згодом його аналіз підтвердили Галей та інші, Ньютонове розв’язання цієї проблеми мало важливе значення.
Ньютон виводить свій знаменитий закон всесвітнього тяжіння за індукцією від явищ, якщо прийняти його початкове положення. Закон отримується комбінуванням низки теорем, серед яких типові:

Твердження 2. Сили, через які первинні планети [Primary planet – планета, що безпосередньо обертається навколо Сонця. – Прим.] постійно віддаляються від прямолінійних рухів і утримуються на відповідних орбітах, спрямовані до Сонця і обернено пропорційні до квадратів їх відстаней від його центра.
Перша частина твердження очевидна з явища 5 і з твердження 2 книги 1, а остання частина – з явища 4 і твердження 4 тієї ж книги. Але ця друга частина твердження доводиться з найбільшою точністю з того, що афелій перебуває у стані спокої. Бо найменший відхил від пропорційності до квадрата (за книгою 1, твердженням 45, наслідком 1) обов'язково приведе до помітного руху апсид за один оберт і величезного такого руху – за багато обертів.


Те, що афелії – точки на їхніх орбітах, в яких планети найвіддаленіші від Сонця – не рухалися помітно на багатьох орбітах, мало набагато більше значення в дедуктивному процесі, ніж еліптичність планетних орбіт.
Ньютон взяв «Явища» та «Правила висновку» з початку книги 3 та закони руху з пункту вступних «Аксіом» «Принципів». Здається, майже ніхто не прокоментував твердження Ньютона в Загальному схоліуму про те, що закони руху, зокрема їх застосування до небесних тіл, були отримані за індукцією з явищ. (Курсивна частина останнього речення не наявна в Загальному схоліуму, але вона абсолютно важлива для Ньютонового застосування законів руху в основному тексті.) Усі в той час погоджувалися, що закони руху застосовуються до небесних тіл, але доказів цього не було до «Принципів».
Розв’язати цю проблему можна, подавши застосовність законів руху до небесних тіл та закон усесвітнього тяжіння як складну гіпотезу, з усіма спостереженнєвими доказами, які Ньютон використовував як докази на її підтримку (або, як сказав би Попер, за браком її спростування). Ньютон не погодився б з цим. Усі в той час сприйняли це як належне, що перше питання вже було врегульоване не кількісними доказами, а загальними інтуїтивними підставами. Схоластична система була вже мертва, а механістична філософія замінила її задовго до того, як Ньютон розпочав свої дослідження.
Ньютон не обмежився індуктивним методом. Насправді він використовував широкий спектр різних методів. Наприклад, «Принципи» описують серію експериментів, які він провів, щоб продемонструвати, що інерційні маси різноманітних речовин були пропорційні до їх гравітівних мас. (Він висловив це не так.) Показуючи, що два маятники однакової довжини, але з тягарцями, виготовленими з різних матеріалів, гойдалися поруч один з одним з тим самим періодом, його експеримент перевіряв вищезгадану гіпотезу по-справжньому поперіанським способом. У своєму викладі про припливи він відмовився від точної мови попереднього тексту і вдався до цілком відповідного і відкритого обговорення труднощів врахування наслідків берегового рельєфу. «Принципи» навіть містить уявний експеримент як частину аргументу, що ототожнює силу, що діє на Місяць і планети, із земним тяжінням.
Інтелектуальний блиск Ньютона не могли піддавати сумнівові після публікації «Принципів», але його теорію не всі сприйняли як фізичне пояснення рухів планет. Гайґенсова і Ляйбніцова критика «Принципів» ґрунтувалася на твердженні, що він дозволяв взаємодії на відстані як фундаментальний компонент своєї натурфілософії. Це було очевидним висновком, добутим зі структури основної частини «Принципів», але є багато доказів того, що це не було його позицією, і що він дуже намагався знайти "механічну" причину гравітації. У Загальному схоліумі, доданому, коли друкувалося друге видання в 1713 році, він заявив:
Поки що я пояснював явища небес і нашого моря силою тяжіння, але ще не визначив причину тяжіння. Дійсно, ця сила виникає з якоїсь причини, яка проникає аж до центрів Сонця і планет, без будь-якого зменшення потужності діяти... Я ще не зміг вивести з явищ причину цих властивостей сили тяжіння, а гіпотез я не вигадую.
Читачі того часу зрозуміли б, що його небажання вигадувати гіпотези було критикою Декартової філософії. Тут і в інших місцях Ньютон дає зрозуміти, що, коли йдеться про силу тяжіння, він ставить поняття математичного пояснення між явищами і невідомим фізичним поясненням.[6]
«Принципи» були надзвичайним поступом у раніших дослідженнях Сонцевої системи, і встановили, що для з'ясування законів природи може знадобитися математика набагато складнішого характеру, ніж хто-небудь раніше намагався використовувати в такому контексті. Але вони були далеко не повними. Ньютон спробував пояснити припливи і правильно підійшов до проблеми, але це було занадто складним явищем для нього, щоб він досяг успіху у своїй меті. Його спроби пояснити аномалії на орбіті Місяця не були успішними через його невідповідний математичний апарат. 1752 року, через шістдесят років після опублікування «Принципів», Алексі Клеро врешті обґрунтував упевненість Ньютона в тому, що аномалії можна пояснити ретельним аналізом проблеми трьох тіл: Землі – Місяця – Сонця. До 1800 р. механістичну філософію починає заміщати математична філософія, у якій справжньою метою вважався пошук рівнянь, що «керували» якимсь явищем. Максвелове відкриття 1864 року рівнянь, що описують електрику та магнетизм, було вирішальним етапом у цьому процесі. Невдача спроб пояснити поширення їх в етері (так само як звук поширюється в повітрі) врешті привело до того, що люди визнали, що етеру не існує. Нова ортодоксальність полягала в тому, що не було механічного пояснення для електромагнетизму – поля існували самі по собі, хоч би що це означало. Тепер ми дійшли до становища, коли фундаментальна фізика повністю базується на квантових полях, а механістична філософія актуальна лише для тіл, завбільшки з молекули, величезних за мірками фізиків-елементарників.
Поступова математизація фундаментальної фізики супроводжувалася зникненням відмінності між поясненням і розумінням у цій галузі. Розуміння фізики більш-менш ототожнюється з розумінням математики, а це означає володіння деякими інтуїціями щодо форми розв’язків відповідних рівнянь. Цей процес був доведений до свого логічного завершення в теорії суперструн, предмета, що не сподобався деяким експериментально орієнтованим фізикам. Ми обговоримо, чи виправдано це в розділі 4.

1.8. Індукція
Попри критику Дейвіда Г’юма щодо логічної вади індуктивного закону, видається, неможливо досягти прогресу в науці без віри в однорідність природи – що патерни минулих подій надають певні орієнтування стосовно того, що, можливо, відбудеться в майбутньому. У своїй книжці «Наука в дзеркалі» я розглянув дискусію про індукцію, зосередившись на періоді між Г’юмом та Карлом Попером, обидва вони вважали її логічно непідставовою. Хоч вони мали рацію щодо їхнього власного означення індукції, вже Ньютон передбачив труднощі, на які вони вказали. Його формулювання закону індукції не ґрунтується на логічній дедукції і важко до нього придертися. Ще раз, ретельний аналіз написаного ним надає разючі докази глибини та тонкості його думки.
Книга 3 «Принципів» починається з розділу, що має назву «Правила вивчення натурфілософії».[7] Цей розділ методологічний. Кожне з правил стосується того, як слід поводитися науковцеві, а не того, який насправді світ, чи будь-якого логічного аргументу. Наприклад, правило 1:
Не слід припускати більше причин природних речей, ніж істинні та достатні для пояснення їхніх явищ.
Ця порада правильна, навіть якщо дисципліна надзвичайно складна, як біологія – свідомий пошук складного пояснення якогось явища без поважних причин навряд чи розумний. Дотримуючись свого правила 1, Ньютон заявляє, що "природа проста". Цю віру сьогодні поділяють багато фізиків, попри появу квантової теорії, такого важкого предмета, що навіть експерти не претендують на розуміння її на інтуїтивному рівні; див. сторінку 130.
Найважливіше з правил Ньютона, правило 4, стверджує:
В експериментальній філософії твердження, виснувані з явищ за допомогою індукції, слід розглядати як точні чи майже істинні, попри будь-які протилежні гіпотези, поки інші явища не роблять такі твердження точнішими чи схильними до винятків.
Зверніть увагу ще раз на вживання слова "слід". Ньютон підкреслює, що висновок тимчасовий – слово "точнішими" вказує на те, що він не використовує слово "точно" в логічному значенні. Обговорюючи орбіту Місяця, він стверджував, що гравітація підкоряється законові оберненого квадрата, дарма що найкращу узгодженість з даними отримано шляхом заміни степеня 2 на 24/243. Можна зробити висновок, що це вказує на те, що він віддає перевагу "точному" числа 2 над "неточним" числом 24/243. Однак його перевага була виправдана. Степінь 2 давав набагато ліпшу згідність між теорією та даними для всіх тіл, крім Місяця, і в цьому випадку він усвідомлював, що вплив Сонця на орбіту Місяця навколо Землі має важливе значення. Попри докладення багатьох зусиль, він не розв’язав це питання, але слушно вважав, що воно одного дня буде розв’язане.
Повніше твердження з правила 4 можна знайти в нижчевказаному витязі з питання 31 «Оптики», опублікованої 1704 року, через сімнадцять років після «Принципів»:
І хоча аргументування експериментів та спостережень за індукцією не демонстрація загальних висновків; але це найкращий спосіб аргументування, що допускає природа речей, і може вважатися такою мірою сильнішим, якою індукція загальніша. І якщо з явищ не трапляється винятків, то висновок може бути проголошений загалом. Але якщо в будь-який час після експериментів трапиться якийсь виняток, він тоді може почати проголошуватися з такими винятками, які трапляються.
Це прямо заперечує, що індукція – логічне доведення або, за його словами, «демонстрація», але стверджує, що все-таки слід використовувати її, беручи її за тимчасову основу. Ньютон допускає можливість того, що індукцію, можливо, доведеться переглянути, і що зроблений висновок може виявитися лише приблизним. Він застосовує правило 4 з урахуванням цих застережень в основній частині «Принципів». Той факт, що він доводить закон оберненого квадрата для систем з двома тілами, але застосовує його до планет у Сонцевій системі з багатьма тілами, не унепридатнює доведення, бо виведення стійке при малих збуреннях. Попер та інші лише могли закинути йому серйозну помилку, бо вони не розуміли, що його індукція не передбачалася бути логічним доведенням.
Одержимість логікою була характерною для британської філософії в середині ХХ століття. На логічних позитивістів і лінгвістичних аналітиків, без сумніву, вплинув стрімкий прогрес математичної логіки, що розпочався з Фреґе наприкінці ХІХ століття. Інші школи філософії завжди розуміли, що логіка не може вирішувати між відмінностями у світоглядах і тим, що на людські переконання впливає величезна різноманітність досвіду. Це не означає, що логіка нічого не варта, аж ніяк, але це лише одне з багатьох міркувань, яке науковці, як і інші люди, використовують для створення своїх теорій.
Поперів закид можна було зробити справедливішим проти Лапласа, який переписав «Принципи» у формі математичного трактату, але Лаплас був також людиною свого часу. До 1800 року успіхи законів Ньютона були такі масштабні, що всі повірили, що вони становлять остаточну істину про світ. Кант мав ту саму проблему, що й Лаплас, внаслідок чого добра частина того, що він писав про науку, виглядала після Айнштайна явно нерозумною. Але обережність Ньютона у своєму правилі 4 забезпечила йому рішучий захист від таких звинувачень. Його закони, хоч і приблизні, але все ж набагато ширше використовуються, ніж Айнштайнова загальна теорія відносності.

1.9. Висновки
Бейконівський виклад наукового методу мав метафізичний аспект – він припускав, що людський внесок [input] у науку можна звести до мінімуму, якщо орієнтуватися на явища та використовувати метод індукції. У XVIII столітті Г’юм правильно стверджував, що індукція, як він розумів цей термін, має неминучий філософський зміст і не може бути логічно обґрунтованою. Ньютон використовував індукцію, але його версія втягувала людей до картини, формулюючи її як регулятивний чи методологічний принцип, а не як правило логіки.
Попер не розумів і, мабуть, читав без жодної уваги, що Ньютон писав про індукцію, і замінив це своєю власною теорією, основаною лише на спростуванні.[8] Це має суттєві позитивні сторони, але вона ігнорує ініціативу та уяву, залучені до наукових досліджень. Вона також не визнає, що певні теорії вийшли за рамки будь-якої розумної перспективи спростування. Якщо Коперникову теорію, атомну теорію та існування вірусів слід розглядати як тимчасову, можливо, наше переконання, що світ кулястий, також тимчасове. Поперова філософія не дає ніякої оцінки великих революцій у науковому світогляді, які іноді відбуваються задовго до появи значних підтвердних доказів. Не згадується також багато важливих відкриттів, які були прямими наслідками винаходу нових наукових інструментів.
Об'єднання різних теорій було головною метою науки, але ні Бейкон, ні Попер не мали жодного пояснення для його успіхів, часто після багатьох десятиліть зусиль. Протягом XVII століття фізичні та механічні пояснення вважалися вищими за описи «зовнішності», а схоластична філософія зблякла, бо вона не мала потенціалу для надання першого. Остаточні докази правильності бачення Кеплера з'явилися лише через довгий час після того, як він помер, і до моменту, коли Ньютон надав правильний виклад планетних рухів, філософські питання про форму, та й природу, Сонцевої системи вже розглядалися як врегульовані.
Все це підтримує Фаєрабендову критику наукового методу. Однак його аргумент, що наука не більше ніж культурне явище, абсурдний. Закони Ньютона працювали в контексті, у якому він їх відкрив, але вони також використовуються в багатьох інших ситуаціях, яких він не міг уявити. Кілька століть тому машини були розроблені евристичними методами, що мало чим завдячували науковому прогресові, але величезний асортимент складних машин, які тепер становлять частину нашого життя, працюють лише так, як оголошують, бо інженери використовували при їх проєктуванні наукові закони, відкриті в лабораторіях. Зрештою, наука важлива тому, що вона працює, а не тому, що має високопоставлених прихильників.

Примітки та покликання
[1] For a further discussion of world-views, see Ward, K. (2006), Is Religion Dangerous?, Chapter 4, Lion Hudson plc., Oxford.
[2] Feyerabend, Paul K. (1975). Against Method, Outline of an Anarchistic Theory of Knowledge, p. 160. NLB, London.
[3] Astronomy in the medieval period was much more complex and fluid than this paragraph suggests. See Grant, E. (1994), Planets, Stars and Orbs, the Medieval Cosmos 1200–1687, Camb. Univ. Press.
[4] Cottingham, John (1992). Cartesian dualism: theology, metaphysics and science. In John Cottingham, ed. The Cambridge Companion to Descartes, p. 249. Camb. Univ. Press.
[5] A detailed account of the material here appears in Davies, E. B. (2009), Refl ections on Newton’s ‘Principia’. British. J. Hist. Sci. 42, 211–24.
[6] Cohen, I. B. and Whitman, A. (1999). Isaac Newton, The Principia, a New Translation, pp. 408, 588, 943. Berkeley.
[7] A detailed discussion of the status of the rules may be found in Davies, E. B. (2003), The Newtonian myth. Stud. Hist. Phil. Sci. 34, 763–80.
[8] See Davies (2003), Stud. Hist. Phil. Sci. 34.
Востаннє редагувалось Суб травня 28, 2022 10:38 pm користувачем Кувалда, всього редагувалось 1 раз.
Andriy
Адміністратор сайту
Повідомлень: 3777
З нами з: Сер травня 27, 2009 8:23 pm

Re: Чому переконання мають значення: роздуми про природу науки

Повідомлення Andriy »

наполегиве
рослідування
відмінено?
ноступово
більшми
лерд
вступавв
вусесвітнього
вони було
набагату
Кувалда
Редактор
Повідомлень: 5809
З нами з: Сер травня 27, 2009 8:33 pm

Re: Чому переконання мають значення: роздуми про природу науки

Повідомлення Кувалда »

лерд. решту виправив. дякую
Кувалда
Редактор
Повідомлень: 5809
З нами з: Сер травня 27, 2009 8:33 pm

Re: Чому переконання мають значення: роздуми про природу науки

Повідомлення Кувалда »

2. Становище людини
Фізика забезпечує один тип розуміння. Є й інші.

2.1. Вступ
Людина намагається зрозуміти світ, у якому ми живемо, принаймні п'ять тисяч років. Усталене обертання небес і нерівномірніші, але все ж передбачні, рухи планет спонукають нас думати, що іншими аспектами природи можуть керувати непорушні закони. З плином часу наші знання про світ поглиблювалися, а також набували математичнішого характеру. Розуміння того, чому математика має таку глибоку застосованість, – стійка загадка, яку ми детально обговоримо в розділі 3.
Ті, хто вирішить присвятити свою кар’єру математиці чи фізиці, зокрема, ймовірно, випустять з уваги, що більшість аспектів нашого соціального та етичного світів повністю не непіддатлива математичному аналізові. Це може призвести таких людей до редукціоністської картини реальності, у якій соціальний та етичний світи – лише запізнілі другорядні питання. У цьому розділі ми виступаємо за плюралістичніше бачення світу, виходячи з того, що ми не можемо усвідомити власний досвід будь-яким іншим способом, хоч би яким насправді був сам світ.
Математики та фізики аж ніяк не унікальні в тому, щоб бачити світ через окуляри своїх власних дисциплін. Політики, богослови та інші проявляють подібну поведінку. Філософи науки схильні проводити повторний аналіз старих питань з дедалі більшою деталізацією, ігноруючи нові проблеми, що гостро потребують їхньої уваги. Науковці, з іншого боку, часто не усвідомлюють, що їхній "здоровий реалізм" – це філософська позиція, і що врегулювання різноманітних серйозних зауважень до неї не мале завдання. Розв’язання цих проблем передбачає серйозну взаємодію з тим, що думає інша сторона, але для цього потрібен час і зусилля, які мало хто готовий докладати.
У цьому розділі подано низку аргументів, які разом наголошують на тому, що логічно прямолінійний, редукціоністський виклад реальності не може дати нам змоги сказати все, що ми хочемо. Редукціонізм, означений нижче, був надзвичайно успішною науковою методологією, чиї тріумфи аж ніяк не закінчені, але це не означає, що це єдино правильний спосіб дивитися на світ. Насправді багатство нашого досвіду та культури значною мірою залежить від різноманітності різних перспектив, необхідних у різних контекстах.
Простіше описати обмеження редукціоністської методології, ніж запропонувати альтернативу, що не перебуває в очевидному конфлікті з сучасним науковим розумінням. Відмінну спробу зробив Едвард Слінгерленд (Edward Slingerland), чия обізнаність охоплює давньокитайську культуру, релігію та філософію.[1] Викладений тут плюралістичний розв’язок має багато спільного з його ідеями.
Почнемо зі спостереження:
Людська поведінка не завжди підкоряється диктатові спрощених логічних моделей, і не повинна.
Нижчевказана гра показує, як важко відокремити «прості» логічні проблеми від людської психології. Подібні головокрутки викликають дедалі більший інтерес серед економістів через їх повторюване спостереження, що економічна поведінка людей не підпорядковується диктатові гіпотези «ефективного ринку». Це останнім часом привело до появи дисципліни, яку називають економічною психологією.
Двоє незнайомців у казино грають у гру, в якій переможець отримує виграш розміром 100 доларів, але жоден гравець не отримує своїх попередніх платежів у казино. Вони по черзі додають до своїх загальних платежів, спочатку нульових. Особа з вищою сумою платежу виграє, коли інша особа відмовляється додавати більше грошей. Якщо вони зупиняються з рівними загальними платежами, обоє програють.
Одна з можливостей полягає в тому, що гравець A вкладає $ 1, а інший відмовляється грати, і тоді гравець A виграє 99 доларів. Але якщо гравець B покладе $ 2, а гравець A зупиниться, гравець A втрачає $ 1, тоді як гравець B виграє 98 доларів. Якщо обоє гравців продовжують гру, загальний внесок кожного зростає. Скорочу аналіз, припустимо, що гравець A вклав 90 доларів, а гравець B – 99. Мабуть, логічно гравцеві А вкласти додаткові 10 доларів, щоб закінчити беззбитково, замість того щоб втратити 90 доларів. Але тоді гравцеві B логічно вкласти додаткові $ 2, щоб він міг втратити лише 1 долар замість 99. Гра може тривати, а кожен гравець дедалі більше втрачатиме продовжуючи.
Тепер припустимо, що на початку гри гравець A усвідомлює проблему і вкладає 99 доларів у свій перший хід, сподіваючись, що гравець B зрозуміє, що він не зможе нічого виграти в грі, і, можливо, багато втратить, якщо вступить у змагання. Однак, можливо, Б враз не злюбив А і вирішив покласти 100 доларів, хоча він нічого не отримує з цього, тільки тому, що А втрачає 99 доларів. Роздратований цією дією A цілком може відповісти тим же.
Якщо гру грають кілька разів, є інша можливість. Обоє гравців можуть усвідомити, що вони повинні по черзі ставити $ 1, тоді як інший нічого не ставить. Тоді вони по черзі виходять з баришем 99 доларів. Але чи повинен Б відповідати «покаранням» A, якщо A не співпрацює? Як насправді він покарав би А, не караючи одночасно себе такою ж мірою?

Ниціша можливість полягає в тому, що один з гравців перебуває в таємній змові з власником казино і може свідомо заохочувати іншого «покарати» його, бо це збільшує прибуток казино.
З усіх цих міркувань ми бачимо, що трактування гри як чисто логічної загадки накладає структуру, яка відображає лише деякі проблеми, що можуть бути залучені; не дивно що ті, якими нехтують, нелегко розглядати науково. У реальних ситуаціях люди карають інших за те, що вони вважають антисоціальною поведінкою, навіть коли це особисто не вигідно. Це одна з форм альтруїстичної поведінки, яка дає користь громаді, але не причетній особі. Іноді її називають ірраціональною, але вона допомагає підтримувати структуру нашого суспільства і це частина того, що робить нас людьми. Або, кажучи інакше, раціональність не слід плутати з поведінкою, яка повністю корислива.
Звернімося до поняття причини та наслідку, яке було прокляттям філософів з часів, коли Дейвід Г’юм розкрив логічні проблеми, пов'язані з цією концепцією у XVIII ст. Я не буду про це писати детально.[2] Досить сказати, що незмінний зв’язок між двома явищами в минулому не означає, що цей зв’язок триватиме і надалі. Насправді рідкісні, на щастя, виверження супервулкану свідчать про те, що раптове зникнення людської цивілізації – реальна можливість. Ми припускаємо, що закони природи непорушні, але все, що ми знаємо, це те, що вони не змінилися істотно протягом останніх тринадцяти мільярдів років.
Г’юм не перший задумався про причину та наслідки. У четвертому столітті до н.е. Арістотель розподілив причини за чотирма типами, які зручно пояснювати, покликаючись на приклад горщика:
• Матеріальна причина горщика – глина, з якої він виготовлений;
• формальна причина – опис його форми;
• дієва причина – процес, завдяки якому гончар зробив його;
• кінцева причина/мета – підстава, з якої його зроблено, наприклад, щоб тримати зерно.
Ці причини мали велике значення в схоластичній філософії, але не випадково наукова революція в XVII столітті збіглася з відмовою від поняття кінцевих причин. Особою, що найсильніше асоціювалася з цим, був Декарт. Його механістична філософія виключала кінцеві причини з фізики, астрономії, анатомії та навіть розумових процесів, за винятком лише проявів наших раціональних здібностей. 1859 р. Дарвінова теорія еволюції усунула кінцеві причини з усієї галузі біології одним махом. Ототожніть "кінцеву причину" з "Богом" і буде зрозуміло, чому Декартова, а пізніше і Дарвінова теорії наразилися на такий опір.
Існує величезна філософська література про поняття причиновості, і, мабуть, справедливо буде сказати, що розв’язання розбіжностей між причетними, неможливе. Неможливо стиснути сотні статтей з цього приводу до кількох сторінок, але нижчевказані приклади ілюструють кілька проблем. Такі приклади спонукали деяких філософів оголосити причиновість непослідовним, а інших називати її примітивним поняттям, що не піддається аналізові. Ще один широко підтримуваний аргумент полягає в тому, що використання слова причиновість залежне від контексту. Доки не зроблено вибір основних фактів, які слід вважати незмінними, не можна вирішити, чи слід вважати одну подію причиною іншої – єдине, що ототожнює одну подію як "справжню" причину, а не іншу, – це наш інтерес, навіть якщо майже в усіх, імовірно, буде однаковий інтерес у деяких випадках. Пошуки абсолютної, об'єктивної теорії причиновості можуть бути симптомом спроби застосувати парадигму фізики до контексту, в якому вона недоречна.
Ось кілька прикладів подій, які потрібно було б пояснити будь-якою загальною теорією причиновості:
• Сонячний опік може бути викликаний ультрафіолетовим промінням, яке випускає Сонце. Це здається таким наочним прикладом причини та наслідку, як тільки можна собі уявити, але в дальшому розділі ми побачимо, що деякі фізики заперечують, що поняття причиновості відіграє будь-яку роль у фізиці. Хоча для цього є певні підстави, незрозуміло, як можна було б дати корисне або вірогідне пояснення сонячного опіку, не згадуючи причину та наслідок.
• Розгляньте зіткнення між потягом та автомобілем, який зламався на переїзді. Більшість людей сказала б, що автомобіль – причина зіткнення, навіть якщо він нерухомий. Це слушно, якщо вони розглядають регулярний проїзд поїзда залізничною колією як частину фонового контексту.
• Несущі сутності можуть бути причиною того, що відбувається.
Коли Джил приїхала на вокзал, вона виявила, що в цей день не було жодного поїзда, і це схилило її поїхати до місця призначення.
У цьому випадку контекст – це рішучість Джил дістатися до місця призначення, яка передувала виявленню, що немає поїздів.
• У людських взаємодіях може стати майже неможливим відмежувати причини від наслідків. Наприклад, у суперечці між подружньою парою кожен може по-справжньому вірити, що власні коментарі – це реакції на провокації з боку іншого. Часто безглуздо слухати хвилини обмінів, бо вони залежать від глибших питань – нездатності кожної особи прийти до компромісу з причин, які вони нездатні сформулювати і що можуть мати довгу історію.
• Статистикам добре відомо, що наявність позитивної кореляції між двома типами подій не означає, що якась спричиняє іншу. Наприклад, існує позитивна кореляція між рішенням не стригти волосся і вагітністю, але жодна з цих обставин не спричиняє іншу. Цей зв’язок лише ймовірнісний в обох випадках, але обидва пов'язані з буттям жінки. З іншого боку, ми вважаємо, що зв’язок між вживанням антибіотиків та одужанням від бактеріальних інфекцій причинновий через істотне зменшення смертності серед тих, хто їх отримував саме з цієї причини. Медичні статистики змушені визнати, що вживання плацебо може мати позитивний вплив на здоров'я, але не тому, що воно містить будь-які активні компоненти. Тепер уже встановлено, що віра в одужання допомагає його досягти!
Хоч би що хто думав про поняття множинних і кінцевих причин, обидві регулярно використовуються у звичайному мовленні. Дальша цитата типова для багатьох популярних статтей, написаних біологами та фізиками.
Джордж Еліс – космолог Кейптаунського університету; активний квакер, він отримав Темплтонівську премію 2004 року. Його праця «Наука і реальний світ», написана 2005 року, надає широкий спектр аргументів на підтримку поняття множинної причиновості у фізиці. Ось його відповідь на питання "чому літає літак?"
У термінах знизу-вгору: це відбувається тому, що, зіштовхуючись з крилом, молекули повітря знизу рухаються повільніше, створюючи вищий тиск, аніж швидші молекул згори, тощо.
У термінах того ж рівня пояснення: він літає, бо пілот керує ним, після значного процесу навчання та випробувань, розвинувши необхідні навички, тощо.
У термінах пояснення згори-вниз: він літає, бо призначений для польоту! Це зробила команда інженерів, що працювали в історичному контексті розвитку металургії, горіння, змащення тощо.
Вони дещо аналогічні до арістотелівської формальної, дієвої та кінцевої причин, відповідно. Практично будь-які дії людини, що передбачають планування, можна проаналізувати таким способом.
Ідея про те, що подія може мати кілька причин, однаково справедливих з різних поглядів, є форма плюралізму [3], що не слід плутати з культурним релятивізмом. Останній часто характеризують як (абсурдне) твердження про те, що всі переконання всіх культурних груп однаково справедливі, належні до певного періоду. Усунення множинної причиновості було такою успішною стратегією у фізичних науках, що для її відновлення потрібно мати дуже хороші підстави. У дальших розділах ми покажемо, що не можна уникнути покликання на кінцеві причини в певних контекстах, і питання полягає не в тому, чи мають вони якусь релевантність, а коли саме вони її мають. Якщо якесь явище досить просте, що існує лише один корисний спосіб дивитися на нього, то слід очікувати, що існує лише один спосіб застосувати до нього поняття причини та наслідку. У складніших ситуаціях, до яких належить більшість тих, з якими ми стикаємося у звичайному житті, подія може мати кілька однаково придатних пояснень.
Існує незаперечна напруженість між плюралізмом і тим, що називається онтологією, вивченням первинної природи реальності. Кант стверджував, що ми маємо надію зрозуміти останню, бо на наше сприйняття світу так сильно впливає наша людська природа. Незалежно від цього, цілком правомірно цікавитися тим, що ми можемо знати про світ, враховуючи наш обмежений інтелект, як і тим, який первинно є сам світ.
Плюралізм, як він обстоюваний у цій книжці, нічого не припускає про те, який є сам світ. Скоріше, це твердження, що нам, як людям, потрібні численні, залежні від контексту погляди, щоб зрозуміти світ якнайкраще.
Для тих, хто не любить слово плюралізм, альтернатива – твердження про те, що може бути два, а то й більше, однаково справедливих та доповняльних описів одного і того ж явища. Така ідея має особливе значення в квантовій теорії, в якій корпускулярно-хвильова доповняльність була визначальна від найперших днів цього предмета. Імовірно, це тому, що квантові явища такі далекі від нашого звичайного досвіду світу.
Ідея про те, що горщики мають кінцеві причини, не особливо суперечлива, тому що горщики створили люди, і ми не можемо зрозуміти наші дії без покликання на власні наміри. В інших контекстах потрібна набагато більша обережність. Наприклад, біологи ретельно розмежовують телеологічні та телеономічні пояснення. Телеологічне пояснення передбачає наявність зовнішньої мети чи проєкту. З іншого боку, телеономічне пояснення – просто спрощена форма слів, яку ми вживаємо, коли вважаємо це корисним. У біології будь-яке покликання на функцію органу телеономічне; це не передбачає заперечення теорії еволюції Дарвіна, навіть якщо форма слів, як видається, на таку думку наводить.
Нерозумно заперечувати проти телеономічної мови з тієї ж причини, що нерозумно заперечувати проти твердження, що Сонце сходить на сході. Це не означає віри в геоцентричну теорію світу. Мається на увазі скорочення незграбного твердження, що кут між Сонцем та східним горизонтом, бачений людиною на поверхні Землі, збільшується як функція часу вранці через обертання Землі. Ніхто так не говорить, і не слід.
У повсякденному житті не завжди легко розрізнити пояснення та розуміння, і Еліс не робить цього. Філософи часто проводять детальний аналіз відмінностей цього типу, іноді ілюструючи химерними прикладами. Спроби оксфордських філософів, таких як Райл та Остін, протягом періоду – здебільшого 1950-і роки – звести всі аспекти філософії до аналізу звичайної мови, не вдалися, попри багаторічні зусилля. Залучені філософи насолоджувалися своїми дискусіями, але зрештою їхні студенти відійшли від напряму, що став безплідним. Філософ Браян Меґі (Bryan Magee), що навчався в той час в Оксфорді, але не симпатизував панівним настроям, пізніше описав тамтешню атмосферу:
Те, як поводилися ці філософи, посіяло стійку неприязнь до філософії серед обдарованих людей з інших дисциплін, багато з яких або бачили, або підозрювали – справедливо, на мій погляд, – що філософи самообманювалися і що більшість їхніх робіт поверхова і невідповідна; що всі ці витівання були скоріше питанням публічного чепуріння, ніж будь-що інше, і що це не зачіпало серйозних проблем. Не зайвим буде сказати, що тогочасні філософи робили себе ненависними в стінах свого власного університету.[4]
Визнаючи небезпечним захоплення такими дискусіями, ми будемо уникати словесних ігор, коли це можливо. Однак деколи неоднозначності та невисловлені асоціації спричиняють справжню плутанину і їх потрібно усунути. Я використовуватиму слівне пояснення, щоб звертатися до опису чи викладу події чи явища, що дає змогу людині, яка його використовує, робити певний тип передбачень стосовно того, що відбудеться в ряді подібних ситуацій, або пов'язати його з іншими подібними подіями в минулому. Пояснення в цьому сенсі можуть давати дуже точні передбачення в чітко визначених ситуаціях, особливо коли вони математичні; вони можуть мати обмеженішу точність у широкому діапазоні обставин, як у дослідженнях біорізноманіття; нарешті, вони можуть бути абсолютно помилковими, як ранні уявлення, що комети були призвістками. Одне із завдань науковців – спробувати розрізнити пояснення та усунути ті, що мають мале значення.
Таке використання слівного «пояснення» підкреслює його роль у забезпеченні певною мірою уніфікації відмінних явищ і розриває зв’язок між поясненням і причиновістю. Це особливо важливо для фізики, бо нікому не вдалося забезпечити причиновий зв’язок між розв’язком деяких наборів рівнянь та поведінкою фізичних тіл. Вони різні типи сутності, і важко побачити, як один може впливати на інший. Платонізм, здається, робить це, але при детальнішому вивченні стає очевидним, що це не так.
Птолемеєве пояснення руху планет насправді було поясненням, дарма що ми тепер знаємо, що воно фізично неправильне, і ми не використовували б його ні за яких обставин. Досі хеміки використовують кулестрижневу модель молекул замість повної квантовомеханічної теорії, попри її фізичну недостатність, бо це надзвичайно просто і дає достатньо хороші відповіді при належному використанні. Як ми побачимо нижче, в біології значення численних контекстозалежних пояснень незаперечне; жоден теоретичний виклад біологічного світу не міг би забезпечити різноманіття уявлень, яких потребують біологи.
У «Новому Органонові», опублікованому 1620 року, Френсіс Бейкон пояснив, що тепло в тілі – результат руху невидних невеликих корпускул, з яких складається тіло. Це була спекулятивна теорія, заснована на різноманітних формах доказів, але ця ідея зрештою привела Джеймза Клерка Максвела до кількісної і високоматематичної кінетичної теорії газів у другій половині ХІХ століття, коли ще багато науковців вірили, що атоми не більш ніж зручна вигадка. Сьогодні ніхто не сумнівається, що ця теорія правильна через безліч успішних передбачень, які випливають із неї.
Ньютонові закони руху і гравітації забезпечували дивовижно точні передбачення в широкому діапазоні контекстів, але залишали відкритим питання про те, чи закони спричиняли рух, чи просто описували його. Ньютон був обережний, не стверджуючи, що його закони забезпечують повне фізичне (тобто причинове) пояснення руху планет, та, однак, його критикували так, ніби він стверджував. До ХІХ століття раніші застереження щодо його законів були загалом забуті, а математичні (тобто описові) пояснення було всім, до чого прагнули люди. Після появи загальної теорії відносності ситуація змінилася; тепер рух планет був спричинений викривленням просторочасу, і дія на відстані стала такою ж неприйнятною, як і в середині XVII століття. Наступний наш крок на шляху уніфікації може цілком скасувати простір і час, як ми їх розуміємо тепер.
Квантова теорія набагато особливіша, ніж загальна теорія відносності. Вона пояснює все про рух атомів, у тому сенсі, що якщо розв’язати відповідні рівняння, то результати завжди підтверджуються експериментом. З іншого боку, всі згодні, що неможливо зрозуміти, що насправді відбувається. Дехто вважає, що це означає, що вона має бути неправильною, а інші вважають, що проблема полягає в неадекватності наших розумових процесів.
Пояснення у вищезгаданому сенсі – не розумові стани; вони можуть бути записані на папері та прочитані іншою людиною через роки. Часто кажуть, що вони забезпечують розуміння, яке залучає розумовий стан, а також істинні твердження. Останнє спричиняє проблеми філософів, тому що ніколи не можна бути впевненим, що розуміння чого-небудь правильне. Хоча це неминуче, в цьому випадку це не певніше, ніж для всіх інших претензій на знання. Треба погодитися, що кожного разу, коли хтось каже, що щось розуміє, він може виявитися неправим.
Кілька пояснень подій звичне для біології. Розгляньмо реакцію тварини (або людини) на ознаки небезпеки. Це може спричинити вироблення певних гормонів гіпоталамусом, а потім гіпофізом; це стимулює надниркову мозкову речовину виробляти адреналін, який змушує серце битися сильніше і, отже, збільшує надходження крові до м’язів та мозку. (Цей опис взаємозв'язку між діяльністю відповідних органів сильно спрощений, але цього буде достатньо.) Як описано вище, кожна подія в ланцюжку викликає наступну, і ніякого посилання на повну функцію не потрібно. Для когось, хто досліджує фізіологію чи медичну патологію, це може бути правильним рівнем пояснення. Однак, якщо сказати, що функція системи полягає в тому, щоб тварині вдалося врятуватися від загрози її виживанню, то можна правильно передбачити, що якщо якийсь інтервал ланцюга провалиться, її життя було б загрожене. Будь-яке посилання на повну функцію процесу передбачає телеономічне пояснення високого рівня, яке не вимагає детального знання біохемічних процесів і не означає, що система задумана якимсь зовнішнім чинником, таким як Бог.
У статті, написаній 2004 року, критикуючи антропоцентричні пояснення, ботанік Дейвід Генк справедливо звертає увагу на небезпеку присвоєння функцій поведінці рослин. Він зазначає, що "занадто часто пояснення в біології, які вважаються інтуїтивно правильними, так роблять, бо вони відображають людські цінності".[5] Однак навіть він покликається на «пігмент, фітохром, [тобто] прив’язаний до біологічного годинника в системі, що вимірює тривалість ночі з дивовижною точністю». Використовуючи термін "біологічний годинник", він призначає функцію клітинним процесам, які він описує. Наука полягає в тому, що треба постійно застерігати про можливість збитися з пантелику через антропоцентричні забобони, а не те, що можна обійтися без поняття функції.
На практиці неможливо уникнути трактування біологічних процесів таким способом. Хірургічна операція з трансплантації залежить від переконання в тому, що тілесні органи мають функції і можуть бути замінені подібними, але здоровішими органами з відповідними запобіжними заходами. Гепатоцелюлярній карциномі (раку печінки) не призначається жодна функція, хоча її зростання можна відмінно проаналізувати в термінах фізіологічних та біохемічних процесів. Називаючи це патологічним процесом, ми даємо оцінку, що його наслідки несприятливі для здоров'я всього організму, і допускаємо ідею, що поняття здоров'я змістовне. Ми просто не можемо жити своїм життям без таких оцінок: вони заражають кожен аспект нашої мови та наших мисленнєвих процесів.
Якщо хочеться зрозуміти, чому рівень хлорфлуоркарбонів в атмосфері Землі постійно зростав приблизно до 1990 року, після чого він стабілізувався і знову почав поступово знижуватися, фізика і хемія дають дуже обмежене розуміння, хоча все, що відбувалося в цей період, відповідало фізичним законам.[6] Натомість треба згадати Монреальський протокол 1987 року, пов'язаний з ним політичний процес та наміри тих, хто підписує цей Протокол, і всі вони добре задокументовані як політико-історичні події. Поступову та законодавчо підкріплену заміну ХФК на ГФК (гідрофлуоркарбони) в холодильних уставах можна пояснити лише посиланням на тиск науковців на уряди, що було результатом їхнього побоювання через можливі наслідки, якщо цього не зробити. Це не винятковий випадок, а норма для більшості того, що відбувається навколо нас.
Можна також запитати, чому ХФК замінюють на ГФК, а не що-небудь інше, і тут важлива фізика та хемія. (Хемікам доведеться пробачити моє спрощення теми, що стосується низки споріднених сполук.) ХФК реагували з озоном у верхній атмосфері, і це пошкоджувало озоновий шар, який захищає нас від шкідливого ультрафіолетового проміння. ГФК замінили їх у багатьох сферах застосування, бо, хоч і не повністю нешкідливі, вони не мали такого ж хемічного впливу на озон і могли використовуватися як холодоагенти без великих комерційних втрат. Зауважте, що навіть на цьому рівні потрібно звертатися до питань охорони здоров'я та економіки, щоб зрозуміти атмосферні події – фізики та хемії недостатньо.
Теоретично можна стверджувати, що існує повне, редукціоністське пояснення явища ХФК. Весь світ, разом з атмосферою, хемічними заводами, спостерігальним обладнанням та комп’ютерами кліматологів, мізками політиків і тих, хто реалізує їхні рішення, – це сукупність атомів, які взаємодіють за законами квантової механіки. Можна стверджувати, що якщо розв’язувати відповідні рівняння з правильними початковими умовами в лоб, слід передбачити, що рівень ХФК буде змінюватися в часі точно так, як спостерігалося. Однак такий редукціоністський аналіз явища – фантазія, а не серйозна можливість: відповідні обчислення значно перевищують усе, що ми можемо собі уявити. Зокрема, ніхто не уявляє, як частину, що стосується політичних переговорів, у якій брали участь тисячі людей з усього світу, можна було б зрозуміти за допомогою будь-якого процесу наукового аналізу.
Твердження, що є обмеження того, що комп'ютери можуть аналізувати, потребує пояснення. Існує математична теорема про те, що будь-яка універсальна машина Тюрінга може імітувати продуктивність будь-якої іншої такої машини, незалежно від розміру та складності двох машин. (Машина Тюрінга – це абстрактна специфікація комп'ютера, і, як кажуть, вона універсальна, якщо має певний мінімальний перелік властивостей.) Критичне застереження – те, що ігнорується час, затрачений на обчислення. Розрахунки, які закінчаться лише через трильйони років, для нас не мають жодного актуального значення. Математичні теореми, які ігнорують подібні питання, мало допомагають при обговоренні проблем у реальному світі.
Шахи забезпечують ще один приклад обмежень математичного аналізу. Назвімо позицію виграшною, якщо гравець, який ходить, зможе вирвати перемогу, попри будь-яку можливу відповідь. Назвімо її програшною, якщо незалежно від гравця, що ходить, його противник зможе вирвати перемогу. Назвімо всі інші позиції відкритими: залежно від ходів, які гравці роблять, вони можуть перетворитися на виграшну чи програшну позицію або закінчитися внічию. Теретично, два нелюдські інтелектуальні гравці можуть оглянути всі можливі позиції від самого початку. Зробивши це, той чи інший повинен здати партію, не пересуваючи жодної фігури, або ж вони повинні негайно погодитися на нічию. Шахи – це життєздатна гра лише через фатальні слова "в принципі". Немає реального способу розпізнати виграшні позиції на початку гри. Навіть найкращі гравці застосовують зовсім інакшу стратегію від викладеної вище. Вони оцінюють позиції, використовуючи неформальні методи, засновані на досвіді та інтуїції. До них належать "практичні правила", такі як "якщо ваша королева збита, то ви майже напевно програєте, хіба що у вас буде розумна серія примусових ходів або якщо королева опонента сильно обмежена у своїх ходах". Такі правила не завжди приносять перемогу над надприродно розумним супротивником після «належного» аналізу, але ні ми, ні будь-які комп'ютери, які ми можемо собі уявити, не змогли б реалізувати належний аналіз. Існування таких комп'ютерів не створює філософських проблем «в принципі», але, як і з багатьма аргументами щодо принципів, це абсолютно не має для нас значення.

2.2. Стріла часу
1913 року Бертренд Расел написав есе "Про поняття причини", у якому стверджував, що наука дарма використовувала цю концепцію, від якої слід відмовитися.
Мені здається, що філософія не повинна брати на себе такі законодавчі функції, а причина, чому фізика перестала шукати причини, полягає в тому, що насправді таких речей немає. Закон причиновості, я вважаю, як і багато іншого, що проходить перевірку серед філософів, – пережиток минулого віку, що вцілів, як і монархія, лише тому, що його помилково вважають таким, що не шкодить.
Расел описав науку як забезпечення об'єктивних описів, що віддають перевагу антропоцентричним уявленням, які використовуються в інших сферах життя. Це все звучить дуже логічно, і Расел був провідним логіком у той час, коли ця тема, як вважалося, мала велике фундаментальне значення. Однак його слова залишилися непочутими, і протягом останнього століття науковці всіх переконань продовжували використовувати мову причини та наслідків, і то не лише в повсякденному житті. 2007 року Рос і Спюрет помітили, що в останні роки слово "причина" вживається приблизно в 90 документах щомісяця лише в журналі «Саєнс». Я перевірив їхній висновок за допомогою гуглу. Коли я набрав «мета цього дослідження», то отримав 1 850 000 збігів.
Фізик Джон Нортон – один із тих, хто стверджував, що поняття причини та наслідків не відіграє ніякої фундаментальної ролі в науці, хоча він вважає, що може бути зручно використовувати його у відповідних наукових контекстах.[7] Він згадує про кантівський розгляд причиновості, але досить негативно. Я доводитиму, що:
незалежно від того, чи рівняння фундаментальної фізики виправдовують використання поняття причини та наслідку, ми як люди не зможемо розуміти більшість того, що відбувається навколо нас, не використовуючи його.
Аргументи Расела і Нортона припускають, що реальність можна ототожнювати з фізикою і фізику можна прирівнювати до математичних рівнянь, які описують основні сутності, чи то поля, чи частинки. Це дуже вузький погляд навіть на фізику. Теорії у фізичних науках містять такі елементи:
• математичні рівняння, що описують загальну теорію;
• інтерпретацію теорії, зокрема типи інструментів, які використовуються, щоб встановлювати зв’язок змінних у рівняннях із реальним світом;
• область застосовності теорії;
• конкретні розв’язки загальних рівнянь (або вихідні дані), які дають змогу пов’язувати загальну теорію з ситуацією, у якій вона застосовується.
Полані та Полкінґгорн[8] підкреслили, що всі, крім першого, залежать від судження та майстерності фізиків, що передаються від одного покоління до наступного. Як людська діяльність, наука – це набагато більше, ніж набір рівнянь. Відмінність між минулим і майбутнім, безумовно, виникає в якийсь момент – людина встановлює апарат, перш ніж проводити експеримент, і розглядає спектральні характеристики зорі після того, як вона випромінила світло. У липні 1994 року комета Шумейкерів – Леві зіткнулася з Юпітером, але ніхто не вірить, що комета може раптом вийти з планети і вистрілити в космос.
Зосередженість Айнштайна на загальних рівняннях, на відміну від окремих розв’язків, була його великою силою, але також і фатальною слабкістю. Він відкрив загальну теорію відносності, але завжди відкидав розв’язок, що описує чорні діри, як невідповідні до його бачення предмета. Як виявилося, аналіз чорних дір дав більше розуміння теорії загальної відносності, ніж будь-що інше за останні сорок років. Після 1920 року він витрачав значну частину свого часу, намагаючись побудувати єдину теорію поля, не маючи успіху. Тим часом ті, хто застосовував нову квантову теорію, досягали стійкого прогресу, що мав перетворити науку. На жаль, багато фізиків-теоретиків сучасного покоління, здається, вважають своїм зразком для наслідування Айнштайна, а не Ньютона, який повністю залучав дані спостережень, коли писав «Принципи».
Область застосовності теорії може припускати визначення діапазону значень деяких параметрів, для яких теорія забезпечує досить точні передбачення. Хемія, як ми тепер розуміємо, більш-менш визначена своєю областю: це вивчення сукупностей атомів, для яких міжатомний інтервал становить кілька ангстремів, а температура не більше ніж кілька тисяч градусів Цельсія. Ньютонова фізика початково була вивченням тіл, розміри яких варіювали від сантиметра до розміру Сонцевої системи. Дивовижно, що фактична область її застосування коливається від мільйонної частки метра до розмірів у багато разів більших за розміри нашої галактики. Її область застосовності в часі сягає понад мільярда років. Області загальної теорії відносності та квантової теорії перекривають ньютонівську механіку, і дають змогу нам робити точні передбачення, коли стара теорія не працює. Область застосування біологічних наук визначити не так просто, але вона не охоплює питань, пов'язаних з етикою, законом або грошима; якою мірою вона охоплює вивчення свідомості та свобідної волі, залишається визначити.
Коли ми дивимося на фізичний світ, то бачимо, що минуле та майбутнє виглядають зовсім інакше – цей факт часто називають «стрілою часу». Наприклад, в астрономії кількість водню в зорі – це спадна функція від часу, бо водень – це паливо, яке зберігає зорю сяйливою. Всесвіт не симетричний щодо обернення часу, і пояснення цього факту майже напевно передбачає його початок відліку, іншими словами – Великий вибух. Це загалом вважають поясненням другого закону термодинаміки, який стверджує, що, належним чином виміряний, безлад системи повинен зростати з часом, якщо немає зовнішніх причин, що запобігають цьому, наприклад, постійного потоку енергії від Сонця. Другий закон передбачає теоретичні підвалини існування стріли часу. Це один з небагатьох наукових законів, занесених у юридичний кодекс: Патентне відомство США відхиляє заявки на вічні двигуни без розгляду. Якщо стріла не відображається у фундаментальних рівняннях фізики, то вона повинна бути наслідком початкових умов або типів розв’язку тих рівнянь, що фізично релевантні.
Стріла часу має великий вплив на живі організми. Кожна тварина починає життя як одна клітина і закінчує його як велика кількість клітин, її часто поїдають інші організми. Дерево може впасти і зогнити, але зворотний процес ніколи не відбувається. Нас вчать читати і писати на початку нашого життя, а не в кінці. Ці факти обумовлюють наше існування та кожен аспект нашої мови.
Наявність стріли часу прямо не виправдовує використання таких термінів, як причина та наслідок. Один з варіантів розв’язання цієї подальшої проблеми – звернення до Кантових ідей, які будуть розглянуті далі в цьому розділі. Може здатися дивним перейти від незворотної динаміки до одного з найнезрозуміліших філософів усіх часів. Багато його уявлень про науку були абсолютно помилкові, але він мав щось справді важливе, щоб зробити внесок у це питання.
Навіть якщо хтось припускає існування стріли (тобто напряму) часу, це не пояснює, чому ми маємо враження, що час – це щось, що минає. Ми відчуваємо себе вбудованими в сьогодення, яке змінюється, без того, що ми маємо щось для цього робити. Наше сприйняття часу сильно відрізняється від сприйняття простору, хоча теорія відносності говорить нам, що вони однотипні. Це найбільша загадка щодо природи реальності, чи, можливо, щодо нашої власної природи. Якби природу часу можна було пояснити, можливо, ми мали б набагато чіткіше уявлення про природу нашої суб'єктивної свідомості.

2.3. Редукціонізм
Нелегко описати редукціонізм кількома словами, бо він має дуже багато аспектів, але він передбачає намагання пояснити поведінку складної сутності в термінах (або припускаючи існування) набагато менших і простіших компонентів, які можуть бути повністю проаналізовані. У разі успіху теорія, що описує поведінку компонентів, вважається фундаментальнішою, ніж теорія початкової сутності. Врешті-решт компоненти можуть розкладатися на ще менші сутності, що приводить до ієрархії все більше і більше фундаментальних теорій.
соціальні структури
׀
психічні стани
׀
біологія
׀
хемія
׀
атомна фізика
׀
теорія всього

Рис. 2.1. Редукціоністська ієрархія.

На рисунку 2.1 показана типова ієрархія, на якій теорія всього, що її нині ще нема, міститься внизу, а психічні стани – біля верху. Вкрай важливий складник редукціонізму – твердження, що причиновість – це однобічний процес, від більш фундаментальних до менш фундаментальних описів, які іноді відкидаються як епіфеноми, бувши "нічим іншим, як" наслідками "справжніх" причин, що лежать в основі.
Далі ми перерахуємо кілька заперечень проти вищезгаданої позиції редукціоністів. Нижче вони будуть детальніше вивчені.
• Існує фундаментальний аспект реальності, який стосується Бога, людської душі та життя після смерті.
• Навіть якщо питання, пов'язані з етикою, цілями та значеннями, виникають лише з нашої природи як розумних, соціальних тварин, ми можемо братися до них лише на своїх власних умовах.
• Редукціоністська програма займає спрощену позицію до причини та наслідку. Сутності високого рівня часто спричиняють поведінку сутностей нижчого рівня особливим чином.
• Той факт, що редукціонізм був надзвичайно успішною науковою методологією, особливо в галузі фізичних наук, не означає, що це єдиний цінний спосіб дивитися на світ.
Важливо розрізняти редукціонізм як філософську позицію (або світогляд) і як методологію. Редукціонізм у попередньому розумінні тепер розглядають як антитезу релігійної віри, тому досить іронічно, що він завдячує своїм походженням механістичній філософії Рене Декарта, що був побожний католик. У середині ХХ століття Скінер довів редукціоністську філософію до її логічних меж, прийнявши те, що називається біхевіористичним (поведінковим) підходом. Він намагався знайти прямі зв’язки між стимулами та реакціями, без будь-якого покликання на можливі психічні стани своїх експериментальних тварин. Його віра в те, що всю поведінку тварин і людей можна звести до, певно, досить складної серії умовних рефлексів, було навіть екстремальнішим, ніж у Декарта, який допустив душі пояснювати ті людські вчинки, що передбачали раціональну думку. Скінерову програму багато хто відкидав як духовно неспроможну, але історія про те, що він понад рік тримав одну зі своїх дочок у "клітці Скінера", позбавляючи її нормальних людських контактів, – міт. Тепер його теорії розглядаються як безнадійно неадекватний опис нормальної людської поведінки, хоча вони мають певну цінність при лікуванні людей з певними психологічними проблемами, такими як фобії.
Коли фізики кажуть, що вони вважають, що теорія всього існує, як це робив Стівен Гокінг, вони висловлюють переконання, що врешті-решт розроблять теорію, яку ніколи не потрібно буде переглядати. Це може стосуватися елементарних частинок, струн чи чогось, що ще не було уявлене, але майже напевно буде описане математичними термінами. Це не віщує кінця фізики, бо розробляння застосунків цих рівнянь було б Геркулесовим завданням. Наше сучасне розуміння квантової теорії наводить на думку, що теорія всього була б імовірнісна, і тому не буде повністю визначати поведінку фундаментальних сутностей в теорії, незалежно від того, чи це будуть елементарні частинки, чи ні. Немає логічної необхідності вірити, що така теорія існує: можна сподіватися зробити внесок, навіть фундаментальний внесок, у знання людини, не маючи жодного зобов'язання щодо того, куди врешті приведе ця наукова справа.
Існує багато книжок, що вивчають взаємозв'язок між редукціонізмом, виниклими явищами та складністю. Виникнення – небезпечне слово, бо воно має два істотно різні значення. Деякі розрахунки стверджують, що нове явище справді постає (виникає), коли достатньо велика кількість простих сутностей, таких як атоми, мурахи, нейрони або комп’ютерні компоненти, взаємодіють так, що, здається, неявним у їхній індивідуальній природі. Інші мають на увазі, що, хоча насправді нічого нового не з’явилося, нам стає зручніше або навіть необхідніше використовувати інакший тип мови для опису складних сутностей, бо так працює наш розум. Під час обговорення природи суб'єктивної свідомості це розрізнення має особливе значення.
Класифікація речовин на тверді тіла, рідини та гази – типове виникле явище, бо воно не пов’язане з властивостями складових молекул речовин. Є вагомі причини стверджувати, що існування трьох фаз реальне: з хорошим наближенням тверді речовини мають фіксовані розміри та форми, рідини мають фіксовану густину, але змінну форму, тоді як гази мають змінні густину та форму. Однак якщо вивчити фазову діаграму типової речовини, зображену на рисунку 2.2, можна виявити, що ситуація не така проста, як здається. На діаграмі ми позначили «критичну точку», яка стосується певної температури та тиску розглядуваної речовини. Якщо на діаграмі залишатися ліворуч від критичної точки (тобто розглядати лише температури, значно нижчі від критичної температури), відмінність між рідиною та газом чітка. Однак праворуч від критичної точки (тобто за вищої температури) не можна явно розділити плини на рідини та гази. Існування критичної точки не математична чи лінгвістична умова. Коли температура і тиск наближаються до критичних значень, плини стабільно втрачають прозорість щодо світла, явище, яке називається критичною опалесценцією. Це пояснюється на нашому рівні збільшенням коливань в масиві плину між рідким та газоподібним станами, а на молекулярному рівні – швидким збільшенням дальніх міжатомних кореляцій поблизу критичної точки.

Рис. 2.2. Загальна фазова діаграма.
[temperature – температура; pressure – тиск; solid – тверде тіло; liquid – рідина; gas – газ; critical point – критична точка]

Надзвичайно дивно, що велика кількість абсолютно різних хемічних речовин – наприклад, вода, спирт та ртуть – усі виявляють дуже схожі макроскопічні особливості, дарма що вони мають мало спільного на атомному рівні. Усі рідини підлягають однаковим рівнянням руху, і ці рівняння – ключ до розуміння багатьох їхніх властивостей. Пояснення цього – головне технічне завдання в статистичній механіці. Експерти погоджуються, що властивості окремих твердих тіл, рідин та газів можна, доклавши великих технічних зусиль, вивести із властивостей атомів їхніх компонентів, використовуючи методи статистичної механіки, але це не розв’язує філософського питання про первинну реальність трьох фаз речовини. Вірус (гіпотетичний, розумний) може мати інший погляд на природу рідин, але ми не віруси. Наша мова та поняття виправдано адаптовані, щоб допомогти нам зрозуміти наш власний досвід як сутностей середнього розміру, які живуть при проміжних температурах і тиску.
Поняття виду в біології – ще один приклад концепції, корисної, попри брак чіткого означення. Дійсно Дарвін присвятив розділ 2 «Про походження видів» роз'ясненню, що різниця між видами та сортом була умовна. Останні відкриття про перенесення генів між бактеріями лише підкреслюють цей момент. Якщо подивитися досить довго, один вид може поступово розділитися на два чи більше, і немає моменту часу, коли відбувається поділ. З такою ж неточністю стикаємося, коли намагаємось описати квантовомеханічні процеси звичайною мовою. Нестабільні елементарні частинки не розпадаються раптово; якщо досліджувати їх розпад математично за досить короткий масштаб часу, то виявляється, що процес безперервний, без різкого початку чи кінця. Він здається різким, тому що ми зазвичай дивимося на такі речі у власному масштабі часу.
Взаємозв'язок між хемією та фізикою може бути використаний для ілюстрації успіхів та обмежень редукціоністського світогляду. У 1970 р. комп'ютерні розрахунки властивостей молекул були можливі лише в тому разі, якщо вони були надзвичайно прості. Багато хеміків не вірили, що цей новий спосіб вивчення предмета може зробити серйозний внесок. Повільно, але неухильно моделі ставали дедалі досконалішими, а комп’ютери – потужнішими, внаслідок чого сьогодні університетські хемічні лабораторії використовують комп'ютерне моделювання як рутинний інструмент. 1998 року Волтер Кон і Джон Попл були нагороджені Нобелівськими преміями за свою піонерську роботу з розроблення цієї галузі. Тепер погоджуються, що хемія в цьому сенсі повністю зводиться до фізики.
З іншого боку, Нобелівська премія, присуджена Керлу, Крото та Смолі в 1996 році, свідчить про одне з обмежень редукціоністської програми. Вони встановили, що існує абсолютно новий клас сполук, що складається повністю з вуглецю, перша з яких, C60, була названа бакмінстерфулероном (коротко – бакібол) на честь архітектора Бакмінстера Фулера. Бакібол, показаний на рисунку 2.3, сам по собі не новий. Архімедові він був відомий як ікосидодекаедр, а більшості людей сьогодні – як розташування панелей, що використовуються при створенні футбольного м’яча.
Хоча існування C60 було легко підтвердити після цієї події за допомогою комп'ютерного моделювання, його не можна було передбачити по-справжньому ab initio обчисленням найнижчого енергетичного стану 60 атомів вуглецю. Кількість можливих конфігурацій 60 атомів така величезна, що перед тим, як розпочати обчислення, потрібно досить точно вказати, який тип конфігурації цікавить. Історично відкриття структури С60 залежало від використання набагато примітивніших кулестрижневих моделей, заснованих на старомодній хемічній та геометричній інтуїції. Це заперечення можна було б відкинути, стверджуючи, що обчислення ab initio можна було виконати «в принципі», ухильні слова, що обговорюються нижче.

Рис. 2.3. Молекула бакіболу C60.

Ненсі Картрайт (Nancy Cartwright) та інші критикували редукціонізм, і достоту весь статус науки, стверджуючи, що це соціальний конструкт, який залежить від домовленостей про те, як встановлюються експерименти, передані від вчителя до учня: за нею, немає підстав вважати, що вони мають якесь значення поза лабораторією. Логічного обґрунтування може і не бути, але логіка – це ще не все. Достоту це лише незначна частина загальної структури науки.
Якби знову і знову не виявлялося, що явища, відкриті в лабораторіях, застосовуються за найрізноманітніших інших обставин, наука була б не більш ніж інтелектуальна гра.
Зокрема, Ньютонова теорія гравітації пояснює не лише орбіти планет, а й тисяч астероїдів, оптичних подвійних зір і навіть галактик, усі вони цілком невідомі в XVII столітті. Ядерний синтез пояснює потужність водневих бомб, випромінювання енергії Сонцем та пропорції різних елементів у Всесвіті. Ніхто не міг знати, що наука буде така ефективна, але ми виявили, що це так, і наша впевненість у цьому зростає в міру розширення її меж.

Рис. 2.4. Довкільна проблема.
[environmental degradation – деградація навколишнього середовища; rising standard of living – підвищення стандартів життя; rising CO2 levels – підвищення рівня CO2; human indifference –
людська байдужість]

Лабораторні експерименти приводять до принципів, які можна застосовувати в найрізноманітніших ситуаціях, і в цьому сенсі вони забезпечують об'єктивні знання. Це не означає, що інші форми розуміння не варті нічого, або що вони врешті-решт будуть замінені. На рисунку 2.4 схематично показано наближення світової довкільної катастрофи. Уникнення цього залежить від нашої рішучості переконати тих, хто має політичну та промислову владу, створити соціальний лад, у якому наші діти зможуть насолоджуватися чимось на зразок того способу життя, який мали ми самі. Наше втручання повинно ґрунтуватися на соціальних міркуваннях, але його наслідки будуть повністю фізичні, – зменшення кількості CO2 в атмосфері. Чи є в нас колективно моральні сили та почуття спільності щось зробити, поки не пізно, ще належить побачити, але філософські аргументи, що наші занепокоєння "не більш ніж" наслідки взаємодій атомів у нашому мозку, не забезпечують корисного розуміння.

2.4. Детермінізм
Редукціонізм і детермінізм регулярно плутають. Редукціоністи прагнуть зрозуміти, що керує поведінкою світу. Детерміністи висловлюють набагато сильнішу заяву, що можна «в принципі» передбачити точну поведінку будь-якого тіла за умови знань про відповідні закони та точні дані про весь стан Всесвіту на певний момент. Цю ідею Лаплас висунув близько 1800 року як результат дивовижного успіху Ньютонової програми.

Якщо детермініст хоче заздалегідь передбачити хід лісової пожежі, йому, можливо, доведеться точно знати, куди вдарить блискавка. Це вимагало б неймовірно детального знання швидкості вітру, густини пари, температури та розподілу електричного заряду у величезному об’ємі атмосфери. Він також повинен знати точний розподіл і вологість горючих матеріалів у лісі. Немає реальної можливості зібрати всю цю інформацію, не кажучи вже про її належне використання. Дійсно, незрозуміло, чи існують точні значення різних величин, за винятком вузького контексту використовуваної математичної моделі, бо хаотичний характер атмосферної динаміки означає, що не можна ігнорувати вплив ефектів на атомному рівні. У звичайному розумінні квантова теорія внутрішньо ймовірнісна й підриває Лапласів аргумент; тому детермініст повинен вважати, що вона неправильна (як це робив Айнштайн), або прийняти її незагальноприйняте тлумачення.
Це чудова безпрограшна ставка, коли люди, які люблять стверджувати, що все можливе "в принципі", намагаються переконати вас і щиро вірять, що їхні теоретичні аргументи мають пріоритет над властивостями реального світу. Заміна фрази "в принципі" на "ні" часто робить речення відповіднішим до дійсності. Це не означає, що теоретичні міркування не можуть кинути світла на дискусії. Часто вони це роблять, але доводиться розглядати кожне по суті, і судити, чи дійсно висновок, досягнутий за допомогою певної математичної моделі, справді релевантний до початкової проблеми. У повсякденному контексті помилкові висновки зазвичай не наслідок збоїв логіки. Вони вбудовані в спосіб формулювання проблеми.
Поки декого продовжують мучити подібні проблеми, світ рухається далі. Бредлі Ефрон, відомий статистик, зазначив, що фізикам доводиться неухильно частіше консультуватися зі статистиками, бо проблеми, з якими вони стикаються, стають дедалі складнішими і заплутанішими. Оцінення маси нейтрино або розподіл галактик у Всесвіті – це не проблеми, які можна легко розв’язати. Ймовірність і статистика сьогодні пронизують кожен аспект фізичної науки, практично і теоретично, і нам потрібно пристосувати своє ставлення до цього факту.
Гравітаційні ефекти малих, невідомих віддалених тіл можуть здатися незначними при вивченні земних подій через надзвичайну слабкість гравітаційних сил. Це неправильно. Первинна причина – надзвичайна нестабільність законів, що регулюють молекулярний рух та плинодинаміку. За словами фізика Майкла Бері, гравітаційне поле, зумовлене одним додатковим електроном в межах відомого Всесвіту, має істотний вплив на рух молекул газу в камері протягом частки секунди; послідовні зіткнення між молекулами посилюють вкрай незначне збурення в початкових умовах, спричинених електроном, і ефект наростає експоненційно. Ці ефекти не піддаються вимірюванню, бо ніхто не міг би обчислити, де були б молекули, якби не було відповідального електрона. Давід Руель підрахував, що приблизно через день можна очікувати, що це вплине на форми хмар і локацій поривів вітру. Протягом кількох тижнів, імовірно, зміниться картина глобальної погоди.
Ці оцінки дуже грубі, але висновки, ймовірно, перебувають у межах кількох порядків. Комп'ютерні прогнози погоди підтверджують теоретичні висновки: наслідки крихітних змін початкових даних швидко накопичуються та роблять прогнози марними після напрочуд короткого періоду. Покликання на "ефект метелика" відволікають увагу від проблеми, що набагато гірша, ніж здається на перший погляд. Існують мільярди летючих комах, кожна з яких нерівномірно рухається навколо так, що залежить від власного довкілля. Зовнішні події, зокрема погода, впливають на їхні рухи так само, як їхні рухи впливають на погоду.
Просто неможливо побудувати систему опрацювання інформації, яка могла б збирати та використовувати всі відповідні дані про кожну летючу комаху, не кажучи вже про кожну частинку Всесвіту, зокрема кожну частинку самої системи. Це було б справедливо, навіть якби закони Ньютона були абсолютно істинні, й не довелося б боротися із крайньою невизначеністю внаслідок квантової теорії. Навіть якби це була якась сутність поза Всесвітом, що могла б зробити відповідні обчислення та зберігати всю відповідну інформацію, вона не могла б отримати цю інформацію через принцип невизначеності в квантовій теорії. Отримання інформації спричинило б зміни в квантовому стані Всесвіту, що зробило б обчислення нічого не вартими. Ми змушені зробити висновок, що, якщо фізичні закони, які ми знаємо, справді істинні, їх не можна використовувати для надання довгострокових прогнозів погоди, навіть «у принципі».
Звісно, фізичні закони, які ми знаємо натепер, не істинні в жодному кінцевому сенсі. Вони навіть не узгоджуються між собою в певних екстремальних ситуаціях, і фізики все ще шукають свою Теорію всього. Однак квантова теорія така точна в розглянутих вище обставинах, що ніхто не вірить, що висновки щодо прогнозів погоди будуть спростовані майбутніми подіями.
Поведінку людини неможливо передбачити протягом дуже коротких періодів часу. Дійсно, наші дії лише через хвилину можуть залежати від того, чи збирається хтось у світі зробити несподіваний телефонний дзвінок – навіть помилково. Прогнозування таких питань залежатиме від того, як багато відомо про зовнішні фактори, у цьому випадку про наміри значної кількості інших людей у віддалених місцях, відповідну інформацію неможливо зібрати. Ми робимо висновок, що застосовність детермінізму до дій людини – це метафізична віра, яку неможливо перевірити.
Попри викладене, існує багато ситуацій, коли можна за допомогою комп’ютера передбачити поведінку помірно складної системи з високою точністю, враховуючи достатні дані. Навіть у таких випадках це не достатній замінник для розуміння того, що відбувається. Серйозна слабкість числових моделювань полягає в тому, що якщо змінити дані або розрахункові параметри системи, доведеться повторювати обчислення заново. Розуміння дає змогу нам іти напролом у цьому процесі і робити грубі та готові судження про ймовірні наслідки деяких змін у розрахунку. Натепер тільки людина може щось зрозуміти, і посилання на розуміння – це визнання того, що детерміністичної філософії нам недосить, навіть тоді, коли цього достатньо для природи та наших комп'ютерів.
Востаннє редагувалось Нед липня 24, 2022 12:51 am користувачем Кувалда, всього редагувалось 1 раз.
Кувалда
Редактор
Повідомлень: 5809
З нами з: Сер травня 27, 2009 8:33 pm

Re: Чому переконання мають значення: роздуми про природу науки

Повідомлення Кувалда »

2. Становище людини
Фізика забезпечує один тип розуміння. Є й інші.

2.1. Вступ
Людина намагається зрозуміти світ, у якому ми живемо, принаймні п'ять тисяч років. Усталене обертання небес і нерівномірніші, але все ж передбачні, рухи планет спонукають нас думати, що іншими аспектами природи можуть керувати непорушні закони. З плином часу наші знання про світ поглиблювалися, а також набували математичнішого характеру. Розуміння того, чому математика має таку глибоку застосованість, – стійка загадка, яку ми детально обговоримо в розділі 3.
Ті, хто вирішить присвятити свою кар’єру математиці чи фізиці, зокрема, ймовірно, випустять з уваги, що більшість аспектів нашого соціального та етичного світів повністю не непіддатлива математичному аналізові. Це може призвести таких людей до редукціоністської картини реальності, у якій соціальний та етичний світи – лише запізнілі другорядні питання. У цьому розділі ми виступаємо за плюралістичніше бачення світу, виходячи з того, що ми не можемо усвідомити власний досвід будь-яким іншим способом, хоч би яким насправді був сам світ.
Математики та фізики аж ніяк не унікальні в тому, щоб бачити світ через окуляри своїх власних дисциплін. Політики, богослови та інші проявляють подібну поведінку. Філософи науки схильні проводити повторний аналіз старих питань з дедалі більшою деталізацією, ігноруючи нові проблеми, що гостро потребують їхньої уваги. Науковці, з іншого боку, часто не усвідомлюють, що їхній "здоровий реалізм" – це філософська позиція, і що врегулювання різноманітних серйозних зауважень до неї не мале завдання. Розв’язання цих проблем передбачає серйозну взаємодію з тим, що думає інша сторона, але для цього потрібен час і зусилля, які мало хто готовий докладати.
У цьому розділі подано низку аргументів, які разом наголошують на тому, що логічно прямолінійний, редукціоністський виклад реальності не може дати нам змоги сказати все, що ми хочемо. Редукціонізм, означений нижче, був надзвичайно успішною науковою методологією, чиї тріумфи аж ніяк не закінчені, але це не означає, що це єдино правильний спосіб дивитися на світ. Насправді багатство нашого досвіду та культури значною мірою залежить від різноманітності різних перспектив, необхідних у різних контекстах.
Простіше описати обмеження редукціоністської методології, ніж запропонувати альтернативу, що не перебуває в очевидному конфлікті з сучасним науковим розумінням. Відмінну спробу зробив Едвард Слінгерленд (Edward Slingerland), чия обізнаність охоплює давньокитайську культуру, релігію та філософію.[1] Викладений тут плюралістичний розв’язок має багато спільного з його ідеями.
Почнемо зі спостереження:
Людська поведінка не завжди підкоряється диктатові спрощених логічних моделей, і не повинна.
Нижчевказана гра показує, як важко відокремити «прості» логічні проблеми від людської психології. Подібні головокрутки викликають дедалі більший інтерес серед економістів через їх повторюване спостереження, що економічна поведінка людей не підпорядковується диктатові гіпотези «ефективного ринку». Це останнім часом привело до появи дисципліни, яку називають економічною психологією.
Двоє незнайомців у казино грають у гру, в якій переможець отримує виграш розміром 100 доларів, але жоден гравець не отримує своїх попередніх платежів у казино. Вони по черзі додають до своїх загальних платежів, спочатку нульових. Особа з вищою сумою платежу виграє, коли інша особа відмовляється додавати більше грошей. Якщо вони зупиняються з рівними загальними платежами, обоє програють.
Одна з можливостей полягає в тому, що гравець A вкладає $ 1, а інший відмовляється грати, і тоді гравець A виграє 99 доларів. Але якщо гравець B покладе $ 2, а гравець A зупиниться, гравець A втрачає $ 1, тоді як гравець B виграє 98 доларів. Якщо обоє гравців продовжують гру, загальний внесок кожного зростає. Скорочу аналіз, припустимо, що гравець A вклав 90 доларів, а гравець B – 99. Мабуть, логічно гравцеві А вкласти додаткові 10 доларів, щоб закінчити беззбитково, замість того щоб втратити 90 доларів. Але тоді гравцеві B логічно вкласти додаткові $ 2, щоб він міг втратити лише 1 долар замість 99. Гра може тривати, а кожен гравець дедалі більше втрачатиме продовжуючи.
Тепер припустимо, що на початку гри гравець A усвідомлює проблему і вкладає 99 доларів у свій перший хід, сподіваючись, що гравець B зрозуміє, що він не зможе нічого виграти в грі, і, можливо, багато втратить, якщо вступить у змагання. Однак, можливо, Б враз не злюбив А і вирішив покласти 100 доларів, хоча він нічого не отримує з цього, тільки тому, що А втрачає 99 доларів. Роздратований цією дією A цілком може відповісти тим же.
Якщо гру грають кілька разів, є інша можливість. Обоє гравців можуть усвідомити, що вони повинні по черзі ставити $ 1, тоді як інший нічого не ставить. Тоді вони по черзі виходять з баришем 99 доларів. Але чи повинен Б відповідати «покаранням» A, якщо A не співпрацює? Як насправді він покарав би А, не караючи одночасно себе такою ж мірою?

Ниціша можливість полягає в тому, що один з гравців перебуває в таємній змові з власником казино і може свідомо заохочувати іншого «покарати» його, бо це збільшує прибуток казино.
З усіх цих міркувань ми бачимо, що трактування гри як чисто логічної загадки накладає структуру, яка відображає лише деякі проблеми, що можуть бути залучені; не дивно що ті, якими нехтують, нелегко розглядати науково. У реальних ситуаціях люди карають інших за те, що вони вважають антисоціальною поведінкою, навіть коли це особисто не вигідно. Це одна з форм альтруїстичної поведінки, яка дає користь громаді, але не причетній особі. Іноді її називають ірраціональною, але вона допомагає підтримувати структуру нашого суспільства і це частина того, що робить нас людьми. Або, кажучи інакше, раціональність не слід плутати з поведінкою, яка повністю корислива.
Звернімося до поняття причини та наслідку, яке було прокляттям філософів з часів, коли Дейвід Г’юм розкрив логічні проблеми, пов'язані з цією концепцією у XVIII ст. Я не буду про це писати детально.[2] Досить сказати, що незмінний зв’язок між двома явищами в минулому не означає, що цей зв’язок триватиме і надалі. Насправді рідкісні, на щастя, виверження супервулкану свідчать про те, що раптове зникнення людської цивілізації – реальна можливість. Ми припускаємо, що закони природи непорушні, але все, що ми знаємо, це те, що вони не змінилися істотно протягом останніх тринадцяти мільярдів років.
Г’юм не перший задумався про причину та наслідки. У четвертому столітті до н.е. Арістотель розподілив причини за чотирма типами, які зручно пояснювати, покликаючись на приклад горщика:
• Матеріальна причина горщика – глина, з якої він виготовлений;
• формальна причина – опис його форми;
• дієва причина – процес, завдяки якому гончар зробив його;
• кінцева причина/мета – підстава, з якої його зроблено, наприклад, щоб тримати зерно.
Ці причини мали велике значення в схоластичній філософії, але не випадково наукова революція в XVII столітті збіглася з відмовою від поняття кінцевих причин. Особою, що найсильніше асоціювалася з цим, був Декарт. Його механістична філософія виключала кінцеві причини з фізики, астрономії, анатомії та навіть розумових процесів, за винятком лише проявів наших раціональних здібностей. 1859 р. Дарвінова теорія еволюції усунула кінцеві причини з усієї галузі біології одним махом. Ототожніть "кінцеву причину" з "Богом" і буде зрозуміло, чому Декартова, а пізніше і Дарвінова теорії наразилися на такий опір.
Існує величезна філософська література про поняття причиновості, і, мабуть, справедливо буде сказати, що розв’язання розбіжностей між причетними, неможливе. Неможливо стиснути сотні статтей з цього приводу до кількох сторінок, але нижчевказані приклади ілюструють кілька проблем. Такі приклади спонукали деяких філософів оголосити причиновість непослідовним, а інших називати її примітивним поняттям, що не піддається аналізові. Ще один широко підтримуваний аргумент полягає в тому, що використання слова причиновість залежне від контексту. Доки не зроблено вибір основних фактів, які слід вважати незмінними, не можна вирішити, чи слід вважати одну подію причиною іншої – єдине, що ототожнює одну подію як "справжню" причину, а не іншу, – це наш інтерес, навіть якщо майже в усіх, імовірно, буде однаковий інтерес у деяких випадках. Пошуки абсолютної, об'єктивної теорії причиновості можуть бути симптомом спроби застосувати парадигму фізики до контексту, в якому вона недоречна.
Ось кілька прикладів подій, які потрібно було б пояснити будь-якою загальною теорією причиновості:
• Сонячний опік може бути викликаний ультрафіолетовим промінням, яке випускає Сонце. Це здається таким наочним прикладом причини та наслідку, як тільки можна собі уявити, але в дальшому розділі ми побачимо, що деякі фізики заперечують, що поняття причиновості відіграє будь-яку роль у фізиці. Хоча для цього є певні підстави, незрозуміло, як можна було б дати корисне або вірогідне пояснення сонячного опіку, не згадуючи причину та наслідок.
• Розгляньте зіткнення між потягом та автомобілем, який зламався на переїзді. Більшість людей сказала б, що автомобіль – причина зіткнення, навіть якщо він нерухомий. Це слушно, якщо вони розглядають регулярний проїзд поїзда залізничною колією як частину фонового контексту.
• Несущі сутності можуть бути причиною того, що відбувається.
Коли Джил приїхала на вокзал, вона виявила, що в цей день не було жодного поїзда, і це схилило її поїхати до місця призначення.
У цьому випадку контекст – це рішучість Джил дістатися до місця призначення, яка передувала виявленню, що немає поїздів.
• У людських взаємодіях може стати майже неможливим відмежувати причини від наслідків. Наприклад, у суперечці між подружньою парою кожен може по-справжньому вірити, що власні коментарі – це реакції на провокації з боку іншого. Часто безглуздо слухати хвилини обмінів, бо вони залежать від глибших питань – нездатності кожної особи прийти до компромісу з причин, які вони нездатні сформулювати і що можуть мати довгу історію.
• Статистикам добре відомо, що наявність позитивної кореляції між двома типами подій не означає, що якась спричиняє іншу. Наприклад, існує позитивна кореляція між рішенням не стригти волосся і вагітністю, але жодна з цих обставин не спричиняє іншу. Цей зв’язок лише ймовірнісний в обох випадках, але обидва пов'язані з буттям жінки. З іншого боку, ми вважаємо, що зв’язок між вживанням антибіотиків та одужанням від бактеріальних інфекцій причинновий через істотне зменшення смертності серед тих, хто їх отримував саме з цієї причини. Медичні статистики змушені визнати, що вживання плацебо може мати позитивний вплив на здоров'я, але не тому, що воно містить будь-які активні компоненти. Тепер уже встановлено, що віра в одужання допомагає його досягти!
Хоч би що хто думав про поняття множинних і кінцевих причин, обидві регулярно використовуються у звичайному мовленні. Дальша цитата типова для багатьох популярних статтей, написаних біологами та фізиками.
Джордж Еліс – космолог Кейптаунського університету; активний квакер, він отримав Темплтонівську премію 2004 року. Його праця «Наука і реальний світ», написана 2005 року, надає широкий спектр аргументів на підтримку поняття множинної причиновості у фізиці. Ось його відповідь на питання "чому літає літак?"
У термінах знизу-вгору: це відбувається тому, що, зіштовхуючись з крилом, молекули повітря знизу рухаються повільніше, створюючи вищий тиск, аніж швидші молекул згори, тощо.
У термінах того ж рівня пояснення: він літає, бо пілот керує ним, після значного процесу навчання та випробувань, розвинувши необхідні навички, тощо.
У термінах пояснення згори-вниз: він літає, бо призначений для польоту! Це зробила команда інженерів, що працювали в історичному контексті розвитку металургії, горіння, змащення тощо.
Вони дещо аналогічні до арістотелівської формальної, дієвої та кінцевої причин, відповідно. Практично будь-які дії людини, що передбачають планування, можна проаналізувати таким способом.
Ідея про те, що подія може мати кілька причин, однаково справедливих з різних поглядів, є форма плюралізму [3], що не слід плутати з культурним релятивізмом. Останній часто характеризують як (абсурдне) твердження про те, що всі переконання всіх культурних груп однаково справедливі, належні до певного періоду. Усунення множинної причиновості було такою успішною стратегією у фізичних науках, що для її відновлення потрібно мати дуже хороші підстави. У дальших розділах ми покажемо, що не можна уникнути покликання на кінцеві причини в певних контекстах, і питання полягає не в тому, чи мають вони якусь релевантність, а коли саме вони її мають. Якщо якесь явище досить просте, що існує лише один корисний спосіб дивитися на нього, то слід очікувати, що існує лише один спосіб застосувати до нього поняття причини та наслідку. У складніших ситуаціях, до яких належить більшість тих, з якими ми стикаємося у звичайному житті, подія може мати кілька однаково придатних пояснень.
Існує незаперечна напруженість між плюралізмом і тим, що називається онтологією, вивченням первинної природи реальності. Кант стверджував, що ми маємо надію зрозуміти останню, бо на наше сприйняття світу так сильно впливає наша людська природа. Незалежно від цього, цілком правомірно цікавитися тим, що ми можемо знати про світ, враховуючи наш обмежений інтелект, як і тим, який первинно є сам світ.
Плюралізм, як він обстоюваний у цій книжці, нічого не припускає про те, який є сам світ. Скоріше, це твердження, що нам, як людям, потрібні численні, залежні від контексту погляди, щоб зрозуміти світ якнайкраще.
Для тих, хто не любить слово плюралізм, альтернатива – твердження про те, що може бути два, а то й більше, однаково справедливих та доповняльних описів одного і того ж явища. Така ідея має особливе значення в квантовій теорії, в якій корпускулярно-хвильова доповняльність була визначальна від найперших днів цього предмета. Імовірно, це тому, що квантові явища такі далекі від нашого звичайного досвіду світу.
Ідея про те, що горщики мають кінцеві причини, не особливо суперечлива, тому що горщики створили люди, і ми не можемо зрозуміти наші дії без покликання на власні наміри. В інших контекстах потрібна набагато більша обережність. Наприклад, біологи ретельно розмежовують телеологічні та телеономічні пояснення. Телеологічне пояснення передбачає наявність зовнішньої мети чи проєкту. З іншого боку, телеономічне пояснення – просто спрощена форма слів, яку ми вживаємо, коли вважаємо це корисним. У біології будь-яке покликання на функцію органу телеономічне; це не передбачає заперечення теорії еволюції Дарвіна, навіть якщо форма слів, як видається, на таку думку наводить.
Нерозумно заперечувати проти телеономічної мови з тієї ж причини, що нерозумно заперечувати проти твердження, що Сонце сходить на сході. Це не означає віри в геоцентричну теорію світу. Мається на увазі скорочення незграбного твердження, що кут між Сонцем та східним горизонтом, бачений людиною на поверхні Землі, збільшується як функція часу вранці через обертання Землі. Ніхто так не говорить, і не слід.
У повсякденному житті не завжди легко розрізнити пояснення та розуміння, і Еліс не робить цього. Філософи часто проводять детальний аналіз відмінностей цього типу, іноді ілюструючи химерними прикладами. Спроби оксфордських філософів, таких як Райл та Остін, протягом періоду – здебільшого 1950-і роки – звести всі аспекти філософії до аналізу звичайної мови, не вдалися, попри багаторічні зусилля. Залучені філософи насолоджувалися своїми дискусіями, але зрештою їхні студенти відійшли від напряму, що став безплідним. Філософ Браян Меґі (Bryan Magee), що навчався в той час в Оксфорді, але не симпатизував панівним настроям, пізніше описав тамтешню атмосферу:
Те, як поводилися ці філософи, посіяло стійку неприязнь до філософії серед обдарованих людей з інших дисциплін, багато з яких або бачили, або підозрювали – справедливо, на мій погляд, – що філософи самообманювалися і що більшість їхніх робіт поверхова і невідповідна; що всі ці витівання були скоріше питанням публічного чепуріння, ніж будь-що інше, і що це не зачіпало серйозних проблем. Не зайвим буде сказати, що тогочасні філософи робили себе ненависними в стінах свого власного університету.[4]
Визнаючи небезпечним захоплення такими дискусіями, ми будемо уникати словесних ігор, коли це можливо. Однак деколи неоднозначності та невисловлені асоціації спричиняють справжню плутанину і їх потрібно усунути. Я використовуватиму слівне пояснення, щоб звертатися до опису чи викладу події чи явища, що дає змогу людині, яка його використовує, робити певний тип передбачень стосовно того, що відбудеться в ряді подібних ситуацій, або пов'язати його з іншими подібними подіями в минулому. Пояснення в цьому сенсі можуть давати дуже точні передбачення в чітко визначених ситуаціях, особливо коли вони математичні; вони можуть мати обмеженішу точність у широкому діапазоні обставин, як у дослідженнях біорізноманіття; нарешті, вони можуть бути абсолютно помилковими, як ранні уявлення, що комети були призвістками. Одне із завдань науковців – спробувати розрізнити пояснення та усунути ті, що мають мале значення.
Таке використання слівного «пояснення» підкреслює його роль у забезпеченні певною мірою уніфікації відмінних явищ і розриває зв’язок між поясненням і причиновістю. Це особливо важливо для фізики, бо нікому не вдалося забезпечити причиновий зв’язок між розв’язком деяких наборів рівнянь та поведінкою фізичних тіл. Вони різні типи сутності, і важко побачити, як один може впливати на інший. Платонізм, здається, робить це, але при детальнішому вивченні стає очевидним, що це не так.
Птолемеєве пояснення руху планет насправді було поясненням, дарма що ми тепер знаємо, що воно фізично неправильне, і ми не використовували б його ні за яких обставин. Досі хеміки використовують кулестрижневу модель молекул замість повної квантовомеханічної теорії, попри її фізичну недостатність, бо це надзвичайно просто і дає достатньо хороші відповіді при належному використанні. Як ми побачимо нижче, в біології значення численних контекстозалежних пояснень незаперечне; жоден теоретичний виклад біологічного світу не міг би забезпечити різноманіття уявлень, яких потребують біологи.
У «Новому Органонові», опублікованому 1620 року, Френсіс Бейкон пояснив, що тепло в тілі – результат руху невидних невеликих корпускул, з яких складається тіло. Це була спекулятивна теорія, заснована на різноманітних формах доказів, але ця ідея зрештою привела Джеймза Клерка Максвела до кількісної і високоматематичної кінетичної теорії газів у другій половині ХІХ століття, коли ще багато науковців вірили, що атоми не більш ніж зручна вигадка. Сьогодні ніхто не сумнівається, що ця теорія правильна через безліч успішних передбачень, які випливають із неї.
Ньютонові закони руху і гравітації забезпечували дивовижно точні передбачення в широкому діапазоні контекстів, але залишали відкритим питання про те, чи закони спричиняли рух, чи просто описували його. Ньютон був обережний, не стверджуючи, що його закони забезпечують повне фізичне (тобто причинове) пояснення руху планет, та, однак, його критикували так, ніби він стверджував. До ХІХ століття раніші застереження щодо його законів були загалом забуті, а математичні (тобто описові) пояснення було всім, до чого прагнули люди. Після появи загальної теорії відносності ситуація змінилася; тепер рух планет був спричинений викривленням просторочасу, і дія на відстані стала такою ж неприйнятною, як і в середині XVII століття. Наступний наш крок на шляху уніфікації може цілком скасувати простір і час, як ми їх розуміємо тепер.
Квантова теорія набагато особливіша, ніж загальна теорія відносності. Вона пояснює все про рух атомів, у тому сенсі, що якщо розв’язати відповідні рівняння, то результати завжди підтверджуються експериментом. З іншого боку, всі згодні, що неможливо зрозуміти, що насправді відбувається. Дехто вважає, що це означає, що вона має бути неправильною, а інші вважають, що проблема полягає в неадекватності наших розумових процесів.
Пояснення у вищезгаданому сенсі – не розумові стани; вони можуть бути записані на папері та прочитані іншою людиною через роки. Часто кажуть, що вони забезпечують розуміння, яке залучає розумовий стан, а також істинні твердження. Останнє спричиняє проблеми філософів, тому що ніколи не можна бути впевненим, що розуміння чого-небудь правильне. Хоча це неминуче, в цьому випадку це не певніше, ніж для всіх інших претензій на знання. Треба погодитися, що кожного разу, коли хтось каже, що щось розуміє, він може виявитися неправим.
Кілька пояснень подій звичне для біології. Розгляньмо реакцію тварини (або людини) на ознаки небезпеки. Це може спричинити вироблення певних гормонів гіпоталамусом, а потім гіпофізом; це стимулює надниркову мозкову речовину виробляти адреналін, який змушує серце битися сильніше і, отже, збільшує надходження крові до м’язів та мозку. (Цей опис взаємозв'язку між діяльністю відповідних органів сильно спрощений, але цього буде достатньо.) Як описано вище, кожна подія в ланцюжку викликає наступну, і ніякого посилання на повну функцію не потрібно. Для когось, хто досліджує фізіологію чи медичну патологію, це може бути правильним рівнем пояснення. Однак, якщо сказати, що функція системи полягає в тому, щоб тварині вдалося врятуватися від загрози її виживанню, то можна правильно передбачити, що якщо якийсь інтервал ланцюга провалиться, її життя було б загрожене. Будь-яке посилання на повну функцію процесу передбачає телеономічне пояснення високого рівня, яке не вимагає детального знання біохемічних процесів і не означає, що система задумана якимсь зовнішнім чинником, таким як Бог.
У статті, написаній 2004 року, критикуючи антропоцентричні пояснення, ботанік Дейвід Генк справедливо звертає увагу на небезпеку присвоєння функцій поведінці рослин. Він зазначає, що "занадто часто пояснення в біології, які вважаються інтуїтивно правильними, так роблять, бо вони відображають людські цінності".[5] Однак навіть він покликається на «пігмент, фітохром, [тобто] прив’язаний до біологічного годинника в системі, що вимірює тривалість ночі з дивовижною точністю». Використовуючи термін "біологічний годинник", він призначає функцію клітинним процесам, які він описує. Наука полягає в тому, що треба постійно застерігати про можливість збитися з пантелику через антропоцентричні забобони, а не те, що можна обійтися без поняття функції.
На практиці неможливо уникнути трактування біологічних процесів таким способом. Хірургічна операція з трансплантації залежить від переконання в тому, що тілесні органи мають функції і можуть бути замінені подібними, але здоровішими органами з відповідними запобіжними заходами. Гепатоцелюлярній карциномі (раку печінки) не призначається жодна функція, хоча її зростання можна відмінно проаналізувати в термінах фізіологічних та біохемічних процесів. Називаючи це патологічним процесом, ми даємо оцінку, що його наслідки несприятливі для здоров'я всього організму, і допускаємо ідею, що поняття здоров'я змістовне. Ми просто не можемо жити своїм життям без таких оцінок: вони заражають кожен аспект нашої мови та наших мисленнєвих процесів.
Якщо хочеться зрозуміти, чому рівень хлорфлуоркарбонів в атмосфері Землі постійно зростав приблизно до 1990 року, після чого він стабілізувався і знову почав поступово знижуватися, фізика і хемія дають дуже обмежене розуміння, хоча все, що відбувалося в цей період, відповідало фізичним законам.[6] Натомість треба згадати Монреальський протокол 1987 року, пов'язаний з ним політичний процес та наміри тих, хто підписує цей Протокол, і всі вони добре задокументовані як політико-історичні події. Поступову та законодавчо підкріплену заміну ХФК на ГФК (гідрофлуоркарбони) в холодильних уставах можна пояснити лише посиланням на тиск науковців на уряди, що було результатом їхнього побоювання через можливі наслідки, якщо цього не зробити. Це не винятковий випадок, а норма для більшості того, що відбувається навколо нас.
Можна також запитати, чому ХФК замінюють на ГФК, а не що-небудь інше, і тут важлива фізика та хемія. (Хемікам доведеться пробачити моє спрощення теми, що стосується низки споріднених сполук.) ХФК реагували з озоном у верхній атмосфері, і це пошкоджувало озоновий шар, який захищає нас від шкідливого ультрафіолетового проміння. ГФК замінили їх у багатьох сферах застосування, бо, хоч і не повністю нешкідливі, вони не мали такого ж хемічного впливу на озон і могли використовуватися як холодоагенти без великих комерційних втрат. Зауважте, що навіть на цьому рівні потрібно звертатися до питань охорони здоров'я та економіки, щоб зрозуміти атмосферні події – фізики та хемії недостатньо.
Теоретично можна стверджувати, що існує повне, редукціоністське пояснення явища ХФК. Весь світ, разом з атмосферою, хемічними заводами, спостерігальним обладнанням та комп’ютерами кліматологів, мізками політиків і тих, хто реалізує їхні рішення, – це сукупність атомів, які взаємодіють за законами квантової механіки. Можна стверджувати, що якщо розв’язувати відповідні рівняння з правильними початковими умовами в лоб, слід передбачити, що рівень ХФК буде змінюватися в часі точно так, як спостерігалося. Однак такий редукціоністський аналіз явища – фантазія, а не серйозна можливість: відповідні обчислення значно перевищують усе, що ми можемо собі уявити. Зокрема, ніхто не уявляє, як частину, що стосується політичних переговорів, у якій брали участь тисячі людей з усього світу, можна було б зрозуміти за допомогою будь-якого процесу наукового аналізу.
Твердження, що є обмеження того, що комп'ютери можуть аналізувати, потребує пояснення. Існує математична теорема про те, що будь-яка універсальна машина Тюрінга може імітувати продуктивність будь-якої іншої такої машини, незалежно від розміру та складності двох машин. (Машина Тюрінга – це абстрактна специфікація комп'ютера, і, як кажуть, вона універсальна, якщо має певний мінімальний перелік властивостей.) Критичне застереження – те, що ігнорується час, затрачений на обчислення. Розрахунки, які закінчаться лише через трильйони років, для нас не мають жодного актуального значення. Математичні теореми, які ігнорують подібні питання, мало допомагають при обговоренні проблем у реальному світі.
Шахи забезпечують ще один приклад обмежень математичного аналізу. Назвімо позицію виграшною, якщо гравець, який ходить, зможе вирвати перемогу, попри будь-яку можливу відповідь. Назвімо її програшною, якщо незалежно від гравця, що ходить, його противник зможе вирвати перемогу. Назвімо всі інші позиції відкритими: залежно від ходів, які гравці роблять, вони можуть перетворитися на виграшну чи програшну позицію або закінчитися внічию. Теретично, два нелюдські інтелектуальні гравці можуть оглянути всі можливі позиції від самому початку. Зробивши це, той чи інший повинен здати партію, не пересуваючи жодної фігури, або ж вони повинні негайно погодитися на нічию. Шахи – це життєздатна гра лише через фатальні слова "в принципі". Немає реального способу розпізнати виграшні позиції на початку гри. Навіть найкращі гравці застосовують зовсім інакшу стратегію від викладеної вище. Вони оцінюють позиції, використовуючи неформальні методи, засновані на досвіді та інтуїції. До них належать "практичні правила", такі як "якщо ваша королева збита, то ви майже напевно програєте, хіба що у вас буде розумна серія примусових ходів або якщо королева опонента сильно обмежена у своїх ходах". Такі правила не завжди приносять перемогу над надприродно розумним супротивником після «належного» аналізу, але ні ми, ні будь-які комп'ютери, які ми можемо собі уявити, не змогли б реалізувати належний аналіз. Існування таких комп'ютерів не створює філософських проблем «в принципі», але, як і з багатьма аргументами щодо принципів, це абсолютно не має для нас значення.

2.2. Стріла часу
1913 року Бертренд Расел написав есе "Про поняття причини", у якому стверджував, що наука дарма використовувала цю концепцію, від якої слід відмовитися.
Мені здається, що філософія не повинна брати на себе такі законодавчі функції, а причина, чому фізика перестала шукати причини, полягає в тому, що насправді таких речей немає. Закон причиновості, я вважаю, як і багато іншого, що проходить перевірку серед філософів, – пережиток минулого віку, що вцілів, як і монархія, лише тому, що його помилково вважають таким, що не шкодить.
Расел описав науку як забезпечення об'єктивних описів, що віддають перевагу антропоцентричним уявленням, які використовуються в інших сферах життя. Це все звучить дуже логічно, і Расел був провідним логіком у той час, коли ця тема, як вважалося, мала велике фундаментальне значення. Однак його слова залишилися непочутими, і протягом останнього століття науковці всіх переконань продовжували використовувати мову причини та наслідків, і то не лише в повсякденному житті. 2007 року Рос і Спюрет помітили, що в останні роки слово "причина" вживається приблизно в 90 документах щомісяця лише в журналі «Саєнс». Я перевірив їхній висновок за допомогою гуглу. Коли я набрав «мета цього дослідження», то отримав 1 850 000 збігів.
Фізик Джон Нортон – один із тих, хто стверджував, що поняття причини та наслідків не відіграє ніякої фундаментальної ролі в науці, хоча він вважає, що може бути зручно використовувати його у відповідних наукових контекстах.[7] Він згадує про кантівський розгляд причиновості, але досить негативно. Я доводитиму, що:
незалежно від того, чи рівняння фундаментальної фізики виправдовують використання поняття причини та наслідку, ми як люди не зможемо розуміти більшість того, що відбувається навколо нас, не використовуючи його.

Аргументи Расела і Нортона припускають, що реальність можна ототожнювати з фізикою і фізику можна прирівнювати до математичних рівнянь, які описують основні сутності, чи то поля, чи частинки. Це дуже вузький погляд навіть на фізику. Теорії у фізичних науках містять такі елементи:
• математичні рівняння, що описують загальну теорію;
• інтерпретацію теорії, зокрема типи інструментів, які використовуються, щоб встановлювати зв’язок змінних у рівняннях із реальним світом;
• область застосовності теорії;
• конкретні розв’язки загальних рівнянь (або вихідні дані), які дають змогу пов’язувати загальну теорію з ситуацією, у якій вона застосовується.
Полані та Полкінґгорн[8] підкреслили, що всі, крім першого, залежать від судження та майстерності фізиків, що передаються від одного покоління до наступного. Як людська діяльність, наука – це набагато більше, ніж набір рівнянь. Відмінність між минулим і майбутнім, безумовно, виникає в якийсь момент – людина встановлює апарат, перш ніж проводити експеримент, і розглядає спектральні характеристики зорі після того, як вона випромінила світло. У липні 1994 року комета Шумейкерів – Леві зіткнулася з Юпітером, але ніхто не вірить, що комета може раптом вийти з планети і вистрілити в космос.
Зосередженість Айнштайна на загальних рівняннях, на відміну від окремих розв’язків, була його великою силою, але також і фатальною слабкістю. Він відкрив загальну теорію відносності, але завжди відкидав розв’язок, що описує чорні діри, як невідповідні до його бачення предмета. Як виявилося, аналіз чорних дір дав більше розуміння теорії загальної відносності, ніж будь-що інше за останні сорок років. Після 1920 року він витрачав значну частину свого часу, намагаючись побудувати єдину теорію поля, не маючи успіху. Тим часом ті, хто застосовував нову квантову теорію, досягали стійкого прогресу, що мав перетворити науку. На жаль, багато фізиків-теоретиків сучасного покоління, здається, вважають своїм зразком для наслідування Айнштайна, а не Ньютона, який повністю залучав дані спостережень, коли писав «Принципи».
Область застосовності теорії може припускати визначення діапазону значень деяких параметрів, для яких теорія забезпечує досить точні передбачення. Хемія, як ми тепер розуміємо, більш-менш визначена своєю областю: це вивчення сукупностей атомів, для яких міжатомний інтервал становить кілька ангстрем, а температура не більше ніж кілька тисяч градусів Цельсія. Ньютонова фізика початково була вивченням тіл, розміри яких варіювали від сантиметра до розміру Сонцевої системи. Дивовижно, що фактична область її застосування коливається від мільйонної частки метра до розмірів у багато разів більших за розміри нашої галактики. Її область застосовності в часі сягає понад мільярда років. Області загальної теорії відносності та квантової теорії перекривають ньютонівську механіку, і дають змогу нам робити точні передбачення, коли стара теорія не працює. Область застосування біологічних наук визначити не так просто, але вона не охоплює питань, пов'язаних з етикою, законом або грошима; якою мірою вона охоплює вивчення свідомості та свобідної волі, залишається визначити.
Коли ми дивимося на фізичний світ, то бачимо, що минуле та майбутнє виглядають зовсім інакше – цей факт часто називають «стрілою часу». Наприклад, в астрономії кількість водню в зорі – це спадна функція від часу, бо водень – це паливо, яке зберігає зорю сяйливою. Всесвіт не симетричний щодо обернення часу, і пояснення цього факту майже напевно передбачає його початок відліку, іншими словами – Великий вибух. Це загалом вважають поясненням другого закону термодинаміки, який стверджує, що, належним чином виміряний, безлад системи повинен зростати з часом, якщо немає зовнішніх причин, що запобігають цьому, наприклад, постійного потоку енергії від Сонця. Другий закон передбачає теоретичні підвалини існування стріли часу. Це один з небагатьох наукових законів, занесених у юридичний кодекс: Патентне відомство США відхиляє заявки на вічні двигуни без розгляду. Якщо стріла не відображається у фундаментальних рівняннях фізики, то вона повинна бути наслідком початкових умов або типів розв’язку тих рівнянь, що фізично релевантні.
Стріла часу має великий вплив на живі організми. Кожна тварина починає життя як одна клітина і закінчує його як велика кількість клітин, її часто поїдають інші організми. Дерево може впасти і зогнити, але зворотний процес ніколи не відбувається. Нас вчать читати і писати на початку нашого життя, а не в кінці. Ці факти обумовлюють наше існування та кожен аспект нашої мови.
Наявність стріли часу прямо не виправдовує використання таких термінів, як причина та наслідок. Один з варіантів розв’язання цієї подальшої проблеми – звернення до Кантових ідей, які будуть розглянуті далі в цьому розділі. Може здатися дивним перейти від незворотної динаміки до одного з найнезрозуміліших філософів усіх часів. Багато його уявлень про науку були абсолютно помилкові, але він мав щось справді важливе, щоб зробити внесок у це питання.
Навіть якщо хтось припускає існування стріли (тобто напряму) часу, це не пояснює, чому ми маємо враження, що час – це щось, що минає. Ми відчуваємо себе вбудованими в сьогодення, яке змінюється, без того, що ми маємо щось для цього робити. Наше сприйняття часу сильно відрізняється від сприйняття простору, хоча теорія відносності говорить нам, що вони однотипні. Це найбільша загадка щодо природи реальності, чи, можливо, щодо нашої власної природи. Якби природу часу можна було пояснити, можливо, ми мали б набагато чіткіше уявлення про природу нашої суб'єктивної свідомості.

2.3. Редукціонізм
Нелегко описати редукціонізм кількома словами, бо він має дуже багато аспектів, але він передбачає намагання пояснити поведінку складної сутності в термінах (або припускаючи існування) набагато менших і простіших компонентів, які можуть бути повністю проаналізовані. У разі успіху теорія, що описує поведінку компонентів, вважається фундаментальнішою, ніж теорія початкової сутності. Врешті-решт компоненти можуть розкладатися на ще менші сутності, що приводить до ієрархії все більше і більше фундаментальних теорій.
соціальні структури
׀
психічні стани
׀
біологія
׀
хемія
׀
атомна фізика
׀
теорія всього

Рис. 2.1. Редукціоністська ієрархія.

На рисунку 2.1 показана типова ієрархія, на якій теорія всього, що її нині ще нема, міститься внизу, а психічні стани – біля верху. Вкрай важливий складник редукціонізму – твердження, що причиновість – це однобічний процес, від більш фундаментальних до менш фундаментальних описів, які іноді відкидаються як епіфеноми, бувши "нічим іншим, як" наслідками "справжніх" причин, що лежать в основі.
Далі ми перерахуємо кілька заперечень проти вищезгаданої позиції редукціоністів. Нижче вони будуть детальніше вивчені.
• Існує фундаментальний аспект реальності, який стосується Бога, людської душі та життя після смерті.
• Навіть якщо питання, пов'язані з етикою, цілями та значеннями, виникають лише з нашої природи як розумних, соціальних тварин, ми можемо братися до них лише на своїх власних умовах.
• Редукціоністська програма займає спрощену позицію до причини та наслідку. Сутності високого рівня часто спричиняють поведінку сутностей нижчого рівня особливим чином.
• Той факт, що редукціонізм був надзвичайно успішною науковою методологією, особливо в галузі фізичних наук, не означає, що це єдиний цінний спосіб дивитися на світ.
Важливо розрізняти редукціонізм як філософську позицію (або світогляд) і як методологію. Редукціонізм у попередньому розумінні тепер розглядають як антитезу релігійної віри, тому досить іронічно, що він завдячує своїм походженням механістичній філософії Рене Декарта, що був побожний католик. У середині ХХ століття Скінер довів редукціоністську філософію до її логічних меж, прийнявши те, що називається біхевіористичним (поведінковим) підходом. Він намагався знайти прямі зв’язки між стимулами та реакціями, без будь-якого покликання на можливі психічні стани своїх експериментальних тварин. Його віра в те, що всю поведінку тварин і людей можна звести до, певно, досить складної серії умовних рефлексів, було навіть екстремальнішим, ніж у Декарта, який допустив душі пояснювати ті людські вчинки, що передбачали раціональну думку. Скінерову програму багато хто відкидав як духовно неспроможну, але історія про те, що він понад рік тримав одну зі своїх дочок у "клітці Скінера", позбавляючи її нормальних людських контактів, – міт. Тепер його теорії розглядаються як безнадійно неадекватний опис нормальної людської поведінки, хоча вони мають певну цінність при лікуванні людей з певними психологічними проблемами, такими як фобії.
Коли фізики кажуть, що вони вважають, що теорія всього існує, як це робив Стівен Гокінг, вони висловлюють переконання, що врешті-решт розроблять теорію, яку ніколи не потрібно буде переглядати. Це може стосуватися елементарних частинок, струн чи чогось, що ще не було уявлене, але майже напевно буде описане математичними термінами. Це не віщує кінця фізики, бо розробляння застосунків цих рівнянь було б Геркулесовим завданням. Наше сучасне розуміння квантової теорії наводить на думку, що теорія всього була б імовірнісна, і тому не буде повністю визначати поведінку фундаментальних сутностей в теорії, незалежно від того, чи це будуть елементарні частинки, чи ні. Немає логічної необхідності вірити, що така теорія існує: можна сподіватися зробити внесок, навіть фундаментальний внесок, у знання людини, не маючи жодного зобов'язання щодо того, куди врешті приведе ця наукова справа.
Існує багато книжок, що вивчають взаємозв'язок між редукціонізмом, виниклими явищами та складністю. Виникнення – небезпечне слово, бо воно має два істотно різні значення. Деякі розрахунки стверджують, що нове явище справді постає (виникає), коли достатньо велика кількість простих сутностей, таких як атоми, мурахи, нейрони або комп’ютерні компоненти, взаємодіють так, що, здається, неявним у їхній індивідуальній природі. Інші мають на увазі, що, хоча насправді нічого нового не з’явилося, нам стає зручніше або навіть необхідніше використовувати інакший тип мови для опису складних сутностей, бо так працює наш розум. Під час обговорення природи суб'єктивної свідомості це розрізнення має особливе значення.
Класифікація речовин на тверді тіла, рідини та гази – типове виникле явище, бо воно не пов’язане з властивостями складових молекул речовин. Є вагомі причини стверджувати, що існування трьох фаз реальне: з хорошим наближенням тверді речовини мають фіксовані розміри та форми, рідини мають фіксовану густину, але змінну форму, тоді як гази мають змінні густину та форму. Однак якщо вивчити фазову діаграму типової речовини, зображену на рисунку 2.2, можна виявити, що ситуація не така проста, як здається. На діаграмі ми позначили «критичну точку», яка стосується певної температури та тиску розглядуваної речовини. Якщо на діаграмі залишатися ліворуч від критичної точки (тобто розглядати лише температури, значно нижчі від критичної температури), відмінність між рідиною та газом чітка. Однак праворуч від критичної точки (тобто за вищої температури) не можна явно розділити плини на рідини та гази. Існування критичної точки не математична чи лінгвістична умова. Коли температура і тиск наближаються до критичних значень, плини стабільно втрачають прозорість щодо світла, явище, яке називається критичною опалесценцією. Це пояснюється на нашому рівні збільшенням коливань в масиві плину між рідким та газоподібним станами, а на молекулярному рівні – швидким збільшенням дальніх міжатомних кореляцій поблизу критичної точки.

Рис. 2.2. Загальна фазова діаграма.

Надзвичайно дивно, що велика кількість абсолютно різних хемічних речовин – наприклад, вода, спирт та ртуть – усі виявляють дуже схожі макроскопічні особливості, дарма що вони мають мало спільного на атомному рівні. Усі рідини підлягають однаковим рівнянням руху, і ці рівняння – ключ до розуміння багатьох їхніх властивостей. Пояснення цього – головне технічне завдання в статистичній механіці. Експерти погоджуються, що властивості окремих твердих тіл, рідин та газів можна, доклавши великих технічних зусиль, вивести із властивостей атомів їхніх компонентів, використовуючи методи статистичної механіки, але це не розв’язує філософського питання про первинну реальність трьох фаз речовини. Вірус (гіпотетичний, розумний) може мати інший погляд на природу рідин, але ми не віруси. Наша мова та поняття виправдано адаптовані, щоб допомогти нам зрозуміти наш власний досвід як сутностей середнього розміру, які живуть при проміжних температурах і тиску.
Поняття виду в біології – ще один приклад концепції, корисної, попри брак чіткого означення. Дійсно Дарвін присвятив розділ 2 «Про походження видів» роз'ясненню, що різниця між видами та сортом була умовна. Останні відкриття про перенесення генів між бактеріями лише підкреслюють цей момент. Якщо подивитися досить довго, один вид може поступово розділитися на два чи більше, і немає моменту часу, коли відбувається поділ. З такою ж неточністю стикаємося, коли намагаємось описати квантовомеханічні процеси звичайною мовою. Нестабільні елементарні частинки не розпадаються раптово; якщо досліджувати їх розпад математично за досить короткий масштаб часу, то виявляється, що процес безперервний, без різкого початку чи кінця. Він здається різким, тому що ми зазвичай дивимося на такі речі у власному масштабі часу.
Взаємозв'язок між хемією та фізикою може бути використаний для ілюстрації успіхів та обмежень редукціоністського світогляду. У 1970 р. комп'ютерні розрахунки властивостей молекул були можливі лише в тому разі, якщо вони були надзвичайно прості. Багато хеміків не вірили, що цей новий спосіб вивчення предмета може зробити серйозний внесок. Повільно, але неухилььно моделі ставали дедалі досконалішими, а комп’ютери – потужнішими, внаслідок чого сьогодні університетські хемічні лабораторії використовують комп'ютерне моделювання як рутинний інструмент. 1998 року Волтер Кон і Джон Попл були удостоєні Нобелівських премій за свою піонерську роботу з розроблення цієї галузі. Тепер погоджуються, що хемія в цьому сенсі повністю зводиться до фізики.
З іншого боку, Нобелівська премія, присуджена Керлу, Крото та Смолі в 1996 році, свідчить про одне з обмежень редукціоністської програми. Вони встановили, що існує абсолютно новий клас сполук, що складається повністю з вуглецю, перша з яких, C60, була названа бакмінстерфулероном (коротко – бакібол) на честь архітектора Бакмінстера Фулера. Бакібол, показаний на рисунку 2.3, сам по собі не новий. Архімедові він був відомий як ікосидодекаедр, а більшості людей сьогодні – як розташування панелей, що використовуються при створенні футбольного м’яча.
Хоча існування C60 було легко підтвердити після цієї події за допомогою комп'ютерного моделювання, його не можна було передбачити по-справжньому ab initio обчисленням найнижчого енергетичного стану 60 атомів вуглецю. Кількість можливих конфігурацій 60 атомів така величезна, що перед тим, як розпочати обчислення, потрібно досить точно вказати, який тип конфігурації цікавить. Історично відкриття структури С60 залежало від використання набагато примітивніших кулестрижневих моделей, заснованих на старомодній хемічній та геометричній інтуїції. Це заперечення можна було б відкинути, стверджуючи, що обчислення ab initio можна було виконати «в принципі», ухильні слова, що обговорюються нижче.

Рис. 2.3. Молекула бакіболу C60.

Ненсі Картрайт (Nancy Cartwright) та інші критикували редукціонізм, і достоту весь статус науки, стверджуючи, що це соціальний конструкт, який залежить від домовленостей про те, як встановлюються експерименти, передані від вчителя до учня: за нею, немає підстав вважати, що вони мають якесь значення поза лабораторією. Логічного обґрунтування може і не бути, але логіка – це ще не все. Достоту це лише незначна частина загальної структури науки.
Якби знову і знову не виявлялося, що явища, відкриті в лабораторіях, застосовуються за найрізноманітніших інших обставин, наука була б не більш ніж інтелектуальна гра.
Зокрема, Ньютонова теорія гравітації пояснює не лише орбіти планет, а й тисяч астероїдів, оптичних подвійних зір і навіть галактик, усі вони цілком невідомі в XVII столітті. Ядерний синтез пояснює потужність водневих бомб, випромінювання енергії Сонцем та пропорції різних елементів у Всесвіті. Ніхто не міг знати, що наука буде така ефективна, але ми виявили, що це так, і наша впевненість у цьому зростає в міру розширення її меж.

Рис. 2.4. Довкільна проблема.
[environmental degradation – деградація навколишнього середовища; rising standard of living – підвищення стандартів життя; rising CO2 levels – підвищення рівня CO2; human indifference – людська байдужість]

Лабораторні експерименти приводять до принципів, які можна застосовувати в найрізноманітніших ситуаціях, і в цьому сенсі вони забезпечують об'єктивні знання. Це не означає, що інші форми розуміння не варті нічого, або що вони врешті-решт будуть замінені. На рисунку 2.4 схематично показано наближення світової довкільної катастрофи. Уникнення цього залежить від нашої рішучості переконати тих, хто має політичну та промислову владу, створити соціальний лад, у якому наші діти зможуть насолоджуватися чимось на зразок того способу життя, який мали ми самі. Наше втручання повинно ґрунтуватися на соціальних міркуваннях, але його наслідки будуть повністю фізичні, – зменшення кількості CO2 в атмосфері. Чи є в нас колективно моральні сили та почуття спільності щось зробити, поки не пізно, ще належить побачити, але філософські аргументи, що наші занепокоєння "не більш ніж" наслідки взаємодій атомів у нашому мозку, не забезпечують корисного розуміння.
Востаннє редагувалось Чет липня 21, 2022 6:19 pm користувачем Кувалда, всього редагувалось 2 разів.
Кувалда
Редактор
Повідомлень: 5809
З нами з: Сер травня 27, 2009 8:33 pm

Re: Чому переконання мають значення: роздуми про природу науки

Повідомлення Кувалда »

2.4. Детермінізм
Редукціонізм і детермінізм регулярно плутають. Редукціоністи прагнуть зрозуміти, що керує поведінкою світу. Детерміністи висловлюють набагато сильнішу заяву, що можна «в принципі» передбачити точну поведінку будь-якого тіла за умови знань про відповідні закони та точні дані про весь стан Всесвіту на певний момент. Цю ідею Лаплас висунув близько 1800 року як результат дивовижного успіху Ньютонової програми.

Якщо детермініст хоче заздалегідь передбачити хід лісової пожежі, йому, можливо, доведеться точно знати, куди вдарить блискавка. Це вимагало б неймовірно детального знання швидкості вітру, густини пари, температури та розподілу електричного заряду у величезному об’ємі атмосфери. Він також повинен знати точний розподіл і вологість горючих матеріалів у лісі. Немає реальної можливості зібрати всю цю інформацію, не кажучи вже про її належне використання. Дійсно, незрозуміло, чи існують точні значення різних величин, за винятком вузького контексту використовуваної математичної моделі, бо хаотичний характер атмосферної динаміки означає, що не можна ігнорувати вплив ефектів на атомному рівні. У звичайному розумінні квантова теорія внутрішньо ймовірнісна й підриває Лапласів аргумент; тому детермініст повинен вважати, що вона неправильна (як це робив Айнштайн), або прийняти її незагальноприйняте тлумачення.
Це чудова безпрограшна ставка, коли люди, які люблять стверджувати, що все можливе "в принципі", намагаються переконати вас і щиро вірять, що їхні теоретичні аргументи мають пріоритет над властивостями реального світу. Заміна фрази "в принципі" на "ні" часто робить речення відповіднішим до дійсності. Це не означає, що теоретичні міркування не можуть кинути світла на дискусії. Часто вони це роблять, але доводиться розглядати кожне по суті, і судити, чи дійсно висновок, досягнутий за допомогою певної математичної моделі, справді релевантний до початкової проблеми. У повсякденному контексті помилкові висновки зазвичай не наслідок збоїв логіки. Вони вбудовані в спосіб формулювання проблеми.
Поки декого продовжують терзати подібні проблеми, світ рухається далі. Бредлі Ефрон, відомий статистик, зазначив, що фізикам доводиться неухильно частіше консультуватися зі статистиками, бо проблеми, з якими вони стикаються, стають дедалі складнішими і заплутанішими. Оцінення маси нейтрино або розподіл галактик у Всесвіті – це не проблеми, які можна легко розв’язати. Ймовірність і статистика сьогодні пронизують кожен аспект фізичної науки, практично і теоретично, і нам потрібно пристосувати своє ставлення до цього факту.
Гравітаційні ефекти малих, невідомих віддалених тіл можуть здатися незначними при вивченні земних подій через надзвичайну слабкість гравітаційних сил. Це неправильно. Первинна причина – надзвичайна нестабільність законів, що регулюють молекулярний рух та плинодинаміку. За словами фізика Майкла Бері, гравітаційне поле, зумовлене одним додатковим електроном в межах відомого Всесвіту, має істотний вплив на рух молекул газу в камері протягом частки секунди; послідовні зіткнення між молекулами посилюють вкрай незначне збурення в початкових умовах, спричинених електроном, і ефект наростає експоненційно. Ці ефекти не піддаються вимірюванню, бо ніхто не міг би обчислити, де були б молекули, якби не було відповідального електрона. Давід Руель підрахував, що приблизно через день можна очікувати, що це вплине на форми хмар і локацій поривів вітру. Протягом кількох тижнів, імовірно, зміниться картина глобальної погоди.
Ці оцінки дуже грубі, але висновки, ймовірно, перебувають у межах кількох порядків. Комп'ютерні прогнози погоди підтверджують теоретичні висновки: наслідки крихітних змін початкових даних швидко накопичуються та роблять прогнози марними після напрочуд короткого періоду. Покликання на "ефект метелика" відволікають увагу від проблеми, що набагато гірша, ніж здається на перший погляд. Існують мільярди летючих комах, кожна з яких нерівномірно рухається навколо так, що залежить від власного довкілля. Зовнішні події, зокрема погода, впливають на їхні рухи так само, як їхні рухи впливають на погоду.
Просто неможливо побудувати систему опрацювання інформації, яка могла б збирати та використовувати всі відповідні дані про кожну летючу комаху, не кажучи вже про кожну частинку Всесвіту, зокрема кожну частинку самої системи. Це було б справедливо, навіть якби закони Ньютона були абсолютно істинні, й не довелося б боротися із крайньою невизначеністю внаслідок квантової теорії. Навіть якби це була якась сутність поза Всесвітом, що могла б зробити відповідні обчислення та зберігати всю відповідну інформацію, вона не могла б отримати цю інформацію через принцип невизначеності в квантовій теорії. Отримання інформації спричинило б зміни в квантовому стані Всесвіту, що зробило б обчислення нічого не вартими. Ми змушені зробити висновок, що, якщо фізичні закони, які ми знаємо, справді істинні, їх не можна використовувати для надання довгострокових прогнозів погоди, навіть «у принципі».
Звісно, фізичні закони, які ми знаємо натепер, не істинні в жодному кінцевому сенсі. Вони навіть не узгоджуються між собою в певних екстремальних ситуаціях, і фізики все ще шукають свою Теорію всього. Однак квантова теорія така точна в розглянутих вище обставинах, що ніхто не вірить, що висновки щодо прогнозів погоди будуть спростовані майбутніми подіями.
Поведінку людини неможливо передбачити протягом дуже коротких періодів часу. Дійсно, наші дії лише через хвилину можуть залежати від того, чи збирається хтось у світі зробити несподіваний телефонний дзвінок – навіть помилково. Прогнозування таких питань залежатиме від того, як багато відомо про зовнішні фактори, у цьому випадку про наміри значної кількості інших людей у віддалених місцях, відповідну інформацію неможливо зібрати. Ми робимо висновок, що застосовність детермінізму до дій людини – це метафізична віра, яку неможливо перевірити.
Попри викладене, існує багато ситуацій, коли можна за допомогою комп’ютера передбачити поведінку помірно складної системи з високою точністю, враховуючи достатні дані. Навіть у таких випадках це не достатній замінник для розуміння того, що відбувається. Серйозна слабкість числових моделювань полягає в тому, що якщо змінити дані або розрахункові параметри системи, доведеться повторювати обчислення заново. Розуміння дає змогу нам іти напролом у цьому процесі і робити грубі та готові судження про ймовірні наслідки деяких змін у розрахунку. Натепер тільки людина може щось зрозуміти, і посилання на розуміння – це визнання того, що детерміністичної філософії нам недосить, навіть тоді, коли цього достатньо для природи та наших комп'ютерів.

2.5. Проблема розуму та тіла
Покоління філософів сперечалися про взаємозв'язок свідомого розуму і мозку. Останніми роками до них долучилася армія нейронауковців, які за допомогою різноманітних хитромудрих сканерів виявляють щось із того, що відбувається всередині нашого мозку, коли ми виконуємо різні розумові завдання. Попри всі ці дослідження, спосіб завдяки якому нейрони, синапси, гліальні клітини та інші «мокрі засоби» в мозку породжують наші свідомі думки, залишається здебільшого нез’ясованим. Ми знаємо, що те, що видається чіткими спогадами про минулі події, це уявлювані реконструкції, засновані на контексті та кількох уривках факту, але подробиці все ж нам на думку не спадають. Люди з непересічними здібностями, які здатні точно запам’ятовувати цілі картини та пізніше описувати дрібні деталі, вкрай рідкісні й часто відчувають когнітивні проблеми в інших сферах. Той факт, що багато наших свідомих думок залежить від нашого використання мови, не повинен приводити нас до припущення, що наш мозок працює, зберігаючи та маніпулюючи логічними чи мовними символами, як уявляли перші дослідники ШІ. Те, що наш мозок має багато спільного з мозком інших тварин, робить це малоймовірним.
У цій ситуації навряд чи несподівано, що існує дивовижна різноманітність теорій про природу людської свідомості. Нещодавня дискусія між Максвелом Бенетом, Деніелом Денетом, Пітером Гакером та Джоном Сірлом щодо правильних рамок для обговорення останніх подій у нейронауках закріпила їхні розбіжності, а не допомагала їх подолати.[9] Їхні проби концентруються на тому, чи правомірно вживати такі слова як пам’ять, інформація, переконання, рішення тощо при описі поведінки сукупності нейронів у мозку; ми обговоримо можливість машинного інтелекту на сторінці 173, але зосередимося на природі нашої власної свідомості на цей момент. Хоча Гакер наводить численні приклади, які демонструють, що тут є реальні небезпеки, їх уникнення не розв’яже головної проблеми.
Елімінативні матеріалісти стверджують, що дискусії про суб'єктивну свідомість виникають із примітивної та радикально помилкової теорії світу, яку вони називають «народною психологією». Нібито це судилося замінити набагато глибшим і редукціоністським поясненням стану мозку в термінах функціонування лише нейронів. Можна так проілюструвати різницю між елімінативним та прямим матеріалізмом. Можна пояснити функціювання механічного годинника суто матеріалістично, описуючи розташування коліщаток всередині корпусу. Твердження, що його стрілки крутяться внаслідок діяльності армії мурашок всередині корпусу, також матеріалістичне, але радикально хибне. Ніяких мурах не існує, як і, за ствердженням елімінітивних матеріалістів, народна психологія не має ніякого стосунку до функціювання мозку.
Френсіс Крік, який здобув Нобелівську премію за відкриття генетичного коду, підтримує елімінативний матеріалізм. У своїй книжці "Дивовижна гіпотеза" він говорить:
"Ви", ваші радощі та ваші смутки, ваші спогади та ваші амбіції, ваше чуття особистої ідентичності та свобідної волі насправді не що інше, як поведінка величезної сукупності нервових клітин та пов'язаних з ними молекул. Як могла б сказати Аліса Льюїса Керола: «Ти не що інше, як пака нейронів». Ця гіпотеза така чужа ідеям більшості людей, що її справді можна назвати дивовижною.
Якщо повернутися до аналогії з годинником, то можна побачити, що те, що може бути повним описом з одного погляду, може бути зовсім недостатнім – з іншого. Механічний опис компонентів та їх взаємодія одного з одним – саме те, що потрібно для ремонту годинника. Однак для тих, хто використовує годинник, це фатально неповно. Їх здебільшого цікавить культурний контекст – те, що годинники можуть використовуватися для організації їхнього життя, бо вони розроблені для вимірювання абстрактного поняття, яке називається плином часу. Хоча обидва описи корисні у відповідному контексті, фраза "не що інше" наводить на думку про те, що культурний контекст другорядний проти редукціоністського опису, тоді як насправді це єдина причина існування годинників.
Філософ Мері Мідґлі (Mary Midgley) вважає позицію Кріка абсурдною. Народившись 1919 року, вона здобула освіту в Сомервільському коледжі, Оксфорд, як і багато інших британських жінок її віку, що стали відомими в подальшому житті. Першу книжку вона опублікувала у віці 59 років і дотепер написала багато гострих філософських статтей та рецензій. Вона має дуже широке коло знань і особливо критично ставиться до всіх форм сцієнтизму. У недавній книжці вона розкритикувала крайню форму редукціонізму Кріка (яку вона понижує з філософії до міту) як таку, що позбавляє глузду наші розмови.[10] З цим важко не погодитися.
Мідґлі вважає очевидним, що не можна зрозуміти нормальні розмови без покликання на соціальні чинники. У своїй забавній статті
"Редуктивна мегаломанія" вона прокоментувала речення "Нарешті в неділю Джорджа відпустили з в'язниці додому" так:
Запропоноване речення не стосується лише фізичних предметів. Дійсно, більшість фізичних деталей для нього не мають жодного значення. (Не має значення, наприклад, де розташована в'язниця чи яким транспортом або ж маршрутом, до неї потрапив Джордж.). Те, що описано в реченні, символічна угода між окремою особою та величезним суспільним тлом кримінального правосуддя, владних структур, законодавства та людських рішень. Слова, в ньому вжиті, підходять для цього, щоб заповнити це історичне та соціальне тло. Без таких понять весь сенс речення пропав би.[11]
Якщо не брати до уваги філософський глянець Кріка, його вислів «не що інше» міг би бути не більше ніж загальноприйнятим твердженням про те, що немає життєвого духу, який відрізняв би живі об’єкти від неживих; відмінність полягає лише в організації їх атомів. Він може просто стверджувати, що програма, спрямована на розгадування роботи мозку, зрештою не зіткнеться з непереборним бар'єром. Успіх у починанні був би досягнений, якби стало можливим виготовити комп'ютерну модель людського мозку, що показувала б, як типова людина реагувала б у різних ситуаціях. Також було б необхідно, щоб ця модель копіювала структури нашого мозку, на відміну від понять, які ми використовуємо під час мислення. Тоді ми б зрозуміли, як ми думаємо і чи зможемо ми використовувати ці знання з великою користю. Однак
розуміння того, як працює мозок, не унепридатнило б наших думок та уявлень, так само як розуміння фізіології наших нирок не унепридатнює дискусії про їх роль у підтримці наших життєвих функцій.
Нам не потрібно робити вибір між двома різними типами опису однієї і тієї ж сутності, чи то нирки, чи мозку, бо обидва можуть дати цінні уявлення. У своїй книжці «Збіжність» (Consilience) гарвардський біолог Едвард О. Вілсон наголошує на прагматичних обмеженнях детермінізму, застосованих до людської думки. Він стверджує, що мозок такий складний, а нейронні патерни в його клітинах такі відкриті до модифікації непередбачуваними зовнішніми подразниками, що:
не може бути простого детермінізму людської думки, принаймні, не згідно з причиновістю в тому, як фізичні закони описують рух тіл та атомне компонування молекул... . Отже, в організмічному часі та просторі, у будь-якому оперативному сенсі, що стосується пізнаваного "Я", розум має свобідну волю.[12]
Джордж Еліс починає з того, що говорить майже те саме у «Фізиці та реальному світі», але робить сильніший висновок:
Ви не можете передбачити майбутнє лише на основі структур нижчого рівня, ви також повинні врахувати впливи причиново релевантних структур вищого рівня; але якщо ви не розумієте цих структур на їх власному рівні, то не знаєте, які аспекти змінних нижчого рівня релевантні.... Фізика сама по собі не може пояснити поведінку тварин, що адаптивна і залежить від контексту, наприклад, будування бобрових загат чи пташиних гнізд або спільне полювання на китів. Вони також виникають як автономні поведінки біологічних структур вищого рівня, що стали можливими, але не причиново обумовленими дією фізики та хемії, що лежить в основі. Дійсно, фізика та хемія самі по собі навіть не можуть визначити розвиток чи функціювання якоїсь одної живої клітини, бо це залежить від її біологічного контексту тощо.
Хоча Вілсон і Еліс погоджуються, що свобідна воля існує, перший робить це "в будь-якому оперативному сенсі", а другий, здається, сприймає її буквально. Відмінність між ними, можливо, пояснюється тим, що перший – світський гуманіст, а другий – квакер. Кожен має світогляд і вибирає інтерпретацію фактів про складні системи, що відповідає власним переконанням. Мабуть, варто згадати, що Полкінґгорн також стверджує, що ньютонівська динаміка стає нерелевантною через хаос.[13] Він називає це онтологічною відкритістю.
Дебати про існування свобідної волі викликають нескінченну плутанину через брак згоди з приводу того, що означає ця фраза. Можна означити це як нашу здатність робити вибір, коли представлено цілу низку суперечливих доказів та / або цілей. Свободу в цьому сенсі слід протиставляти примусові з боку інших людей чи суспільства, а не залежності від дії законів фізики чи простої випадковості. Таке розв’язання проблеми просто за приписом: воно іде слідом за Г’юмом в прийнятті означення, що не клопітне філософськи, а також досить добре відповідає тому, як зазвичай використовується цей термін. Звісно, воно уникає ще однієї проблеми, що для багатьох людей словосполука «свобідна воля» насправді означає дуалістичний світогляд, що залучає нематеріальні душі.
Дійти згоди щодо цієї проблеми перешкоджає той факт, що переконання людей про їхні мисленнєві процеси майже завжди базуються на інтуїції, а не на знаннях. Ми керуємо своїми думками, не знаючи, як наш мозок забезпечує бажані результати.
Наукові дослідження показують, що ми свідомо знаємо лише крихітну частку того, що відбувається в наших головах.
З віком багато хто з нас виявляє, що нам треба дедалі довше згадувати імена людей, яких ми впізнаємо відразу ж. Щодо мене, то я час від часу чекаю хвилини, перш ніж мій мозок видасть ім’я того, кого я не бачив певний час, і я поняття не маю, як він врешті-решт отримує відповідь. Чудові книжки Олівера Сакса, "Людина, що сприймала свою дружину за капелюх» і «Музикофілія: Казки про музику та мозок", показують, що весь наш погляд на реальність залежить від нормального функціювання механізму в нашому мозку, якого ми не усвідомлюємо. Люди з ураженням мозку можуть розвинути химерні переконання про світ і навіть про частини власного тіла.
Багато славетних математиків засвідчили той факт, що через дні або тижні напруженого роздуму над математичною проблемою ідея може дійти до їхньої свідомої уваги досить раптово з частини їхнього мозку, до якої вони не мають прямого доступу. Ці ідеї часто досить прості, натяк, що проблема пов'язана з іншою чи що певний спосіб її розгляду може бути плідним. Вони правильні напрочуд часто, але, на жаль, не завжди. Подальша перевірка інтуїції важлива і повинна проводитися усвідомлено. Часто це приводить до іншого бар'єру, який несвідомий розум "вивчає" у вільний час. Це не означає, що несвідомий розум мислить логічно або що там ховається "справжній" математик: він, здається, функціонує інтуїтивно та нелогічно, шукаючи часткової відповідності між проблемою та іншими речами, що запам’ятовані.
Дуже правдоподібно, що подібні міркування стосуються і свобідної волі. Розрив між свідомим зважуванням альтернатив та прихід до рішення здається таємничим, бо ми не маємо доступу до тієї частини мозку, яка «робить вибір». Г’юм висловив це так:
Командування розумом над собою обмежене, як і його командування над тілом; і ці межі не відомі ні завдяки розумові, ні будь-якій обізнаності з природою причини та наслідку, а лише досвідові та спостереженням, як у всіх інших природних подіях та при опрацюванні зовнішніх об’єктів. Наша влада над нашими настроями та пристрастями набагато слабша, ніж влада над нашими ідеями; і навіть остання влада окреслена дуже вузькими межами.[14]
Справді складна філософська проблема – суб'єктивна свідомість. Це можна усвідомлювати, сидячи спокійно, не намагаючись взагалі ухвалювати будь-яких рішень. Я не розумію, чому я відчуваю, що можу заселити чуже тіло, а не своє власне, водночас вважаючи, що це поняття безглузде. Це може бути побічним продуктом модулів у моєму мозку, що впливають на емпатію, але ми знаємо надто мало, щоб дати розумні відповіді на такі питання. Моє суб'єктивне усвідомлення себе – це єдине, що могло б переконати мене в якійсь формі релігійної віри. Сотні книжок написано про взаємозв'язок між суб'єктивною та об'єктивною свідомістю та про те, чи перша – належний суб’єкт для наукового аналізу, але вони мало проливають на це світла. Розуміння об’єктивної свідомості вже досить важка проблема, а її розв’язок принаймні зробить набагато зрозумілішим, яка насправді природа іншої проблеми.
Можна провести аналогію між свідомим розумом та головою великої компанії. Голова спілкується з генеральним директором та кількома старшими директорами, формулюючи середньо- та довгострокові цілі та періодично розв’язуючи нагальні проблеми. Він (або рівною мірою вона) усвідомлює, що існує великий штат персоналу, який реалізує ідеї та виробляє документи, хоча він ніколи їх не бачить. Він намагається ухвалювати обґрунтовані рішення, але виявляє, що не завжди контролює, тому що несподівані події в зовнішньому світі, можливо, доведеться розв’язувати негайно на нижчому рівні, а також тому, що його уявлення про можливості компанії іноді хибні. У нижньому кінці ієрархії персонал докладає можливих зусиль, але може відчувати розчарування через нерозуміння або нездатність впливати на вищі рівні керування. Система працює, але ніхто повністю не контролює, дарма що папірці можуть бути в порядку.

2.6. Теорія чистої дошки
Дедалі більші успіхи редукціоністської методології та можливість того, що вона почне вторгнення у вивчення людського розуму, привели до значних занепокоєнь, особливо в гуманітарних науках. Зрештою це не можна було ігнорувати, і однією з реакцій стало піднесення постмодернізму. В недавній книжці Едвард Слінгерленд (Edward Slingerland) стверджує, що постмодерністів можна розпізнавати за їхнім прийняттям Локової теорії чистої дошки, хоч би що вони говорили про свої переконання. (1690 р. Лок стверджував, що розум новонародженої людини – це чиста дошка, на якій можна закарбувати майже будь-які ідеї, залежно від культури, в якій виховувалася дитина. Ідея чистої дошки Арістотелева, але внесок Лока мав важливе значення.) На думку постмодерністів, наука – це лише інша система вірування, яка не має більшого значення, ніж будь-яка інша.
Постмодернізм важко обговорювати, бо його прихильники – дуже неоднорідна група і, здається, упиваються неясністю. Це не дивно, бо вони хочуть, щоб люди погоджувалися, що всі системи переконань соціально обумовлені, без застосування цього висновку до самого постмодернізму. Логічна пастка витончена через використання такої закрученої мови, що жоден сторонній не може її зрозуміти. Постмодерністський рух був особливо сильним у Франції і його активізувала студентська революція 1968 року. Пауль Фаєрабенд прийняв його цінності, але ставлення Томаса Куна до нього було складніше. Його аргументи про несумірність різних наукових парадигм досить виправдано сприймалися як схвалення важливою фігурою, але він не був задоволений цим і пізніше намагався відмежуватися від цієї теорії.
Слінгерленд наводить дуже довгі аргументи, взяті з наукової літератури, щоб показати, що теорія чистої дошки просто неправильна. У книжці пропонується вихід із необхідності вибирати між редукціоністською об'єктивністю та постмодернізмом.
Супроти постмодерного релятивізму ми можемо стверджувати, що існують спільні для всіх людей структури пізнання незалежно від їхньої культури, мови чи конкретної історії. Супроти об’єктивізму ми можемо стверджувати, що ці спільності – це не відображення якогось апріорного порядку, що існує незалежно від людини, і обов'язково істинні для будь-якого мислимого раціонального буття, а скоріше вони виникають із взаємодії біологічних систем із досить стабільним фізичним світом протягом еволюційного та особистого часу, що робить наявність певних когнітивних структур неминучими для таких істот, як ми.[15]
Іншими словами, когнітивні структури людини залежать від нашої конкретної природи як біологічних організмів. Ми наведемо трохи доказів для цього нижче, а більше – у підрозділі 3.6, але варто зазначити, що Стівен Пінкер написав цілу книжку, в якій обговорюється опір багатьох людей припущенням про те, що наша генетична обдарованість може мати якийсь вплив на наші розумові можливості.[16]
Далі ми звернемося до критики Імануеля Канта теорії чистої дошки, що істотно вплинула на подальший розвиток філософії. Кант був одним із найбільших і найнезрозуміліших філософів. Народився 1724 року в Кенігсберзі, Прусія, все життя прожив у тому ж місті. Його найбільший твір «Критика чистого розуму», опублікований 1781 року, тепер вважається одним із найважливіших творів у філософії. На жаль, він майже нечитний, до того ж німецьке видання має понад вісімсот сторінок. (Неясність – це справжнє надбання для філософів, бо вона дає наступним поколінням так багато для суперечок.) Вона не була сприйнята, і 1783 р. він написав набагато коротші «Пролегомени до кожної майбутньої метафізики» для пояснення основних ідей. Назва дана його філософській системі, «трансцендентальний ідеалізм», безглузда, якщо ви не академічний філософ.
Кант стверджував, що математика забезпечує синтетичні апріорні знання; іншими словами, математика ґрунтується не лише на логіці, а й на досвіді. На жаль, віра Канта в те, що люди змушені через власні натури інтерпретувати світ за допомогою Евклідової геометрії та Ньютонової механіки, виявилася абсолютно помилковою. Обидві заступила загальна теорія відносності. Тепер їх розглядають як наближення до істини, як і раніше, надзвичайно корисні, але жодним чином не необхідні основи наших думок. Проте щось залишається, після того як усунули помилки і переклали (деякі) його ідеї сучасною термінологією.
Анрі Пуанкаре (1854–1912) був однією з найвидатніших математичних постатей своєї епохи і мав тверді погляди на природу математики.[17] Він ішов за Кантом, вважаючи, що, займаючись математикою, люди спиралися на інтуїтивні уявлення, які не можна звести до логіки. Вони були набагато обмеженіші, ніж ті, що Кант (помилково) припускав, але містили обмежене поняття нескінченності, яке застосовується до цілих чисел, і геометричне поняття континууму. Найголовніша наша інтуїція – це плин часу, тісно пов'язаний з нашим уявленням про причину та наслідки. Однак він відкинув Канторову платоністичну теорію множин на тій підставі, що вона мала на меті надати сенс твердженням, які ми, як скінчені істоти, не мали засобів перевірити навіть «в принципі».
Пуанкаре стверджував, що наше уявлення про натуральні числа ґрунтується на нашій інтуїції про підрахунок вгору по одному за раз, що ніколи не закінчується. Як тільки хтось має таку інтуїцію, можна спробувати знайти її точне логічне формулювання, але це формулювання прийнятне лише тією мірою, якою воно достатньо тісно відповідає нашій інтуїції. Логічне формулювання не може бути справжньою річчю, бо завжди існує слабка можливість, що ми можемо виявити деякий брак відповідності між нею та нашою інтуїцією, і замінити його досконалішим формулюванням.
Поняття Пуанкаре про континуум зрозуміти непросто.[18] Більшу частину свого життя він, здається, вірив, що фізичний світ обов'язково описується в безперервних термінах; поява квантової теорії робить це набагато менш зрозумілим для нас, як він визнав в останній рік свого життя. Однак особливості квантової теорії не скасовують того факту, що наше сприйняття світу, опосередковане нашими очима, природно виражається в термінах континууму. Безперервна лінія не частина математики, але втілює дві інтуїції, що будь-яку її частину можна ділити на менші частини нескінченно, і що між одним місцем та іншим немає прогалин. Дійсні числа були винайдені, щоб дати точне математичне вираження для цих інтуїцій. З цієї причини Пуанкаре вважав, що хоча, у вузькому логічному сенсі, систему дійсних чисел можна означити без покликання на нашу фізичну природу, це не враховує глибинних причин, які стоять за її введенням.
Протягом останнього століття ідеї Канта та Пуанкаре дістали подальший розвиток, розміщуючи наші синтетичні апріорні інтуїції у вродженій біологічній структурі мозку людини. Цю подальшу модифікацію Кантових ідей слід протиставити теорії чистої дошки і її часто називають «еволюційною кантіанською позицією». Для стислості я назву це кантіаном, через його ключову роль у започаткуванні напрямку думки.[19] Відтепер ми уникатимемо незграбного терміна "синтетичне апріорне знання", покликаючись на «вроджені схильності людського розуму», або, що теж саме, «успадковані біологічні характеристики мозку». Уникаючи вживання слова «знання», ми усуваємо будь-який натяк, що вроджене має бути справжнім уявленням про себе у світі.
Існування вроджених психічних можливостей у ссавців демонструється щорічною міграцією мільйонів гну в Африці. Величезні стада невпинно переслідують хижаки, але новонароджені телята встають на ноги і ходять уже через кілька хвилин після народження і можуть бігати так само швидко, як їхні матері, вже через два дні. Очевидно, їхнє бачення має бути повністю дієвим практично негайно. Доречність цього для людських істот продемонструвати важко, адже новонароджені діти такі безпорадні. Однак надзвичайна увага, яку маленькі діти приділяють людським обличчям, свідчить про величезний ступінь програмування в їхньому мозку. Залежно від положення та відстані до батьків сітківкове зображення обличчя може мати найрізноманітніші форми та розміри. Немовлята мають бути схильні з'єднувати всі ці образи разом в єдиний гештальт, а пізніше навчитися не сприймати всі обличчя проявами однієї особи. Нарешті в дітей розвивається переконання, що інші люди мають розум, що різні люди мають різні знання про світ, і що навмисний обман можливий. Майже всі люди в усіх суспільствах долають свій шлях через ці складні проблеми до того самого висновку; нечисленні, хто зазнає невдач, роблять це через анатомічні або біохемічні відхилення в їхньому мозку, а не тому, що вони мають різний культурний досвід.
Людина унікальна тим, що має добре розвинені мови. Існує безліч доказів того, що наш мовний інстинкт (як його називає Стівен Пінкер) вроджений: мову ми набуваємо з легкістю, що набагато перевершує ту, що в шимпанзе чи відомого африканського сірого папуги Алекса. Останні наукові дослідження демонструють, що мова – це не просто функція нашого загального інтелекту. Вона залежить від конкретних схем у нашому мозку, яких інші тварини не мають або мають лише в рудиментарній формі. Проте існує багато різних мов, і відмінності між ними, безперечно, результат історичних процесів.
Нейронні механізми, що лежать в основі розумових здатностей, висвітлив Ерік Кендел (Кандель), який був удостоєний Нобелівської премії в 2000 році за свої дослідження в цій галузі, особливо морського зайця, Aplysia. У нього лише 20 000 нервових клітин, але вони не мають принципових функціональних чи біохемічних відмінностей від людських істот. Поряд з багатьма іншими, він виявив, що в аплизії є фундаментальні рефлекси, які базуються на успадкованих та інваріантних синаптичних зв’язках між її нервовими клітинами. Крім того, нові довготривалі пам’яті (тобто постійні модифікації його поведінки) стають можливими завдяки змінам сильних синаптичних зв'язків, що передбачають синтез нових білків. Ці відкриття мають безпосередній стосунок до досліджень набагато складніших нейронних структур у мозку вищих тварин, зокрема людей. Наші вроджені здатності – результат особливих нейронної провідні та синаптичних зв’язків, що виникають при народженні, і подальше навчання пов'язане зі змінами обох. Дослідження Кандела та інших перебувають у зародковому стані, але розумно очікувати, що вони з часом виявлять багато механізмів, які керують нашим власним мисленням. Однак вони не розв’яжуть наших етичних проблем.
Експериментальна психологія просунулася до того рівня, коли ми можемо з деякою впевненістю сказати, що теорія чистої дошки вже не логічна, якщо повністю не відкинути природничий підхід до знання. Проте не слід забувати про надзвичайну пластичність людського розуму. Люди можуть набути дивовижне різноманіття навичок, починаючи від математики та балету, закінчуючи високою кухнею та імпровізованою комедією. Вони показують, якою мірою наше культурне середовище може вплинути на наш мозок до того, як ми досягнемо зрілості.
За Кантом, слід розрізняти світ у собі (ноумен Канта) і наше його сприйняття (його феномен). Нижчевказану пропозицію можна розглядати як оновлену версію одного з основних тверджень Канта:
Ми інтерпретуємо світ, використовуючи свої вроджені здатності та, зокрема, своє сильне бажання інтерпретувати події в термінах причин і наслідків. Ми проєктуємо ці уявлення на світ і не маємо іншого вибору, як це зробити, бо така наша власна природа.
Те, що ці проєкції працюють добре за багатьох обставин, не означає, що вони забезпечують повне розуміння світу в собі. Ми можемо використовувати кілька додаткових описів того чи іншого явища, щоб допомогти собі зрозуміти його. Наприклад, столи здаються нам суцільними і безперервними, але ми також вважаємо, що вони складаються з атомів і що їхні видні кольори значною мірою витвір нашої зорової системи; ми тримаємо обидва ці зображення у своїй свідомості й використовуємо те, що підхожіше. Нам вдається вижити, бо наші вроджені здатності мають позитивне ставлення до світу самого по собі. Було б дивно, якби цього не було!
Відповісти

Повернутись до “Пропоновані до видання книжки”