После того, как установлено, что теории оцениваются методом, можно подробнее рассмотреть, каковы ожидания, правила или критерии научного сообщества на самом деле. Каким конкретным критериям должны удовлетворять теории, чтобы быть выбранной? Если бы существовал фиксированныйнабор критериев, которые ученые всех времен использовали для оценки своих теорий, то у нас был бы хороший аргумент, что переход от одной теории к другой не является случайным, но исключительно рациональным. Если бы мы могли показать, что существует неизменный метод теории оценки, то все изменения в любой картине мира определялись бы этим фиксированным, внеисторическим методом науки. В подобном гипотетическом сценарии процесс научных изменений выглядит так: если бы существовал фиксированный набор правил научного сообщества, позволяющий принять те или иные решения, тогда можно заявить, что новые теории всегда лучше прежних.
В истории науки было принято считать, что, хотя научные теории меняются со временем, критерии, которые ученые используют при оценке конкурирующих теорий, фиксируются. Со времен Аристотеля философы пытались сформулировать этот фиксированный метод науки. Эти разнообразные попытки могут быть сгруппированы в виде классификации:
ученый – эмпирик: теория приемлема, если она основана на опыте.
ученый – сторонник простых решений: теория приемлема, если она объясняет наибольшее количество явлений наиболее простым способом.
ученый – прагматик: теория приемлема, если она решает наибольшее количество проблем.
ученый – сторонник гипотетико-дедуктивного подхода: теория приемлема, если ее предсказания подтверждены экспериментами и наблюдениями.
Следует обратить внимание, что эта классификация – лишь общий эскиз развития науки.
Можно ли сформулировать универсальный (неизменный, внеисторический) метод науки? Для того чтобы ответить на этот вопрос, следует изучить изменения картины мира в течение определенного периода времени.
Сфокусировавшись на изменениях теорий с XVIII в., можно прийти к выводу, что в науке действуют два вида общественных ожиданий. В некоторых случаях ученые ожидают, что новая теория способна осуществить успешные предсказания в отношении ранее ненаблюдаемых явлений, в других случаях они принимают теорию, даже если она не делает никаких новых предсказаний, которые подтверждены экспериментами и наблюдениями.
Чаще всего складывалась так, что теория принималась только после того, как были подтверждены некоторые предсказанные ею ненаблюдаемые феномены. Французская общество естественных философов приняло теорию Ньютона в 1740г. после подтверждения одного из его предсказаний, что Земля – это сфероид, или она слегка приплюснута к полюсам. Предположение Ньютона, что Земля является сплюснутым сфероидом, противоречило принятому тогда мнению о Земле, как вытянутомсфероиде. Предсказание сплющенной сфероидной Земли было подтверждено несколькими экспедициями, организованными Французской академией наук в середине XVIII в.
Аналогично, волновая теория света Френеля была принята в 1820 г., сразу послеподтверждения одного из его предсказаний – наличия яркого пятна в центре тени от круглого диска. Согласно принятой корпускулярной теории света, свет представляет собой цепочку мелких частиц, которые движутся по прямым линиям. Ожидалось, что легкие частицы света, как и любые другие частицы, будут перемещаться по прямым линиям, если только они не встретят на своем пути препятствия. В частности, из корпускулярной теории света следовало, что тень круглого диска должна быть равномерно темной. Предложенные Френелем выводы сильно отличались от принятых. Согласно волновой теории свет – это волна, распространяющаяся в эфире подобно волнам в результате падения в воду камня. Френель также предположил, что, подобно воде, световые волны должны быть способны разбегаться, менять амплитуду перед препятствиями и мешать друг другу. Именно из-за способности световых волн разбегаться было установлено явление дифракции света.
История науки полна примеров, когда теория была принята только после того, как некоторые из ее предсказаний подтвердили экспериментами и наблюдениями: выбор физиками общей теории относительности в 1920 г., теории континентального дрейфа в 1960-х гг., теории электрослабого взаимодействия в середине 1970-х гг., а также признание бозона Хиггса в 2014 г.
Однако тщательное изучение истории науки показывает множество других случаев, когда теория была принята без проведения каких-либо экспериментов. Все, что интересовало тогда научное сообщество, – удалось ли оцениваемой теории объяснить существующие экспериментальные данные с желаемым уровнемточности. Показательным примером является судьба лунной теории Майера в 1760 г. На протяжении столетий предсказание движения Луны с той же точностью, что и траектории других небесных тел было сложной задачей. Только в одном XVIII в. И. Ньютон, Л. Эйлер, Ж. Даламбер и Т. Майер предложили свои теории движения Луны; но была принята теория Майера, именно потому, что она оказалась достаточно точной, чтобы определить положение Луны на орбите до пяти секунд дуги. Важно отметить, что эта теория была принята без каких-либо новых подтвержденных данных, следовательно, точности предсказаний было достаточно. Другими примерами этого явления являются признание учеными законов феноменологической термодинамики в 1850-х гг. и квантовой механики в 1930 г.
Что на основании подобных примеров можно сказать относительно ожиданий ученых? Несколько поколений философов обсуждали роль новых предсказаний в выборе теории. К. Поппер и И. Лакатос утверждали, что подтвержденные новые данные играют незаменимую роль в оценке теории. Среди их оппонентов, утверждавших, что подтверждение прогнозов не играет особой роли в оценке теории, были Дж. Милль, М. Кейнс и Л. Лаудан.
Изучение различных исторических событий показывает, что ученые ожидают подтверждения предсказаний, но только в особых обстоятельствах. Теория способна сделать успешные предсказания относительно ранее ненаблюдаемых явлений только тогда, когда она пытается изменить общепринятую онтологию.
Онтология – это набор представлений о типах сущностей и взаимодействияхв мире. Современная научная онтология исходит из существования кварков, лептонов и бозонов, открыто около сотни химических элементов, миллионы видов растений и животных. Хотя большинство эмпирических теорий строятся на определенной онтологии, не каждая теория требуетзаменыранее принятой онтологии. Очень часто новая теория не вводит новые сущности, т.е. не предлагает альтернативную онтологию, а исходит из ранее принятой онтологии. В некоторых случаях новая теория выстраивает другую онтологию. Ученые ожидают подтверждения новых предсказаний всякий раз, когда теория пытается изменить общепринятую онтологию, то есть, если она пытается убедить их признать существование новой сущности, новое взаимодействие, новый процесс, новую частицу, новую волну, новую силу, новое вещество.
Например, физика Ньютона ввела такие понятия, как абсолютное пространство, абсолютное время и сила тяжести, действующая на расстоянии. Подобные идеальные сущности не были частью принятой тогда онтологии, поэтому ученые ожидали, что будут подтверждены некоторые прогнозы. Точно так же волновая теория света Френеля попыталась ввести идею световых волн вместо корпускулярной теории. Ученые ожидали, что это позволит успешно предсказать новые явления. То же самое относится к общей теории относительности Эйнштейна, которая постулировала существование изогнутого пространственно–временного континуума.
Смелая гипотеза может быть принята только в том случае, если хотя бы некоторые из выдвинутых предположений будут экспериментально подтверждены. При этом само подтверждение не обязательно должно выполняться в одномважном эксперименте или наблюдении, но, скорее, проведут ряд экспериментов и наблюдений, которые все вместе подтверждают предсказание. В XIX в. клеточная теория Шлейдена–Шванна позиционировала идею о том, что живая клетка являются фундаментальной структурной единицей любого живого организма – это означало онтологическую новизну. Ожидалось, что теория будет экспериментально подтверждена. Теория была принята потому, что клеточная структура была обнаружена под микроскопом в многочисленных экспериментах, а не в результате одного единственного решающего наблюдения.
Когда дело доходит до теорий, которые непытаются изменить общепринятую онтологию, ученые гораздо более снисходительны. Если теория не пытается изменить взгляды на составляющие элементы картины мира, они обычно не требуют никаких подтвержденных предсказаний и, как правило, готовы считать теорию приемлемой, если она обеспечивает более точное описание уже известных явлений. Вернемся к лунной теории Майера. Не ожидалось, что он представит подтверждение новых предсказаний, поскольку он не пытался изменить общепринятую онтологию. Майер предпринял попытку объяснить траекторию Луны, полагаясь исключительно на элементы существовавшей ньютонианской онтологии, такие как масса, сила, ускорение, расстояние. Следовательно, сообщество ученых просто ожидало, что теория будет более точной в своих предсказаниях траектории Луны, чем другие теории. То же самое касается любой другой теории, когда она дает новое описание феномена с помощью уже введенных сущностей и описанных отношений.
Обобщим вышесказанное: если теория полностью полагается на принятую онтологию, ожидается, что она не представит никаких новых результатов, достаточно точности предсказаний; в противном случае, если теория пытается убедить в том, что существует какой-то новый тип частицы, вещества, взаимодействия, процесса, силы, она должнаобеспечить подтверждение новых результатов. В конце концов, если теория утверждает существование суперструн, единственный способ убедить сообщество – подтвердить некоторые из предсказаний, которые следуют из теории. Сформулируем выводы в виде схемы:
 |
Это, по сути, и есть гипотетико-дедуктивный метод, который использует современная наука:
 |
Поскольку так выражаются скрытые ожидания научных сообществ, следует иметь в виду, что это не обязательно может быть правильным. Гипотетико-дедуктивный метод стал широко использоваться в физических науках с начала XVIII в.
Универсальный метод?
Предположим, что, действительно, гипотетико-дедуктивный метод стал применяться только в Новое время. Но значит ли это, что существует универсальный метод науки? Значит ли это, что во все исторические периоды и во всех областях исследования новые теории всегда должны были удовлетворять требованиям этого метода, чтобы стать принятыми? В более общем плане, можем ли мы утверждать, что ожидания ученых в отношении новых теорий не изменились с древних времен? Существует ли неизменный (фиксированный, внеисторический) метод науки?
Анализ исторических эпизодов показывает, что гипотетически-дедуктивный метод не всегда использовался в оценке теорий. В лучшем случае можно показать, что этот метод применялся в физических науках примерно с 1700 г. Если вернутся к временам Аристотеля и средневековья, мы заметили бы, что ожидания этого сообщества имеют мало общего с требованиями гипотетико-дедуктивного метода.
Хотя объяснение ожиданий сообщества никогда не является легкой задачей, можно с достаточной степенью уверенности утверждать, что в аристотелевско-средневековом мировоззрении теория или предположение были приемлемы, если бы автор понимал природу вещи через улучшенную опытом интуицию, или если он делал дедуктивные выводы из посылок, которые интуитивно казались истинными:
 |
Что означает выражение интуиция «обучается на опыте»? Основная идея здесь проста: чем больше времени ученый тратит на изучение определенного явления, тем возможнее уловить природу этого явления. Предполагается, что пчеловод, который провел всю жизнь вокруг пчел, может сказать нам, каков характер пчел. Точно так же опытный арборист интуитивно чувствует природу разных деревьев, т.е. его интуиция была обучена на опыте. В свою очередь, натурфилософ всю жизнь изучает разные типы сущностей, поэтому лучше знает, что общего имеют эти сущности. Он может интуитивно понять, что все состоит из четырех элементов (земля, вода, воздух, огонь), и что эти элементы стремятся к своим естественным позициям, тяжелые элементы – к центру Вселенной, а легкие элементы стремятся к периферии. В аристотелевско-средневековой науке эти суждения применимы к любой сфере изучения: теория была приемлемой, если она казалась интуитивно верной тем, кто учился на опыте, то есть экспертам.
В аристотелевско-средневековом мировоззрении основные интуиции о природе вещей считались аксиомами науки. Когда природа изучаемой вещи была интуитивно понята экспертом, другие ученые продолжили бы отслеживать логические последствия наших основных интуиций в виде теоремы. Например, как только установлено, что тяжелые элементы стремятся к центру Вселенной, следует вывести теорему о том, что Земля, которая является преимущественно комбинацией элементов земли и воды, расположена в центре Вселенной. В результате возникает аксиоматическая дедуктивная система, где аксиомы интуитивно захватываются экспертами, а теоремы логически выводятся из этих аксиом.
 |
Важно отметить, что средневековые методы не имели ничего общего с требованием подтверждения новых предсказаний. Сообщество схоластов отталкивалось от базовых интуиций, обученных опытом, и выводами из этих интуиций. Таким образом, попытка убедить это сообщество в необходимости подтверждать новые предсказания была бы глупостью.
Случай Галилея – иллюстрация аристотелевско-средневекового метода в действии. В то время господствовал птолемеевский геоцентризм: Земля находится в центре Вселенной, и все планеты, Луна и Солнце вращаются вокруг Земли. Считалось, что звезды всегда движутся в одном направлении и с одинаковой скоростью. В то же время планеты движутся с разной скоростью и иногда движутся в обратном направлении. Это – так называемое ретроградноедвижениепланет.
Блуждание по небу предопределило именование планет: греческое слово «planētēs» означает странница. Для Птолемея все небесные тела вращались вокруг Земли по орбитам, которые назывались деферентом. Чтобы учесть легко наблюдаемое ретроградное движение планет, Птолемей предположил, что планеты перемещаются на дополнительной, меньшей круговой орбите, эпициклу, вдоль деферента. Такие комбинации эпициклов и деферентов помогли воспроизвести точные движения каждой планеты. Фактически, теория Птолемея чрезвычайно успешно прогнозировала траекторию движения планет.
Поскольку в этой теории Венера вращается вокруг Земли, считалось, что наблюдатель на Земле никогда не мог видеть полностью освещенную Венеру; в лучшем случае мог увидеть ее полуосвещенной.
В то время существовало несколько альтернативных космологических теорий, в том числе гелиоцентрическая теория Коперника, которую отстаивал Галилей. В гелиоцентрической теории Коперника Венера и другие планеты вращаются вокруг Солнца, и, таким образом, наблюдатель на Земле должен иметь возможность видеть полный набор фаз Венеры:
Это было одно из новых предсказаний теории Коперника. Только после изобретения телескопа стало возможным его проверить. В 1610 году Галилей подтвердил это предсказание, установив с помощью телескопа, что люди могут наблюдать полный цикл фаз Венеры. Если бы научное сообщество того времени заботилось о подтверждении новых предсказаниях, то теория Коперника была бы принята. К сожалению для Галилея, подтверждением прогнозов никто не интересовался, поскольку ученые, как и во времена Аристотеля, предполагали, что новые теории должны соответствовать здравому смыслу, то есть казаться экспертам интуитивно истинными. Птолемеевская идея, что Земля всегда находится в центре Вселенной, была на уровне здравого смысла, в то время как идея вращения Земли вокруг Солнца и вокруг собственной оси казалась в высшей степени нелогичной. Тяжелые элементы земли и водыв средневековой картине мира не могли вращаться. Поэтому неудивительно, что Галилей никого не смог убедить. Важно отметить, что его неудача не имела ничего общего с предполагаемым догматизмом и упрямством схоластов и духовенства того времени. Самое главное, что ожидания сообщества не имели никакого отношения к наблюдению за высказываемыми Галилеем предсказаниями.
Для того чтобы быть выбранной сообществом ученых, теории Коперника потребовался еще почти целый век. Как это стало возможным? Эта теория была включена в новую картину мира Рене Декарта, и смогла, наконец, оправдать ожидания сообщества. Наиболее полное изложение этой новой системы было представлено в 1644 г. его«Principia Philosophiae» («Первоначала философии»). Декарт ясно осознавал, что, если его теория будет успешной, тогда господствующие представления, что эксперты способны постичь истину интуитивно, будут разрушены. Но, говорит Декарт, если истина, о которой мы говорим, интуитивная, не разумнее ли начинать, добросовестно отказавшись от убеждений, пристрастий, и только потом выбрать только те теории, которые установлены вне всяких разумных сомнений? Именно эту задачу Декарт поставил перед собой.
Среди многих других проблем Декарт также попытался выявить атрибуты материи, т.е. незаменимые качества материальных объектов. Любой материальный объект: камень, растение, животное, человеческое тело обладает атрибутами. Какими качествами должен обладать любой материальный объект? Материальный объект может иметь цвет, звук, вкус, запах и форму. Из всех этих обычных качеств какие, действительно, необходимы для существования объекта? можем ли мы думать о материальной вещи, которая не имеет никакого цвета? Да это возможно: мы можем думать о чем-то существенном, но прозрачном, таком как воздух. Поэтому цвет не является обязательным свойством материальных объектов. Можем ли мы представить себе материальный объект, который не производит никакого звука? Ясно, что мы можем это сделать. Поэтому, по словам Декарта, звук не является обязательным. То же самое касается вкуса: есть много объектов, которые не имеют никакого вкуса. Таким образом, вкус не является непременным качеством материи. Как насчет запаха? Ясно, что не все пахнет в нашем мире, так что запах – еще одно качество среди многих других, но не атрибут. Вышесказанное оставляет нам только форму. Декарт утверждает, что мы не можем представить себе материальный объект, который не занимает какое-то пространство. Материальная вещь должна иметь четко определенную форму, как это имеет место для большинства твердых предметов вокруг нас, или может иметь довольно нечеткую форму, как в случае с водой, огнем или воздухом. Но в любом случае все материальные объекты обязательно занимают некоторое пространство, т. е. все они пространственнопротяжены. Действительно, можем ли мы представить себе материальный объект, который не занимает какого-либо пространства вообще, даже минимального? Это невозможно, говорит Декарт. Точно так же, поскольку вещь должна быть материальной, по словам Декарта, она должна обладать протяженностью, должна занимать некоторое пространство. Это приводит Декарта к формулировке одного из его фундаментальных принципов – идеи, что единственным атрибутом материи является протяженность:
 |
Таким образом, атрибут, по Декарту, означает неотъемлемое свойство.
Как только мы принимаем этот принцип, из него логически следуют несколько важных выводов. Прежде всего, это идея о том, что материальные объекты должны состоять из кусочков взаимодействующей материи, каждый из которых обладает. Действительно, говорит Декарт, если все материальные объекты могут занимать какое-то место, тогда все во вселенной состоит из более мелких кусочков материи, которые также занимают некоторое пространство и взаимодействуют друг с другом. Но как два бита материи могут влиять друг на друга, если все, что они могут сделать, занимают пространство? Рассмотрим два бильярдных шара. Как один бильярдный шар может повлиять на другой бильярдный шар? Их фактический контакт – единственный способ, которым они могут взаимодействовать. По словам Декарта, так же происходят всевзаимодействия между материальными объектами; потому что все они являются пространственно протяженными частицами, они могут влиять друг на друга только прикосновением и нажатием. Это требует фактического контакта; для Декарта не могло быть такой вещи, как действие на расстоянии.
 | |||||
 |  |
Хотя эти выводы могут казаться тривиальными, они являются краеугольными камнями механистического картезианского мировоззрения.
Важно отметить, что Декарт хотел убедить своих коллег – последователей Аристотеля, что эти выводы – не что иное, как интуитивные истины, как хотел бы сам Аристотель. Разве интуитивно не ясно, говорит Декарт, что единственным атрибутом материи является протяженность? Это истина здравого смысла! Итак, если мы ожидаем здравых, интуитивно истинных аксиом, мы их получим. По сути, Декарт утверждал, что его теория удовлетворяет требованиям Аристотеля лучше, чем сама теория Аристотеля!
Разница между философией Декарта и философией Галилея очевидна. Там, где Галилей пытался убедить общество, цитируя результаты своих наблюдений, Декарт знал, что единственный способ убедить аристотелианцев, – оправдать их ожидания. Поэтому не удивительно, что теория Декарта была принята европейскими учеными того времени. Важно, что она было принята не потому, что подтверждала новые прогнозы, а потому, что казалось интуитивно верной ученым. Необходимо понять, что метод того времени сильно отличался от современного гипотетико-дедуктивного метода, который применяется в наши дни.
Вывод
В настоящее время принято считать, что нет универсального (неизменяемого, внеисторического) метода науки. История науки показывает, что ученые переходят не только от одной теории к другой, но также, что очень важно, от одного метода оценки теории к следующему. Другими словами, не существует неизменного научного метода. Используемый учеными метод оценки теорий менятеся от эпохи к эпохе.
На протяжении большей части истории знания тезис о существовании неизменного научного метода принимался как должное. Хотя Аристотель, Ньютон, Кант или Поппер никогда не согласились бы с тем, каковы требования метода, все они согласятся с тем, что существует единственная совокупность требований, которым должна удовлетворять любая приемлемая теория. Переход к динамическому методу произошел приблизительно в 1980 году, и, в основном, благодаря новаторским работам Томаса Куна и Пола Фейерабенда, а также ряда историков науки, которые показали, что методы оценки теории часто меняются по мере того, как в научный обиход вводятся новые понятия. В настоящее время принято считать, что не существует фиксированного метода науки; методы меняются.
Этот переход серьезно изменил взгляды на процесс научных изменений. До 1980 года предполагалось, что процесс научных изменений касается только теорий, в то время как методы считались внешними или независимыми по отношению к процессу науки, как если бы они направляли процесс изменения теории извне. В настоящее время не принято считать, что методы являются внешними по отношению к процессу научных изменений. Фактически, они рассматриваются как часть процесса научных изменений: методы – часть картины мира. Но если мы поймем, что методы являются частью процесса научных изменений, мы должны переопределить наше понятие научной картины мира. Мы изначально определили его как набор принятых учеными теорий. Теперь понятие научной картины мира должно также включать все методы, используемые научным сообществом в определенное время.
Обратите внимание, что так же, как ученые выбирают одновременно несколько теорий, в одной и той же картине мира можно использовать несколько методов. Например, метод тестирования на наркотики, вероятно, будет отличаться от метода оценки эффективности хирургических технологий. Аналогичным образом, конкретный метод оценки гипотез относительно элементарных частиц не обязательно должен быть таким же, как метод оценки гипотез о существовании различных биологических видов. У сообщества могут быть разные ожидания относительно гипотез, относящихся к разным областям науки.
Таким образом, мы приходим к тому, что, возможно, является самым сложным вопросом в современной философии науки. Если нет фиксированных методов оценки теории, значит ли это, что процесс научных изменений иррационален? Другими словами, почему в наши дни мы применяем гипотетико-дедуктивный метод, а не, скажем, метод Аристотеля? Является ли выбор методов произвольным или существует определенныймеханизм, который управляет процессом перехода от одного используемого метода к другому? Если окажется, что выбор методов случаен, если кто-то может свободно выбирать свой собственный метод оценки теории, то как можно разумно утверждать, что современная наука лучше, чем наука Аристотеля, Декарта или Ньютона? Если бы мы согласились с тем, что нет механизма, определяющего переход от одного метода к другому, тогда не было бы разумного аргумента, что один метод лучше другого, и мы бы закончили тем, что философы называют релятивизмом.