4. Экспериментальный диалог

4. Экспериментальный диалог

Мы уже упоминали об одном из наиболее сущест­венных элементов современной науки: тесном союзе теории и практики, слиянии стремления структуриро­вать мир и желании понять его.

Для того чтобы осуществить намерение познать мир вопреки убеждению эмпириков, отнюдь недостаточно с должным почтением относиться к наблюдаемым фак­там: в некоторых вопросах, даже в описании механи­ческого движения, аристотелевскую физику было бы легче привести в соответствие с эмпирическими факта­ми. Открытый современной наукой экспериментальный диалог с природой подразумевает активное вмешатель­ство, а не пассивное наблюдение. Перед учеными ста­вится задача научиться управлять физической реаль­ностью, вынуждать ее действовать в рамках «сцена­рия» как можно ближе к теоретическому описанию.

Исследуемое явление должно быть предварительно пре­парировано и изолировано, с тем чтобы оно могло служить приближением к некоторой идеальной ситуа­ции, возможно физически недостижимой, но согласую­щейся с принятой концептуальной схемой.

Рассмотрим описание системы блоков, ставшей клас­сическим примером механической системы со времен Архимеда, чьи рассуждения были распространены пред­ставителями современной науки на принцип действия всех простых машин. Обращает на себя внимание од­но интересное обстоятельство: современное объяснение полностью исключает (как не имеющее отношения к делу) именно то, что намеревалась объяснить аристо­телевская физика. Если воспользоваться типичным при­мером, то речь шла об объяснении того, что камень «сопротивляется» усилиям лошади, тянущей его за ве­ревку, и что сопротивление камня может быть «прео­долено» тяговым усилием, передаваемым от лошади че­рез систему блоков. В отличие от аристотелевской фи­зики Галилей учит, что природу никогда и ни в чем нельзя «преодолеть», она ничего не делает «даром» и ее невозможно «обмануть». Нелепо думать, что с по­мощью какого-то замысловатого приспособления  или хитроумной уловки нам удастся заставить природу про­изводить дополнительную работу. Поскольку работа, которую способна производить лошадь, остается одной и той же как с блоками, так и без блоков, эффект от работы также один и тот же. Это замечание становит­ся исходным пунктом механического объяснения, отно­сящегося, как нетрудно видеть, к миру не реальному, а идеальному. В этом мире «новый» эффект — то, что лошади все же удается сдвинуть камень, — имеет вто­ростепенное значение, и сопротивление камня описыва­ется лишь качественно в терминах трения и нагрева­ния. Точному описанию поддается идеальная ситуация, в которой соотношение эквивалентности связывает при­чину — производимую лошадью  работу — и следст­вие — перемещение камня. В этом идеальном мире лошадь может сдвинуть камень и без блоков. Единст­венное назначение системы блоков состоит в том, что­бы изменить способ передачи тягового усилия от лоша­ди к камню. Вместо того, чтобы перемещать камень на расстояние L, равное расстоянию, проходимому ло­шадью, тянущей камень на веревке, лошади достаточно переместить камень на расстояние L/n, где п зави­сит от числа блоков. Подобно всем простым машинам, блоки являются пассивным устройством, способным пе­редавать движение, но не производить его.

Мы видим, что экспериментальный диалог соответ­ствует в высшей степени специфической процедуре. Природа, как на судебном заседании, подвергается с помощью экспериментирования перекрестному допросу именем априорных принципов. Ответы природы записы­ваются с величайшей точностью, но их правильность оценивается в терминах той самой идеализации, кото­рой физик руководствуется при постановке экспери­мента. Все остальное считается не информацией, праздной болтовней, вторичными эффектами, которыми можно пренебречь. Может случиться и так, что приро­да отвергнет рассматриваемую теоретическую гипотезу. Тем не менее и отвергнутая гипотеза продолжает ис­пользоваться как эталон для измерения следствий и значимости ответа на поставленный вопрос, каким бы ответ ни был. Именно на эту императивную манеру постановки вопросов природе ссылается  Хайдеггер в своей аргументации против научной рационально­сти.

Для нас экспериментальный метод является поисти­не искусством, т. е. мы считаем, что в основе его лежат особые навыки и умение, а не общие правила. Будучи искусством, экспериментальный метод никогда не га­рантирует успех, всегда оставаясь на милости триви­альности или неверного суждения. Ни один методоло­гический принцип не может исключить, например, рис­ка зайти в тупик в ходе научного исследования. Экс­периментальный метод есть искусство постановки ин­тересного вопроса и перебора всех следствий, вытекаю­щих из лежащей в основе его теоретической схемы, всех ответов, которые могла бы дать природа на вы­бранном экспериментатором теоретическом языке. Из конкретной сложности и многообразия явлений приро­ды необходимо выбрать одно-единственное явление, в котором с наибольшей вероятностью ясно и однозначно должны быть воплощены следствия из рассматривае­мой теории. Это явление затем надлежит абстрагиро­вать от окружающей среды и «инсценировать» для того, чтобы теорию можно было подвергнуть воспроиз­водимой проверке, результаты и методы которой допускали бы передачу любому заинтересованному лицу.

Хотя такого рода экспериментальная процедура с самого начала вызывала  (и продолжает вызывать) серьезные нарекания, отвергалась эмпириками и под­вергалась острой критике со стороны представителей других течений философской и естественнонаучной мыс­ли, не без основания сравнивавшими ее с пыткой при­роды, с допросом на дыбе, она пережила все модифи­кации теоретического содержания научных описаний и в конечном счете определила новый метод исследова­ния, введенный современной наукой.

Экспериментальная процедура может становиться и орудием чисто теоретического анализа. Эта ее разно­видность известна под названием «мысленного экспе­римента»: физик мысленно представляет себе экспери­ментальные ситуации, целиком подчиняющиеся теорети­ческим принципам, и тем самым получает возможность осознать, к каким   следствиям приводят выбран­ные им в данной ситуации теоретические принципы. Мысленные эксперименты сыграли решающую роль в работах Галилея. Ныне они находятся в самом центре исследования последствий концептуальных переворотов в современной физике, произведенных теорией относи­тельности и квантовой механикой. Один из наиболее знаменитых мысленных экспериментов был предложен Эйнштейном (так называемый «поезд Эйнштейна»). Представим себе наблюдателя, едущего в поезде и из­меряющего скорость света, испускаемого фонарями на обочине дороги, т. е. движущегося со скоростью с в системе отсчета, относительно которой поезд движется со скоростью v. По классической теореме сложения скоростей наблюдатель, едущий в поезде, должен был бы приписать свету, распространяющемуся в направ­лении движения поезда, скорость с—v. Однако класси­ческие рассуждения содержат явную нелепость, вы­явить которую и должен предложенный Эйнштейном мысленный эксперимент. В теории относительности ско­рость света выступает как универсальная постоянная природы. В любой инерциальной системе отсчета ско­рость света всегда одна и та же. С тех пор и поныне «поезд Эйнштейна» безостановочно движется, помогая исследовать физические следствия глубоких перемен в основах науки, вызванных специальной теорией относи­тельности.

Экспериментальный метод занимает центральное место в диалоге с природой, начатом современной нау­кой. Представление о природе, вопрошаемой в такой манере, разумеется, сильно упрощено, а порой и иска­жено. Однако это отнюдь не лишает экспериментальный метод способности опровергать подавляющее большин­ство выдвигаемых нами гипотез. Эйнштейн говорил, что природа отвечает «нет» на большинство задаваемых ей вопросов и лишь изредка от нее можно услышать бо­лее обнадеживающее «может быть». Ученый не может действовать так, как ему заблагорассудится, и заста­вить природу говорить лишь то, что ему хочется услы­шать. Строя радужные надежды и ожидания, он не мо­жет рассчитывать (по крайней мере если говорить о глобальной тенденции) на «поддержку» со стороны при­роды. В действительности ученый подвергает себя тем большему риску и ведет тем более опасную игру, чем более искусную тактику он выбирает, стремясь отре­зать природе все пути к отступлению, припереть ее к стенке. Каков бы ни был ответ природы — «да» или «нет», — он будет выражен на том же теоретическом языке, на котором был задан вопрос. Однако язык этот не остается неизменным, он претерпевает сложный процесс исторического развития, учитывающий прош­лые ответы природы и отношения с другими теорети­ческими языками. Кроме того, в каждый исторический период научные интересы меняются и возникают новые вопросы. Все это приводит к сложной взаимосвязи между специфическими правилами научной игры (в частности, экспериментальным методом ведения диало­га с природой, налагающим наиболее жесткие ограни­чения на игру) и культурной сетью, к которой, иногда неосознанно, принадлежит ученый.

Мы считаем экспериментальный диалог неотъемле­мым достижением человеческой культуры. Он дает га­рантию того, что при исследовании человеком природы последняя выступает как нечто независимо существую­щее. Экспериментальный метод служит основой комму­никабельной и воспроизводимой природы научных ре­зультатов. Сколь бы отрывочно ни говорила природа в отведенных ей экспериментом рамках, высказавшись однажды, она не берет своих слов назад: природа ни­когда не лжет.