Светоч разума. Рациональное мышление в XXI веке

Когда человек занимается наукой, он, имея целью подтвердить какую-то теорию, предлагает доступные проверке гипотезы. Затем гипотезы проверяют на соответствие различным наблюдениям и экспериментам. В этом смысле гипотеза – первое грубое приближение, призванное объяснить узкий класс наблюдаемых явлений, тогда как теория – более масштабное и серьезное объяснение более широкого класса наблюдаемых явлений.

Научная теория должна быть не только совместима с уже установленными фактами, но и давать возможность предвидеть результаты, по крайней мере, некоторых экспериментов. Теория бессмысленна, если неспособна делать предсказания. Поэтому гипотезы и теории должны быть проверяемы. Это означает, что должен быть какой-то способ доказать, что теория сфальсифицирована (то есть возможность показать, что она неверна). Если теорию или гипотезу нельзя проверить, с точки зрения науки она бесполезна.

Вот эпизод из истории науки, который не только ясно демонстрирует разницу между теорией и гипотезой, но и показывает, как на самом деле “работает” наука. Речь пойдет об открытии планеты Нептун.

В начале XVII века немецкий математик Иоганн Кеплер (1571–1630) опубликовал три закона, описывающие движение планет по орбитам вокруг Солнца. Он, в частности, показал, что планеты движутся не по круговым орбитам и не с постоянной скоростью, выступив тем самым против представлений (или, можно сказать, догм), господствовавших в течение тысячелетий.

Прошло еще несколько десятилетий, и Исаак Ньютон (1642–1727) предложил теорию гравитации, которая сделала законы Кеплера более наглядными и уточнила их. Во многих отношениях теория Ньютона противоречила здравому смыслу. В конце концов, как может небесное тело, такое как Солнце, быть источником некой таинственной силы, которая заполняет все пространство и действует на объекты, находящиеся невероятно далеко от него? Однако это утверждение входило неотъемлемой частью в новую теорию. Многие критики считали ее чем-то сверхъестественным и даже мистическим. Но в начале XIX века теория гравитации Ньютона и законы Кеплера, описывающие движение планет, стали общепризнанными.

Французский астроном Урбен Леверье (1811–1877), профессор университета Сорбонна в Париже, занимался широкомасштабным исследованием движения планет. Его тщательно выполненные наблюдения указывали на некие странности движения по небосводу планеты Уран, которые не удавалось увязать с законами Ньютона и Кеплера. По этой причине Леверье выдвинул гипотезу, согласно которой отклонения траектории Урана обусловлены действием гравитационной силы неизвестной планеты, расположенной за орбитой Урана.

Руководствуясь этой догадкой, он призвал на помощь своих надежных старых друзей – теории Ньютона и Кеплера – и рассчитал теоретически орбиту неизвестной планеты. Это позволило Леверье предсказать конкретно, когда не наблюдавшуюся до того планету массы m, двигающуюся по орбите o, можно будет наблюдать на небосводе в точке p в момент времени t. Его предсказание можно было проверить (конечно, все необходимые данные Леверье указал точно). Затем он отправил письмо в Берлинскую обсерваторию астроному Иоганну Галле, написав, где и когда будет видна эта гипотетическая планета. Галле получил письмо 23 сентября 1846 года и тем же вечером подтвердил вывод Леверье: он обнаружил новую планету именно там, где было предсказано.

Эта история очень наглядно демонстрирует связь между теориями, гипотезами, наблюдениями и возможностью проверки. Тем не менее многие люди думают, что теории менее надежны, чем факты. Они заявляют: “Но ведь это всего лишь теория!” На самом деле их слова означают только то, что они неправильно понимают значение слова “теория” в научном лексиконе.

В повседневном разговоре словом “теория” обычно обозначают выдвинутую кем-то идею, не слишком подкрепленную фактами. Мы часто слышим: “Ох, итак, это ваша теория, именно так драгоценности исчезли из запертого ящика письменного стола!” Или кто-то говорит: “Полиция выдвинула теорию, что в ограблении участвовал не один человек, а двое”. В таких случаях термин “теория” означает правдоподобную догадку, которую можно рассматривать, но пока она ничем серьезно не подтверждена.

Но в научных кругах слово “теория” имеет совсем другое значение. Оно описывает систему тесно переплетенных понятий и представлений, которые не только логически совместимы, но также позволяют объяснить большое количество разнообразных явлений и, более того, дают возможность предсказывать новые. Совокупность идей должна “заслужить” почетное звание “теория”, для чего ее следует подтвердить разными способами, а иначе это не теория, а случайная догадка.

Конечно, непроницаемой границы между обыденным и научным мышлением нет, и термин “теория” в какой-то мере двусмысленный. Иногда он обозначает идею, фактическое обоснование которой почти призрачно, тогда как в других случаях это система идей, тесно связанных друг с другом и поддержанных огромным количеством фактов. И все, что находится между этими двумя предельными случаями, тоже может называться теорией.