У цій публікації блогу ми досліджуємо, в чому полягає сутність науки та звідки походить її краса, спираючись на філософії науки Карла Поппера та Томаса Куна.
Це було давно. Будучи учнем першого класу старшої школи, я вперше у своєму житті зіткнувся з ситуацією, коли мені довелося самостійно прийняти рішення. Це був вибір між гуманітарним та природничим напрямками. Мої батьки повністю залишили це рішення за мною, сказавши мені вибрати те, що мені подобається, і не шкодувати про це. Незважаючи на негласну думку серед людей, що «ті, хто не любить математику, йдуть на гуманітарні науки», і на той факт, що всі мої близькі друзі йшли туди, я зрештою обрав природничий напрямок. Тому що для мене природничі науки – найпрекрасніша дисципліна.
Більше ніж будь-яка грандіозна причина щодо внеску в людську цивілізацію чи зміни нашого життя, я вважав прекрасним те, що планети рухаються по елегантних кругових орбітах, якими керує виключно всесвітнє тяжіння (хоча гравітація — не єдиний вплив), що кинутий камінь у повітря слідує траєкторії графіка квадратичної функції, отриманого з математики, і що в хімічних реакціях молекули перетворюються на продукти шляхом випадкових ефективних зіткнень.
Як ви можете бачити, я стверджую, що краса є однією з властивостей природничої науки. Однак наука має властивості, які надто відрізняються від традиційних дисциплін краси — мистецтва, музики, літератури тощо. Останні дисципліни, можливо, навіть народилися з метою прагнення краси. Природознавство, яке описує природу, має характер, відмінний від інших дисциплін.
Щодо питання «Що таке наука?», філософи науки 20-го століття вступили в запеклі дебати. По-перше, Віденське коло, яке охопило філософію науки початку 20-го століття, запропонувало логіко-позитивістський погляд на науку, стверджуючи, що наука формується шляхом індукції. Зокрема, воно вважало, що наукові знання генеруються та обґрунтовуються за допомогою індукції через три етапи: по-перше, неупереджений збір даних; по-друге, узагальнення зібраних фактів для виведення гіпотез; і, нарешті, перевірка цих гіпотез за допомогою нових спостережень та експериментів. Ця точка зору була дуже правдоподібною, оскільки вона добре узгоджувалася із загальноприйнятим уявленням про дослідницьку діяльність, яка відкриває природні закони з об'єктивних фактів. Однак індукція завжди передбачає розширення змісту, що призводить до критичного недоліку: навіть якщо передумови істинні, істинність висновку не гарантована. Крім того, можливість неупередженого збору даних викликала значні суперечки.
На цьому етапі Карл Поппер (1902-1994) запропонував фальсифікованість замість верифікації, стверджуючи, що принципи в природознавстві не можуть бути ідеально доведені, а лише спростовані. Зокрема, Поппер визначив наукову діяльність наступним чином:
1. Запропонуйте гіпотезу, яка, як видається, добре пояснює задані проблеми.
2. Якщо виявлено емпіричні докази, що суперечать гіпотезі, негайно відкиньте їх. Якщо ні, збережіть гіпотезу. На цьому етапі не можна стверджувати, що гіпотеза доведена. Можна лише сказати, що вона витримала кілька суворих емпіричних перевірок.
Іншими словами, він стверджував, що природа науки полягає в фальсифікації, і якщо щось не можна спростувати, то це не наука. З цього астрологію, креаціонізм тощо можна класифікувати як псевдонауку, і навіть можна зробити висновок, що математика, яка будує свою систему за допомогою ідеальних передумов та дедуктивних міркувань, не є наукою. Однак фальсифікаціонізм, який прагнув ідеальної логіки та описував науковий прогрес надзвичайно раціональним чином, також зіткнувся з труднощами. По-перше, справді існують наукові теорії, які неможливо спростувати. Наприклад, твердження, що стверджують існування певних сутностей, такі як «існують чорні діри» або «існують гени», неможливо спростувати. Що ще більш критично, фальсифікація складніша, ніж можна було б подумати. Розглянемо можливість оцінки істинності чи хибності твердження «Усі ворони чорні». Припустимо, що насправді існувала сіра ворона. Чи можемо ми тоді одразу зробити висновок, що не всі ворони чорні? Щоб дійти цього висновку, нам знадобляться додаткові передумови, такі як «наш кольоровий зір достатньо точний, щоб точно розрізняти кольори» або «ми маємо здатність відрізняти ворон від інших птахів». Для наукових теорій гіпотези, необхідні для фальсифікації, численніші та складніші, що ще більше ускладнює визнання теорії хибною на основі одного контрприкладу.
Цей розрив між ідеалом та реальністю наукових теорій призвів до появи Томаса Куна (1922-1994), який наголошував на історичних фактах. Він визначив розвиток науки як два процеси: «нормальну науку» та «наукову революцію». Нормальна наука розширює застосування знань у межах існуючої парадигми, тоді як наукова революція замінює саму парадигму. Примітним моментом тут є те, що коли відбувається наукова революція, зміна парадигми відрізняється від твердження Поппера, що шляхом спроб і помилок, використовуючи методологію припущень і спростування, наука рухається в більш об'єктивному та раціональному напрямку. Кун стверджував, що коли змінюється парадигма, змінюється не тільки наш світогляд, але й сам світ. Істина природи — це не щось, що має первісну форму, як гумова глина; радше, вона змінюється відповідно до інтерпретації спостерігача, тобто вчених. Зрештою, це призвело до теорії несумірності. Існування спільного знаменника є передумовою, що дозволяє порівнювати два числа або поліноми; несумірність буквально означає, що теорії, що належать до різних парадигм, не можна порівнювати одна з одною. Тут воно спростовує теорію Поппера про те, що наукові теорії кумулятивно розвиваються у більш фундаментальні та кращі теорії, стверджуючи, що між парадигмами не існує ієрархії.
Найбільша розбіжність між Поппером і Куном полягає в розриві між ідеалом і реальністю. Поппер не виявляв інтересу до справжньої історії наукового розвитку, натомість представивши ідеал науки, щодо якого наука є більш бажаною. Він запропонував раціональну, об'єктивну наукову норму, яка наближається до істини шляхом постійних спроб і помилок, проходячи хрещення фальсифікації. На противагу цьому, Кун представляє реальність наукового розвитку, стверджуючи, що хоча він може здаватися ірраціональним, він успішно функціонував, що ускладнює пошук більш ідеальної методології, ніж фактичні принципи роботи. Можливо, ці дві теорії самі по собі несумірні. З точки зору представлення природи науки, ці теорії можна розглядати як однаково обґрунтовані.
Серед цих теорій, де може проявитися особлива природа природничої науки? Чи в методології наукового розвитку, чи вона виникає з існування парадигм, як стверджує Кун? Я вважаю, що обидва твердження правильні. Використання окремої «наукової» методології або існування таких парадигм випливає з того факту, що наука ґрунтується на природі. Наука безпосередньо взаємодіє з природою та намагається її зрозуміти. Хоча природа іноді може проявлятися в різних образах, існування універсального та послідовного природного світу, ймовірно, є найважливішим фактором, що робить науку особливою.
Я вважаю, що краса науки випливає саме з її природи, про яку йшлося вище. Характеристики спільності, єдності та простоти, властиві природі, складають фундаментальні естетичні якості природничої науки. Або, згідно з теорією Куна, ці естетичні якості є цінностями, загальновизнаними вченими. Він стверджував, що оскільки сучасні вчені поділяють ці цінності, формуються парадигми, а зміни парадигм відбуваються, коли змінюється вага цих цінностей. Естетичні характеристики не лише надають науці її привабливості, але й суттєво сприяють її розвитку. Дійсно, будуючи наукові теорії, ми підходимо до них і формулюємо гіпотези, використовуючи методології, які враховують цю спільність, єдність, простоту та точність. Яскравим прикладом є встановлення Діраком квантової електродинаміки шляхом об'єднання класичного електромагнетизму та квантової механіки. Він математично описав складну квантову механіку з ідеальною точністю, керуючись «математичною красою». У цьому процесі Дірак наголошував на красі природи та прийняв цінність єдності як свій методологічний принцип. Простота також служила основним керівним принципом у розвитку від арістотелівської механіки до ньютонівської механіки.
Таким чином, краса функціонує не лише як невід'ємна властивість науки, а й як методологія наукового прогресу. Так само, як Поппер прийняв фальсифікацію як наукову методологію, я вважаю, що методологія прагнення краси фактично стимулювала науковий прогрес.
