Чтение онлайн

Рис. 1.10. Секвенирование молекулы ДНК

В связи с этим в дальнейшем рассмотрении ограничимся общенаучными методами и разберем их на примерах решения конкретных проблем современного естествознания.

Наука стремительно развивается. Число научных работ растет по экспоненте. Описывая современное состояние дел, ученые шутят, что научные статьи делятся на «за последние два года и устаревшие». Не являясь специалистами в конкретной области, мы узнаем о новейших открытиях из средств массовой информации и различных научно-популярных источников. Как отличить научное утверждение от маскирующегося под него псевдонаучного? Каковы критерии научного познания?

Критерии, обязательные для методов научного познания. В отличие от обыденного познания, основанного на здравом смысле, ученые-естествоиспытатели в своей работе руководствуются определенными критериями, без соблюдения которых полученные результаты не будут приняты научным сообществом.

Важнейшим критерием научности знания является воспроизводимость результатов наблюдений, экспериментов и измерений. Воспроизводимость означает близость результатов исследований, полученных в разных местах, в разное время, разными методами и средствами, разными исследователями, но проводимых при одних и тех же условиях. Именно в этом пункте зачастую пролегает водораздел между наукой и псевдонаукой. Ученые пытаются предупредить ошибку и сами найти способ экспериментального опровержения своих выводов. Псевдоученые загоняют пыль под ковер и делают расплывчатые предсказания.

Даже в очень дорогостоящих современных установках предусмотрена возможность воспроизведения результатов экспериментов. Так, Большой адронный коллайдер (LHC) – крупнейший в мире ускоритель частиц и самая сложная экспериментальная установка, когда-либо созданная человеком. Казалось бы, как можно говорить о научных открытиях на LHC, в частности об открытии новой элементарной частицы – бозона Хиггса, если эта установка – единственная и уникальная. Оказывается, да, – можно, поскольку в состав LHC входит несколько детекторов. Каждый детектор – это отдельная экспериментальная установка, на которой проводится своя серия экспериментов. На рис. 1.11 изображен один из них – ATLAS (длина 43 м, диаметр 22 м). Если что-то новое обнаруживается на одном детекторе, есть возможность попробовать воспроизвести полученные результаты на другом.

Рис. 1.11. Детектор ATLAS. Источник: https://atlas.cern

Нередко повторение эксперимента другими исследователями опровергает выводы, претендующие на статус открытия. Так, эксперимент по измерению скорости нейтрино, проводимый в 2011 г. в рамках проекта OPERA, давал сенсационный результат. Нейтрино – это элементарные частицы чрезвычайно малой массы, которые очень слабо взаимодействуют с веществом. В эксперименте они пролетали 732 км от ускорителя в ЦЕРНе (Швейцария) до подземного детектора OPERA (Италия) (рис. 1.12).

Рис. 1.12. Эксперимент по исследованию свойств нейтрино

Сенсация состояла в том, что, согласно измерениям, они пролетали это расстояние на 60 наносекунд быстрее, чем если бы они двигались со скоростью света. Это нарушало важнейшее следствие специальной теории относительности: ни один материальный объект не может двигаться со скоростью, превышающей скорость света в вакууме. Однако при попытке повторить эксперимент на трех других установках, этот результат не удалось воспроизвести, а в дальнейшем была обнаружена техническая неисправность в исходном эксперименте (плохо вставленный разъем оптического кабеля). Сенсация не прожила и года.

Этот и многие другие примеры показывает, что в науке возможны ошибки, но сама природа научного знания такова, что рано или поздно они обнаруживаются. В этом разница между учеными и псевдоучеными, уверенными в своей непогрешимости. В истории не было случая, чтобы астрологи или телепаты опровергли сами себя по какому-либо событию.

Еще одним необходимым условием научности знания выступает критерий непротиворечивости. Он означает, что в ходе научного исследования недопустимо одновременное утверждение взаимоисключающих посылок. В рассуждениях и выводах ученых обязательно должны соблюдаться основные законы логики. Так, не может быть признано научным положение, из которого одновременно выводится положение «А» и его отрицание «не А». Нарушение этого требования приводит к разрушению теории, так как в ней оказывается возможным любое утверждение. Критерий непротиворечивости означает, что теоретические рассуждения должны быть последовательными и лишенными противоречий.

Заметим, что на эмпирическом уровне познания критерий непротиворечивости не является обязательным. Это объясняется тем, что эмпирическое познание подразумевает исследование различных объектов или различных свойств одного объекта, которое дает результаты, которые, казалось бы, противоречат друг другу. Однако эти противоречия всегда преодолеваются на уровне теории.

Например, счетчик Гейгера фиксирует корпускулярные свойства фотонов, а радиотелескоп – их волновые свойства. На первый взгляд, эти эмпирические исследования дают противоречащие друг другу знания о природе микромира. Однако на теоретическом уровне это противоречие решается путем введения принципа корпускулярно-волнового дуализма, соотношений неопределенности В. Гейзенберга, принципа дополнительности Н. Бора и других положений квантовой механики.

Еще одно важнейшее требование, предъявляемое к научным знаниям – критерий проверяемости теорий и гипотез. Он означает необходимость проверки того или иного высказывания на истинность с помощью подтверждения фактами (верификации).

Этот критерий нельзя понимать слишком буквально и требовать, чтобы каждое утверждение в рамках той или иной теории допускало непосредственную экспериментальную проверку. Верификация может быть как прямой, так и косвенной. Теория представляет собой иерархическую систему, в которой утверждения нижнего уровня (следствия) логически вытекают из основных положений. Поэтому наиболее общие принципы и законы проверяются косвенно путем вывода из них утверждений, которые можно сравнить с данными наблюдений или экспериментов.

В ходе вывода можно получить следствия, которые известны на момент построения теории, то есть объяснить известные факты, или же предсказать нечто новое. Объяснить одни и те же факты можно на основе многих гипотез, поэтому особое значение имеет предсказательная сила гипотезы или теории.

Так, на основе электродинамики Максвелла можно объяснить огромный круг электрических, магнитных, электромагнитных и световых явлений, но главный довод в пользу истинности этой теории – предсказание электромагнитных волн, которое нашло блестящее экспериментальное подтверждение в опытах Г. Герца (рис. 1.13).

Рис. 1.13. Опыт Г. Герца

Предсказания пытаются делать не только ученые. Но есть существенная разница в предсказаниях ученых и псевдоученых, например, астрономов и астрологов. Астрономические законы И. Кеплера позволяют однозначно предсказать положение планет Солнечной системы в любой момент времени с поразительной точностью (рис. 1.14). Можно направить телескопы в точку с указанными координатами и убедиться в справедливости предсказаний. Со времен открытия этих законов на протяжении более 400 лет такие наблюдения неоднократно проводились и проводятся учеными и любителями астрономии, и не было ни одного случая расхождения с предсказанным положением планет.

Рис. 1.14. Законы Кеплера

Астрологи пытаются подражать ученым, активно пользуются информационно-компьютерными технологиями и наукообразной терминологией. Но они не могут сделать главного – дать точные и однозначные предсказания. Не случайно, сами астрологи никогда не занимаются проверкой своих предсказаний. А проверка «со стороны» всегда обнаруживает, что даже при всей расплывчатости астрологических гороскопов, никаких совпадений между их предсказаниями и реальностью нет. Причем характеристики людей, данные разными астрологами, сильнейшим образом расходятся между собой и оказываются не точнее, чем характеристики, составленные людьми, не знакомыми с астрологией.