| Головна |
| « Попередня | Наступна » | |
3. Емпірична компонента |
||
|
У теоретичній фізиці зазвичай уникають двох крайнощів. Однією з них є апріорна теорія, яка не потребує ні яких даних, а другий - теорія, приймаюча всі можливі дані, навіть суперечать їй. Будь, навіть помилкова, справді фізична теорія надає місце для деяких даних, а саме взаємно сумісних даних одного виду від-вано фізичних систем певного типу і в певних станах. Будь фізична теорія, якщо вона збагачується підходящими приватними передумовами, здатна в необмеженій кількості виробляти нові можливі дані, тобто робити передбачення-або ретросказанія (див. § 4). Теорія, позбавлена предсказательной сили, не може бути використана і, отже, не може бути піддана емпіричним перевіркам. Передбачувальна здатність, що підвищує авторитет кожної фізичної теорії, настільки дивна, що живить точку зору інструменталізму, згідно з яким наукові теорії аж ніяк не є картинами світу, а являють собою не що інше, як засобу для отримання даних. Ця популярна точка зору абсолютно помилкова. Якщо теорія не пов'язана з реальністю і не містить ніяких тверджень щодо законів, вона не може робити прогнозів. Іншими словами, комбінації даних, одержувані за допомогою наукових теорій, не повинні бути ні довільними (подібно лотерейним комбінаціям), ні магічними. При такому обмеженні наукова теорія, звичайно, може розглядатися в чисто практичних цілях (тобто залишаючи пояснення в стороні) як фабрика даних. Фізична теорія повинна мати на вході деякі фактичні дані і бути здатною отримувати з них на виході інше безліч можливих даних таким чином, щоб як вхід, так і вихід узгоджувалися з припущеннями теорії - законами, зв'язками і т . д. Поняття узгодження включає поняття доречності (relevance). Так, поняття граничних умов застосовується лише по відношенню до теорій польового типу, таким, як гідродинаміка і квантова механіка. Але погодження є щось більше, ніж доречність, - це також н логічна сумісність. Так, (уявні) дані «швидкість поширення Лполя є нескінченною», навіть якщо вони і були б істинними, несумісні з (уявної) теорією F-поля, і, отже, їх не можна застосувати для будь-яких розрахунків. Однією з приватних форм сумісності є сумісність миттєвих значень (instantiation). Так, початкова ентропія є окремим випадком значення ентропії і тому сумісна з будь теорією, яка містить це поняття, поки не будуть незалежно зафіксовані значення інших фізичних величин, пов'язаних #. З ентропією. Як дані входу, так і дані виходу узгоджуватимуться з теорією, якщо обчислення правильні. Цей процес не може сприяти отриманню істотно більш глибоких потенційних даних, ніж це передбачається законами, що містяться в теорії. Одним словом, його логічна схема така: (Теорія, дані] I-передбачення. Ця схема справедлива незалежно від виду фізичної теорії. Вона може бути феноменологічної, подібно теорії електричних ланцюгів, або описувати деякий механізм, подібно теорії провідності у фізиці твердого тіла. Вона може бути стохастичною, подібно квантовій механіці, або нестохастичної («детерминистической»), подібно до загальної теорії відносності. Зауважимо також, що, в той час як безліч даних у наведеній вище схемі є кінцевим, безліч пророкувань потенційно нескінченно. Те, що ми отримуємо, в результаті розрахунків в теоретичній фізиці, не їсти просто сукупність чисел, а безліч співставні функцій. І безлічі значень цих функцій володіють зазвичай потужністю щонайменше безлічі натуральних чисел . У цьому немає нічого магічного, а також немає ніякої індукції. Хоча число даних, що вводяться в теорію, - звичайно, все ж деякі з гіпотез є універсальними. Вони приймаються як мають силу для всіх можливих об'єктів якого виду, всіх можливих значень деякої «незалежної» змінної і т. д. Ця універсальність вважається настільки само собою зрозумілою, що ми зазвичай нехтуємо написанням відповідних кванторів перед розглянутими рівняннями. Таке нехтування неприпустимо в аксіоматичної формулюванні. Наприклад, коли ми записуємо в полйой формі закон Фарадея для електромагнітної індукції, нам слід випередити його наступною фразою: «У будь-якій точці просторово-часового різноманіття, для кожного електромагнітного поля і кожного зарядженого тіла існує система відліку така, що»-і тут повинна послідувати перша трійка рівнянь Максвелла. Попередня оцінка взаємозалежності>? теорії та даних передбачає заперечення точки зору, згідно з якою теорії являють собою тільки підсумовування наявних даних і - щонайбільше-слабку екстраполяцію за межі останніх. Фактуалістскій погляд ігнорує не тільки природу теорій, але також їх роль у виявленні даних. У фізиці дана величина зазвичай є витонченим терміном, який не може бути навіть сформульований поза Якої-небудь теорії. Візьмемо, наприклад, трек в бульбашкової камері або в фотографічної емульсії. Для того щоб інтерпретувати його як слід, залишений часткою, ми повинні припустити : а) що існувала така частинка, б) що ця частка була електрично зарядженою, як це і потрібно згідно нашої теорії, для того щоб частинка залишила слід, в) що дана частка може взаємодіяти з речовиною і г) що ця гіпотетична частинка задовольняє по Принаймні закону збереження енергії і імпульсу - бо тільки це дозволить нам расши: фровать деякі цифри в вимірюваних нами величинах (довжини н щільності треків). Якби ці теореми збереження не передбачалися, то було б неможливо виявити нейтральні частинки і оцінити величини їх мас. Дана гіпотеза, безсумнівно, є теоретичною основою методу «зниклої» маси. Будь-яке непокору спостережуваних треків теоремам збереження енергії і імпульсу можна було б приписати або несо-стоятельностн самих теорем збереження, або наявності однієї або декількох нейтральних частинок, які забирають з собою частину вихідного імпульсу. Фізики-експериментатори принаймні в цьому пункті довіряють теорії. Вони припускають, що ця гіпотеза справедлива, і таким чином отримують можливість відкрити ^ ряд нейтральних частинок. * Роль теорій в експерименті не менш важлива, ніж роль емпіричних даних в активировании теорій і перевірці їх. Так, астроному потрібна оптика, щоб спроектувати і налаштувати телескопи; подібним же чином фізик, який вивчає елементарні частинки, потребує теоріях, що пояснюють функціонування детекторів, в іншому випадку він міг би зайнятися підрахунком биття свого-серця; будь-який науковець, який користується гальванометром або навіть просто шкалою, довіряє теорії свого інструменту. Будь-яка теорія щодо експериментальної установки або який-небудь з її компонент може бути названа інструментальної теорією, тоді як теорія, яка активується або нспитивается, є субстантивна (substantive) теорія. Ми докладно зупинимося на цьому в гол. 10. Референтом інструментальної теорії є, таким чином, якийсь артефакт, наприклад фотографічна емульсія, а не природний об'єкт начебто космічних променів. Субстантівние теорії не відносяться ні до яких конкретних артефактів, навіть якщо ці теорії досить загальні і охоплюють деякі аспекти багатьох ін «струмент. Однак деякі гранично загальні теорії, наприклад релятивістська теорія гравітації і квантова механіка, часто викладаються за допомогою посилань на інструменти та вимірювання, такі, як свідчення годин і дифракція через систему щілин. Ці посилання помилкові, так як загальні теорії не пов'язують себе зі спеціальною апаратурою. Зокрема, релятивістські теорії говорять не про годинник, а про час. Якби вони стосувалися годин, то а) вони містили б приватні припущення щодо реальних годин певного виду (маятникових, атомних, лазерних і т. д.) і б) не потрібні були б ніякі спеціальні теорії годин, можна було б використовувати релятивістські теорії для розрахунку, скажімо, періодичних передач імпульсу маятнику, тертя як функції швидкості та інших характеристик будь-яких хутра-нічних годин. Як би там не було, теорія годин є суто спеціальним додатком загальної теорії-звичайної механіки. Те ж саме справедливо і для уявних вимірювальних установок, що зустрічаються в операціоналістскіх формулюваннях квантових теорій. Такі інструменти не можна було б ні винайти, ні оперувати з ними поза квантової механіки та інших додаткових теорій. Взаємозалежність теорії та експерименту спростовує поширену думку, згідно з яким фізика (і наука взагалі) подібна плоду з твердим ядром, оточеним ніжною м'якоттю. Ядро - це безліч даних, а м'якоть - це теорії, побудовані навколо них. Як ядро, так і м'якоть знаходяться в процесі безперервного зростання (ядро у своєму зростанні випереджає м'якоть), і якщо перше зростає кумулятивно, то теорії «відкушуються» кожним новим експериментом. Коротше кажучи, дані можуть бути такими ж суперечливими, як і теорії. Але при досить гнучкому співвідношенні даних і теорії, їх взаємоперевіркою ніякі стійкі помилки неможливі. Постійна можливість двостороннього корекції більш властива науці, ніж метод проб і помилок, або кумулятивне зростання, або ж тотальна революція. Підіб'ємо підсумки нашого обговорення взаємини між теорією і даними. (I) Дані можуть стимулювати створення теорій. За умови, якщо вони аномальні (розходяться з який-або теорією) або, будучи отримані за допомогою надійних інструментальних теорій, не вкладаються в рамки жодної з існуючих незалежних теорій. (Ii) Дані можуть активувати теорії. Введення даних в теорію може сприяти отриманню специфічних пояснень або пророкувань. (НІ) Дані можуть перевіряти теорії. Якщо теоретичні передбачення вступають у протиріччя з даними, то тим самим оцінюється істинність цих передбачень. Проте дані самі по собі не вирішують справи. Для винесення вироку слід додатково вислухати думку та інших теорій. (Iv) Теорія може служити провідником у пошуках даних. По-перше, пророкуючи невідомі ще ефекти, по-друге, допомагаючи проектувати експериментальні установки. (V) Випадкові дані марні, а іноді можуть вводити в оману. Якщо добре обгрунтовані теорії не беруть участі при отриманні даних, то на ці дані не можна покладатися. Якщо ж вони не узгоджуються принаймні з деякими добре підтвердженими гіпотезами, то це - рідкість, яка може бути пояснена якої методичної помилкою в проектуванні експерименту або знятті показань. (Vi) Теорії не мають ніякого наглядової змісту. Якщо треба вивести дедуктивно подальшу потенційну інформацію (передбачення), то емпірична інформація (наприклад, початкові температури) повинна бути введена в теорію ззовні. Отже, а) теорії не можуть бути виведені з даних і б) фізичні теорії не можуть бути інтерпретовані в емпіричних термінах (наприклад, в термінах вимірювань довжини і часу), але в) вони повинні інтерпретуватися в об'єктивних фізичних термінах, тобто шляхом посилання на фізичні системи, вільні від спостерігача.
|
||
| « Попередня | Наступна » | |
|
|
||
Інформація, релевантна "3. Емпірична компонента" |
||
|
||