СИСТЕМНІСТЬ НАУКОВОГО ЗНАННЯ

Отже, читач вже має певні уявлення про системи, полісистеми, підсистеми, надсистеми, елементи, рівні й такі системні власти­вості, як ієрархічність. Є всі підстави вважати, що наукове знання обов’язково існує у вигляді окремих його систем, а наукові теорії приймають їх найбільш розвинену, тобто ієрархічну форму.

Світосприйняття людини багато в чому визначене попередні­ми, нагромадженими в її свідомості уявленнями. Це стосується і розуміння системності знань. Опанувавши деяку їх систему, лю­дина зазвичай не схильна її міняти, а прагне інтерпретувати нову інформацію в рамках наявної системи. Особливо яскраво про це свідчать досліди з розпізнавання зображень при короткочасно­му їх демонструванні. Так, в одному з експериментів учасникам показували гральні карти, на яких масті мали звичайні кольори (знак піки — чорний, знак чирви — червоний і т. ін.) Більшість учасників навіть при короткочасному пред’явленні карт практич­но не робило помилок у їхньому розпізнаванні. Однак якщо кар­ти були незвичайними (наприклад, чирви були чорними), то ці карти помилково ототожнювалися зі стандартними. Наприклад, чорна дев’ятка чирв розпізнавалася або як дев’ятка пік, або як дев’ятка чирв¹⁶⁸. Це свідчить про те, що нова інформація часто тлумачиться свідомістю людини в дусі вже наявного знання.

Аналогічні ситуації неодноразово зустрічаються і в науці. їх фізичним прикладом є інтерпретація Резерфордом відкритої склад­ної будови атома в термінах будови Сонячної системи. Яскравим математичним прикладом є історія з доведенням п’ятого посту­лату Евкліда (III ст. до н. е.) про паралельні прямі. Цей постулат стверджує, що на площині через точку поза прямою можна про­вести тільки одну пряму, яка не перетинає першу.

Багато сторіч математики намагалися цей постулат довести або спростувати. Одним із них був італієць Джироламо Саккері. Використовуючи метод доведення від супротивного, він фактич­но побудував деякий варіант неевклідової геометрії, так і не одер­жавши очікуваного ним протиріччя.

У природничих науках, де експеримент вважають загально­визнаним, повновладним та безапеляційним суддею щодо запро­понованих теорій, навіть численні експериментальні дані, які суперечать тій чи тій теорії, самі по собі ніколи не зумовлюють її виведення з наукового обігу. Така теорія «живе» і використовуєть­ся доти, доки в цій царині не постане інша, досконаліша й ціліс­ніша теорія, яка пояснить не витлумачені доти факти.

Так, добре відомо, що результати дослідів американців Альбер­та Майкельсона й Едварда Морлі з вимірювання швидкості світла в різних напрямках відносно руху Землі по орбіті¹⁷⁰ не узгоджували­ся з законами класичної механіки Ньютона—Галілея, зокрема з її законом додавання швидкостей. Проте доти, доки не була побудо­вана спеціальна теорія відносності, використання класичної меха­ніки навіть для тіл, що рухаються зі швидкістю порядку швидко­сті світла, продовжувало вважатися цілком можливим¹⁷¹. Тут, ма­буть, знову доречна аналогія між теоріями й живими організма­ми. Однією з необхідних умов існування будь-якого виду тварин є наявність у довкіллі достатньої кількості поживної для нього їжі. Для наукової теорії аналогом їжі можна вважати її застосування, або аплікації. При цьому ми розуміємо застосування теорії шир­шим, ніж це зазвичай прийнято. Адже природно вважати, що по-

яснення експериментальних фактів з допомогою теорії, висуван­ня нової ідеї або гіпотези на підставі цієї теорії, розв’язання пев­ної проблеми засобами теорії, розроблення методу або навіть при­строю — все це буде застосуванням цієї теорії. В такому випадку факти, що суперечать теорії, можна порівняти з появою в сфері її використання, тобто в предметній галузі, певної неїстівної для неї їжі (поряд з їстівною — «зручними», поясненими фактами).

Коли «їстівної їжі» не бракує, теорія продовжує більш-менш пристойно функціонувати. І тільки тоді, коли постає нова теорія, краще пристосована до споживання всієї «їжі», як їстівної, так і неїстівної для старої теорії, відбувається «відмирання» старої й перемога нової теорії в очах користувачів.

Та якщо підґрунтя старої теорії було міцним, а сфера її засто­сування широкою, стара теорія не відмирає остаточно. Найчасті­ше теорії «ділять» між собою наявні ресурси. Наприклад, спеці­альна теорія відносності лише обмежила сферу застосування кла­сичної механіки. У класі механічних явищ, породжуваних систе­мами макроскопічних тіл, за умови, що швидкості всіх тіл значно менше швидкості світла, класична механіка залишається цілком придатною і навіть зручнішою для застосування, ніж її молодша конкурентка.

Таким чином, часто-густо системи наукового знання чинять відчайдушний опір зовнішнім впливам, які прагнуть їх знищи­ти. Навіть більше, нерідко обсерваційні та експериментальні дані, що суперечать загальновизнаній теорії, вчені взагалі відкидають. Так, багато сучасників Галілея заперечували існування відкритих ним плям на Сонці, тому що це суперечило їхній умоглядній тео­рії про ідеальність небесних тіл¹⁷². Вони вважали, що ці плями по­роджені недосконалістю використовуваного Галілеєм телескопа. У двадцятому столітті багато відомих хіміків і біологів заперечува­ли існування періодичних автокаталітичних хімічних реакцій, які вони бачили навіч, тільки тому, що подібні процеси не вкладали­ся в межі існуючих теорій, згідно з якими хімічні реакції за від­сутності зовнішнього впливу мають протікати монотонно в часі¹⁷³.

Немає сумніву, що й наша реконструкція наукових теорій теж буде заперечуватися з різних причин багатьма науковцями та фі­лософами науки. Для деяких науковців це буде тому, що вона не є практичним інструментом вирішення їхніх нерозв’язаних проблем. Для деяких філософів науки це буде тому, що вона надто складна та її опанування потребує детальніших і глибших знань реальних наукових теорій або вони не побачать її потенціалу в уточненні та навіть спростуванні традиційних псевдопроблем на кшталт сумноз­вісної проблеми несумірності класичної та квантової теорій.

Наведемо приклад із власного досвіду одного з авторів. Захи­щається його аспірантка, яка застосовувала одну з перших версій структурно-номінативної реконструкції для пояснення розвитку хі­мії. Її звинуватили в тому, що уявлення про хімічну теорію, якого вона дотримувалася, не збігається з тлумаченням теорій у філософ­ських словниках. Вона відповіла, що її погляд добре узгоджується з реальними хімічними теоріями, які вона досліджувала. Захистилася!

Усі розглянуті вище властивості систем є корисними для аналізу наукових теорій, які доцільно реконструювати як складені, відкри­ті, адаптивні, ієрархічно побудовані, змінювані полісистеми. Вони, як сподіваємося показати нижче, виконують значно більше функ­цій, ніж їм зазвичай приписують. Для реалізації їх, на нашу думку, теорія має містити значно більше складників, ніж досі вважалося.

2.10.1. Підсистеми наукової теорії як системи

Наведімо попередній опис підсистем теорії, яку реконструює­мо як полісистему¹⁷⁴. Однак унаслідок вже згаданого переплетіння підсистем, характеризуючи будь-яку з них, також використовува­тимемо інші концепції, які аналізуватимемо детальніше в наступ­них частинах цієї книги, присвяченої всього двом підсистемам, та майбутніх нарисах, де розглядатимемо решту підсистем.

Отже, в рамках теорії пропонуємо такий перелік підсистем¹⁷⁵.

Онтична

Дефініційна

Називна

Формально -модельна

Модельно-репрезентативна

Мовна

Логістична

Я Номічна

Теорія як система Апроксимаційна

Проблемна

Операційна

Процедурна

Оцінкова

Евристична

Гіпотезна Єднальна/сполучна

Рис. 2.3. Підсистеми теорії

Майже всі ці підсистеми побіжно згадувалися на попередніх сторінках цієї книги.

Метафорично кожна підсистема є образним відтворенням усієї теорії. Центральними в кожній підсистемі є її основні компо­ненти. Її допоміжні компоненти функціонують як «сировина» для основних.

Наприклад, моделі є допоміжними для проблемної підсисте­ми, оскільки багато її основних компонентів сформульовано, ви­ходячи з позиції модельованих реалій.

Зокрема, проблема пояснення явища надпровідності, від­критого¹⁷⁶ голландським фізиком та інженером Гейке Камерлінґ- Оннесом¹⁷⁷, була розв’язана завдяки створенню нової теоретичної моделі¹⁷⁸. Цю модель сформулювали саме із зазначеною метою американські фізики Джон Бардін¹⁷⁹, Леон Купер¹⁸⁰ і Джон Роберт Шриффер¹⁸¹. Відтоді її використовують в різних розділах теорії твердого тіла¹⁸², в теорії елементарних частинок¹⁸³, теорії атомно­го ядра¹⁸⁴ та в астрофізиці¹⁸⁵. Власне, вона стала неодмінним еле­ментом культури фізиків-теоретиків і сприймається як незапере­чна істина, принаймні в теоретичних дослідженнях традиційних надпровідників — металів і сплавів. Справді, вона залишається дуже корисною, але все ж таки моделлю, яка, певна річ, не підля­гає наївній процедурі підтвердження та спростування, запропо­нованій Поппером, але є корисним дороговказом при аналізі екс­периментальних даних для будь-яких надпровідників¹⁸⁶.

Теорії можна розрізняти, зокрема, за ступенем досконалос­ті розроблення їх підсистем. Наприклад, наразі модельні та про­блемні підсистеми всіх теорій струн є недостатньо розвиненими з точки зору їхніх онтичних підсистем. Річ у тім, що в термінах запропонованих моделей ще не сформульовані проблеми, роз­в’язання яких мало б наслідки, які можна було б перевірити з ви­користанням наявного або можливого в недалекому майбутньо­му експериментального обладнання. Проблеми, якими зараз опі­куються теоретики, що розвивають теорію струн, є внутрішніми для неї, тобто стосуються проблем розвитку та узгодження її під- систем¹⁸⁷.

Зміни компонентів будь-якої з підсистем теорії можуть дати поштовх для розвитку інших її підсистем. Так само поява нової теорії може розпочатися з утворення початкової та недосконалої версії будь-якої з її майбутніх підсистем.

Підсистеми мають багаторівневу ієрархічну структуру. Напри­клад, конкретна мова є складником мовної підсистеми. Як ми вже зазначали, у першому наближенні мова має базовий абетко­вий, словниковий, фразеологічний (ідіоматичний) та текстовий конститутивні рівні. Існують також супутні рівні, що відповіда­ють діям побудови, об’єднання, перетворення та оцінки складни­ків мовної підсистеми. Ці рівні включають правила та процедури виконання згаданих дій. Образно кажучи, рівнева побудова під­систем досі залишається справжньою темною матерією для біль­шості реконструкцій наукових теорій.

Незважаючи на те, що теорії мають полісистемний склад, на­явні їх реконструкції, як правило, зосереджуються на одній або декількох підсистемах і, що є особливо прикрим, ототожнюють її/їх з цілою теорією. Оскільки такі реконструкції не враховують зв’язки вибраних підсистем із рештою підсистем, вони створюють неповні або часткові відображення навіть вибраних підсистем. Це стосується, зокрема, зведення теорії до сукупності моделей, чого явно не достатньо для належного аналізу всієї структури теорії.

Додаймо кілька слів про окремі підсистеми.

2.10.1.1. Онтична підсистема

Кожна практична теорія має свою сферу застосування. У будь- який момент історичного розвитку теорії її онтична підсистема включає поняття припущених реалій предметної галузі та понят­тя їх атрибутів (властивостей, відношень, зв’язків, станів та про­цесів). Зміст цієї підсистеми (тобто описової картини предметної галузі) змінюється в результаті експериментального та теоретич­ного дослідження галузі. Ці зміни спричинюють відповідні пере­творення інших підсистем теорії.

Наприклад, предметна галузь теорії елементарних частинок що­разу змінювалась із відкриттям нових частинок та їх нових атри­бутів. Одним із пускових механізмів прогресу цієї теорії була по­будова оригінальних моделей елементарних частинок, що вклю­чали нові компоненти моделей, які спричинили зміни в інших компонентах цієї теорії. Одночасно спостерігаємо вплив внутріш­ніх змін теорії на її онтичну підсистему, наприклад, за рахунок підтвердження попередніх передбачень внаслідок відкриття нових об’єктів і явищ. Сама можливість прогнозування виникла як ре­зультат певних змін компонентів практичної теорії. Зрозуміло, що теорія елементарних частинок¹⁸⁸ є лише одним типовим випадком розвитку теорії у взаємозв’язку з експериментом.

2.10.1.2. Називна підсистема

Розмірковуючи про досліджувані реалії та їх атрибути, теоре­тики творять і використовують різні класи їхніх імен. Так, онтич- на підсистема називної підсистеми теорії містить різноманітні класи назв (символи, позначення, абревіатури, терміни, схеми, діаграми, таблиці тощо), які представляють у теорії реалії її галу­зі. Онтичні назви розглядуваних реалій та їх атрибутів запозичу­ються з національних повсякденних мов та інтернаціональної фі­зичної lingua franca.

Теоретична підсистема називної підсистеми містить аналогічні засоби іменування складників теорії. Іноді одна й та сама назва позначає як реалію або атрибут, так і відповідний компонент тео­рії. Прикладом може служити символ F, який позначає як реаль­ну фізичну силу, спрямовану в певному напрямку, так і відповід­ну векторну функцію в теоретичній механіці.

2.10.1.3. Модельно-репрезентативна підсистема

Основними компонентами цієї підсистеми є репрезентативні моделі. Вони відображають бачення досліджуваної сукупності ре­алій автором моделі та її користувачами, причому часто-густо різ­ні користувачі (теоретики та експериментатори) по-різному ро­зуміють сенс цих моделей. Наприклад, по-різному оцінюють по­ходження і сутність важливого дисипативного параметра Г, який входить в модель Дайнса¹⁸⁹ для щільності електронних станів над­провідника, хоча формально відповідний математичний вираз є однаковим у більшості праць. І вибір інтерпретації не є якимось незначним нюансом, а впливає на подальші дії з моделлю, оскіль­ки, скажімо, можливі значення безрозмірного відношення вели­чини Г до величини енергетичної щілини Д залежать від тлума­чення моделі. Якщо ж відмовитись від бодай якоїсь мікроско-

пічної інтерпретації вказаного параметра, то теорія стає повніс­тю феноменологічною, а значення відношення Г/Д — параметром математичної підгонки, що також є можливим способом дій тео­ретика, коли бракує глибшого розуміння проблеми.

Базуючись на моделях, науковці проводять подальші дослі­дження, обчислюючи та вимірюючи значення атрибутів реалій, для дослідження яких і була запропонована певна модель. Мо­делі — це «магічні лінзи», за допомоги яких дослідники, вико­ристовуючи теорію, «дивляться» на реалії та їх атрибути з га­лузі теорії. У першому наближенні можна розрізняти словес­ні, візуальні, емпірично інформативні та дескриптивні (описо­ві) математичні моделі, які об’єднуються у відповідні підсистеми модельно-репрезентативної підсистеми.

Словесні та візуальні моделі містять описи реалій та їх атрибу­тів з точки зору онтичних назв. Наприклад, словесна модель Ко­перника геліоцентричного Всесвіту використовує індивідуальні та колективні онтичні імена реалій («Сонце», «Земля», «планета», «зоря» тощо) й імена атрибутів реалій («центральне розташуван­ня Сонця», «планети, які обертаються навколо Сонця», «кругові форми планетарних орбіт» тощо). Емпірично інформативні моде­лі містять і впорядковують кількісні результати спостережень та/ або вимірювань атрибутів, зроблених спостерігачами та/або екс­периментаторами.

Математичні моделі реалій поєднують математичні моделі де­яких їх атрибутів¹⁹⁰ засобами математики, зокрема у вигляді мате­матичних рівнянь. Наприклад, другий (основний) закон динамі­ки Ньютона був сформульований у вигляді звичайного диферен­ціального рівняння другого роду, який зв’язує такі математичні моделі атрибутів матеріальних тіл, як сила й прискорення (опису­ються векторними функціями) і маса (представлена як скалярна константа). Арґументом рівняння є час, а часткове та повне інте­грування дає швидкість матеріальної точки (або тіла) і траєкторію як векторні функції аргументу. Певна річ, що сучасна теоретич­на механіка¹⁹¹ містить багато узагальнень другого закону Ньюто­на і дає багато корисних розв’язків, але головна ідея, що відрізняє фізику Ньютона від фізики Аристотеля, залишається незмінною.

Зауважимо, що моделі мають власні внутрішні теоретичні назви. Корисність моделей та їх достовірність у природознавстві, особливо у фізиці, зумовлені не тільки можливістю щось обраху­вати та порівняти з експериментом (підтвердити або спростувати,

за Поппером), хоча й це є вельми важливим. Тобто цінуємо моделі не лише за це, а й за проникнення в глибину модельованого яви­ща (славнозвісний інсайт — insight). Процитуємо принагідно Ен- тоні Леггетта: «Але в такому випадку не можна, звісно, вірити моделі завдяки обчисленням, навпаки, принаймні згідно з моїм до­свідом, людина не вірить або не довіряє розрахункам, якщо і доти, доки в неї не спалахне прозріння й вона не побачить результат завдя­ки створеній моделі»¹⁹².

2.10.1.4. Мовна підсистема

Мовна підсистема об’єднує та впорядковує мови, які викорис­товує практична теорія. На відміну від поширеного міфу про іс­нування єдиної мови науки кожна підсистема практичної теорії вживає багато спеціальних мов, які описують її основні та допо­міжні компоненти. Деякі з цих мов є описовими, інші — мате­матичними. Деякі мови є дихотомічними, інші — нечіткими. Ма­тематичні мови будь-якої фізичної теорії запозичуються з різних математичних теорій. У будь-якому випадку використання мате­матики в фізичній теорії не перетворює її на математичну хоча б тому, що математика в фізиці відіграє службову роль інструмента. Якщо ж фізик отримує нові математичні результати (а таке буває доволі часто¹⁹³), то він, як цар Іван IVу п’єсі Михайла Булгакова¹⁹⁴, змінює професію і стає на деякий час математиком.

2.10.1.5. Номічна підсистема

Ця підсистема містить формулювання законів, аксіом і посту­латів, що репрезентують у теорії атрибути й закономірності реа­лій з її предметної галузі, а також принципи організації та зміни самої теорії.

2.10.1.6. Уявлення про решту підсистем

Сподіваємось, що наші неформальні описи допоможуть отри­мати початкове знання про склад та функції решти підсистем. Це дефініційна (визначення різного штибу); логістична (дедуктив­ний, індуктивний, абдуктивний, таксономічний та подібні засо­би упорядкування інших підсистем); проблемна (проблеми, питан­ня та завдання, які формулюються та вирішуються з допомогою теорії); операційна (операції як із компонентами, так і з самою тео-

рією); процедурна (процедури як правила виконання дій); оцінкова (оцінки компонентів і теорії); гіпотезна (правдоподібні гіпотези, що приймаються теорією); евристична (корисні, але недостатньо обґрунтовані міркування); апроксимаційна (наближення теорії та її компонентів до предметної сфери) і сполучна (зв’язки між підсис­темами та їх внутрішніми компонентами) підсистеми.

Зазначимо, що в цій книзі у фокусі розгляду будуть насампе­ред називна (Назви) та онтична (Реалії) підсистеми.

2.11.