• 5

Почему теория истинна?

Обратимся к вопросу о достоверности взаимосвязи между свидетельст-

вами в пользу теории и дескриптивной моделью реальности, которую она

предлагает. Начнем наш анализ с СТО, поскольку он меньше всего со-

пряжен с очевидными эпистемологическими трудностями.

В контексте современной науки СТО, без всякого сомнения, является

прекрасно подкрепленной теорией: проведено огромное количество экс-

периментов, которые так или иначе свидетельствуют в ее пользу. Приме-

ры с ускорителем или электронным микроскопом, с долгоживущими эле-

ментарными частицами и пр. только одни из многих. СТО не только де-

лает успешные предсказания (предсказание ранее не наблюдавшихся или

объяснение ранее не объясненных явлений, которые подтверждаются эм-

пирически), но и активно используется в приложениях, которые находят

практическое применение (ускорители), и во взаимосвязи с другими фи-

зическими теориями (релятивистская квантовая механика). Можно ут-

верждать, что СТО давно перешла грань анализа «интересных только ей»

явлений и является неотъемлемой частью современного описания приро-

ды.

В любом случае, если мы согласны с тем, что научная теория обосно-

вывается эмпирическими данными, то СТО обоснована. Данное обстоя-

тельство, конечно, не может играть особой роли в аргументации против

позиции антиреалистов, таких как Б. ван Фраассен [Fraassen van, 1980],

согласных с тем, что теория подтверждается эмпирическими данными.

Однако основной вопрос, который рассматривается здесь, – это не вопрос

об обосновании теорий, а вопрос о том, что физика (теория относитель-

ности) сама по себе может утверждать относительно нашей способности

знать что-то о природе. Антиреализм утверждает, что в общем случае не

существует достоверного вывода от явления к реальности, скрывающейся

за ним: нет убедительных причин перейти от заключения, что вещи

именно таковы в соответствии с тем, что данная теория истинна, к

заключению, что теория действительно истинна; нет достоверности в

полном обосновании теории, – убеждение, что теория является истинной,

может обернуться лишь слепой верой в это.

На наш взгляд, все-таки имеется одна возможность, говоря об истин-

ности теории, избежать, с одной стороны, абсолютной достоверности, а с

другойслепой веры. Скорее нужно говорить о степени обоснованности

истины в том же смысле, в каком мы говорим, что более уверены в том,

что завтра Солнце снова взойдет на востоке, чем в том, что в ядре Солнца

водород вступает в реакцию нуклеосинтеза и образует гелий. Ни одно из

приведенных убеждений не является в полном смысле слова достовер-

ным, и ни одно из них не является слепой верой: различие между ними в

степени обоснованности. В данном случае нас интересует исключительно

степень обоснованности теории относительности и других научных тео-

рий, а не всей системы обыденных убеждений, которые мы легко можем

дифференцировать от слепой веры.

Можно указать одно противоречие, в принципе преодолимое, которое

угрожает скептической позиции в отношении степени обоснованности

научных теорий. Если существует некоторое эпистемическое препят-

ствие, такое что, например, мы не можем достоверно узнать природу

реальности в том виде, как ее описывает СТО, то оно не дает нам

знать, что реальность на самом деле не такая, как ее описывает СТО.

Требование, что СТО не относится к реальности «как таковой», исключа-

ет основные скептические доводы, которые оно должно было бы поддер-

живать. Таким образом, действительно прочная скептическая позиция

это, по-видимому, только агностицизм. Если действительно существует

предел нашему знанию и то, «какова реальность в действительности»,

находится за ним, то у нас нет оснований утверждать, что теория относи-

тельности описывает ту реальность, «которую мы наблюдаем», так же как

и нет оснований утверждать обратное. Напомним, что СТО заставляет нас

делать определенные предположения в отношении реальности. Почему

мы должны считать скорость света абсолютной величиной? По-

видимому, потому, что она действительно абсолютна и инвариантна.

Данное утверждение и есть искомая связь между явлением и реально-

стью, искомая степень обоснованности теории.

ОТО находится в значительно менее выгодном положении. В настоя-

щий момент ее нельзя назвать в достаточной степени подтвержденной

теорией. Конечно, экспериментов, свидетельствующих против принятия

ОТО, пока нет, но в то же время мы не можем привести достаточное ко-

личество экспериментальных данных, которые интерпретируются «в

пользу» ОТО. Тот факт, что пространство-время «предстает перед нами»

в рамках ОТО искривленным, еще не означает с неизбежностью, что про-

странство-время в действительности искривлено. На наш взгляд, необхо-

димо проводить различие между утверждением, что измерение, напри-

мер, траектории луча света неевклидово, и утверждением, что простран-

ство-время само по себе неевклидово. ОТО делает крайне метафизиче-

ское предположение, переходя от описания траектории луча света к опи-

санию природы пространства-времени6. Решая, насколько обоснован этот

шаг, мы должны учитывать, что для данного эмпирического свидетельст-

ва возможны различные альтернативные теоретические описания. Физика

дает нам шанс выбрать правильное описание природы и тем самым де-

монстрирует одну из фундаментальных проблем эпистемологии науки

проблему недоопределенности теории данными.

Один из наиболее ярких примеров недоопределенности теории связан

с анализом проблемы определения (измерения) неевклидовости физиче-

ской геометрии. В свое время эта проблема стала основанием для посту-

лирования конвенционального характера физической геометрии. На наш

взгляд, конвенциональность в данном случае еще не означает безогово-

рочную «победу» антиреализма. Ниже мы приведем ряд замечаний, под-

тверждающих нашу интерпретацию реалистского по духу понимания

конвенциональности.

Проблема недоопределенности: измерение неевклидовости

или неевклидовость измерения

Наши рассуждения относительно кривизны и геометрии пространства-

времени обычно начинаются с обсуждения измерения пространственных

длин и временных интервалов. Например, измерив диаметр и длину ок-

ружности и убедившись, что их отношение не равно p, мы заключаем,

что _пространство не является плоским, т. е. является неевклидовым. К

аналогичному выводу мы придем, если, измерив сумму углов треуголь-

ника, получим значение, не равное 180о. Однако сам процесс измерения

можно интерпретировать по-разному.

Возможно, измерительные инструменты не являются плоскими, дру-

гими словами, само пространство является плоским и евклидовым, но в

силу действия какой-то нерегистрируемой силы измерительные приборы

(линейка) растягиваются или сжимаются в зависимости от их местополо-

жения. Естественно, в этом случае длина окружности не будет равна про-

изведению диаметра и p. Такое объяснение неевклидовости измерения

избавляет нас от необходимости обращаться к «противоестественной»

идее о ненаблюдаемом искривленном неевклидовом пространстве. Одна-

ко само это объяснение опирается на предположение о существовании

новой нерегистрируемой силы, т. е. фактически ad-hoc, которая способст-

вует разрешению этой ситуации (объяснению неевклидовости измере-

ния). Если предположить существование такой силы, то мы обращаемся к

понятию вездесущей и универсальной силы, которая идентичным обра-

зом изменяет любые измерительные приборы в любых ситуациях и кото-

рая к тому же является нерегистрируемой.

В самой идее выдвижения ad-hoc нет ничего плохого. Ряд современ-

ных фундаментальных представлений в свое время были введены как adhoc

и лишь впоследствии получили признание вследствие успешности

использующих эти предположения теорий, например, предположение об

инерции Галилея. Идея, что тело продолжит движение по инерции, даже

когда на него перестанет действовать внешняя сила, была настоящей adhoc,

которая была высказана для того, чтобы объяснить факты, не укла-

дывающиеся в представление о вращении Земли.

В любом случае ad-hoc требует внимательного рассмотрения. Перед

нами стоит выбор: либо универсальная сила, которая воздействует на из-

мерительные устройства, либо искривленное пространство, в котором

измерительные устройства сохраняют свои размеры. Простой пример с

измерениями на двумерной поверхности поможет нам прояснить ситуа-

цию и провести различия между этими двумя моделями пространства-

времени. Важно то, что обе модели соответствуют одним и тем же эмпи-

рическим данным, они расходятся в интерпретации этих данных. Други-

ми словами, модели совпадают в отношении того, что может быть на-

блюдаемо, и расходятся в отношении того, что не может быть наблюдае-

мо. Очень важно определить не то, что мы измеряем, а то, как мы измеря-

ем, данное обстоятельство будет как нельзя лучше соответствовать тре-

бованию соответствия одним эмпирическим данным.

Нарисуем большой круг с помощью нити, закрепленной одним кон-

цом в центре круга, и карандаша, закрепленного на другом ее конце. Те-

перь измерим длину окружности c и диаметр d с помощью линейки.

Предположим, у нас получилось отношение c p d, в силу чего мы за-

ключаем, что измерение неевклидово. Каждая из наших моделей объяс-

няет это по-своему. В рамках ОТО мы заключаем, что измерения неевк-

лидовы, так как проводились на искривленной неевклидовой поверхно-

сти. Однако альтернативная теория укажет, что измерения проводились

на евклидовой поверхности, на которой измерительные инструменты

подвергались деформации со стороны нерегистрируемой силы. Предпо-

ложим, говорят сторонники альтернативной теории, круг был нарисован

на большой «нагретой» поверхности, которая была «холодной» в центре

и становилась «теплее» ближе к краям круга. Измерительная линейка бу-

дет увеличиваться в размерах, и данное обстоятельство может дать имен-

но наблюдаемый результат. Измерение показывает, что круг расположен

на плоской поверхности, но некоторые факторы воздействуют на линейку

таким образом, что она становится длиннее по мере удаления от центра

круга. Конечно, идея «нагретой» поверхностиэто наша фантазия, одна-

ко она дает хорошее представление о том, как могла бы действовать но-

вая нерегистрируемая сила, изменяющая измерительные инструменты.

Итак, какой является поверхность: плоской или искривленной? На-

блюдения и измерения не могут ответить на этот вопрос, они являются

«нейтральными» по отношению к геометрии поверхности. Если мы пер-

воначально предположим, что никакой универсальной силы, воздейст-

вующей на измерительные приборы, нет, то наблюдения покажут нам,

что поверхность искривлена, но если мы изначально предположим, что

поверхность евклидова, то эти же наблюдения покажут нам, что измери-

тельная линейка изменяет свою длину под влиянием некой силы. Описа-

ние геометрии поверхности зависит от выбора изначального предположе-

ния. И именно в этом смысле говорят, что геометрия есть предмет кон-

венции.

Аналогичные рассуждения можно привести и для трех- и четырехмер-

ного пространства. Без изначальных предположений об измерительных

приборах невозможно перейти от данных измерений к заключению отно-

сительно геометрии пространства. Будем ли мы считать его плоским или

искривленным, в конечном счете зависит от конвенции, которую мы при-

няли изначально относительно измерительных приборов. Подобный при-

мер конвенциональности можно встретить и в рамках СТО.

Абсолютность и конвенциональность скорости света

В рамках СТО можно обнаружить аналогичный тип конвенционального

соглашения. В рамках ОТО геометрия пространства зависит от выбора

конвенции относительно измерения. Сама природа не дает нам возмож-

ности выбрать одну из моделей интерпретации измерений и соответст-

венно не позволяет выбрать геометрию. В рамках СТО в пределах одной

системы отсчета одновременность двух различных (удаленных) событий

зависит от соглашения о скорости света «в одну сторону». Ограничив

анализ одной системой отсчета, мы можем рассмотреть одновременные

события, например две вспышки света. В любом случае ответ на вопрос о

том, были ли события одновременными, будет зависеть от регистрации

этих вспышек в середине пространственного интервала, их разделяюще-

го. Говоря об относительности событий в разных инерциальных системах

отсчета, мы всегда предполагаем, что свет в различных направлениях

движется с одинаковой скоростью, однако это всего лишь наше соглаше-

ние. Скорость света является абсолютной, т. е. одинаковой во всех инер-

циальных системах отсчета, она не зависит от движения источника света,

ни один сигнал не может распространяться быстрее ее и т. д. Однако нет

никакого концептуального требования, чтобы в данной системе отсчета

она была одинаковой во всех направлениях. Все возможные измерения

скорости светаэто измерения «туда и обратно», те измерения, которые

говорят нам о скорости света «в одну сторону», используют часы, кото-

рые уже синхронизованы в терминах одновременности событий, и ис-

пользуют представление о той однонаправленной скорости, которую на-

мереваются измерить. Прямых измерений скорости света «в одну сторо-

ну» нет. Нет экспериментальных данных, которые могли бы подтвердить,

что скорость света «в одну сторону» отличается от известного значения

c. Мы не можем определить скорость света «в одну сторону» в рамках

СТО, это предмет конвенции, аналогичный соглашению относительно

природы измерительных средств в рамках ОТО.

Данный пример убедительно показывает, что наличие конвенциональ-

ного элемента в теории не мешает этой теории адекватно отображать ре-

альность. В данном случае конвенциональностьэто не синоним субъек-

тивности. Приведенные выше рассуждения не затрагивают трактовок ре-

лятивистских эффектов, таких как сокращение длины или интервала вре-

мени, – это эффекты, возникающие вследствие наличия двух систем от-

счета: движущейся и неподвижной. Является ли понятие одновременно-

сти относительным? Да, и в этом нет конвенциональности, договоренно_-

сти или субъективности, – это результат СТО. Являются ли два события

одновременными внутри одной системы отсчета? Ответ на этот вопрос

зависит от нашего соглашения относительно скорости света «в одну сто-

рону». Данное обстоятельство не означает, что мы не можем чего-то уз-

нать о природе, скорее оно означает, что данное свойство (одновремен-

ность внутри одной системы отсчета) является недетерминированным.

Это не свойство реальности, но если мы хотим говорить о реальности, то

мы обязаны выбрать соглашение, и какой бы выбор мы ни сделали, мы

придем к тому же описанию природы.

Приведем еще один примервопрос о конвенциональности выбора

топологии реального пространства и времени.

Авторы: 1379 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Книги: 1908 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я