Мудрец (10240)

Научный метод

НАУЧНЫЙ МЕТОД
Научный метод прочно покоится на определённых правилах, но, тем не менее, как и с Американским образом жизни, чтобы его полностью понять, им надо жить. У Соединённых Штатов есть Конституция, но Американский образ жизни – нечто гораздо большее, чем она; так и Научный метод, основанный на определённых легко называемых правилах, есть нечто гораздо большее, чем эти правила.
Например, Научный метод предполагает яростные, безумные атаки, с помощью любого доступного орудия логики, на любой возможный логический прокол в… вашей же собственной структуре логики и теории. Он требует, чтобы человек вгрызался в свою тщательно выстроенную теорию с напором, энергией и ненавистью своего самого отчаянного врага. Он предполагает, что лучший друг учёного рассмотрит его работу, начиная с той предпосылки, что она совершенно ошибочна, и сделает всё, чтобы это доказать.
Ибо интеллектуальное торжество в науке, тёплое свечение победы, исходит не от выработки новой теории, но от выработки такой теории, которая выстоит – и останется полезной – даже под намеренными ударами самых знающих.
Научный метод стоит за испытанием броневой плиты для ВМФ. Производство совершенного образца броневой плиты, способной выдержать прямое попадание 16-дюймового снаряда, является рутиной и не приносит особенного удовлетворения. Но производство броневой плиты, в которой торчит 16-дюймовый снаряд – плита вздулась, изогнулась, но не лопнула и осталась непробитой, – вот торжество и удовлетворение. Броню против 16-дюймового снаряда мы испытываем не пулемётным огнём и не 6-дюймовым снарядом. Испытайте её самым тяжёлым и разрушительным оружием из всех имеющихся; тогда, и только тогда, у вас будет причина для гордости.
Так же и с теорией.
Существуют правила аргументации, соблюдение которых приводит к построению теории; их можно свести к трём ключевым, критическим пунктам, сущность которых понятна. Единственная трудность – это вкрадчивость нарушений этих правил. Критические правила таковы:
1.Аргументация с помощью ссылки на авторитетный источник недопустима.
2.Важными данными являются сами наблюдаемые данные, а не отчёты о них.
3.Никакая теория, сколь бы принятой и утвердившейся она ни была, не может сохранять ценность и неизменность в свете единственного противоречащего релевантного факта.
Первое из этих правил нарушается чаще всего, причём обычно непреднамеренно и неосознанно. Как известно, взывать к авторитетам не есть корректный способ аргументации, даже если авторитет оказывается прав. Однако привлечение авторитета может быть столь неприметным, что его легко можно не заметить; в предыдущем предложении, например, намеренно показан один вид легко упускаемого «привлечения авторитета» – на самом деле, наиболее часто встречающаяся форма такого привлечения. «Как известно», «конечно же», «естественно» и подобные фразы являются самыми скользкими в данном отношении. «Как известно» Земля долгое время была плоской и «конечно же» Солнце вращалось вокруг Земли, что было видно любому дураку. А у обычной глины нет ничего общего с рубином – ничего, за исключением того, что они состоят из тех же самых элементов, только чуть в иных соотношениях.
Но даже не столь вкрадчивое привлечение авторитета, отмеченного Великим Именем, является источником великого множества неприятностей. Не вина Аристотеля, что постоянным обращением к его имени продвижение науки было остановлено почти на тысячу лет; он не утверждал, что знает все ответы – это делали спорщики-схоласты. Даже сегодня, в наш век, когда имеется некоторое понимание научного метода, появляется аргументация Великим Именем – вот только сам Великое Имя приобрёл своё Великое Имя благодаря устойчивому воздержанию от подобного способа!
Предложение: «Эйнштейн утверждает, ничто не может двигаться быстрее света; это теоретически невозможно», – дважды содержит аргументацию привлечения авторитета, но звучит настолько по-научному, что ему легко поддаться. Сказать, что нечто «теоретически невозможно», значит, на самом деле, взывать к авторитету существующих теорий. Но теория не есть факт – это ряд разумных утверждений, и не больше, это понимает любой учёный. Что же касается аргументации Великим Именем, её распознать легко, а ценность её быстро проясняется, если просто заменить Великое Имя каким-нибудь Джо Доксом. Корректное, с использованием научного метода изложение вышеназванного – в том, что касается аргументации – гласило бы: «Джо Докс утверждает, ничто не может двигаться быстрее света; согласно его информированному мнению, это невозможно».
С научной точки зрения, между двумя этими выражениями нет никакой разницы, что касается ценности данных. Заявление о данных по этой теме гласило бы: «Эйнштейн предположил, а физические эксперименты показали, что нет ничего выше скорости света; современная физическая теория, которая соответствует большинству наблюдаемых данных, указывает, что это невозможно».
Допускаем, что заявление такого рода менее солидно и утверждает гораздо меньше. Оно звучит как-то слабо, неопределённо. Но именно такого рода заявления – такого рода мышление – сопровождали науку от первого слабого свидетельства об атомной теории в 1800 году до расщепления атома, менее чем за полтора столетия. Учёный действует исходя из того принципа, что он не знает всех ответов, он ищет новые и лучшие ответы. Человеку, который думает: «Вот ответ. Я знаю, это истина. Это невозможно, потому что не согласуется с тем, что я знаю», – не надо проводить исследования. Он уже знает ответы. Ему не грозят новые, волнующие открытия, которые могут поколебать определённость его ума. Учёный, с другой стороны, действует исходя из определённого знания: что он неуверен; он никогда не разочаровывается, хотя постоянно поступают новые данные – а он ищет их, – которые демонстрируют, что он и в самом деле немного ошибался.
Для не занятого наукой человека, которому нравится работать с Истинами и Определённостями, а мыслить Абсолютами, метод неопределённостей и вероятностей кажется удушающим, невозможным образом действия. Он столь невозможен, что произвёл, в ходе одного только столетия, электрическое освещение и питание, радио, телевидение, атомную промышленность, всю органическую химию от красителей до синтетических лекарств, автомобили, самолёты – фактически, совершенно новую цивилизацию.
Учитывая, что никакая теория не является окончательной, завершённой или совершенной, допускается новая концепция: теория хороша настолько, насколько она полезна. Естественно, очень приятно, когда теория кроме всего ещё и оказывается правильной, но это (шокирующая для обывателя мысль) вовсе не обязательно. Действительно важный вопрос не: «Верно ли это?», а: «Работает ли это?» Если работает, можно её использовать и делать вид, что она правильна; если она ещё и правильна, то это дополнительный бонус.
Эти рассуждения, кажущиеся некоторым сомнительными и откровенно нечестными, являются единственным до сих пор найденным методом, который даёт результаты. Оглянитесь вокруг, любой продукт, в производстве которого использовались машины, демонстрирует наблюдаемый факт: условно принимая теорию верной, можно получать конкретные и полезные результаты. И что прогресс происходит, когда сохраняют желание отбросить или модифицировать эту теорию при первом же признаке её неработоспособности.
Ибо если теория хороша, только когда работает, то, как только она отказывается работать – как только она сталкивается с фактом, который в неё не вписывается, – эту теорию надо отбросить и выдвинуть новую и лучшую. Только тот, кто настаивает, что теория есть Истина, не станет отбрасывать неработающую теорию. Но учёный никогда не утверждает, что теория есть Истина; но только то, что теория полезна.
Однако, если возникает очевидное противоречие, нужно провести самую серьёзную проверку. Во-первых, проверить интерпретацию теории. Возможно, исходные представления теории верны, но применение этих представлений ошибочно. Иная интерпретация этой теории могла бы объяснить новый факт. Во-вторых, но на самом деле одновременно, помните, что данным является наблюдаемое, а не отчёт наблюдателя, поэтому повторите наблюдения. Наблюдатель мог ошибиться. Люди не видят дальше фиолетовой и красной части спектра; от хинина у человека звенит в ушах, так что он слышит то, чего нет, но никто не может слышать звуки частотой более 20.000, даже если они присутствуют. При ультрафиолетовом свечении человеческий глаз слегка светится, так что видишь светлое пятно, которого нет, но поскольку мы не видим сам ультрафиолет, наблюдатель не увидит его источник, который, однако, присутствует. Всегда проверяйте наблюдения; наблюдатель мог ошибиться.
Но сами наблюдения – факты – некогда не бывают ошибочными.
Одним из источников непонимания является различие между теоретической невозможностью и фактической невозможностью. Возможно, лучший пример этого – старая история о человеке, звонящем своему адвокату и объясняющем тому суть возникших разногласий с законом. Он слышит: «Не беспокойтесь, за это в тюрьму не сажают!» И отвечает: «Я звоню из тюрьмы».
Вариация этой истории продемонстрирует противоположный аспект. Пусть звонящий будет владельцем цирка; на этот раз адвокат, допустим, отвечает: «Это серьёзно. Боюсь, вашего слона могут за это посадить в тюрьму».
В каждом случае теория вступает в конфликт с физическим фактом; в каждом случае, как это и должно неизменно быть согласно самой природе вещей, ломается теория, а не факт.
Но, по сути, всё это является обсуждением научного метода аргументации, мышления. В основе всего этого находится научная методология – окончательная проверка и доказательная площадка всякого научного мышления. В идеале, научный метод следует семи шагам:
1.Проведите серию аккуратных наблюдений.
А. Эти наблюдения необходимо повторять, и они будут приемлемыми как наблюдения, только если многие люди, следуя указанным методикам, смогут воспроизводить результаты.
В. Необходимо опробовать вариации описанных методик, чтобы исключить ту возможность, что наблюдаемые результаты могли быть получены благодаря иному фактору, чем планировалось. В качестве грубого примера предположим, что появилось сообщение, согласно которому магнит притягивает предметы. Продемонстрировано, что он притягивает и поднимает железные шары; это указанный выше шаг А. Д
медь, серебро и пр. Наблюдаемый эффект – притягивание – реален. Вариации исходного эксперимента необходимы, чтобы показать действительные пределы эффекта.
2. Соединив все релевантные данные из релевантных экспериментов, сформулируйте гипотезу.
А. Гипотеза должна объяснять все наблюдаемые данные.
В. Она не должна требовать, в качестве своего логического следствия, существования таких феноменов, которые на деле не существуют.
С. Но она должна указывать на существование реальных, но до сих пор не наблюдавшихся, фактов.
3. Используя гипотезу, предскажите новые факты.
А. Логическое построение, достаточно широкое для объяснения всех наблюдаемых релевантных фактов, будет с необходимостью подразумевать дальнейшие феномены, которые ещё не наблюдались. Используйте этот механизм, чтобы предсказать существование чего-либо, что, согласно предшествующим теориям, не могло существовать.
4. Основываясь на этих предсказаниях, поставьте эксперимент и проведите наблюдения.
5. В результате эксперимента отбросьте гипотезу либо переведите её отныне в статус «Теории».
6. Произведите дальнейшие предсказания и дальнейшие эксперименты и собирайте новые данные наблюдения, пока не будет найден противоречащий релевантный факт.
7. Отбросьте старую теорию, рассмотрите весь новый массив наблюдаемых данных и сформулируйте новую гипотезу.
8. Смотри шаг 3.
На первый взгляд, система замкнута сама на себя и процесс никуда не ведёт. Это не так; и подтверждением тому летящий над головой авиалайнер с пятьюдесятью пассажирами. Обратите внимание, что на каждом новом шаге цикла новая гипотеза требует получения новых данных, новых экспериментальных подтверждений и новой информации. Этот процесс не цикличен; это расширяющаяся спираль, и с каждым оборотом она охватывает всё более широкую область понимания.
Но самый важный шаг из всех – который потребовал более всего времени, с тех пор как возникла мысль об организованном знании, – это шаг 7. «Отбросьте старую теорию… и начните всё сначала». Трудно людям, – которые в большинстве своём являются приспособившимися к статус-кво животными! – отбросить удобную и знакомую, ясную, простую Старую Теорию и принять совершенно новую систему, требующую полного пересмотра всего их мышления. Так просто и удобно верить, что старая теория есть Истина, которой не требуется, и никогда не потребуется, изменение – даже если она не всегда работает. Как пара старых туфель, она удобна и знакома, даже если дыры в ней налицо.
Настоящий учёный находится несколько в ином положении. Он начинает с любой теории и считает её полезной до тех пор, пока она работает. Если она далее не работает, её следует отбросить и сформулировать новую и лучшую.
Вы можете удовольствоваться старой, удобной, знакомой теорией и держаться её всю жизнь. Подумайте об изменении; уверяю, вы не разочаруетесь.
Джон В. Кемпбелл-мл., физик-ядерщик, автор книги «The Atomic Story»
ПРИМЕЧАНИЕ: Свой вклад в формулирование данной Научной Методологии отчасти внесли инженеры “Ma Bell” – исследовательских лабораторий компании “Bell Telephone”, которым мы выражаем признательность.

Дополнен 11 месяцев назад
Регистрируйтесь, делитесь ссылками в соцсетях, получайте на WMZ кошелек 20 % с каждого денежного зачисления пользователей, пришедших на проект по Вашей ссылке. Подробнее
После регистрации Вы также сможете получать 100 руб за каждую тысячу уникальных поисковых переходов на Вашу статью в блоге Подробнее