Особенности теории как системы знания

Строение научной теории

Вопрос о строении, о структуре теории, как, впрочем, и вопрос о строении знания вообще, – это, очевидно, один из основных вопросов эписте­мологии. Он, однако, не только достаточно сложен сам по себе, но и крайне запутан наличием в этой области целого ряда подходов и традиций, многие из которых развивались без четкого осознания своих предпосылок. Одна из наиболее значимых традиций при анализе знания – это формально-логический подход, который в настоящее время достаточно развит и конституиро­ван. Под теорией здесь, начиная с А. Тарского, понимают обычно мно­жество предложений, замкнутых относительно выводимости[1]. Я ни в коем случае не отрицаю правомерности такого подхода и связанных с ним уже полученных результатов. Он, однако, не помогает решить эпистемологические проблемы, ибо просто не ставит вопрос о природе знания, о способе его бытия. Мы рассматриваем знание как социальный феномен и ставим задачу выявления входящих в него социальных программ и их связей.

Особенности теории как системы знания

Переход от элементарного знания к теории происходит следующим образом: начинаем с анализа отдельного предложения, в то время как теория обычно выражается множеством предложений, представляя собой некоторую систему элементарных знаний. Можно рассматривать в качестве элементов теории не предложения, а социальные программы. А последние в значительной своей части одни и те же, как в случае теории, так и в случае отдельного предложения. В теории тоже можно выделить программы референции и программы репрезентации, в ней налицо и программы рефлексии, а, следовательно, имеют место и рефлексивные преобразования.

В чем же все-таки специфика теории? Нам представляется, что она в наличии особой программы - теоретического конструктора.

Теория – это совокупность знаний, объединенная тем, что все репрезентаторы в пределах этой совокупности либо непосредственно строятся с помощью некоторого конструктора, либо получаются путем конструктивного преобразования изучаемых объектов и сведения их к объектам, уже изученным. Правила таких преобразований и образуют теоретический конструктор.

Конструктором мы будем называть некоторое множество объектов, для которых заданы определенные способы их преобразования и с помощью которых мы можем создавать, хотя бы на уровне проектов, те или иные конструкции с заданными свойствами.

Так, например, в рамках атомистических представлений мы можем сконструировать модель газа, жидкости, твердого тела, можем сконструировать механизм огромного количества явлений. Указание на то, как построен, как сконструирован объект – это и есть в данном случае репрезентатор. Но важно, что все эти репрезентаторы построены в рамках одного конструктра.

Приведем несколько примеров, показывающих, как строятся, как изобретаются репрезентаторы. В книге М. Юмана «Молния» дан краткий очерк истории теоретических объяснений такого явления, как гром[2]. В середине XIX века общепринятой была «вакуумная теория». Предполагалось, что разряд молнии создает вакуум на своем пути, который затем заполняется воздухом, вызывая соответствующий хлопок. Во второй половине XIX и в начале XX века были опубликованы и другие объяснения. Меерсон в 1870 году предположил, что молния, проходя через облака, разлагает воду на составляющие ее газы, которые, раскаляясь, тут же взрываются, снова образуя воду. Рейнольдс в 1903 году предположил, что гром является результатом «паровых взрывов», возникающих при нагреве воды в канале разряда. Оба эти предположения противоречили тому факту, что в лабораторных условиях искры порождают звук в отсутствии воды или взрывающихся газов. В настоящее время принято объяснение Гирна, высказанное еще в 1888 году. «Звук, который мы называем громом, является следствием того элементарного факта, что воздух, пронизываемый электрической искрой, т.е. вспышкой молнии, нагревается скачком до высокой температуры и вследствие этого значительно увеличивается в объеме». Перед нами несколько очень простых сравнительно теорий, сменяющих друг друга. Конструкторы здесь разные, но в каждом из них делается попытка сконструировать одно и то же явление на базе уже имеющихся знаний. Познание в данном случае напоминает работу инженера, которому надо построить проект некоторого устройства с заданными функциями.

Приведем еще несколько примеров, относительно которых уже не может возникнуть сомнение, что перед нами действительно развитые теории. В «Началах» Евклида мы постоянно сталкиваемся с преобразованиями геометрических фигур, с помощью которых одни фигуры сводятся к другим. При этом свойства последних либо уже изучены, либо заданы аксиоматически. Так, например, получение репрезентатора для площади трапеции предполагает сведение ее либо к прямоугольному четырехугольнику и двум прямоугольным треугольникам, либо к одному треугольнику.

В статике Галилея на базе чисто технических преобразований все простые машины сводятся к рычагу. Легко, например, показать, что ворот – это рычаг, более сложно, но возможно, сделать это применительно к наклонной плоскости. В работе Галилея равновесие на наклонной плоскости сводится к равновесию коленчатого рычага с равными плечами, из которых одно перпендикулярно наклонной плоскости, а другое на­прав­лено горизон­тально. Винт в свою очередь сводится к наклонной плоскости. Дела­ется это следующим образом. Первоначально Галилей подчеркивает, что поднять груз, двигая его по наклонной плоскости, – это то же самое, что протолкнуть наклонную плоскость под непод­вижный груз. Затем он пишет: «И вот, наконец: формой и первона­чальной сущ­ностью винта и является именно такой треугольник..., который, про­тал­киваемый вперед, проникает под тяжелое тело, кото­рое нужно под­нять, и поднимает его, как говорится, себе на голову. Таково первона­чальное происхождение винта и, кто бы ни был его изобретатель, он, рассмотрев, каким образом треугольник..., продви­гаясь вперед, подни­мает груз..., смог сделать из какого-то твердого материала подоб­ное этому треугольнику орудие...; но поразмыслив потом, как сделать та­кую машину небольшой и придать ей удобную форму, он взял тот же самый треугольник и обернул его вокруг цилин­дра... таким образом, чтобы высота этого треугольника... стала высотой цилиндра, а восхо­дящая плоскость образовала бы на этом цилиндре спи­раль..., которую в простонародье называют червем винта...»[3]. Итак, винт – это наклонная плоскость, навернутая на цилиндр. Позднее такой механический конструктор сменяется в статике «силовым», который позволяет складывать силы и разлагать их на составляющие, перемещать их вдоль линии действия и т.д.

Теоретический конструктор далеко не всегда вербализуется. Так, например, в статике Галилея автор явно работает по образцам технического конструирования, которые нигде не зафиксированы в виде правил. Однако даже если такие правила есть, нам их явно недостаточно для теоретической работы. Это примерно так же, как правил ходов в шахматах недостаточно для хорошей игры. Шахматист всегда опирается в своей практике на множество образцов уже сыгранных партий. Но в такой же степени и в геометрии Евклида, и в механике любая решенная задача или доказанная теорема выступает и как образец теоретического конструирования.

В достаточно развитых теоретических системах мы, как правило, сталкиваемся с разными типами конструирования, строго говоря, с разными конструкторами. Рассмотрим это на материале механики.

Начнем с решения практических задач, сформулированных относительно реальных ситуаций. Задачи такого типа, как правило, представлены на языке других дисциплин или даже на языке бытовом. Там может идти речь о планетах солнечной системы, о воздушных шарах, о самых разнообразных технических конструкциях, о снарядах, выпущенных из орудий, или о камнях, брошенных рукой, и т.д. и т.д. Все эти понятия не принадлежат к концептуальному аппарату механики. Мы должны представить, репрезентировать все это как некоторую конструкцию, образованную материальными точками, имеющими определенные координаты, массы, скорости и ускорения, а также силами, приложенными к этим точкам. Назовем этот конструктор основным конструктором механики точки. Это примерно так же, как в атомной теории мы должны интересующие нас явления, описанные другими концептуальными средствами, сконструировать в рамках представлений об атомах и их связях, т.е. тоже репрезентировать средствами основного конструктора атомистики.

Вот максимально простой пример. Задача формулируется так: «Воздушный шар весом P опускается с ускорением w. Какой груз Q (балласт) надо сбросить, чтобы шар стал подниматься с таким же ускорением?»[4]. Непосредственно применять законы Ньютона мы здесь не можем, ибо ситуация описана на другом языке, фиксирующем в основном только некоторую внешнюю феноменологию происходящего. Прежде всего, мы должны сконструировать аналогичную ситуацию в рамках механи­ческого конструктора, где, строго говоря, нет воздушных шаров, а есть только точки, обладающие массой, и действующие на них силы. Мы должны построить репрезентатор для указанной ситуации. Правила конструирования такого типа чаще всего не вербализованы и существуют на уровне образцов решенных задач. В данном случае полученная конструкция выглядит следующим образом: на воздушный шар (точку) массы P/q действует в вертикальном нап­равлении сила тяжести P и противопо­ложно направленная подъемная сила F, шар падает с ускорением w. Теперь уже можно применить второй закон Ньютона и составить соответствующее уравнение.

Основной конструктор в механике точки – это довольно сложное образование, ибо он включает в свой состав ряд сравнительно самостоятельных дополнительных конструкторов. Например, даже система координат, как мы уже отмечали, представляет собой некоторый конструктор. Другие типы дополнительных конструкторов представлены множеством разнообразных приемов преобразования уже полученных теоретических конструкций, которые позволяют свести одни задачи к другим, более простым. Примеры таких преобразований мы уже приводили на материале геометрии Евклида и статики Галилея. Другой пример – принцип Даламбера, который позволяет свести задачи динамики к более простым задачам статики. Но в механике мы найдем огромное количество менее значимых преобразований такого типа. Очевидно, например, что скорость точки v, равномерно движущейся по окружности, направлена по касательной к этой окружности и равна 2πR/t, где t – время полного оборота. Как определить в данной ситуации нормальное ускорение? Оказывается, можно свести эту задачу к предыдущей с помощью введенного Гамильтоном годографа. Составим годограф скоростей, перенося все соответствующие вектора в начало координат. Мы получаем окружность радиуса v. Поскольку нормальное ускорение касательно к этой окружности, задача сведена к предыдущей. Нормальное ускорение равно 2πv/t. Дальше, уже с помощью чисто математических преобразований, можно избавиться от множителя 2π и получить всем известное со средней школы выражение w = v² / R.

В курсах механики начинают обычно с изучения движения материальных точек, а затем переходят к рассмотрению случаев, когда тело уже нельзя рас­сматривать как точку, когда необходимо учитывать движение отдель­ных частей тела. «Чтобы применить к этим случаям то, что найдено для материальных точек, – пишет В.Л. Кирпичев, – употребляют следующий искусственный прием: каждое тело мысленно разделяют на мелкие части и считают их материальными точками. Таким образом, всякое тело и любую комби­нацию тел рассматривают как совокупность большого числа матери­альных точек, как систему материальных точек»[5]. Нетрудно видеть, что описанный здесь «искусственный прием» – это один из типов теоретического конструирования в механике.

Рассмотрим теперь область знания, очень далекую от физико-математических дисциплин. В океане встречаются кольцеобразные острова, образованные кораллами. Это атоллы или лагунные острова. Их загадка в том, что окружающий их океан имеет, как правило, очень большие глубины, в то время как кораллы живут только на мелководье. Известны вообще три типа коралловых построек: береговые коралловые рифы, расположенные непосредственно у берега и не представляющие собой ничего загадочного, барьерные рифы, отделенные от берега лагуной, и, наконец, совершенно изолированные и окруженные океаном атоллы. Ч. Дарвин строит теорию, согласно которой атоллы образуются за счет опускания океанического дна. При этом предполагается, что опускание происходит достаточно медленно, чтобы кораллы успевали расти и оставаться у поверхности. Два других типа коралловых построек – это последовательные этапы развития атолла. Нетрудно видеть, что Дарвин с помощью некоторых преобразований сводит атоллы к береговым рифам, что объясняет и само существование, и некоторые особенности лагунных островов.

Отличается ли теория Дарвина от предыдущих? Могут сказать, что в дарвиновской теории мы онтологизируем наш конструктор, предполагая, что нужные преобразования осуществляет сама Природа. Думаю, что в значительной степени это связано с различными рефлексивными программами. В геометрии Евклида мы тоже можем не говорить о каких-либо нами осуществляемых преобразованиях, а утверждать, например, что любая трапеция объективно состоит из прямоугольного четырехугольника и двух прямоугольных треугольников. Впрочем, некоторые нюансы в изложении Дарвина вполне напоминают рассуждения геометра при преобразовании чертежей. Первое изложение теории атоллов начинается такой фразой: «Итак, возьмем остров, окаймленный береговыми рифами, строение которого очень просто и легко объясняется; пусть этот остров со своими рифами… медленно погружается в океан»[6]. Бросается в глаза, что Дарвин ведет себя как Бог или могущест­венный волшебник: «Пусть этот остров со своими рифа­ми медленно погружается в океан», – говорит он, точно все силы мироздания только и ждут его распоряжений. Но он не одинок. Нечто подобное можно встретить в любом учебнике физики: «Пусть какое-нибудь тело скользит по другому телу. Благодаря трению это движение будет постепенно замедляться и, в конце концов, система придет в состояние теплового равновесия, причем движение прекратится»[7]. Оба отрывка очень напоминают какую-то игру: делается «ход», а потом обсуждаются его последствия. Действительно, представьте себе шахматистов, кото­рые вслепую, т.е. не глядя на доску и не передвигая фигур, анали­зируют какую-нибудь позицию: «Пусть белые ходят Kg5, – говорит один, – тогда...» Разве это не напоминает текст из учебника физики или фразу Дарвина?

Теоретическое конструирование, напоминающее деятельность ин­же­­нера-проектировщика, заставляет пересмотреть многие традиционные представления о познании и, в частности, поставить вопрос о том, что такое научное открытие.