Научный метод, типы научной рациональности
Аруцев Александр Артемьевич, Ермолаев Борис Валерьевич, Кутателадзе Ираклий Отарович, Слуцкий Михаил Семенович
Научный метод, учит нас авторитетнейший международный научный журнал "Nature", есть такое "особое устройство", которое производит объективность и сдерживает естественное желание естествоиспытателей верить в свои идеи, часто ничего общего с истиной Природы не имеющие. История науки знает множество примеров подобных заблуждений. Одним из самых последних и ярчайших "Nature" считает эпизод с холодным термоядом.
Холодный термояд буквально "взорвался" в ходе взбудоражившей весь мир пресс-конференции, которую 23 марта 1989 года провели американский химик С. Понс и его английский учитель М. Флейшман. Они утверждали, что им удалось "запустить" термоядерную реакцию при ... комнатной температуре. Однако это заявление не было подвергнуто принятому в научной среде рецензированию со стороны.
Тем не менее средства массовой информации стали подавать эту сенсацию как "открытие века". На авторов скромных критических заметок газета "Wall Street Jornal" обрушилась в своей редакционной статье, уверяя читателей, что "у нас принято на все новое реагировать категорически "нет". Поддавала время от времени жару "Salt Lake City Tribune", рассказывавшая об очередном успехе работавших в этом городе в Университете штата Юта Понса и Флейшмана. А журнал "News week" вынес на обложку: "Как обнаружили Понс и Флейшман, иногда попадают и сверхдальние выстрелы".
Естественным возбуждением были охвачены и многие вполне трезвые научные институты. Двум ученым удалось околдовать - другого слова не подберешь - руководство Университета штата Юта, а также Национальный исследовательский институт электроэнергии США. Подтверждения сыпались как из рога изобилия, причем что поражало, так это крайнее пренебрежение ученых к основам своей профессии: контролю и воспроизведению, оценке возможностей применяемой аппаратуры, проверке результатов перед их обнародованием и даже простой рутинной математической статистикой.
Ажиотаж возник благодаря "самозаявлению" в Юте, а также двум "солидным" подтверждениям из Техасского университета "Эй энд Эм" и Института технологических исследований штата Джорджия. Однако когда электрохимики из Техаса после пресс-конференции провели контрольные измерения не только с тяжелой, но и обыкновенной водой, выяснилось: повышенное выделение тепла было вызвано электролизом последней, поскольку термометр служил в качестве второго катода! В Джорджии же нейтронные счетчики оказались настолько чувствительными, что реагировали на тепло поднесенной руки. Так был зарегистрирован "выброс нейтронов".
Естественно, что когда за дело взялись солидные лаборатории, например того же Принстона, все встало на свои места. Обошлась эта проверка, как признавал тот же "Nature" в конце 1989 года, в 50 миллионов долларов. Гора родила мышь и шутку о разнице между химиками и физиками. Первые верят, что холодный термояд существует, поэтому защищаются от возможного потока высокоэнергичных нейтронов пластиковым колпаком. Физики же в него не верят, поэтому защищаются тоннами свинца.
Это, так сказать, в пику американским Химическому и Электрохимическому обществам, которые принимали только "результаты подтверждения". На следующий год А.Лэйн из Принстона издал книгу с характерным названием: "Слишком горячо, чтобы держать в руках". А недавно в Нью-Йорке вышла в издательстве "Рэндом хауз" книга Г.Тобса, который в свое время в критических тонах рассказал об удивительной карьере К.Руббиа, открывателя бозона, удостоенного в 1984 году Нобелевской премии по физике.
Тобс назвал свою книгу еще более определенно - "Плохая наука". И предпослал ей подзаголовок "Короткая жизнь, бурные времена холодного термояда". Ее рекомендуют в качестве поучительного чтения молодым ученым и студентам, чтобы они, не дай бог, не совершили в своей карьере подобной ошибки. И в данном случае ее сравнивают с физиологом, который кое-что узнает о функции того или иного органа по его патологии.
Да, действительно метод "экстирпации" - отрезания, например, мозжечка - может чему-то научить. Но изучение патологии порождает только "патологическое" знание, не имеющее ничего общего с истинным (в свое время никто не мог представить, что тот же мозжечок отвечает за функцию речи!).
Когда в конце 1989 года все дружно "похоронили" Понса и Флейшмана, никто, к сожалению, не задался вопросом, почему их заявление произвело такую сенсацию. А ведь стоило бы задуматься. Подобное открытие, если бы оно действительно состоялось, обещало миру избавление от кошмара будущих Чернобылей, а также избавило бы человечество от бесплодного полувекового ожидания термояда горячего, в который угроханы десятки, если не сотни миллиардов долларов (с тем же практически выходом, что и в ячейках Понса и Флейшмана). История науки полна примеров, когда рецензенты - по самым разным причинам - "рубили" работы одиночек, которые оказывались основополагающими.
Барбару Макклинток называли "сумасшедшей" за открытие "прыгающих генов". В 1983 году ей присудили Нобелевскую премию. О.Эйвери Нобелевскую не дали, потому что он утверждал, что веществом наших генов является ДНК. Вся наука вплоть до середины 50-х была убеждена (открытие состоялось в 1943 году), что ген состоит из белка! Г.Темин десять лет бился в одиночку, уверяя коллег, что у раковых вирусов имеется "обратное" копирование ДНК с "программы", записанной в РНК вируса. Никто ему не верил, но в 1975 году дали Нобелевскую премию.
Как же после этого доверять рецензентам? Например, тому же Р.Галло, который, проверяя работу француза Л.Монтанье, "присвоил" себе открытие вируса СПИДа? Между тем все можно изменить, переиначив условия рецензирования, при которых имя рецензента в отличие от имени автора часто оставалось неизвестным.
Если сделать наоборот, тогда все встанет на свои места. "Радетели" науки сразу же проявятся, а ее труженики начнут наконец-то нормально работать, не опасаясь вмешательства и влияния всяких не относящихся к научному содержанию статьи факторов. Кстати, в том же "Nature" довольно часто устраиваются дискуссии авторов статьи и их рецензентов. И ничего, наука не рушится...
Но вернемся к Понсу и Флейшману, которых, казалось бы, полностью изничтожили и обвинили во всех смертных грехах. Сравнительно недавно опубликовали свою новую статью, которая вышла в свет незадолго, а может, и одновременно с публикацией книги Тобса, которому они, кстати, отказались давать интервью,
Они уехали из США и работали во Франции на ... японские деньги. Перед опубликованием последней статьи ученые - а никто в их квалификации до той злополучной пресс-конференции в марте 1989 года не сомневался, они пользовались заслуженным авторитетом в научном сообществе - подали в итальянский суд иск на "La Republica".
В октябре 1991 года журналист газеты Джованни Паччи обвинил Понса и Флейшмана в "подтасовке" научных результатов. Статья была подана в виде рецензии на книгу А.Кана "Фальшивые пророки". Паччи сравнил двух ученых с попами-расстригами, поскольку и те, и другие предают "храм истины".
Газете тогда пришлось опубликовать сердитые письма трех сотрудников миланского Института физики, которые тоже занимались холодным термоядом, Паччи пришлось оправдываться. Однако это не спасло "La Republica" от иска на 8 миллиардов лир (5 миллионов долларов). Для Италии это было в диковинку, поскольку там иски о нанесении морального ущерба средствами массовой информации вообще редкость.
Сейчас работу Понса и Флейшмана финансирует богатый "мозговой резервуар" под названием "Технова". Японцы полагают, что холодный термояд далеко не пустая затея. Не так давно они провели в Нагое представительную конференцию на эту тему. В ней приняли участие 320 ученых из многих стран мира.
Нагойская встреча была уже третьей по счету международной конференцией подобного рода. Флейшман считает, что экспериментальных данных достаточно для того, чтобы пересмотреть некоторые устоявшиеся воззрения относительно того, что происходит в атомных ядрах. Ему возражает, как и в книге А.Лэйна, Ф.Клоуз, профессор-физик Апплетоновской лаборатории им. Резерфорда: "Холодный термояд - это миф!"
И тем не менее. "Мы создаем, - считает Флейшман, - новую научную организацию, целью которой является наука и технология следующего века. Сегодняшняя наука - это наука консенсуса. Характер финансирования нынешних исследований подталкивает ученых браться только за "безопасные" работы. Что же это за наука, когда с самого начала должно быть известно, что получится в результате? Иначе не дадут гранта! Вот и приходится поэтому "шлифовать" известное уже знание, а не добывать новое. Все боятся ошибиться. Мы пытаемся изменить этот порядок".
И у них есть сторонники, которые считают, что оба ученых натолкнулись на новый и неизвестный еще природный феномен. Даже Ф.Клоуз вынужден был признать, что избыточное тепло действительно есть, но это чисто химический процесс, а не термояд.
Сегодня Флейшман заявляет, что ему и его коллегам удается создать условия, при которых атомы дейтерия начинают подчиняться волновым эффектам, При этом начинает высвобождаться ядерная энергия в виде тепла, причем в полном соответствии с теорией квантовых полей. "Теория хорошо разработана, но очень сложна, поэтому люди испытывают большие трудности при ее приложении к описанию конкретных физических явлений. Истинная проблема заключается в том, что эти люди не желают, чтобы она была доказана".
"Японцы проявили к нам и нашей работе интерес с самого начала. Из новых, разработанных после второй мировой войны, технологических подходов 70% открытий принадлежали английским ученым. Но мы так ни одно из них и не воплотили в металле, все вынуждены покупать за границей", - говорит Флейшман. А Понс добавляет: "Мы все еще обязаны дать полный отчет обществу о том, что нами сделано и как это произошло. Я к тому же лично горю желанием отомстить за Флейшмана. О нем сказано очень много несправедливого!"
М.Мак-Кубре, возглавляющий работы по холодному термояду в Институте электроэнергии, говорит, что у них тепла выделяется в 10 раз меньше, чему Понса и Флейшмана. У тех же - его в 100 раз больше сейчас, чем в самом начале 1989 года. Мак-Кубре определил по крайней мере три условия успеха, которые не соблюдались "проверяльщиками" в английском ядерном центре в Харуэлле.
Крупные ученые - под впечатлением последних достижений Понса и Флейшмана - согласны повторить свою проверку с соблюдением всех требований, предъявляемых к холодному термояду его авторами. Ближайшей целью Понса и Флейшмана является создание генератора мощностью 10 киловатт. Он не должен превышать по размерам обычного мазутного обогревателя дома. Ученые предполагают, что генератор будет выдавать "на гора" в 8-10 раз больше тепла, энергии, чем потреблять.
Понс и Флейшман никак не могут забыть взрыв в своей лаборатории в Университете штата Юта, когда в бетонном полу образовалась выемка диаметром более 10 см. Что это было? Они считают, что холодный термояд. Физики им не верят.
Флейшман спокойно воспринимает критику. Он бы только хотел, чтобы она была столь же научной, сколь и его подход к поискам ускользающей истины. "Физический истеблишмент категорически против нас. Не надо только забывать, что ядерная физика начиналась работами химиков. Физики могут очень многое потерять, если мы окажемся правы".
Типы научной рациональности
В классической физике идеал объяснения и описания предполагает характеристику объекта "самого по себе", без указания на средства его исследования. А уже в квантово-релятивистской физике в качестве необходимого условия объективности объяснения и описания выдвигается требование четкой фиксации особенностей средств наблюдения, которые взаимодействуют с объектом (классический способ объяснения и описания может быть представлен как идеализация, рациональные моменты которой обобщаются в рамках нового подхода). Изменились идеалы и нормы доказательности и обоснования знания. В отличие от классических образцов, обоснование теорий в квантово-релятивистской физике предполагает экспликацию при изложении теории операциональной основы вводимой системы понятий (принцип наблюдаемости) и выяснение связей между новой и предшествующими ей теориями (принцип соответствия).
Новая система познавательных идеалов и норм обеспечивает значительное расширение поля исследуемых объектов, открывая пути к освоению сложных саморегулирующихся систем. В отличие от малых систем такие объекты характеризуются уровневой организацией, наличием относительно автономных и вариабельных подсистем, массовым стохастическим взаимодействием их элементов, существованием управляющего уровня и обратных связей, обеспечивающих целостность системы. Именно включение таких объектов в процесс научного исследования вызвало резкие перестройки в картинах реальности ведущих областей естествознания.
Процессы интеграции этих картин и развитие общенаучной картины мира стали осуществляться на базе представлений о природе как сложной динамической системе. Этому способствовало открытие специфики законов микро-, макро- и мегамира в физике и космологии, интенсивное исследование механизмов наследственности в тесной связи с изучением надорганизменных уровней организации жизни, обнаружение кибернетикой общих законов управления и обратной связи. Тем самым создаются предпосылки для построения целостной картины природы, в которой прослеживалась иерархическая организованность Вселенной как сложного динамического единства. Картины реальности, вырабатываемые в отдельных науках, на этом этапе еще сохраняли свою самостоятельность, но каждая из них участвовала в формировании представлений, которые затем включались в общенаучную картину мира. Последняя, в свою очередь, рассматривалась не как точный и окончательный портрет природы, а как постепенно уточняемая и развивающаяся система относительно истинного знания о мире.
Все эти радикальные сдвиги в представлениях о мире и процедурах его исследования сопровождались формированием новых философских оснований науки. Идея исторической изменчивости научного знания, относительной истинности вырабатываемых в науке онтологических принципов соединялась с новыми представлениями об активности субъекта познания. Он рассматривался уже не как дистанцированный от изучаемого мира, а как находящийся внутри него, детерминированный им. Возникает понимание того обстоятельства, что ответы природы на наши вопросы определяются не только устройством самой природы, но и способом нашей постановки вопросов, который зависит от исторического развития средств и методов познавательной деятельности. На этой основе вырастало новое понимание категорий истины, объективности, факта, теории, объяснения и т.п. Радикально видоизменялась и "онтологическая подсистема" философских оснований науки.
Развитие квантово-релятивистской физики, биологии и кибернетики было связано с включением новых смыслов в категории части и целого, причинности, случайности и необходимости, вещи, процесса, состояния и др. В принципе можно показать, что эта "категориальная сетка" вводила новый образ объекта, который представал как сложная система. Представления о соотношении части и целого применительно к таким системам включают идеи несводимости состояний целого к сумме состояний его частей. Важную роль при описании динамики системы начинают играть категории случайности, потенциально возможного и действительного. Причинность не может быть сведена только к ее лапласовской формулировке - возникает понятие "вероятностной причинности", которое расширяет смысл традиционного понимания данной категории.
Новым содержанием наполняется категория объекта: он рассматривается уже не как себе тождественная вещь (тело), а как процесс, воспроизводящий некоторые устойчивые состояния и изменчивый в ряде других характеристик. Все описанные перестройки оснований науки, характеризовавшие глобальные революции в естествознании, были вызваны не только его экспансией в новые предметные области и обнаружением новых типов объектов, но и изменениями места и функций науки в общественной жизни. Основания естествознания в эпоху его становления (первая революция) складывались в контексте рационалистического мировоззрения ранних буржуазных революций, формирования нового (по сравнению с идеологией средневековья) понимания отношений человека к природе, новых представлений о предназначении познания, истинности знаний и т.п. Становление оснований дисциплинарного естествознания конца XVIII - первой половины XIX в. происходило на фоне резко усиливающейся производительной роли науки, превращения научных знаний в особый продукт, имеющий товарную цену и приносящий прибыль при его производственном потреблении. В этот период начинает формироваться система прикладных и инженерно-технических наук как посредника между фундаментальными знаниями и производством.
Различные сферы научной деятельности специализируются и складываются соответствующие этой специализации научные