После «Структуры научных революций»
Шрифт:
Теперь посмотрим на заключительную часть истории Лакатоса, которая повествует о регрессивной фазе старой квантовой теории. В основном его рассказ верен, и я отмечу лишь некоторые пункты. С 1900 г. среди физиков все шире распространялось убеждение в том, что кванты Планка внесли в физику фундаментальное противоречие. Сначала многие физики попытались отделаться от них, однако после 1911 г. и, в частности, после появления атома Бора эти попытки постепенно прекратились.
Больше десяти лет Эйнштейн оставался единственным известным физиком, прилагавшим усилия для устранения этого противоречия. Другие физики научились жить с противоречием и пытались решать технические головоломки с помощью имеющихся средств. В области изучения спектров излучения атомов, структуры атомов и удельной теплоемкости они добились выдающихся достижений.
Хотя
Однако достаточно быстро, начиная с 1922 г., на фоне всех этих успехов выделились три проблемы – модель гелия, эффект Зеемана и оптическая дисперсия, – которые, в чем постепенно убедились физики, не могли быть решены имеющимися в их распоряжении средствами. В результате многие из них стали изобретать все более безумные варианты старой квантовой теории, чтобы справиться с указанными тремя проблемами.
Именно этот последний период, начавшийся в 1922 г., Лакатос называет регрессирующей стадией программы Бора. Для меня же это классический пример кризиса, нашедший отражение в публикациях, переписке и анекдотах. Мы рассматриваем его почти одинаково. Поэтому Лакатос может закончить свой рассказ.
Для тех, кто чувствовал этот кризис, две проблемы из трех, спровоцировавших его, оказались чрезвычайно информативными, а именно проблема дисперсии и эффект Зеемана. Посредством серии последовательных шагов в их решении, слишком сложных, чтобы говорить о них здесь, физики сначала в Копенгагене приняли модель атома, в которой так называемые виртуальные осцилляторы связывали дискретные квантовые состояния, затем пришли к формуле для теоретико-квантовой дисперсии и, наконец, к матричной механике, которая положила конец кризису спустя три года после его начала.
Таким образом, регрессивная фаза старой квантовой теории предоставила квантовой механике и основания, и новые технические средства. Насколько мне известно, в истории науки нет более ясного и убедительного примера, демонстрирующего креативные функции нормальной науки и кризиса.
Однако Лакатос игнорирует этот сюжет и сразу совершает прыжок к волновой механике – второй и, как кажется, совершенно иной формулировке новой квантовой теории.
Сначала он описывает регрессирующую стадию старой квантовой теории как наполненную «еще более бесплодными противоречиями и еще большим количеством гипотез ad hoc» (что касается «ad hoc » и «противоречий», то это верно, но слово «бесплодные» здесь совершенно ошибочно; эти гипотезы привели не только к матричной механике, но и к спину электрона).
Затем он разрешает кризис с помощью фокуса, похожего на извлечение кролика из шляпы: «Вскоре появилась конкурирующая исследовательская программа: волновая механика, [которая] быстро догнала, победила и вытеснила программу Бора. Статья де Бройля вышла, когда программа Бора регрессировала. Однако это была лишь случайность. Интересно, что бы произошло, если бы де Бройль опубликовал свою статью не в 1924, а в 1914 году?» [125]
Ответ на последний вопрос ясен: ничего бы не случилось. И статья де Бройля, и путь от нее к волновому уравнению Шредингера были результатом развития, которое происходило после 1914 года: результатом работы Эйнштейна и самого Шредингера, а также открытия эффекта Комптона в 1922 г. [126] . Даже если бы все это не было подробно отражено в документах, разве можно объяснить простой случайностью одновременное появление двух независимых и на первый взгляд совершенно разных теорий, способных разрешить кризис, ставший заметным лишь в последние три года?
Будем более внимательны. Хотя Лакатос не замечает существенной креативной функции кризиса старой квантовой теории, он не ошибается относительно ее значения для создания волновой механики. Волновое уравнение было ответом не на тот кризис, который начался в 1922 г., а на более ранний, порожденный работой Планка 1900 г., – кризис, на который после 1911 г. большинство физиков перестало обращать внимание.
Если бы Эйнштейн не испытывал глубокую неудовлетворенность по поводу фундаментальных противоречий старой квантовой теории (и если бы он не связал эту неудовлетворенность с решением конкретной технической головоломки, связанной
Однако ни независимость этих теорий, ни их взаимосвязь не были случайностью. Среди различных результатов, которые связали их воедино, была, например, убедительная демонстрация Комптоном в 1922 г. свойств дискретности света – демонстрация, которая, в свою очередь, была побочным результатом чрезвычайно тонкого нормального исследования рассеяния Х-лучей.
Прежде чем рассматривать идею волн материи, физики должны были сначала серьезно отнестись к идее фотона, а на это до 1922 г. оказались способны лишь немногие из них. Работа де Бройля начиналась с теории фотона, главная ее цель состояла в том, чтобы примирить закон излучения Планка с дискретной структурой света. Волны материи появились в ходе этого исследования.
Сам де Бройль не нуждался в открытии Комптона, чтобы признать существование фотонов, однако с его аудиторией – как во Франции, так и за рубежом – дело обстояло иначе. Хотя волновая механика ни в каком смысле не вытекала из эффекта Комптона, между ними существовали исторические связи. На пути к матричной механике роль эффекта Комптона становится еще более ясной.
Первое применение модели виртуального осциллятора в Копенгагене должно было показать, каким образом этот эффект можно объяснить без обращения к фотону Эйнштейна, которого Бор никак не хотел признавать. Затем эта же модель была применена для объяснения дисперсии и были найдены пути к матричной механике. Таким образом, эффект Комптона был одним из мостов, переброшенных через тот разрыв, который Лакатос маскирует фразой «случайное совпадение».
Я много раз приводил и другие примеры, иллюстрирующие важную роль нормальной науки и кризиса, поэтому здесь умножать их не буду. Без дополнительных исследований их в любом случае будет недостаточно. Такие исследования не обязательно подтвердят мою точку зрения, однако имеющийся на сегодняшний день материал говорит не в пользу моих критиков. Они должны поискать другие контрпримеры.
Иррациональность и выбор теории
Теперь я хочу рассмотреть последнее возражение моих критиков, к которому присоединяются и еще некоторые философы. Это возражение вызвано главным образом моим описанием процедур, посредством которых ученые осуществляют выбор между конкурирующими теориями, и сопровождается такими характеристиками, как «иррациональность», «власть толпы» и «релятивизм». В этом разделе я намереваюсь устранить недоразумения, отчасти порожденные моей собственной риторикой. В следующем, заключительном разделе статьи я коснусь более глубоких вопросов, встающих в связи с проблемой выбора теории. Здесь к обсуждению вновь придется привлечь термины «парадигма» и «несоизмеримость», которых до сих пор я стремился избегать.
В «Структуре научных революций» нормальная наука в одном месте была охарактеризована как «упорная и увлекательная попытка втиснуть природу в концептуальные рамки, задаваемые профессиональным обучением» (с. 5). Далее, рассматривая проблемы, связанные с выбором между конкурирующими концептуальными схемами, теориями или парадигмами, я описал их следующим образом:
«В самом начале новый претендент на статус парадигмы может иметь очень небольшое число сторонников, и в отдельных случаях их мотивы могут быть сомнительными. Тем не менее если они достаточно компетентны, то будут улучшать парадигму, изучать ее возможности и показывать, во что превратится принцип принадлежности к данному научному сообществу, если оно начнет руководствоваться новой парадигмой… Постепенно число экспериментов, приборов, статей и книг, опирающихся на новую парадигму, будет становиться все больше и больше… Хотя историк всегда может найти последователей того или иного первооткрывателя, например Пристли, которые вели себя неразумно, ибо противились новому слишком долго, он не сможет указать тот рубеж, с которого сопротивление становится нелогичным или ненаучным. Самое большее, что он, возможно, скажет, – это то, что человек, который продолжает сопротивляться после того, как вся его профессиональная группа перешла к новой парадигме, ipso facto перестал быть ученым» (русский перевод, с. 205–206).