Бриллюэн Л. Научная неопределенность и информация.
Пер. с англ. Изд. 3

Оглавление

Введение

Этот результат доказан наукой... Наше лекарство научно апробировано... Наука учит, что... Таковы утверждения, с которыми мы сталкиваемся каждодневно. Слово "наука" как будто обладает некоей чудодейственной силой. Иначе говоря, если сказано "наука", то соглашайся и никаких возражений! Подобный подход годится для рекламы, но он ошибочен в своей основе. Наука не вероучение. Она не открыта человеку каким-то высшим божеством. Наука это плод человеческого ума и как таковая всегда открыта для дискуссии и возможного пересмотра. В ней нет абсолютной истины; относительность – вот, пожалуй, правило в науке. Наука представляет собой некую логическую сводку человеческих познаний, основанных на наблюдении и опыте человека, а последние всегда ограничиваются определенными рамками и конечной точностью. Что касается логики, которая вносится при классификации эмпирических фактов, то она есть типичный продукт нашего разума. Мы выбираем экспериментальные результаты, которые представляются нам логически связанными между собой, и отбрасываем множество фактов, неукладывающихся в нашу "логику". Подобный искусственный прием является нашим изобретением, которым мы настолько гордимся, что настаиваем на признании полученных с его помощью результатов как "законов природы".

Мы выбираем далее отдельные законы, имеющие огромное значение, и называем их "принципами". Но в науке нет неприкосновенных принципов: законы представляют собой лишь сводки экспериментальных фактов, отобранных и систематизированных человеческим мышлением.

Люди, будучи невероятно самонадеянными, излишне склонны восхищаться собственной работой и позволять себе предаваться приятным размышлениям! Научные теории вводят связи между эмпирическими фактами, но любая теория может быть отброшена, в то время как факты остаются, если их точно наблюдали, и эти связи сохранятся в какой-либо другой теории.

Внуки скоро будут осмеивать нашу простоту и наши теории так же, как мы сейчас осмеиваем "световой эфир" старых оптических теорий. "Нам теперь известно, что эфира нет, это было научно доказано Эйнштейном...". Давайте чистосердечно признаемся, что мы ничего не знаем наверняка, что все наши теории открыты для дискуссии и ревизии и будут видоизменяться вновь и вновь. Что касается теории света, то было бы удивительно, если бы у нас, действительно, имелась только одна теория, на которую можно по-настоящему положиться. Но нам приходится примириться со странной смесью электромагнитных полей, квантования и относительности. Когда мы говорим о фотонах и электромагнитных волнах, то ясно, что в этой области все еще не достигнуто единство, несмотря на многие замечательные достижения. Квантовый электромагнетизм все еще встречается с необыкновенными трудностями, которые недавно были отодвинуты в сторону, но отнюдь не устранены.

В настоящей книге предполагается обсудить вопрос о значимости теорий, развитых в экспериментальных науках, – физике, химии и биологии. Мы не включаем в наше рассмотрение всевозможные разделы чистой математики, так как они представляют собой совершенно иные проблемы, стоящие по своей структуре в стороне от других наук.

Наука не простое накопление эмпирических результатов. Она представляет собой, по сути дела, попытку понять и упорядочить эти результаты. То, что пытаются делать ученые, это есть создание того или иного логического каркаса мышления, позволяющего им обнаружить внутренние связи и соотношения между экспериментальными наблюдениями, которые можно провозгласить в качестве "научных законов".

Ценность и важность этих законов надлежит очень тщательно рассматривать и взвешивать. Существует опасность их недооценки или, напротив, сильной переоценки. Имеются совершенно противоположные мнения, от граничащих с полным скептицизмом до слепой веры в абсолютную силу науки. Такие вопросы встают тогда, когда, действительно, необходима тонкая и непредубежденная оценка ситуации. И ученый, и неспециалист должны прийти к согласию и установить, в какой мере они могут быть уверены в науке и сколь многого она может достигнуть.

Ученые всегда работают на основе некоторых философских предпосылок, и, хотя многие из них могут не осознавать этого, эти предпосылки в действительности определяют их общую позицию в исследовании. Необходимость уяснения философской позиции была глубоко прочувствована многими мыслителями, потратившими массу времени на обсуждение основных положений науки. Макс Планк посвятил многие годы в преклонном возрасте подобным дискуссиям, и его статьи и брошюры имеют огромное значение. Великий математик А.Пуанкаре, который вместе с тем был и выдающимся теоретиком в физике, написал ряд книг, остающихся великими документами научной мысли. А.Эйнштейн подчеркнул иные аспекты обсуждаемых вопросов и находился в острой оппозиции к взглядам, развитым Н.Бором. В этой же области великий экспериментатор П.В.Бриджмен написал несколько фундаментальных работ, перекидывающих мост к его "операционалистскому методу". Совсем недавно мы были свидетелями оживления продолжительных споров "детерминизм против вероятности" между Л.де Бройлем и Э.Шредингером, с одной стороны, и М.Борном, В.Гейзенбергом, а также большинством физиков-теоретиков – с другой.

Философские основы науки – очень серьезная проблема, исключительно важная для лучшего понимания науки и по-прежнему заслуживающая обсуждения. Мы не предполагаем решить этот вопрос. Он возвращает нас к древним греческим мыслителям и останется открытым, пока будет жить научное исследование. Но даже в том случае, если у нас нет возможности дать окончательный ответ, мы не должны игнорировать эту проблему и будем пытаться выяснить, в чем состоят трудности и как их правильно сформулировать.

Теория информации оказывается мощным средством исследования и, по нашему мнению, служит самым надежным проводником, ведущим нас – подобно ариадниной нити – в блужданиях по этому лабиринту.

Цель настоящей книги заключается не в том, чтобы дать точный и окончательный ответ. Ее задача – рассмотреть все стороны этой проблемы, обсудить возможные позиции мыслителя и сформулировать как можно точнее вопросы, относящиеся к философским основам науки.

Здесь не предполагается изложить какое-то кредо, которого должны придерживаться ученые; имеется в виду лишь открыть дискуссию, которая должна развиваться вместе с наукой и которая всегда оставляет возможность видоизменения с учетом новых ситуаций. Одним словом, это очерк, а не учебник, и нам думается, что было бы неправильно представлять этот труд читателю иначе.

Было провозглашено много метафизических учений, и том числе и так называемый диалектический материализм. Вскоре оказалось, что все эти искусственные сооружения ограничивают свободу мышления.

Было бы достаточно просто подчинить нашу дискуссию строго логическому порядку, придать ей вид некоего солидного сооружения. Но это было бы так же искусственно, как искусственна значительная часть стандартных математических учебников с их задачами, леммами, теоремами и т.д. Математика создавалась не таким путем. Она изобретается постепенно, наугад; математик следует за своим вдохновением подобно художнику. На самом деле он – поэт. Позднее учитель берет в нем верх и он пишет теоремы и леммы, а радость открытия уходит навсегда.

Таким образом, мы пытались избежать всякой заранее задуманной схемы, ибо она была бы помехой; мы не накладывали каких-либо сформулированных задним числом ограничений и препон, ибо это было бы ложной претензией. Наша цель простая и может быть выражена в одной фразе – беспристрастная свободная дискуссия.

Но в этом и состоят неортодоксальность мышления, действительно свободное исследование, попытки открыть пути и тропинки для дальнейших размышлений в малоизученной области.

Это означает также, что дело не окончено: все эти проблемы, так же как и сама наука, никогда не будут завершены. Полное завершение означало бы смерть для любого исследования.

И в заключение всю дискуссию можно было бы в целом выразить в двух-трех словах: величие и недостатки теорий.

Настоящая книга делится на две части. В первой обсуждаются общие проблемы научного исследования, особенно роль наблюдения, информации и воображения в формулировании законов науки. Вторая часть посвящена классической механике, представляющей собой якобы твердыню строгого детерминизма. Показав, что это учение содержит много неопределенностей, мы тщательно исследуем роль великой теоремы Пуанкаре.

Мы не сочли необходимым повторять многие математические или теоретические доказательства, которые могут быть найдены в других книгах. Читатель не должен удивляться, обнаружив такое множество ссылок на "Науку и теорию информации" (1962) и "Тензоры в механике и теории упругости" (1961), принадлежащие автору и опубликованные издательством "Академик пресс".

Март 1964 года