Имре Лакатос "Методология исследовательских программ"
Книга триста пятьдесят четвертая
Имре Лакатос "Методология исследовательских программ" (Imre Lakatos)
М: Аст, 2003 г., 380 стр.
Как развивается наука? Как одна теория сменяет другую? Есть ли в этих процессах какие-то законы или хотя бы закономерности? Вопросы весьма нетривиальные, особенно если еще спросить: является ли наука выражением истины? Возможны ли противоречия в научном знании?
Ответов на эти вопросы возможно много. Более того, какие-то из этих вопросов могут быть более важными, какие-то менее; разные философы науки, придавая тем или иным вопросам бОльшую значимость (и так или иначе отвечая на все эти вопросы), строят свои теории науки. К примеру, Карл Поппер поставил во главу угла вопрос об истинности и проверяемости теории экспериментом и разработал свою знаменитую теорию фальсификации: теория может называться научной, если установлены ее рамки и предъявлены некоторые основные положения, которые можно проверить наблюдением или экспериментом; если эта проверка выявит несоответствие, то данная теория должна быть признана ложной и отброшена. Поппер на этом основании доказывал, что марксистская теория истории и фрейдово учение о психике не являются научными - где тот эксперимент или наблюдение, которое могло бы сфальсифицировать, т.е. экспериментально опровергнуть эти теории? Нет его, ergo не наука.
Имре Лакатос (правильнее "Лакатош", он же венгр) относил себя к последователям Поппера, но таким последователям, которые развивают и частично опровергают теорию своего учителя. Он предложил свою теорию развития науки - "методологию исследовательских программ", с точки зрения которой критикует попперовский фальсификационизм.
Поппер доказывал, что фрейдизм не научная теория, потому как фрейдисты не сформулировали критерий фальсификации их теории; на это Лакатос спрашивает: а ньютонова теория тяготения наука? Ведь ни Ньютон, ни его последователи тоже не сформулировали такой критерий. Теория тяготения - сначала ньютонова, потом эйнштейнова теория относительности - весьма удобный пример, даже модельный, который Лакатос подробно разбирает, по ходу показывая, где скрываются подводные камни в понятии фальсификации. Я попробую пересказать это в виде "Истории трех планет".
Итак, планета первая - Юпитер и его спутники. (этого примера у Лакатоса нет - просто потому, что он хронологически выпадает - Ньютон еще не открыл свой закон всемирного тяготения) В 1612 году Галилей открыл спутники Юпитера и в 1617 году предложил использовать их затмения как метод измерения времени. Тогда в морской (и сухопутной тоже) навигации стояла проблема определения долготы: всегда можно узнать "местное время" по восходу или закату звезды, но для определения долготы надо сравнить это местное астрономическое время с временем точки отправления - а откуда его узнать? Корабельный хронометр еще не был изобретен, так что оставалось наблюдение астрономических событий - лунных затмений, к примеру. Но лунные затмения редки и неточны - поди разбери, когда именно оно началось (нужна точность до секунд). А вот затмения спутников Юпитера очень кстати - часты, спутники мелкие, так что момент отметить можно точно. Другое дело, что на качающемся корабле наблюдать Юпитер в телескоп очень сложно, но на суше без проблем - так в 1666-68 гг Кассини в Париже и Рёмер в Копенгагене наблюдали 140 затмений спутников Юпитера и на основании этих наблюдений была рассчитана разница в долготе между Парижем и Копенгагеном. Тогда же было отмечено, что эти затмения происходят неравномерно.
Вот тут остановимся. Если бы был открыт закон всемирного тяготения, то согласно нему вычислялось, что движение спутника вокруг планеты является периодическим - не может быть, чтобы вращение то ускорялось, то замедлялось - один оборот быстрее, другой медленнее. Чисто формально это можно было бы считать опровержением закона всемирного тяготения.
Разумеется, астрономов напрягла такая неравномерность движения - даже до открытия закона всемирного тяготения эта аномалия требовала объяснения. И объяснение было найдено - конечность скорости света: при наблюдениях с разницей в полгода расстояние до Юпитера отличается на диаметр земной орбиты, свет проходит это расстояние за время примерно 16 минут. Зная это время (вычисляется из неравномерности затмений спутников Юпитера) и параметры земной орбиты Рёмер вычислил скорость света.
Еще раз - что тут произошло. У астрономов была теория о неизменной длине периода обращения одного небесного тела вокруг другого и теория бесконечности скорости света. Наблюдение затмений спутников Юпитера опровергало одну из них - какую? Почему не теорию движения небесных тел? Мы видим, что "фальсифицирующее наблюдение" никогда не относится к какой-то одной теории - мы можем признать его опровергающим некую теорию только тогда, когда рассматриваем остальные теории, необходимые для интерпретации наблюдений, как истинные. (В книге Лакатоса разбирается другой пример - преломление света в атмосфере, также влияющий на астрономические наблюдения.)
Планета вторая - Уран и возмущения его орбиты. В 1821 г. Бувар опубликовал астрономические таблицы движения Урана, но более поздние наблюдения указали на существенные отклонения в его орбите. Опровергло ли это ньютонову теорию тяготения? Для этого надо отмести альтернативные объяснения - в частности, что это влияние тяготения еще одной планеты, вращающейся по внешней орбите (эта гипотеза была высказана Хасси в 1830-х). Вычислениями параметров орбиты этой неизвестной планеты независимо занимались Адамс и Леверье и в 1846 году Нептун был открыт - его наблюдали в телескоп и отметили его движение на фоне звезд.
Между наблюдением аномалии и ее доказательным объяснением прошло более десяти лет - каков был статус истинности и "научности" ньютоновой теории тяготения с точки зрения фальсификационизма?
И третья планета - Меркурий, отклонения в перигелии его орбиты. В 1840-50-е Леверье разработал теорию движения Меркурия, а в 1859 году сообщил об обнаруженном смещении перигелия орбиты Меркурия, не укладывающемся в эту теорию. Объяснение это отклонение получило только в 1915 году в рамках общей теории относительности.
В вики попыткам объяснения этих отклонений посвящена весьма подробная статья. Интересно отметить, что там есть как объяснения в рамках ньютоновой теории (планета Вулкан), так и разные модификации теории тяготения. Здесь между открытием аномалии и ее объяснением - появлением новой теории тяготения, эйнштейновой - прошло более 70 лет, причем последние 20 лет это были попытки модификации закона тяготения. Была ли сфальсифицирована ньютонова теория? Пожалуй, да. Была ли она отвергнута как ненаучная, как сфальсифицированная? Ни в коем случае нет! Нет - до появления новой продуктивной теории.
Собственно, в этом и состоит теория науки Лакатоса - в науке главное не точное соответствие истине (оно недостижимо), а эвристический потенциал. Теория плюс методологические правила - он это называет "исследовательская программа" - живет до тех пор, пока дает новые знания (и новые проблемы, ставит новые вопросы) и не отбрасывается, а сменяется другой, более продуктивной исследовательской программой.
Исследовательская программа считается прогрессирующей тогда, когда ее теоретический рост предвосхищает ее эмпирический рост, то есть когда она с некоторым успехом может предсказывать новые факты (“прогрессивный сдвиг проблем”); программа регрессирует, если ее теоретический рост отстает от ее эмпирического роста, то есть когда она дает только запоздалые объяснения либо случайных открытий, либо фактов, предвосхищаемых и открываемых конкурирующей программой (“регрессивный сдвиг проблем”). Если исследовательская программа прогрессивно объясняет больше, нежели конкурирующая, то она “вытесняет” ее и эта конкурирующая программа может быть устранена (или, если угодно, "отложена").
Мы "принимаем" сдвиги проблем как "научные", если они, по меньшей мере, теоретически прогрессивные; если нет, мы отвергаем их как "псевдонаучные". Прогресс измеряется той степенью, в какой ряд теорий ведет к открытию новых фактов. Теория из этого ряда признается "фальсифицированной", если она замещается теорией с более высоко подкрепленным содержанием.
Это различие между прогрессивным и регрессивным сдвигами проблем проливает новый свет на оценку научных - может быть лучше сказать, прогрессивных объяснений. Если для разрешения противоречия между предшествующей теорией и контрпримером мы предлагаем такую теорию, что она вместо увеличивающего содержания (т. е. научного) объяснения дает лишь уменьшающую содержание (лингвистическую) переинтерпретацию, то противоречие разрешается чисто словесным, ненаучным способом. Данный факт объяснен научно, если вместе с ним объясняется также и новый факт.
Вопреки наивному фальсификационизму, ни эксперимент, ни сообщение об эксперименте. ни предложение наблюдения, ни хорошо подкрепленная фальсифицирующая гипотеза низшего уровня не могут сами по себе вести к фальсификации. Не может быть никакой фальсификации прежде, чем появится лучшая теория.
Экспериментам не так просто опрокинуть теорию, никакая теория не запрещает ничего заранее. Дело обстоит не так, что мы предлагаем теорию, а Природа может крикнуть "НЕТ"; скорее, мы предлагаем целую связку теорий, а Природа может крикнуть: "ОНИ НЕСОВМЕСТИМЫ".
Если теорию - вернее, исследовательскую программу - может заменить только другая, более продуктивная исследовательская программа, то как быть с аномалиями и противоречиями? Они могут обнаружиться и долго не получать объяснений - мы видели это на примере орбиты Меркурия - имеет ли смысл вообще заботиться о непротиворечивости теории? Да, имеет:
Однако непротиворечивость - в точном смысле этого термина - должна оставаться важнейшим регулятивным принципом (стоящим вне и выше требования прогрессивного сдвига проблем) обнаружение противоречии должно рассматриваться как проблема. Причина проста. Если цель науки - истина, наука должна добиваться непротиворечивости; отказываясь от непротиворечивости, наука отказалась бы и от истины. Утверждать, что «мы должны умерить нашу требовательность», то есть соглашаться с противоречиями - слабыми или сильными - значит предаваться методологическому пороку. С другой стороны, из этого не следует, что как только противоречие - или аномалия - обнаружено, развитие программы должно немедленно приостанавливаться; разумный выход может быть в другом: устроить для данного противоречия временный карантин при помощи гипотез ad hoс и довериться положительной эвристике программы. Именно так и поступали даже математики, как свидетельствуют примеры первых вариантов исчисления бесконечно малых и наивной теории множеств.
Все положения своей теории науки Лакатос обязательно иллюстрирует примерами в основном из истории физики. Почему физика - понятно: Лакатос специально отмечает, что историк науки должен знать ту науку, историю которой он пишет; странно было бы ожидать от автора чтобы он был не только физиком, но и, к примеру, биологом. Но в связи с этим возникает вопрос: вот эта его методология исследовательских программ - это теория науки или конкретно физики? Насколько его теория применима к другим наукам - к химии? К биологии? К лингвистике? Ясно, что к истории или психологии ее применять несколько странно - но к условно естественным наукам, которые работают с относительно однородными объектами (лингвистика в этом смысле естественная наука) - там так же?
В принципе, это можно проверить: какой-нибудь науковед с изначальным биологическим или филологическим образованием мог бы проанализировать эти науки с позиции методологии исследовательских программ, насколько это вообще применимо. Мож, кто это уже сделал? Интересно было бы прочесть.
Частично этому соответствует недавний пост ivanov-petrov " Научная конспирология" в той его части, где рассказывается о "клубе теоретической биологии" - о том, как возникла молекулярная биология. Эта история вполне рассматриваема как история исследовательской программы. Подтверждение из биологии? - не уверен; в конце концов, это история о том, как физики решили своими методами исследовать биологические объекты, вполне удачно. Но все же - это история о физике не в меньшей степени, чем о биологии. Интересно, а можно ли в биологии чисто ее теории описать в терминах методологии исследовательских программ? Что-то, не исследуемое на молекулярном уровне.
Имре Лакатос "Методология исследовательских программ" (Imre Lakatos)
М: Аст, 2003 г., 380 стр.
Как развивается наука? Как одна теория сменяет другую? Есть ли в этих процессах какие-то законы или хотя бы закономерности? Вопросы весьма нетривиальные, особенно если еще спросить: является ли наука выражением истины? Возможны ли противоречия в научном знании?
Ответов на эти вопросы возможно много. Более того, какие-то из этих вопросов могут быть более важными, какие-то менее; разные философы науки, придавая тем или иным вопросам бОльшую значимость (и так или иначе отвечая на все эти вопросы), строят свои теории науки. К примеру, Карл Поппер поставил во главу угла вопрос об истинности и проверяемости теории экспериментом и разработал свою знаменитую теорию фальсификации: теория может называться научной, если установлены ее рамки и предъявлены некоторые основные положения, которые можно проверить наблюдением или экспериментом; если эта проверка выявит несоответствие, то данная теория должна быть признана ложной и отброшена. Поппер на этом основании доказывал, что марксистская теория истории и фрейдово учение о психике не являются научными - где тот эксперимент или наблюдение, которое могло бы сфальсифицировать, т.е. экспериментально опровергнуть эти теории? Нет его, ergo не наука.
Имре Лакатос (правильнее "Лакатош", он же венгр) относил себя к последователям Поппера, но таким последователям, которые развивают и частично опровергают теорию своего учителя. Он предложил свою теорию развития науки - "методологию исследовательских программ", с точки зрения которой критикует попперовский фальсификационизм.
Поппер доказывал, что фрейдизм не научная теория, потому как фрейдисты не сформулировали критерий фальсификации их теории; на это Лакатос спрашивает: а ньютонова теория тяготения наука? Ведь ни Ньютон, ни его последователи тоже не сформулировали такой критерий. Теория тяготения - сначала ньютонова, потом эйнштейнова теория относительности - весьма удобный пример, даже модельный, который Лакатос подробно разбирает, по ходу показывая, где скрываются подводные камни в понятии фальсификации. Я попробую пересказать это в виде "Истории трех планет".
Итак, планета первая - Юпитер и его спутники. (этого примера у Лакатоса нет - просто потому, что он хронологически выпадает - Ньютон еще не открыл свой закон всемирного тяготения) В 1612 году Галилей открыл спутники Юпитера и в 1617 году предложил использовать их затмения как метод измерения времени. Тогда в морской (и сухопутной тоже) навигации стояла проблема определения долготы: всегда можно узнать "местное время" по восходу или закату звезды, но для определения долготы надо сравнить это местное астрономическое время с временем точки отправления - а откуда его узнать? Корабельный хронометр еще не был изобретен, так что оставалось наблюдение астрономических событий - лунных затмений, к примеру. Но лунные затмения редки и неточны - поди разбери, когда именно оно началось (нужна точность до секунд). А вот затмения спутников Юпитера очень кстати - часты, спутники мелкие, так что момент отметить можно точно. Другое дело, что на качающемся корабле наблюдать Юпитер в телескоп очень сложно, но на суше без проблем - так в 1666-68 гг Кассини в Париже и Рёмер в Копенгагене наблюдали 140 затмений спутников Юпитера и на основании этих наблюдений была рассчитана разница в долготе между Парижем и Копенгагеном. Тогда же было отмечено, что эти затмения происходят неравномерно.
Вот тут остановимся. Если бы был открыт закон всемирного тяготения, то согласно нему вычислялось, что движение спутника вокруг планеты является периодическим - не может быть, чтобы вращение то ускорялось, то замедлялось - один оборот быстрее, другой медленнее. Чисто формально это можно было бы считать опровержением закона всемирного тяготения.
Разумеется, астрономов напрягла такая неравномерность движения - даже до открытия закона всемирного тяготения эта аномалия требовала объяснения. И объяснение было найдено - конечность скорости света: при наблюдениях с разницей в полгода расстояние до Юпитера отличается на диаметр земной орбиты, свет проходит это расстояние за время примерно 16 минут. Зная это время (вычисляется из неравномерности затмений спутников Юпитера) и параметры земной орбиты Рёмер вычислил скорость света.
Еще раз - что тут произошло. У астрономов была теория о неизменной длине периода обращения одного небесного тела вокруг другого и теория бесконечности скорости света. Наблюдение затмений спутников Юпитера опровергало одну из них - какую? Почему не теорию движения небесных тел? Мы видим, что "фальсифицирующее наблюдение" никогда не относится к какой-то одной теории - мы можем признать его опровергающим некую теорию только тогда, когда рассматриваем остальные теории, необходимые для интерпретации наблюдений, как истинные. (В книге Лакатоса разбирается другой пример - преломление света в атмосфере, также влияющий на астрономические наблюдения.)
Планета вторая - Уран и возмущения его орбиты. В 1821 г. Бувар опубликовал астрономические таблицы движения Урана, но более поздние наблюдения указали на существенные отклонения в его орбите. Опровергло ли это ньютонову теорию тяготения? Для этого надо отмести альтернативные объяснения - в частности, что это влияние тяготения еще одной планеты, вращающейся по внешней орбите (эта гипотеза была высказана Хасси в 1830-х). Вычислениями параметров орбиты этой неизвестной планеты независимо занимались Адамс и Леверье и в 1846 году Нептун был открыт - его наблюдали в телескоп и отметили его движение на фоне звезд.
Между наблюдением аномалии и ее доказательным объяснением прошло более десяти лет - каков был статус истинности и "научности" ньютоновой теории тяготения с точки зрения фальсификационизма?
И третья планета - Меркурий, отклонения в перигелии его орбиты. В 1840-50-е Леверье разработал теорию движения Меркурия, а в 1859 году сообщил об обнаруженном смещении перигелия орбиты Меркурия, не укладывающемся в эту теорию. Объяснение это отклонение получило только в 1915 году в рамках общей теории относительности.
В вики попыткам объяснения этих отклонений посвящена весьма подробная статья. Интересно отметить, что там есть как объяснения в рамках ньютоновой теории (планета Вулкан), так и разные модификации теории тяготения. Здесь между открытием аномалии и ее объяснением - появлением новой теории тяготения, эйнштейновой - прошло более 70 лет, причем последние 20 лет это были попытки модификации закона тяготения. Была ли сфальсифицирована ньютонова теория? Пожалуй, да. Была ли она отвергнута как ненаучная, как сфальсифицированная? Ни в коем случае нет! Нет - до появления новой продуктивной теории.
Собственно, в этом и состоит теория науки Лакатоса - в науке главное не точное соответствие истине (оно недостижимо), а эвристический потенциал. Теория плюс методологические правила - он это называет "исследовательская программа" - живет до тех пор, пока дает новые знания (и новые проблемы, ставит новые вопросы) и не отбрасывается, а сменяется другой, более продуктивной исследовательской программой.
Исследовательская программа считается прогрессирующей тогда, когда ее теоретический рост предвосхищает ее эмпирический рост, то есть когда она с некоторым успехом может предсказывать новые факты (“прогрессивный сдвиг проблем”); программа регрессирует, если ее теоретический рост отстает от ее эмпирического роста, то есть когда она дает только запоздалые объяснения либо случайных открытий, либо фактов, предвосхищаемых и открываемых конкурирующей программой (“регрессивный сдвиг проблем”). Если исследовательская программа прогрессивно объясняет больше, нежели конкурирующая, то она “вытесняет” ее и эта конкурирующая программа может быть устранена (или, если угодно, "отложена").
Мы "принимаем" сдвиги проблем как "научные", если они, по меньшей мере, теоретически прогрессивные; если нет, мы отвергаем их как "псевдонаучные". Прогресс измеряется той степенью, в какой ряд теорий ведет к открытию новых фактов. Теория из этого ряда признается "фальсифицированной", если она замещается теорией с более высоко подкрепленным содержанием.
Это различие между прогрессивным и регрессивным сдвигами проблем проливает новый свет на оценку научных - может быть лучше сказать, прогрессивных объяснений. Если для разрешения противоречия между предшествующей теорией и контрпримером мы предлагаем такую теорию, что она вместо увеличивающего содержания (т. е. научного) объяснения дает лишь уменьшающую содержание (лингвистическую) переинтерпретацию, то противоречие разрешается чисто словесным, ненаучным способом. Данный факт объяснен научно, если вместе с ним объясняется также и новый факт.
Вопреки наивному фальсификационизму, ни эксперимент, ни сообщение об эксперименте. ни предложение наблюдения, ни хорошо подкрепленная фальсифицирующая гипотеза низшего уровня не могут сами по себе вести к фальсификации. Не может быть никакой фальсификации прежде, чем появится лучшая теория.
Экспериментам не так просто опрокинуть теорию, никакая теория не запрещает ничего заранее. Дело обстоит не так, что мы предлагаем теорию, а Природа может крикнуть "НЕТ"; скорее, мы предлагаем целую связку теорий, а Природа может крикнуть: "ОНИ НЕСОВМЕСТИМЫ".
Если теорию - вернее, исследовательскую программу - может заменить только другая, более продуктивная исследовательская программа, то как быть с аномалиями и противоречиями? Они могут обнаружиться и долго не получать объяснений - мы видели это на примере орбиты Меркурия - имеет ли смысл вообще заботиться о непротиворечивости теории? Да, имеет:
Однако непротиворечивость - в точном смысле этого термина - должна оставаться важнейшим регулятивным принципом (стоящим вне и выше требования прогрессивного сдвига проблем) обнаружение противоречии должно рассматриваться как проблема. Причина проста. Если цель науки - истина, наука должна добиваться непротиворечивости; отказываясь от непротиворечивости, наука отказалась бы и от истины. Утверждать, что «мы должны умерить нашу требовательность», то есть соглашаться с противоречиями - слабыми или сильными - значит предаваться методологическому пороку. С другой стороны, из этого не следует, что как только противоречие - или аномалия - обнаружено, развитие программы должно немедленно приостанавливаться; разумный выход может быть в другом: устроить для данного противоречия временный карантин при помощи гипотез ad hoс и довериться положительной эвристике программы. Именно так и поступали даже математики, как свидетельствуют примеры первых вариантов исчисления бесконечно малых и наивной теории множеств.
Все положения своей теории науки Лакатос обязательно иллюстрирует примерами в основном из истории физики. Почему физика - понятно: Лакатос специально отмечает, что историк науки должен знать ту науку, историю которой он пишет; странно было бы ожидать от автора чтобы он был не только физиком, но и, к примеру, биологом. Но в связи с этим возникает вопрос: вот эта его методология исследовательских программ - это теория науки или конкретно физики? Насколько его теория применима к другим наукам - к химии? К биологии? К лингвистике? Ясно, что к истории или психологии ее применять несколько странно - но к условно естественным наукам, которые работают с относительно однородными объектами (лингвистика в этом смысле естественная наука) - там так же?
В принципе, это можно проверить: какой-нибудь науковед с изначальным биологическим или филологическим образованием мог бы проанализировать эти науки с позиции методологии исследовательских программ, насколько это вообще применимо. Мож, кто это уже сделал? Интересно было бы прочесть.
Частично этому соответствует недавний пост ivanov-petrov " Научная конспирология" в той его части, где рассказывается о "клубе теоретической биологии" - о том, как возникла молекулярная биология. Эта история вполне рассматриваема как история исследовательской программы. Подтверждение из биологии? - не уверен; в конце концов, это история о том, как физики решили своими методами исследовать биологические объекты, вполне удачно. Но все же - это история о физике не в меньшей степени, чем о биологии. Интересно, а можно ли в биологии чисто ее теории описать в терминах методологии исследовательских программ? Что-то, не исследуемое на молекулярном уровне.