Признаки хорошей научной теории

При каком условии новой теории удастся сместить с пьедестала устаревшие знания, отжившие свой век теории или вывести науку «из тупика»? Чем отличается хорошая научная теория?

1. Объяснительный потенциал

Хорошая научная теория должна объяснять большее число имеющихся фактов и делать это более точно, чем альтернативные теории. Все произошедшие научные революции до настоящего времени были вызваны поисками ответов на ключевые, необъяснимые в рамках господствовавших представлений явления и противоречивые результаты экспериментов. Развитие новой теории начинается с попытки объяснить и понять подобные необъяснимые явления. Например, общая теория относительности Эйнштейна объясняет явление гравитации точнее и лучше, чем закон тяготения Ньютона, а синтетическая теория эволюции имеет больший объяснительный потенциал, чем классический дарвинизм или предшествующие ему концепции.

2. Предсказательная сила

Любая научная теория должна не только объяснять известные факты, но и предсказывать новые результаты, например результаты экспериментов, которые можно провести сейчас или, если технические средства не позволяют, в будущем. Чем точнее подтверждается предсказание, тем выше доверие к теории. Например, Альберт Эйнштейн (который, как считают многие сторонники альтернативной физики, был абсолютно не прав) в 1916 году, в своей работе по общей теории относительности, предсказал существование гравитационных волн. И вот, спустя 100 лет, оно подтвердилось: международная коллаборация учёных LIGO Scientific Collaboration заявила об экспериментальном открытии гравитационных волн.

3. Согласуемость с научными знаниями в смежных (пересекающихся) областях

Многие факты опираются на данные из разных областей науки. Опровержение отдельно взятого факта может повлечь за собой конфликт с другими науками. Если, к примеру, ортодоксальный креационист отвергает датировку костей динозавра сотней миллионов лет, то он будет вынужден отречься не только от идей «коварного Дарвина», но и от геологии с физикой, методами которых данные кости были датированы. Хорошая теория вынуждена считаться с соседними теориями по крайней мере до тех пор, пока никто не доказал их ошибочность.

4. Практическая значимость

В конечном счёте чаще всего научная теория даёт и практический выход, общественную пользу. Благодаря успехам биологии развивается медицина, благодаря успехам физики — техника, благодаря успехам химии развивается практически всё. Можно смеяться над «физиками-шизиками», ловящими свой бозон Хиггса, и сетовать на бесполезность с точки зрения материальной выгоды изучения кварков, глюонов и прочих экзотических фундаментальных частиц. Да, никакой практической пользы от этой ловли пока нет. Но вспомним, что 200 лет назад точно такие же отзывы сыпались и в адрес только что открытого электричества.

Любую паранаучную теорию можно прогнать по этому списку. Возьмём астрологию или экстрасенсорику. Как у них дела обстоят с предсказательной силой? Может ли хотя бы один астролог или экстрасенс предсказать урожайность озимых, или инкубационный период инфекционной болезни, или новую частицу в физике? Нет. Хорошо ли согласуются паранаучные сенсации с имеющимися достоверными данными из разных наук? Плохо. А какие технические изобретения позволяют сделать альтернативные физические теории? Пока никаких.

По мере развития научных теорий предметом их изучения становятся всё более сложные сущности, всё менее наглядные и понятные нам явления. Часто основополагающие утверждения теории не так-то и легко проверить. Либо это сделать вообще напрямую невозможно. Почему же тогда мы считаем данную теорию справедливой? Потому что теория успешно объясняет имеющиеся эмпирические данные, делает успешные и точные предсказания, ну и часто (хотя и не всегда) успешно применяется на практике.

Сейчас ни один здравомыслящий человек не сомневается в том, что атомы существуют и что из них состоит всё окружающее нас вещество (да, из-за издержек образования есть люди, которые о существовании атомов могут не знать, но отрицать, узнав этот факт, — крайне неразумно). Развиваться атомная теория вещества начала ещё во времена Ньютона, но изображения атомов удалось получить впервые только после изобретения сканирующего микроскопа в первой половине XX века. В чём же была сила атомной теории, почему за неё так ухватились? Дело в том, что, даже не имея возможности наблюдать и «щупать» отдельные атомы, учёные извлекали много пользы из этой теории как для объяснения различных физических явлений, так впоследствии и для развития техники. Вот они, те самые объяснительный потенциал и практическая значимость.

К критериям научности также можно отнести следующие характерные особенности: верифицируемость (принцип верификации), фальсифицируемость (принцип фальсификации), внеморальность и проблемность.

Верифицируемость — это возможность эмпирической проверки. Соответственно, принцип верификации гласит: «Любое научное знание (или претендующее на этот статус) проверяемо на опыте либо сводимо к проверяемому на опыте». Любое утверждение, которым может заниматься наука, в конечном счёте должно допускать опытную проверку. Воображение учёного может заглянуть в самые заоблачные дали, и гипотезы им могут выдвигаться самые невероятные. Но непроверяемая гипотеза так и остаётся гипотезой, несмотря ни на собственную красоту, ни на авторитет учёного, ни на глубокую веру в её правильность, ни на потребность в решении самых насущных проблем. «Существует теория, что вся наша Вселенная покоится внутри атома, и внутри каждого атома нашего тела — бессчётное количество подобных вселенных». Красиво, чёрт побери. Только никакой проверке не поддаётся. Просто красивая мысль, идём дальше.

Казалось бы, что ещё нужно, чтобы надёжно отделить науку от всякой чепухи. Можно проверить — значит, научно. Нельзя проверить — значит, ненаучно. Проблема здесь кроется в том, что множество ненаучных концепций, претендующих на статус объективного описания окружающего мира, при поверхностном изучении верифицируемы, но не способны к продуктивному описанию мира и собственному саморазвитию.

Здесь начинает играть другая особенность научного знания — фальсифицируемость и соответствующий ей принцип фальсификации. Он гласит: «Теория является научной в том случае, если существует методологическая возможность её опровержения путём постановки того или иного эксперимента, даже если такой эксперимент ещё не был поставлен». То есть для научной концепции должна, хотя бы гипотетически, существовать возможность её опровержения (фальсифицируемости). Теория, неопровержимая в принципе, не может быть научной.

Поясним сказанное на примере. Допустим, я сообщу вам, что в моём доме на чердаке живёт домовой. Данное утверждение может быть с лёгкостью проверено. Вы забираетесь на чердак и никого не находите. Вы считаете, что разоблачили обманщика, но я тут же дополняю своё утверждение новой информацией: домовой по своему желанию может становиться невидимым (например, если ему не нравится человек, забравшийся на чердак). Теперь данная концепция становится в принципе неопровержимой, но всё так же верифицируемой. Вы, как и прежде, можете проверить наличие домового на чердаке, но никаким экспериментом вы не сможете доказать его отсутствие — результат любого эксперимента может трактоваться в мою пользу. Данный шутливый пример можно соотнести с большинством заявлений о паранормальных явлениях, экстрасенсорике, а также с некоторыми заявлениями различных гуманитарных дисциплин (например, некоторыми следствиями из теории психоанализа Фрейда). Именно критерий фальсификации позволяет отделить науку от различных религиозных, оккультных или идеологических идей.

Если адвокат обвиняемого в убийстве будет просить о снисхождении ввиду того, что обвиняемым в момент убийства овладел демон и он не контролировал свои действия, то суд вряд ли примет эту информацию к сведению. Но вот религиозный деятель заявляет, что разрушительное цунами в Юго-Восточной Азии — это кара за грехи людские. И многим людям эта мысль уже не кажется абсурдной, хотя оба эти заявления одинаково неопровержимы, значит, ненаучны.

Практически любая теория заговора является нефальсифицируемой, потому что даже сами конспирологи не ответят на вопрос: «Какой аргумент доказал бы вам, что данный заговор не существует?» Любые контраргументы оцениваются одинаково: «Всё устроено так, чтобы мы думали, что заговора нет».

Изолированный от любых внешних источников энергии вечный двигатель нарушил бы закон сохранения энергии. Следовательно, закон сохранения энергии фальсифицируем, осталось только этот двигатель создать. Любое свидетельство о существовании людей в палеозойскую эру (длилась с 540 до 250 миллионов лет назад) опровергнет теорию антропогенеза. Все дружно ищем Атлантиду или Гиперборею. Утверждение «Чума — это инфекционная болезнь, вызываемая бактерией Yersinia pestis (чумная палочка)» проверяемо и фальсифицируемо. Мы можем выделить у пациента бактерии и изучить их под микроскопом. А если бы бактерии не обнаруживались, то инфекционная природа заболевания была бы опровергнута. А утверждение «Чума — это наказание Господнее за неправедный образ жизни» сложно верифицировать, а опровергнуть вообще нельзя. Утверждение «Американцы были на Луне» научно доказано, а «Американцы не были на Луне» — ложно. Но оба этих заявления проверяемы и опровергаемы. Осталось построить космический корабль и слетать на Луну к местам посадки «Аполлонов». Утверждение «Существуют призраки, не регистрируемые научными приборами» или «Шизофрения — это одержимость бестелесными демонами, которых нужно изгонять» — не фальсифицируемы в принципе.

Если мы соглашаемся с идеей о том, что любая научная теория — это обобщение и осмысление наблюдательного опыта (эмпирических фактов), то каким образом мы можем развивать нашу теорию в случае её неопровержимости? Ведь мы не сможем выявить в ней ни одного слабого места, от любых наших критических замечаний теория будет уворачиваться.

У астронома Карла Сагана в гараже жил невидимый дракон, не оставлявший следов, у философа Бертрана Рассела в космосе летал чайник размера столь малого, что его невозможно увидеть ни в один телескоп. Адепты культа Ктулху считают Солнце астральной проекцией Великого Ктулху. Последователи саентологической церкви верят, что их лидер Рон Хаббард после своей смерти покинул своё физическое тело и находится в соседней галактике. Я же считаю, что на чердаке у меня живёт домовой, а окружающий мир — всего лишь сон спящего древнего бога. Список подобных заявлений можно продолжать, а вот науку на них не построишь.

Итак, научные утверждения верифицируемы и фальсифицируемы. Другими особенностями науки являются её внеморальность и проблемность. Наука внеморальна в том смысле, что сами научные открытия нейтральны в этическом и моральном плане. Мы можем с точки зрения морали оценивать деятельность учёных, допустимость тех или иных экспериментов (например, над животными или людьми), учёные должны нести ответственность за возможные последствия своих открытий. Но всё это не имеет никакого отношения к добытым научным истинам, насколько сильно они бы ни касались этических проблем и моральных устоев.

Если, к примеру, учёные заявляют, что «сексуальная ориентация, по всей вероятности, определяется не каким-либо единственным фактором, а комбинацией генетических, гормональных и средовых влияний», то при условии доказанности данного утверждения оно становится просто биологическим фактом. Религиозный активист может возражать, утверждая, что нетрадиционные сексуальные ориентации — это исключительно результат рекламы в СМИ или одержимости нечистой силой. Мнения не влияют на достоверность фактов. Спорить с научно добытыми фактами можно только другими фактами, также добытыми с помощью научных методов.

Если учёный, автор известной научной теории, вдруг начинает высказывать какие-нибудь расистские или сексистские лозунги, ввязывается в политические акции, критикует государственную власть или, наоборот, её открыто поддерживает, становится приверженцем фашизма, совершает противоправные действия и прочее, то сама научная теория, развитая им, никак от этого не становится хуже.

Чарлз Дарвин, по версии некоторых псевдоисториков, в старости вроде бы отказался от своих идей. Дело тут даже не в том, что Дарвин ни от чего не отказывался, а в том, что это, будь оно правдой, никак не умалило бы значимости сформулированной им теории естественного отбора. К слову, второй основоположник дарвинизма, Альфред Уоллес, помимо научных исследований начал увлекаться изучением спиритизма и френологии (псевдонаучной концепции о связи психики и строения поверхности черепа), чем сильно подорвал свой научный авторитет. Тем не менее в истории науки Уоллес так и остался совместно с Дарвином сооснователем современной эволюционной биологии. Алан Тьюринг, английский математик, существенно развивший науку информатику, подвергся репрессиям за свою нетрадиционную сексуальную ориентацию. Должны ли гомофобы отказаться посещать уроки информатики в школе и вузе и перестать пользоваться интернетом?

Есть и обратная сторона медали. Означает ли внеморальность науки полный иммунитет учёных от этических предубеждений общества? Нет, не означает. Учёный, как гражданин, живёт в том же правовом поле, что и остальное общество. Возможные негативные последствия тех или иных открытий и изобретений должны прогнозироваться и разъясняться гражданам. Вправе ли учёный, ухватившись за достоверные факты и железобетонные научные теории, цинично топтать ногами моральные устои людей неграмотных, неподготовленных, даже тёмных, высмеивать их предрассудки и недалёкость? Или же человек, в разы более умный, должен проявлять соответствующий своему уму такт в общении с обычной публикой?

Проблемность — важнейшая особенность науки. Наука всегда проблемна. В науке «известно, что неизвестно». В любой научной области имеется круг нерешённых проблем, начиная от самых фундаментальных и значимых и заканчивая локальными второстепенными задачами. Можно заглянуть в Википедии на страницу «Нерешённые проблемы науки» и посмотреть обширный перечень актуальных задач в самых разных областях. Любой начинающий учёный всегда знакомится с текущими нерешёнными задачами и вопросами, накопившимися в его области. Есть множество мелких проблем, есть и фундаментальные проблемы, разрешение которых, возможно, приведёт к серьёзной перестройке некоторых научных теорий. В науке всегда есть чем заняться.

Выдающийся физик Пьер Лаплас в конце XVIII века писал: «То, что мы знаем, так ничтожно по сравнению с тем, что мы не знаем». Разрешение очередной научной проблемы ставит перед исследователями новые проблемы. В плане уточнения имеющихся знаний наука будет бесконечно двигаться вперед. Наличие нерешённых проблем в науке не говорит о том, что наука неэффективна. Как раз наоборот, несмотря на кажущийся пессимизм, любая современная научная дисциплина находится в состоянии постоянного развития, накопления и осмысления информации. Наука прекрасно знает об ограниченной чувствительности измерительных приборов, об ограниченности методов, о возможной ошибочности выдвигаемых гипотез и интерпретаций, о зыбкости новых экспериментальных данных и необходимости их перепроверки.