После «Структуры научных революций»
Шрифт:
Часто высказываемое общее положение о том, что физики и химики до механики пользовались типичными и противоречивыми теориями материи, слишком упрощает суть дела (отчасти потому, что его точно так же можно высказать по поводу разных химических специальностей даже в наши дни). Однако сама возможность таких обобщений указывает способ рассмотрения вопросов, поднятых Уоткинсом и сэром Карлом.
Что касается вопроса о материи, то представители определенного сообщества или школы не обязаны всегда принимать какую-то теорию материи. Примером может служить химия на протяжении первой половины XIX столетия. Хотя многие из ее важнейших результатов – постоянство пропорций, весовые соотношения и т. д. – были разработаны и получили общее признание благодаря атомной
Даже там, где мои критики допускают существование нормальной науки, они постоянно испытывают затруднения, пытаясь обнаружить кризис и его роль. Уоткинс приводит пример, но его истолкование этого примера вытекает из способа анализа, упомянутого выше. Законы Кеплера, напоминает нам Уоткинс, были несовместимы с планетарной теорией Ньютона, однако астрономы не слишком беспокоились по этому поводу. Следовательно, заключает Уоткинс, революционному истолкованию планетарных движений Ньютоном вовсе не предшествовал кризис в астрономии.
Но почему должен был возникнуть кризис? Прежде всего, переход от орбит Кеплера к орбитам Ньютона не был (я опускаю обоснование) революцией для астрономов. Большинство из них следовало за Кеплером и объясняло форму планетных орбит скорее с помощью механических, а не геометрических понятий. (Иначе говоря, их объяснения не ссылались на «геометрическое совершенство» эллипса или подобные характеристики, которых орбиты лишались вследствие пертурбаций Ньютона.) Хотя переход от круга к эллипсу был для них частью революции, небольшого изменения механизма было достаточно для отхода от строгой эллиптичности.
Более важно то, что улучшение кеплеровских орбит Ньютоном было побочным продуктом его работы в области механики, на которую мимоходом ссылались астрономы-математики в предисловиях к своим работам, но которая теперь стала играть громадную роль в их деятельности. Однако в механике, где Ньютон стимулировал революцию, со времен признания коперниканства существовал широко осознаваемый кризис. Контрпример Уоткинса является лучшим свидетельством в мою пользу.
Наконец, я обращаюсь к примеру Лакатоса – к исследовательской программе Бора. Этот пример иллюстрирует мои основные затруднения в понимании его превосходной статьи и показывает, сколь глубоким может быть даже ослабленное попперианство.
Хотя он пользуется иной терминологией, его аналитический аппарат очень тесно связан с моим собственным: жесткое ядро, работа в защитном поясе гипотез и стадия регресса – все это аналогично моей парадигме, нормальной науке и кризису. Однако в некоторых важных отношениях Лакатос не способен увидеть, каким образом функционируют эти понятия, даже когда он применяет их к тому, что я считаю идеализированным случаем.
Попробую продемонстрировать часть того, что он мог бы заметить и высказать. Мой вариант – подобно его собственному или подобно любому другому отрывку исторического нарратива – представляет собой рациональную реконструкцию. Но я не буду просить читателя отнестись к моему рассказу критически и не буду добавлять примечаний, указывающих, где мое повествование ложно [122] .
Рассмотрим понимание Лакатосом источника Боровского атома. «Основной проблемой, – пишет он, – была… устойчивость атома Резерфорда, ибо, согласно хорошо подтвержденной электромагнитной теории Максвелла – Лоренца, они должны были распадаться» [123] . Это – подлинно попперианская проблема (не головоломка Куна), порожденная конфликтом между двумя хорошо подтвержденными частями физики. Вдобавок в какое-то время она могла представлять собой потенциальный пункт для критики.
Эта проблема возникла вовсе не с моделью Резерфорда 1911 года: нестабильность представляла такое же затруднение для большинства более ранних моделей атома, включая
модели Томсона и Нагаоки. Кроме того, эта проблема была решена (в некотором смысле) в знаменитой, состоящей из трех частей, статье Бора 1913 г., которая и открыла революцию. Неудивительно, что Лакатосу хотелось, чтобы она стала «основной проблемой» для исследовательской программы, которая произвела революцию, однако таковой ее, очевидно, считать нельзя [124] .На самом деле основанием послужила вполне нормальная головоломка. Бор намеревался улучшить физические аппроксимации в статье Ч.Г. Дарвина о потере энергии заряженной частицей, проходящей через материальную преграду. В процессе работы он сделал поразившее его открытие, что атом Резерфорда в отличие от других известных моделей был механически нестабилен и что планковские ad hoc средства повышения его устойчивости давали многообещающее объяснение периодичности в таблице Менделеева, о чем он совсем не думал.
В этот момент его модель еще не была чем-то особенным, Бор не предполагал применять ее к объяснению спектров атомов. Он сделал этот шаг, когда попытался совместить свою модель с моделью, разработанной Дж. Николсоном, и при этом столкнулся с формулой Бальмера.
Как это случилось со многими другими исследованиями, вызвавшими революцию, важнейшие результаты Бора 1913 года были продуктом исследовательской программы, направленной на цели, весьма далекие от того, что получилось. Несмотря на то что он не смог стабилизировать модель Резерфорда с помощью квантования, поскольку не осознавал кризиса, порожденного в физике работой Планка, его работа с особой ясностью демонстрирует революционную силу нормальных исследовательских головоломок.
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 внутренняя противоречивость физической теории широко осознавалась, физики тем не менее продолжали пользоваться ею, и в период между 1913 и 1921 гг. сделали целый ряд выдающихся открытий.
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.