Энциклопедия

Теория и наблюдение в науке

Значительная часть используемых учёными данных получена путём наблюдения естественных или экспериментально созданных объектов, а также производимых ими эффектов. Большинство классических философских работ, посвящённых этому вопросу, принадлежат перу представителей логического позитивизма и логического эмпиризма, а также их последователей и критиков, которые обращались к тем же проблемам и принимали некоторые из их допущений, даже если и возражали против конкретных идей. В их дискуссиях об основанных на наблюдении доказательствах наибольшее внимание, как правило, уделяется эпистемологическим вопросам о роли таких доказательств в проверке теории. В данной статье используется тот же подход, хотя роль основанных на наблюдении доказательств не менее важна и интересна с философской точки зрения также и в других областях, включая исследование научных открытий и использование научных теорий для решения практических проблем.

Вопросы, ответы на которые ищет классическая философская литература, посвящённая наблюдению и теории, касаются различий между поддающимися и неподдающимися наблюдению объектами, а также формы и содержания отчётов о проведённых наблюдениях и эпистемологического значения полученных в результате наблюдения доказательств для теорий, которые они должны подтвердить или опровергнуть. В данной статье эти темы рассматриваются в следующих разделах:

 

 

1. Введение
2. Что именно описывается в отчётах о проведённых наблюдениях?
3. Является ли наблюдение исключительно процессом восприятия?
4. Каким образом полученное в результате наблюдения доказательство может быть теоретически нагруженным?
5. Привлекающие внимание особенности и теоретическая установка
6. Семантическая нагруженность теории
7. Операционализация и описания наблюдений
8. Является ли восприятие теоретически нагруженным?
9. Как полученные в результате наблюдений данные влияют на приемлемость теоретических утверждений?
10. Данные и явления
11. Заключение
Библиография

 

 

1. Введение

Доказательство, опирающееся на наблюдения, играло важную роль в научной практике по меньшей мере со времён Аристотеля, который упоминает разные способы наблюдения, включая препарирование животных [Aristotle(a) 763a/30–b/15, Aristotle(b) 511b/20–25]. Но до XX века, когда логические эмпирики и логические позитивисты изменили философские представления о наблюдении, оно не было предметом настолько подробного и детального обсуждения и не рассматривалось под привычным для нас углом.

Эта первая трансформация произошла при игнорировании давнего различия между наблюдением и экспериментированием. Поставить эксперимент значит изолировать и подготовить объекты и воздействовать на них в надежде получить эпистемологически информативные данные. Как правило, под наблюдением подразумевали способность подмечать и отслеживать интересные частные особенности объектов, непосредственно воспринимаемых в более или менее естественных условиях или, по аналогии, объектов, непосредственно воспринимаемых в ходе эксперимента. Смотреть на отдельную виноградину в грозди и отмечать её цвет и форму означало наблюдать её. Выдавить из ягоды сок и использовать реактивы, чтобы установить присутствие в нём химических соединений меди, означало провести эксперимент. Постановка эксперимента и оказанное в его ходе воздействие в такой степени влияют на эпистемологически значимые характеристики наблюдаемых результатов эксперимента, что эпистемологи игнорировали их на собственный страх и риск. Роберт Бойль (1661), Джон Гершель (1830), Бруно Латур и Стив Уолгар (1979), Ян Хакинг (1983), Гарри Коллинз (1985), Аллан Франклин (1986), Питер Галисон (1897), Джим Боген и Джим Вудворд (1988) и Ганс-Йорг Райнбергер (1997) — лишь некоторые из философов и философски мыслящих учёных, историков и социологов науки, которые серьёзно размышляли над различием между наблюдением и экспериментированием. Сторонники логического эмпиризма и позитивизма были склонны эту разницу игнорировать.

Вторая трансформация, типичная для лингвистического поворота в философии, представляла собой смещение фокуса внимания с объектов, наблюдаемых в естественном или экспериментальном окружении, на логику отчётов о проведённых наблюдениях. Такое смещение обосновывалось в первую очередь апелляцией к предположению, будто научная теория представляет собой систему предложений или элементов, подобных предложениям (пропозиций, высказываний, заявлений и т. п.), которые должны проверяться путём сопоставления с полученными в ходе наблюдения данными. Во-вторых, предполагалось, что такие сопоставления следует понимать в терминах логического вывода. Если логически установленные взаимосвязи существуют лишь между элементами, подобными предложениям, то теории должны проверяться путём сравнения не с наблюдениями или наблюдаемыми объектами, а с высказываниями, пропозициями и т. д., используемыми для описания наблюдений [Hempel 1935, 50–51. Schlick 1935].

Сторонники этой точки зрения рассуждали о синтаксисе, семантике и прагматике предложений о наблюдениях и логически выводимых взаимосвязях между предложениями о наблюдениях и теоретическими предложениями. Таким образом, они надеялись ясно сформулировать и объяснить повсеместно признаваемый авторитет лучших теорий в области естественных, социальных наук и наук о поведении. Некоторые заявления астрологов, врачей-шарлатанов и других лжеучёных пользуются широким признанием, как это происходит и в случае религиозных лидеров, которые опираются на веру и личное откровение, или правителей и чиновников, принуждающих к согласию с ними с помощью политической власти. Но такие утверждения не могут похвастаться той убедительностью, которой достигают научные теории. Сторонники логического позитивизма и эмпиризма старались объяснить это, апеллируя к объективности и доступности отчётов о наблюдениях и к логике проверок теории.

Под объективностью полученных в ходе наблюдений данных они отчасти понимали тот факт, что культурные и этнические факторы не имеют отношения к тому, что на основании отчётов о наблюдениях может быть обоснованно сказано о достоинствах теории. Понимаемая таким образом объективность была важна для проводимой логическими позитивистами и эмпириками критики нацистской идеи, будто мыслительные процессы евреев и арийцев имеют фундаментальные различия, а потому физические теории, подходящие для Эйнштейна и его соплеменников, не должны навязываться немецким студентам. В ответ на такое обоснование этнических и культурных чисток немецкой системы образования позитивисты и эмпирики заявляли, что для оценки научных теорий следует использовать полученные в ходе наблюдений данные, поскольку они объективны [Galison 1990]. Чуть менее драматичным свидетельством того, какую важность практикующие учёные приписывают объективности, являются усилия, прилагаемые ими для получения объективных данных. Более того, возможно (по крайней мере, в принципе) сделать отчёты о наблюдениях и умозаключения, позволяющие сделать из них выводы, доступными вниманию общественности. Если полученные в ходе наблюдений данные объективны в этом смысле, они могут дать людям базу, необходимую для принятия самостоятельных решений о том, какие теории принимать, не опираясь слепо на авторитеты.

Хотя в классической философской литературе о наблюдении проблема проверки теории является центральной, ею ни в коей мере не исчерпывается область применения полученных в результате наблюдения данных. Уже Фрэнсис Бэкон утверждал, что лучший способ получения новых сведений о природных явлениях — прибегать к опытам (термин, который он использовал применительно как к наблюдениям, так и результатам экспериментов) для развития и совершенствования научных теорий [Bacon 1620 49ff]. Значение для научного открытия полученных в результате наблюдения данных была важной темой для Уэвелла (1858), Милля (1872) и других учёных XIX века. Совсем недавно Джуда Перл, Кларк Глимор, а также их ученики и коллеги тщательно исследовали этот вопрос в ходе разработки методов логического выведения утверждений о причинно-следственных связях из статистических особенностей данных, источником которых они являются [Pearl, 2000; Spirtes, Glymour, and Scheines 2000]. Но подобное исследование является исключением. По большей части философы следуют за Карлом Поппером, который вопреки заглавию одной из самых известных своих книг отстаивал мнение, что не существует такой вещи, как “логика открытия” [Popper 1959, 31]. Классическая философская литература проводит резкое различие между открытием и обоснованием и в основном занимается последним. Хотя ниже больше всего внимания будет уделено вопросам проверки теории, мы также затронем проблему роли наблюдения в изобретении, развитии и корректировке теорий.

Как правило, теории представлены в виде собраний предложений, пропозиций, высказываний или убеждений и т. д., а также их логических следствий. Среди таковых присутствуют как предельно общие объяснительные и обладающие предсказательной силой законы (например, закон Кулона, описывающий притяжение и отталкивание электрических зарядов, и уравнения Максвелла), так и более скромные обобщения, описывающие конкретные естественные и экспериментальные явления (например, уравнения идеального газа, описывающие соотношение температуры и давления в ограниченном объёме газа, и общие описания закономерностей расположения астрономических тел). Наблюдения используются для проверки обоих типов обобщений.

Некоторые философы предпочитают описывать теории как собрания “состояний физических или феноменальных систем” и законов. В любой конкретной теории законы — это

…отношения между состояниями, которые в рамках теории определяют… возможное поведение феноменальных систем [Suppe 1977, 710].

Понимаемая таким образом теория может быть адекватно представлена в более чем одной лингвистической формулировке, поскольку она не является системой предложений или пропозиций. Вместо этого она представляет собой нелингвистическую структуру, которая может функционировать как семантическая модель того, что репрезентируют её предложения или пропозиции [Suppe 1977, 221–230]. В данной статье теории рассматриваются как собрания предложений или сентенциальных структур, в которых наличествует (или отсутствует) дедуктивный вывод. Но обсуждаемые здесь вопросы точно так же встают и при понимании теорий в соответствии с семантической концепцией.

 

2. Что именно описывается в отчётах о проведённых наблюдениях?

Один из ответов на этот вопрос предполагает, что наблюдение — процесс восприятия, а наблюдать означает смотреть, слушать, касаться, ощущать вкус или запах, отмечая детали получаемых сенсорных ощущений. Наблюдателям может повезти получить полезную сенсорную информацию просто благодаря тому, что они обратили внимание на происходящее вокруг них, но во многих случаях следует подготовить объекты и воздействовать на них, чтобы результаты восприятия были информативными. В любом случае предложения о наблюдении описывают или восприятие, или воспринимаемые объекты.

Наблюдатели используют увеличительные стёкла, микроскопы или телескопы, чтобы разглядеть объекты слишком маленькие или далёкие, чтобы видеть или ясно различать их.  Сходным образом приборы для усиления звука используются для того, чтобы расслышать очень тихие звуки. Но если наблюдать нечто означает воспринимать это, то не каждое применение инструментов, дополняющих ощущения, может быть признано относящимся к наблюдению. Философы согласны, что можно наблюдать луны Юпитера, используя телескоп, или слышать биение сердца с помощью стетоскопа. Но такие эмпирики-минималисты как Бас ван Фраассен [1980, 16–17] отрицают, будто можно наблюдать явления, которые визуализируются только с помощью электронных (и, возможно, даже оптических) микроскопов. Многие философы не возражают против микроскопов, но находят, по меньшей мере, неестественным утверждение, будто исследователи, занимающиеся физикой высоких энергий, наблюдают частицы или их взаимодействия, когда смотрят на изображения, полученные в результате фотосъёмки в пузырьковых камерах; в своих убеждениях они исходят из кажущегося правдоподобным предположения, будто наблюдать можно только то, что человек непосредственно видит, слышит, осязает и т. п. Исследователи не могут ни посмотреть на пролетающую через пузырьковую камеру заряженную частицу (то есть сфокусировать ней взгляд и проследить за ней), ни увидеть её. Вместо этого они могут посмотреть на треки частиц в камере или на сделанные с её помощью фотографии (и увидеть их).

Отождествление наблюдения и сенсорных ощущений имело место на протяжении значительной части XX века, так что ещё Карл Гемпель мог охарактеризовать научную деятельность как попытку предсказать и объяснить то, что воспринимается чувствами [Hempel 1952, 653]. Это должно было достигаться благодаря законам или законоподобным предложениям, а также описаниям исходных условий, правилам соответствия и вспомогательным гипотезам, позволяющим получать высказывания о наблюдениях, описывающие интересующие исследователя чувственно воспринимаемые данные. Проверка теории понималась как сравнение предложений, в которых описываются реально проведённые наблюдения, с предложениями о наблюдениях, которые должны были быть истинными в соответствии с проверяемой теорией. Это делает необходимой постановку вопроса о том, что именно сообщают предложения о наблюдениях. Даже несмотря на то, что учёные часто фиксируют свои данные несентенциально, например, в форме рисунков, графиков и числовых таблиц, кое-что из сказанного Гемпелем о значениях предложений о наблюдениях также применимо к несентенциальной фиксации наблюдений.

Согласно тому, что Гемпель называет феноменалистским подходом, отчёты о наблюдениях описывают субъективные сенсорные ощущения наблюдателя.

…Такие эмпирические данные могли бы быть представлены как ощущения, восприятия и тому подобные феномены непосредственных ощущений [Hempel 1952, 674].

Эта точка зрения основана на предположении, что эпистемологическая ценность отчёта о наблюдении зависит от его истинности и точности, а когда речь идёт о восприятии, единственное, что наблюдатели точно знают, это то, как происходящее выглядит для них. Это означает, что мы не можем быть уверены в том, что отчёты о наблюдении истинны или точны, если они описывают что-либо выходящее за границы собственных сенсорных ощущений наблюдателя. Уверенность исследователя в выводе, предположительно, не должна превышать его уверенность в его самых убедительных причинах верить в этот вывод. Для сторонника феноменалистского подхода из этого следует, что данные, полученные благодаря субъективным ощущениям, могут дать более убедительные основания для веры в подкрепляемые ими утверждения, чем данные, полученные из других источников. Более того, если бы Кларенс Ирвинг Льюис был прав, когда полагал, что суждения о вероятностях не могут быть выведены из сомнительных данных [Lewis 1950, 182], высказывания о наблюдениях не имели бы доказательной силы, если бы только они не сообщали о субъективных ощущениях наблюдателя.[1]

Но, принимая во внимание ограничения выразительной способности языка, доступного для описания субъективного опыта, мы не можем надеяться, что феноменалистские сообщения будут достаточно точны и недвусмысленны, чтобы проверить теоретические утверждения, оценка которых требует тщательных и тонких перцептивных различений. Что ещё хуже, если описываемые наблюдателем ощущения непосредственно доступны лишь самому наблюдателю, можно усомниться в том, что различные люди способны в точности так же понять одно и то же описывающее наблюдение предложение. Предположим, вам надо оценить заявление, основываясь на чьём-то субъективном описании того, как раствор лакмуса выглядел, когда в него капнули жидкость неизвестной кислотности. Как вы можете решить, были ли визуальные ощущения вашего коллеги такими, какие вы бы описали, используя те же слова?

Эти размышления заставили Гемпеля предположить, в противовес сторонникам феноменалистского подхода, что описывающие наблюдение предложения сообщают “непосредственно наблюдаемые”, “интерсубъективно устанавливаемые” факты о физических объектах:

…такие, как совпадение стрелки инструмента с пронумерованным делением шкалы, изменение цвета исследуемого вещества или кожи пациента, щёлканье усилителя, соединённого с счётчиком Гейгера и т. д. [Ibid.]

Наблюдателям подчас и в самом деле сложно точно определить положение стрелки или изменение цвета, но подобные вещи лучше поддаются точному, интерсубъективно понятному описанию, чем субъективный опыт. Точность и степень интерсубъективного согласия, необходимая в каждом конкретном случае, зависит от предмета исследования и того, как предложение о наблюдении используется для вынесения суждений об этом предмете. Но при прочих равных условиях мы не можем ожидать, что данные, приемлемость которых зависит от проведения тонких субъективных отличий, будут столь же достоверны, как и данные, приемлемость которых зависит от фактов, которые можно установить интерсубъективно. Подобным же образом обстоит дело с несентенциальными отчётами; рисунок, изображающий, где, по мнению наблюдателя, расположен указатель, может оказаться более надёжным и понятным, чем рисунок, стремящийся передать субъективное визуальное восприятие указателя наблюдателем.

То, что научное исследование редко бывает делом одного человека, подразумевает, что исследователь должен иметь возможность использовать прагматические соображения, чтобы уточнить вопросы о том, что сообщают отчёты о наблюдениях. Цели научных утверждений, особенно тех, которые имеют практическое и общественно значимое применение, достигаются наилучшим образом, если эти утверждения проходят публичную проверку. Более того, развитие и применение научной теории обычно требует сотрудничества и во многих случаях стимулируется соревнованием. Это, а также тот факт, что исследователи должны быть согласны принять некие данные прежде, чем они с их помощью проверят теоретическое утверждение, налагает на отчёты о наблюдениях прагматическое условие: отчёт о наблюдении должен быть таким, чтобы исследователи могли относительно быстро и легко достичь соглашения о том, возможно ли проверить теорию, исходя из этих данных [ср. Neurath 1913]. Фейерабенд воспринимает это требование достаточно серьёзно для того, чтобы характеризовать предложения о наблюдениях прагматически: как то, чему присуща высокая разрешимость. Чтобы быть высказыванием о наблюдении, — говорит он, — высказывание должно быть таким, чтобы его истинность или ложность не были необходимыми, и при том таким, чтобы компетентный носитель соответствующего языка мог быстро и однозначно решить, принять его или отвергнуть, на основании того, что он видит, слышит и т. д. в соответствующих условиях наблюдения [Feyerabend 1959, 18ff].

Требование быстрой и простой разрешимости, а также всеобщего согласия, лучше согласуется с тем, что Гемпель говорит о предложениях о наблюдении, а не с тем, что говорят сторонники феноменалистского подхода. Но не следует опираться на данные, единственным достоинством которых является их широкое признание. Предположительно, данные должны иметь дополнительные особенности, благодаря которым они могут выступать в качестве эпистемологически надёжного пути к определению приемлемости теории. Если эпистемологическая надёжность требует уверенности, это требование свидетельствует в пользу сторонников феноменалистского подхода. Но даже если надёжность не требует уверенности, она не то же самое, что быстрая и простая разрешимость. Философам следует разобраться, каким образом два этих требования могут быть одновременно удовлетворены.

 

3. Является ли наблюдение исключительно процессом восприятия?

Многие из исследуемых учёными объектов не взаимодействуют с человеческими органами чувств так, как нужно, чтобы получить соответствующие сенсорные ощущения. Методы, которые используются для изучения таких объектов, свидетельствуют против идеи — какой бы правдоподобной она некогда не казалась — будто учёные опираются или должны опираться исключительно на их собственное восприятие, чтобы получить данные, в которых нуждаются. Так, Фейерабенд предложил мысленный эксперимент: если бы измерительная аппаратура была  настроена на то, чтобы регистрировать величину какого-то параметра, интересующего исследователя, результаты измерения подходили бы для проверки теории не меньше, чем отчёты о том, что воспринято человеком [Feyerabend 1969, 132–137].

Фейерабенд мог бы подкрепить свой тезис не мысленными экспериментами, а историческими примерами. Столетием ранее Гельмгольц оценивал скорость возбуждающих импульсов, проходящих по двигательному нерву. Чтобы инициировать импульсы, скорость прохождения которых можно бы было измерить, он имплантировал электрод в конец нервного волокна и подавал на него ток с катушки. Другой конец был присоединён к мышечному волокну, сокращение которого сообщало о прибытии импульса. Чтобы понять, сколько времени потребовалось импульсу, чтобы достичь мышечного волокна, нужно было знать, когда стимулирующий ток достигнет нерва. Но

…наши чувства неспособны непосредственно воспринять столь короткий отрезок времени…

и потому Гельмгольцу пришлось прибегнуть к тому, что он называл “искусственным методом наблюдения” [Olesko and Holmes 1994, 84]. Это означало, что ему пришлось устроить  все так, чтобы идущий от катушки ток вызывал отклонение стрелки гальванометра. Если предположить, что степень отклонения пропорциональна продолжительности прохождения тока от катушки, то Гельмгольц мог использовать это отклонение для вычисления продолжительности, которую он не мог заметить [Ibid.]. Это «искусственное наблюдение» не следует путать с, например, использованием увеличительных стёкол или телескопов для того, чтобы разглядеть крошечные или отдалённые объекты. Такие устройства позволяют наблюдателю в подробностях рассмотреть видимые объекты, тогда как продолжительность прохождения тока настолько мала, что её невозможно заметить. Гельмгольц изучал ей опосредованно. (В XVII веке Гук [1705, 16–17] отстаивал право этого метода на существование и конструировал инструменты, позволяющие его использовать.) Смысл мысленного эксперимента Фейерабенда и вводимого Гельмгольцем различения между восприятием и искусственным методом наблюдения состоит в том, что практикующие учёные с лёгкостью называют предметом наблюдения то, что регистрируется их экспериментальным оборудованием, даже если они не воспринимают или не могут воспринять эти объекты непосредственно при помощи органов чувств.

Некоторые данные получаются путём таких сложных действий, что непросто понять, что именно является объектом наблюдения (если такой объект вообще есть). Давайте посмотрим на изображения, полученные методом функциональной магнитно-резонансной томографии, где разные цвета используются для обозначения степени электрической активности различных отделов головного мозга во время решения когнитивной задачи. Чтобы получить эти изображения, на мозг испытуемого воздействуют короткими магнитными импульсами. Магнитное поле воздействует на прецессию протонов в гемоглобине и других физиологических веществах, заставляя их испускать радиосигналы достаточно сильные для того, чтобы приборы могли их зафиксировать. Когда магнитное поле ослабевает, скорость снижения сигналов от протонов в сильно насыщенном кислородом гемоглобине заметно отличается от скорости снижения сигналов, поступающих от крови, менее насыщенной кислородом. С помощью сложных алгоритмов, применяемых для анализа записи радиосигналов, можно оценить уровень насыщения крови кислородом в отделах мозга, из которых, как следует из вычислений, эти сигналы поступают. Есть основание полагать, что кровь, поступающая от спайковых нейронов, несёт заметно больше кислорода, чем кровь вблизи покоящихся нейронов. Предположения относительно значимых пространственных и временных соотношений  внутри небольших областей головного мозга используются для оценки уровня их электрической активности, соответствующей пикселям законченного изображения. В результате всех этих вычислений определённые цвета приписываются пикселям созданного компьютером изображения головного мозга. Роль ощущений исследователя в получении данных методом функциональной магнитно-резонансной томографии сводится к наблюдению за приборами и присмотру за пациентом. Их эпистемологическая роль ограничена различением цветов на готовом изображении, чтении используемых компьютером цветовых таблиц и т. п.

Если изображения, полученные в результате функциональной магнитно-резонансной томографии, записывают наблюдения, то сложно сказать, что именно является объектом наблюдения: активность нейронов, уровень насыщения крови кислородом, прецессия протонов, радиосигналы или что-то ещё. (Если объект наблюдения существует, то радиосигналы, напрямую воздействующие на оборудование, кажется, подходят на эту роль лучше уровня кислорода в крови или активности нейронов.) Более того, идею записи наблюдений с помощью изображений, получаемых методом магнитно-резонансной томографии, трудно примирить с традиционными представлениями эмпириков, согласно которым расчёты, основанные на теоретических предположениях и убеждениях, не должны применяться в процессе получения данных, как бы они ни были нужны для того, чтобы делать выводы на основании этих данных (а иначе объективность может быть утрачена). Для получения изображений с помощью фМРТ требуется значительная статистическая обработка, основанная на теориях о радиосигналах и многочисленных факторах, имеющих отношение к их регистрации, а также убеждении, что существует связь между уровнем насыщения крови кислородом и активностью нейронов, представлении об источниках систематической погрешности и т. п.

Поэтому функциональное изображение мозга настолько отличается от, например, рассматривания, фотографирования и измерения с помощью термометра или гальванометра, что будет практически бессмысленным называть его наблюдением. То же самое касается многих других методов, используемых учёными для получения данных, не воспринимаемых при помощи органов чувств.

В философских сочинениях такие термины, как “наблюдение” и “отчёты о наблюдении” появляются гораздо чаще, чем в работах практикующих учёных, которые вместо этого склонны говорить о данных. Философы, использующие этот термин, могут, если им так хочется, представлять себе стандартные примеры наблюдений частью обширного, разнообразного и продолжающего расти множества методов получения данных. Тогда они смогут сконцентрироваться на эпистемологическом влиянии факторов, характеризующих различные методы из этого множества, вместо того, чтобы стараться решить, какие методы классифицировать как методы наблюдения и какие объекты — как объекты наблюдения. В частности, они смогут сосредоточить внимание на том, на какие вопросы могут дать ответы данные, полученные с помощью конкретного метода, что следует сделать, чтобы использовать эти данные плодотворно, и какова достоверность полученных с их помощью ответов.

Интересно, что отчёты о непосредственном наблюдении не всегда являются с эпистемологической точки зрения более ценными, чем данные, полученные с помощью экспериментального оборудования. Действительно, исследователи нередко используют неперцептивные данные, чтобы оценить перцептивные и исправить ошибки в них. Например, Резерфорд и Петтерссон проводили схожие эксперименты, чтобы понять, расщепляются ли некоторые вещества при радиоактивном облучении, испуская заряженные частицы. Чтобы обнаружить излучение, наблюдатели отмечали на экране сцинтилляторного счётчика крошечные вспышки, производимые ударами частиц. Ассистенты Петтерссона сообщали, что видели такие вспышки при исследовании силикона и других элементов. Ассистенты Резерфорда их не заметили. Коллега Резерфорда, Джеймс Чедвик, посетил лабораторию Петтерссона, чтобы оценить полученные им данные. Вместо того чтобы смотреть на экран и таким образом проверить данные Петтерссона, он незаметно для смотревших на экран ассистентов Петтерсона перенастроил оборудование так, что даже если бы частицы и появились, они не могли ударить по экрану. Данные Петтерссона были дискредитированы тем, что его ассистенты в обоих случаях сообщали о вспышках примерно с одинаковой частотой [Steuwer 1985, 284–288].

Сходные соображения применимы и когда речь идёт о различии между поддающимися и неподдающимися наблюдению предметами исследования. Некоторые данные следует получить для того, чтобы ответить на вопросы об объектах, которые сами по себе не регистрируются чувствами или экспериментальным оборудованием. В связи с этим часто говорят о потоках солнечных нейтрино. Нейтрино не могут напрямую воздействовать на наши чувства или измерительные приборы, и зарегистрировать их присутствие невозможно. Испускаемые потоки изучались благодаря захвату нейтрино и их взаимодействию с хлором, в результате чего возникал радиоактивный изотоп аргона. Затем экспериментаторы могли рассчитать испускаемые потоки солнечных нейтрино, опираясь на измерения радиоактивности изотопа с помощью счётчика Гейгера. Эпистемологическое значение недоступности нейтрино для наблюдения зависит от факторов, имеющих отношение к надёжности данных, которые исследователи смогли получить, и их достоверности как источника информации о потоках. Эта достоверность помимо прочего будет зависеть от правильности представлений исследователей о том, как нейтрино взаимодействуют с хлором [Pinch 1985]. Однако существуют недоступные для наблюдения предметы, которые невозможно обнаружить, и об особенностях которых невозможно сделать вывод на основании каких бы то ни было данных. Это — единственные эпистемологически недостижимые неподдающиеся наблюдению объекты. Останутся ли они такими, зависит от того, смогут ли учёные понять, как получить данные для их изучения.

 

4. Каким образом полученное в результате наблюдения доказательство может быть теоретически нагруженным?

Томас Кун, Норвуд Хансон, Пол Фейерабенд и другие с подозрением относились к объективности данных, полученных в результате наблюдения, подвергая сомнению предположение, будто наблюдатели могут избежать предвзятости, обусловленной “парадигмой″, которой они придерживаются, или теоретическими предпосылками. Несмотря даже на то, что в некоторых их примерах используются данные, полученные с помощью оборудования, они склонны говорить о наблюдении как о перцептивном процессе. Как писал Хансон, “в том, что мы видим, уже содержится теория” [1958, 19].

В сочинениях Куна есть три разные версии этой идеи.

K1. Теоретическая нагруженность восприятия. Специалисты в области психологии восприятия, Брюнер и Постман, обнаружили, что испытуемые, которым быстро показывали неправильные игральные карты, например, чёрную четвёрку червей, сообщали, что они видели обычную карту, например, красную четвёрку червей. Требовалось показать им неправильную карту несколько раз, чтобы они, наконец, заметили, что она выглядит не так, как надо, и правильно её описали [Kuhn 1962, 63]. По утверждению Куна, такие исследования показывают, что предметы выглядят по-разному для разных наблюдателей с разными понятийными схемами. Если это так, то чёрная четвёрка червей не выглядит как чёрная четвёрка червей до тех пор, пока повторяющееся наблюдение не позволит испытуемым сформировать идею чёрной четвёрки червей. По аналогии, — предположил Кун, — когда работающие в конфликтующих парадигмах наблюдатели смотрят на один и тот же предмет, их понятийные ограничения не позволяют им получить одинаковый визуальный опыт [Kuhn 1962, 111, 113–114, 115, 120–1]. Это, например, означало бы, что если бы Пристли и Лавуазье наблюдали за проведением одного и того же эксперимента, Лавуазье увидел бы то, что соответствовало его теории о возгорании и дыхании как процессах окисления, в то время как визуальный опыт Пристли согласовывался бы с его теорией, согласно которой горение и дыхание — процессы высвобождения флогистона.

K2. Семантическая нагруженность восприятия. Кун утверждал, что теоретические предпосылки оказывают существенное влияние на описание наблюдений и то, как они понимаются [Kuhn 1962, 127ff]. Если это так, сторонники калорического описания теплоты не будут описывать наблюдаемые результаты экспериментов с теплотой или понимать описания таких результатов так же, как исследователи, которые думают о теплоте в терминах средней кинетической энергии или излучения. Они могут использовать для сообщения о наблюдении одинаковые слова (например, “температура”), понимая их при этом по-разному.

K3. Привлекающие внимание особенности. Кун утверждал, что если бы Галилей и физик-аристотелик наблюдали бы один и тот же эксперимент с маятником, они бы смотрели и обращали внимание на разные вещи. Аристотелевская парадигма потребовала бы от экспериментатора измерить

…веса камня, высоту, на которую тот был поднят, и время, потребовавшееся ему на достижение состояния покоя [Kuhn 1992, 123]

и проигнорировать радиус, угловое смещение и период колебания [Kuhn 1962, 124].

Галилей обратил бы внимание на последние, поскольку рассматривал бы колебания маятника как принудительные круговые перемещения. Привлёкшие внимание Галилея величины не заинтересовали бы аристотелика, который рассматривает камень как предмет, вынужденно падающий к центру земли [Kuhn 1962, 123]. Так Галилей и учёный-аристотелик собрали бы разные данные. (При отсутствии записей о проведённых аристотеликами экспериментах с маятником мы можем рассматривать это как мысленный эксперимент.)

 

5. Привлекающие внимание особенности и теоретическая установка

Если рассматривать K1, K2 и K3 в порядке возрастания правдоподобия, K3 указывает на важный для научной практики факт. Получение данных (включая постановку и проведение эксперимента) находится под значительным влиянием базовых представлений исследователей. Иногда таковые включают теоретические предпосылки, из-за которых экспериментаторы получают неспособствующие приросту знаний или приводящие к заблуждениям данные. В других случаях они могут привести к тому, что экспериментаторы проигнорируют полезные сведения или даже не сумеют их получить. Например, чтобы получить данные об оргазмах, испытываемых самками медвежьих макак, один исследователь подключил подопытных самок к приборам, регистрирующим оргазменные сокращения мышц, учащение сердечного ритма и т. д. Но, как сообщает Элизабет Ллойд, “исследователь подключил к прибору самцов макак, изменение сердечного ритма которых давало сигнал к началу записи женского оргазма. Когда я указала, что подавляющее большинство оргазмов самки медвежьих макак получали в результате сексуальных взаимодействий с другими самками, он ответил, что ему это известно, но что его интересуют только важные оргазмы [Lloyd 1993, 142]. Хотя оргазм во время полового акта с самцом нехарактерен для самок медвежьих макак, на постановку эксперимента оказало влияние убеждение, что особенности женской сексуальности следует изучать лишь в связи с их репродуктивным значением” [Lloyd 1993, 139].

К счастью, такое происходит не всегда. Оказавшись под влиянием предрассудков, исследователи, в конце концов, часто находят в себе силы внести исправления и оценить значение данных, поначалу не привлёкших их внимание. Таким образом, парадигмы и теоретические предпосылки, действительно, воздействуют на то, что именно привлекает внимание исследователей, но это воздействие не является ни неизбежным, ни непоправимым.

 

6. Семантическая нагруженность теории

Говоря о семантической нагруженности теории (K2), важно иметь в виду, что наблюдатели не всегда используют для сообщений о результатах наблюдений и экспериментов повествовательные предложения. Вместо этого они часто рисуют, фотографируют, делают аудиозаписи и т. д. или настраивают свои экспериментальные устройства таким образом, чтобы они выдавали данные, используя диаграммы, графические изображения, числовые таблицы и другие несентенциальные  формы записи. Понятийные возможности и теоретическая предвзятость исследователей, несомненно, может оказать эпистемологически значимое влияние на то, что они регистрируют (или на регистрацию чего они настраивают своё оборудование), какие детали включают в отчёт или акцентируют и какие формы изложение материала избирают [Daston and Galison 2007,115–190 309–361]. Но разногласия по поводу эпистемологического значения диаграммы, рисунка или других несентенциальных  данных часто возникают из-за вопросов о причинно-следственных связях, а не о семантике. Анатомам может быть нужно решить, показывает ли тёмное пятнышко на микроснимке случайный эффект, возникший в процессе окраски тканей, или оно появилось в результате того, что свет отразился от анатомически значимой структуры. Физиков может заинтересовать, отражает ли “всплеск” на записи показаний счётчика Гейгера воздействие радиации, которое они хотят отследить, или кратковременное изменение радиационного фона. Химики могут быть озабочены чистотой образцов, используемых для получения данных. Такого рода вопросы не носят семантический характер, и потому представлять их как семантические вопросы, для которых релевантен тезис K2, непродуктивно. Возможно, философы конца XX века игнорировали такие случаи и преувеличивали значение семантической нагруженности теории, поскольку думали о проверке теорий с точки зрения дедуктивных отношений между теоретическими предложениями и предложениями о наблюдениях.

В случае сентенциальных отчётов о наблюдениях семантическая нагруженность теории встречается реже, чем можно бы было ожидать. Интерпретация вербальных сообщений часто зависит скорее от представлений о причинно-следственных связях, чем от значений знаков. Вместо того чтобы беспокоиться о значении слов, используемых для описания их наблюдений, учёные, вероятно, будут озабочены тем, не выдумали ли наблюдатели что-нибудь и не придержали ли какую-нибудь информацию, не является ли какая-нибудь деталь (или сразу несколько деталей) явлением, порождённым условиями наблюдения, не были ли используемые образцы нетипичными и т. п.

Парадигмы Куна являются разнородными собраниями экспериментальных практик, теоретических принципов, отобранных для исследования проблем, подходов к их решению и т. д. Взаимосвязи между компонентами парадигмы достаточно гибки, чтобы позволить исследователям, в корне несогласным друг с другом по поводу одного или нескольких теоретических положений, прийти к согласию касательно постановки, проведения и записи результатов их экспериментов. Вот почему нейроучёные, спорившие о том, являются ли нервные импульсы электрическими, могли измерять одни и те же электрические параметры и не считать поводом для разногласий точность отчётов о наблюдениях и лингвистическое значение таких терминов, как “потенциал”, “сопротивление”, “электрическое напряжение” и “ток”.

 

7. Операционализация и описания наблюдений

Вопросы, затрагиваемые в данном разделе, являются отдалёнными лингвистическими производными проблем, встающих в связи с представлением Локка, согласно которому обыденные и научные понятия (эмпирики называют их идеями) получают своё содержание из опыта [Locke 1700, 104–121,162–164, 404–408].

Глядя на пациента, покрытого красной сыпью, страдающего от жара и т. д., исследователь может сообщить, что видит сыпь и показания термометра, или симптомы кори, или человека, больного корью. Наблюдая за каплей неизвестной жидкости, упавшей в раствор лакмуса, исследователь может сообщить, что видит изменение цвета, жидкость с уровнем PH ниже 7 или кислоту. То, какое описание результатов проверки подойдёт лучше, зависит от того, как были операционализированы соответствующие понятия. То, что в соответствии с одной операционализацией позволяет наблюдателю сообщить, что он наблюдает случай кори, в соответствии с другой операционализацией позволяет лишь констатировать симптомы.

Соглашаясь с мнением Перси Бриджмена, что

…в целом под понятием мы имеем в виду всего лишь набор операций; понятие синонимично соответствующему набору операций [Bridgman 1927, 5]

можно предположить, что операционализации являются определениями или смысловыми правилами, такими, что аналитически верным, к примеру, будет считать кислой любую жидкость, окрашивающую лакмус в красный цвет. Но для реальной научной практики более точным будет считать операционализации такими правилами применения понятий, когда и правила, и их применение могут быть подвергнуты ревизии на основании новых эмпирических или теоретических сведений. В этом смысле операционализировать означает вводить в действие вербальные и тому подобные практики, чтобы позволить учёным делать свою работу. Таким образом, операционализации чувствительны к открытиям, влияющим на их полезность, и на основании этого подвержены изменениям [Feest, 2005].

Относится это к определению или нет, исследователи, работающие в различных исследовательских традициях, могут научиться сообщать о своих наблюдениях так, чтобы не вступать в конфликт с противоречащими друг другу операционализациями. Так, вместо того, чтобы научить учёных описывать то, что они видят в пузырьковой камере, как светлую полоску или след, можно научить их говорить, что они видят след частицы или даже саму частицу. Это может отражать то, что имел в виду Кун, предполагая, что некоторые наблюдатели могут обоснованно утверждать, будто видели кислород (хотя он прозрачен или бесцветен) или атомы (хотя они невидимы) [Kuhn 1962, 127ff]. Напротив, можно возразить, что не следует смешивать то, что человек видит, с тем, что он обучен говорить, когда это видит, а потому утверждение, будто вы видите бесцветный газ или невидимую частицу, может быть не чем иным, как образным способом сказать то, что некоторые операционализации позволяют наблюдателям сказать. Если продолжить это возражение, то в строгом смысле слова термин “отчёт о наблюдении” следует оставить для описаний, нейтральных в отношении противоречащих друг другу операционализаций.

Если полученные в результате наблюдений данные являются всего лишь высказываниями, соответствующими условиям всеобщего согласия Фейерабенда, значение тезиса о семантической нагруженности теории зависит от того, насколько быстро и для каких предложений достаточно компетентные носители языка, придерживающиеся различных парадигм, могут без привлечения теоретических соображений согласиться, что признавать и что отвергать. Некоторые полагают, что возможно достичь степени согласия, достаточной для гарантии объективности полученных в результате наблюдения данных. Другие так не считают. А некоторые стремятся найти другие стандарты объективности.

 

8. Является ли восприятие теоретически нагруженным?

Приведённый выше пример с экспериментами Петтерссона и Резерфорда со сцинтиллятором свидетельствует о том, что наблюдатели, работающие в разных лабораториях, иногда сообщают, что в одних и тех же условиях они видят разные вещи. Вероятно, их ожидания влияют на отчёты. Кажется правдоподобным, что их ожидания сформированы их образованием и тем, как принятая теория влияет на поведение их начальников и коллег. Но, как происходило и в других случаях, все участники дискуссии согласились отвергнуть полученные Петтерссоном данные, не отказываясь от своих теоретических предпосылок, потому что эти данные были получены в результате механических манипуляций, которые обе лаборатории могли осуществить и проинтерпретировать одинаково.

Более того, сторонники несовместимых теорий в результате наблюдений часто получают удивительно сходные данные. Сколько бы они не спорили о природе дыхания и горения, Пристли и Лавуазье представляли сходные отчёты о том, как долго оставались в живых их мыши и горели их свечи под стеклянными колпаками. Пристли учил Лавуазье, как измерять содержание флогистона в неизвестном газе. Образец испытуемого газа нагнетался в градуированную пробирку, наполненную водой, и опрокидывался над водяной баней. Отметив уровень воды, оставшейся в пробирке, наблюдатель добавляет “азотистый воздух” (который мы называем окисью азота) и снова проверяет уровень воды. Пристли, полагавший, что кислорода не существует, считал, что изменение уровня воды указывает на то, сколько флогистона содержит газ. Лавуазье описывал наблюдения тех же изменений уровня воды, что и Пристли, даже после того как отверг теорию флогистона и пришёл к убеждению, что эти изменения указывают на содержание свободного кислорода [Conant 1957, 74–109].

Смысл этих примеров в том, что хотя парадигмы или теоретические предпосылки иногда оказывают эпистемологически значимое влияние на то, что воспринимают наблюдатели, последствия этого могут быть сравнительно просто устранены или исправлены.

 

9. Как полученные в результате наблюдений данные влияют на приемлемость теоретических утверждений?

Типичные ответы на этот вопрос гласят, что приемлемость теоретических утверждений зависит от того, являются ли они истинными (приблизительно верными, вероятными или значительно более вероятными, чем прочие) или «спасают» наблюдаемые феномены. Затем делается попытка объяснить, как полученные в ходе наблюдения данные свидетельствуют за или против обладания одним или более из перечисленных достоинств.

Истина. Естественно считать, что при равной вычислимости, области применения и т. д. истинные теории лучше ложных, хорошие приближения лучше плохих, а более вероятные теоретические утверждения заслуживают того, чтобы им отдавали первенство перед менее вероятными. Одним из способов решить, является ли теория или теоретическое утверждение истинным, близким к истине или достаточно вероятным, является выведение из него предсказаний и использование полученных при наблюдении данных для их проверки. Сторонники подтверждения с помощью гипотетико-дедуктивного метода предполагают, что полученные при наблюдении данные подкрепляют истинность теорий, чьи дедуктивные следствия они подтверждают, и опровергают те, чьи следствия фальсифицируют [Popper 1959, 32–34]. Но из законов и теоретических обобщений редко следуют (если вообще следуют) предсказания о наблюдениях, если только они не сочетаются с одной или более вспомогательными гипотезами, позаимствованными из теории, к которой они принадлежат. Когда прогноз оказывается неверным, стороннику гипотетико-дедуктивных теорий подтверждения нелегко объяснить, почему это случилось. Если теория гарантирует верный прогноз, она будет его гарантировать и в сочетании с произвольно выбранными не относящимися к делу утверждениями. Проблема для гипотетико-дедуктивных теорий подтверждения состоит в том, чтобы объяснить, почему предсказание, подтверждающее интересующую исследователя теорию, не подтверждает одновременно с этим не относящиеся к делу утверждения.

Игнорируя существенные и маловажные детали, теории, трактующие подтверждение как самообоснование, утверждают, что отчёт о наблюдении подтверждает теоретическое обобщение, если конкретное обобщение следует из отчёта о наблюдении и сочетается со вспомогательными гипотезами, выводимыми из той теории, о подтверждении которой идёт речь. Наблюдение свидетельствует против теоретического утверждения, если из сочетания отчета о наблюдении и вспомогательных гипотез, выводимых из данной теории, логически следует противоположное утверждение. Как и в случае гипотетико-дедуктивных теорий подтверждения, здесь наблюдение подтверждает или опровергает теоретическое утверждение только на основании допущения, что вспомогательные гипотезы являются истинными [Glymour 1980, 110–175].

Последователи Байеса придерживаются мнения, что доказательное значение полученных в результате наблюдения данных для теоретического утверждения  следует понимать в терминах правдоподобия или условной вероятности. Например, на вопрос о том, подкрепляют ли полученные при наблюдении данные теоретическое утверждение, можно ответить в зависимости от того, является ли это утверждение более вероятным (и если да, то насколько более вероятным), чем его отрицание, на основании описания не только полученных данных, но и предшествующих им ранее принятых убеждений, включая теоретические предпосылки. Но по теореме Байеса условная вероятность интересующего нас утверждения будет отчасти зависеть от того, какова была предшествующая получению новых данных вероятность этого утверждения. И опять, то, как данные используются для оценки теории, частично зависит от теоретических предпосылок, из которых исходит исследователь [Earman 1992, 33–86. Roush 2005, 149–186].

Фрэнсис Бэкон [Bacon 1620, 70] говорил, что допустить, чтобы приверженность исследователя некой теории определяла, что этот исследователь рассматривает как эпистемологическую значимость полученного в результате наблюдения доказательства этой самой теории, является, пожалуй, грехом большим, чем полное игнорирование доказательства. Сторонники гипотетико-дедуктивных теорий подтверждения, теории самоподтверждения, метода Байеса и других теорий подтверждения рискуют навлечь на себя неодобрение Бэкона. Согласно им всем, сторонники соперничающих теорий, возможно, имеют право не соглашаться относительно того, как полученные при наблюдениях данные относятся к одним и тем же утверждениям. Кстати говоря, истории и в самом деле известны случаи таких разногласий. Значение этого факта зависит от того, могут ли подобные разногласия быть разрешены, и если могут, то как. Поскольку некоторые компоненты теории логически и в какой-то степени вероятностно независимы друг от друга, сторонники соперничающих теорий часто могут найти способы достаточно легко договориться о вспомогательных гипотезах и предшествующих вероятностях, чтобы на основании полученных в ходе наблюдения свидетельств приходить к одинаковым выводам.

Спасение феноменов. Считается, что теории спасают феномены, если они удовлетворительным образом их предсказывают, описывают или систематизируют. То, насколько хорошо теория решает эти задачи, необязательно зависит от истинности или точности её оснований. Так, согласно предисловию Озиандера к сочинению Коперника “О вращении небесных сфер”, классической цитате, касающейся этой проблемы, астрономы “никоим образом не могут достичь истинных причин” закономерностей, которым подчиняются доступные наблюдению астрономические явления, и должны удовлетвориться спасением феноменов, то есть использованием

…любых гипотез, позволяющих… [им] на основании принципов геометрии правильно вычислять как будущее, так и прошлое [Osiander 1543, XX].

Теоретикам следует использовать эти предположения как инструменты вычисления, не вынося решений об их истинности. В частности, предположение, будто планеты вращаются вокруг Солнца, следует оценивать только на основании того, насколько это полезно для достаточно точного вычисления их наблюдаемого взаиморасположения.

В работе “Физическая теория: её цель и строение” Пьера Дюгема сформулирована сходная идея. Для Дюгема физическая теория

…является системой математических теорем, выводимых из небольшого количества аксиом, цель которых — представить набор экспериментальных законов настолько просто, полно и точно, насколько только возможно [Duhem 1906, 19].

“Экспериментальные законы” — это обобщённые математические описания наблюдаемых результатов экспериментов. Исследователи получают их, выполняя измерения и другие экспериментальные операции и приписывая воспринимаемым результатам символические обозначения согласно заранее введённым операциональным определениям [Duhem 1906, 19]. Для Дюгема основная функция физической теории состоит в том, чтобы помочь нам сохранять и извлекать информацию о доступных наблюдению предметах, следить за которыми мы в противном случае были бы не в силах. Если в этом и заключается цель существования теории, её главным достоинством должна быть экономия интеллектуальных усилий. Теоретикам надлежит заменять отчёты об отдельных наблюдениях экспериментальными законами и выводить законы более высокого уровня (чем их меньше, тем лучше), из которых могут быть математически выведены экспериментальные законы (чем больше, тем лучше) [Duhem 1906, 21ff].

Можно проверить, насколько точны и полны относящиеся к теории экспериментальные законы, сравнив их с полученными при наблюдении данными. Пусть ЭЗ будет одним или более экспериментальным законом, который достаточно хорошо проходит такие проверки. Тогда законы более высокого уровня могут быть оценены на основании того, насколько удачно они интегрируют ЭЗ в теорию. Некоторые данные, которые не соответствуют интегрированным экспериментальным законам, окажутся недостаточно интересными, чтобы привлечь внимание исследователя. Другие данные придётся согласовывать с теорией, заменяя или изменяя один или более экспериментальный закон. Если требуемые дополнения, изменения или замещения приводят к тому, что экспериментальные законы становится сложнее интегрировать в теорию, данные свидетельствуют против неё. Если необходимые изменения ведут к лучшей систематизации, данные свидетельствуют в пользу теории. Если требуемые изменения не меняют положения дел, то данные не свидетельствуют ни за, ни против теории.

 

 

10. Данные и явления

К несчастью для всех этих идей о проверке теорий данные обычно получаются способами, которые делают очень сложным их прогнозирование на основании обобщений, для проверки которых они используются, или выведение таких обобщений из этих данных, а не из произвольных вспомогательных гипотез. В самом деле, в любом наборе большого количества точных нумерических данных есть такие, которые не согласуются между собой, и исходя из которых, тем более, нельзя сделать количественного предсказания. Это происходит потому, что точные, доступные общественности данные, как правило, могут быть получены только посредством процесса, результаты которого отражают влияние каузальных факторов, слишком многочисленных, разнообразных и нерегулярных, чтобы их могла объяснить какая-нибудь одна теория. Когда Бернард Кац регистрировал электрическую активность препаратов нервного волокна, на численные значения его данных влияли специфические особенности его гальванометров и других приборов, различие между положением стимулирующих и записывающих электродов, которые должны были быть введены в нерв, физиологические последствия их введения и изменения состояния нерва, который разрушался в ходе эксперимента. Исследователи по-разному проводили этот эксперимент. Приборы вибрировали из-за множества не поддающихся учёту причин: от случайных источников погрешности до тяжёлых шагов учителя Каца, Арчибальда В. Хилла, поднимавшегося и спускавшегося по лестнице за стеной лаборатории. Это лишь краткий перечень сложностей. Дело усугублялось ещё и тем, что многие из этих факторов влияли на данные, будучи составными элементами неподдающихся учёту, временных и нерегулярных последовательностей каузальных воздействий.

Что касается видов данных, которые должны представлять интерес для философов физики, давайте представим, какое множество внешних причин влияет на данные об излучении в эксперименте по выявлению солнечных нейтрино или на фотографии, получаемые с помощью искровой камеры и предназначенные для обнаружения взаимодействий между частицами. Обычно эффекты систематических и случайных источников погрешности таковы, что исследователям для перехода от “сырых” данных к выводам, которые можно использовать для оценки теоретических утверждений, требуется серьёзный анализ и интерпретация.

Это в равной степени относится как к чистым случаям получения сенсорной информации, так и к записям, сделанным с помощью оборудования. Когда астрономы XIX и начала XX века смотрели в телескопы и нажимали кнопки, чтобы зафиксировать время, когда Луна минует перекрестье искателя, значение их измерительных точек зависело не только от отражённого Луной света, но также от особенностей перцептивных процессов, времени реакции и других психологических факторов, которые без всякой системы изменялись от случая к случаю и от наблюдателя к наблюдателю. Ни у одной астрономической теории не хватит ресурсов, чтобы всё это учесть. Сходные соображения применимы к вероятностям конкретных результатов измерений, выводимых из теоретических принципов, и вероятностям подтверждающих и опровергающих их теоретических утверждений, обусловленных значимостью конкретных результатов измерений.

Вместо того чтобы проверять теоретические утверждения путём прямого сопоставления их с “сырыми” данными, исследователи используют данные, чтобы выдвигать предположения о явлениях, т. е. событиях, закономерностях, процессах и т. п., которые достаточно единообразны и просты, чтобы сделать их поддающимися систематическому прогнозированию и объяснению [Bogen and Woodward 1988, 317]. Тот факт, что свинец плавится при температурах, близких к 327.5 С° — пример явления, также как и широко известные закономерности, характерные для величины электрического заряда потенциала действия различных нейронов, периодов обращения планет и т. д. Теории, от которых нельзя ожидать предсказания и объяснения таких вещей, как конкретные данные в температурной таблице, можно оценить на основании того, насколько полезны они для предсказания или объяснения явлений, которые с их помощью обнаруживаются. То же самое касается потенциала действия в отличие от данных о конкретных величинах электрического заряда, на основании которых вычисляются его особенности, и орбит планет в отличие от данных астрометрии. Разумно использовать генетическую теорию для ответа на вопрос, насколько вероятно (при сходном воспитании в сходном окружении), что потомок шизофреника (или двух больных шизофренией) обнаружит один или несколько симптомов, которые “Руководство по диагностике и статистике психических расстройств″ классифицирует как признаки шизофрении. Но будет весьма неразумно ожидать, что она предскажет или сможет проинтерпретировать количество баллов, набранных одним пациентом при единственном прохождении конкретного диагностического теста, или объяснить, почему диагност сделал конкретную запись в отчёте о беседе с потомком больных шизофренией [Bogen and Woodward, 1988, 319–326].

То, что теории лучше предсказывают и объясняют явления, а не данные, не так уж плохо. Во многих случаях теории, предсказывающие и объясняющие явления, будут более информативными и полезными для достижения практических целей, чем теории, предсказывающие и объясняющие конкретные позиции в каком-либо наборе данных (если бы такие были). Предположим, вы могли бы выбрать между теорией, предсказывающей и объясняющей, как выделение нейротрансмиттера связано с нейронными спайками (например, таким образом, что в среднем нейротрансмиттеры выделяются один раз на каждые 10 спайков), и теорией, которая объясняет или предсказывает числа, выдаваемые соответствующим лабораторным оборудованием в одном или нескольких отдельных случаях. Как правило, первая теория оказывается предпочтительнее второй: по меньшей мере, потому, что она применима к гораздо большему количеству случаев. То же касается и теории, предсказывающей или объясняющей вероятность шизофрении на основании некоторых генетических факторов, или теории, которая предсказывает или объясняет вероятность неверной диагностики шизофрении, обусловленной образованием психиатра. В большинстве случаев они будут предпочтительнее теории, которая предсказывает конкретные описания в истории болезни.

Учитывая всё это, а также тот факт, что множество теоретических утверждений может быть проверено лишь прямым сопоставлением с явлениями, эпистемологам следует задаться вопросом о том, как данные используются для ответа на вопросы о явлениях. Поскольку у нас нет места для подробного обсуждения этой проблемы, в данной статье мы можем лишь упомянуть два основных метода, используемых исследователями для того, чтобы делать из данных выводы. Первый — каузальный анализ, проводимый с использованием статистических методов или без такового. Второй — некаузальный статистический анализ.

Во-первых, исследователи должны отделить характерные особенности данных, указывающие на факты об интересующем их явлении, от тех, которые можно легко проигнорировать, и тех, которые должны быть скорректированы. Иногда предшествующие знания делают эту задачу простой. В обычных  условиях исследователи знают, что их термометры чувствительны к температуре, а манометры — к давлению. Астроном или химик, знающий, как работает спектрографическое оборудование и к чему его применить, будет знать и то, что обозначают полученные данные. Иногда ситуация не столь очевидна. Когда Рамон-и-Кахаль смотрел в свой микроскоп на тонкий срез окрашенной нервной ткани, ему приходилось догадываться, какое из волокон, видимых при одном фокальном расстоянии, связано с тем, что он мог видеть лишь при другом фокальном расстоянии или же при исследовании другого среза (если такое волокно вообще существовало).

Аналогичные соображения применимы к количественным данным. Кацу было нетрудно определить, когда его оборудование острее реагировало на шаги Хилла на лестнице, чем на электрические величины, которые оно должно было измерять. Не так просто ответить, является ли резкий скачок в амплитуде высокочастотных колебаний ЭЭГ следствием особенностей мозговой деятельности испытуемого или внешней электрической активности в лаборатории или операционной, где производились измерения. Ответы на вопросы о том, какие особенности числовых и нечисловых данных указывают на интересующее исследователя явление, обычно по меньшей мере частично зависят от того, что известно о причинах, приведших к появлению данных.

Статистические доводы часто используются для ответа на вопросы о влиянии эпистемологически значимых каузальных факторов. Например, когда известно, что сходные данные получаются под действием факторов, не имеющих отношения к интересующему исследователя предмету, метод Монте-Карло, регрессивный анализ выборочных данных и множество других статистических методов дают исследователям прекрасную возможность решить, насколько серьёзно следует принимать предположительно информативные особенности их данных.

Но техники статистической обработки данных используются не только для каузального анализа. Чтобы рассчитать такую величину, как точка плавления свинца, на основании набора числовых данных, исследователи выбрасывают из расчётов точки экстремума, рассчитывают среднее значение и стандартное отклонение и т. д., и устанавливают уровни достоверности и значимости. Регрессия и другие техники применяются к результатам, чтобы оценить, насколько далеко от среднего значения предположительно отклонится интересующая нас величина в интересующей нас совокупности (например, диапазон температур, при которых, как ожидается, будут плавиться чистые образцы свинца).

То, что данные без каузальной, статистической и т. д. аргументации мало что дают, имеет интересные следствия для общепризнанных представлений о том, как использование данных, полученных при наблюдении, отличает науку от лженауки, религии и других ненаучных методов познания. Во-первых, учёные — не единственные, кто использует данные наблюдений для обоснования своих утверждений; астрологи и шарлатаны их тоже используют. Чтобы найти эпистемологически значимые отличия, следует тщательно рассмотреть, какого рода данные они используют, откуда их получают и как применяют. Преимущество научной проверки теории перед ненаучной состоит не только в том, что она опирается на эмпирические данные; оно также зависит от того, как данные получены, проанализированы и проинтерпретированы для получения выводов, которые можно использовать для проверки теории. Во-вторых, требуется не так много примеров, чтобы опровергнуть представление, будто бы приверженность единственному, повсеместно применимому “научному методу” отличает науки от ненаучного познания. Данные получаются и используются слишком многочисленными и разнообразными способами, чтобы их можно было рассматривать как конкретные применения единственного метода. В-третьих, обычно, если не всегда, исследователи не могут сделать выводы для проверки теорий с помощью полученных при наблюдении данных без эксплицитной или имплицитной апелляции к теоретическим принципам. Это означает, что вопросы, подобные вопросам Куна об эпистемологическом значении теоретической нагруженности, возникают в связи с анализом и интерпретацией полученных при наблюдении данных. По большей части ответ на такие вопросы зависит от деталей, меняющихся от случая к случаю.

 

11. Заключение

Грамматические производные термина “наблюдение” применялись к весьма различным перцептивным и неперцептивным процессам и записям о полученных с их помощью результатах. Их разнообразие даёт повод сомневаться, могут ли общие философские размышления о наблюдениях, наблюдаемых объектах и полученных при наблюдении данных сказать эпистемологам столько же, сколько конкретные исследования, основанные на внимательном изучении отдельных случаев. Более того, учёные находят всё новые способы получения данных, которые нельзя назвать наблюдением, не расширив значение термина до полной неопределённости.

Вероятно, философам, ценящим ту тщательность, аккуратность и универсальность, к которой стремились логические позитивисты, эмпирики и другие сторонники строгой философии, скорее следовало бы исследовать и разрабатывать методы и достижения логики, теории вероятности, статистики, машинного обучения и компьютерного моделирования, а не пытаться построить весьма обобщённые теории о наблюдении и его роли в науке. Может показаться, что логика и остальные перечисленные дисциплины неспособны предоставить нам удовлетворительные и универсальные теории научного познания. Но у них есть полезные конкретные приложения, некоторые из которых могли бы пригодиться не только философам, но и учёным.

 

Библиография

  • Aristotle(a), Generation of Animals in Complete Works of Aristotle (Volume 1), J. Barnes (ed.), Princeton: Princeton University Press, 1995, pp. 774–993
  • Aristotle(b), History of Animals in Complete Works of Aristotle (Volume 1), J. Barnes (ed.), Princeton: Princeton University Press, 1995, pp. 1111–1228.
  • Bacon, Francis, 1620, Novum Organum with other parts of the Great Instauration, P. Urbach and J. Gibson (eds. and trans.), La Salle: Open Court, 1994.
  • Bogen, J, and Woodward, J., 1988, “Saving the Phenomena,” Philosophical Review, XCVII (3): 303–352.
  • Boyle, R., 1661, The Sceptical Chymist, Montana: Kessinger (reprint of 1661 edition).
  • Bridgman, P., 1927, The Logic of Modern Physics, New York: Macmillan.
  • Collins, H. M., 1985 Changing Order, Chicago: University of Chicago Press.
  • Conant, J.B., 1957, (ed.) “The Overthrow of the Phlogiston Theory: The Chemical Revolution of 1775–1789,” in J.B.Conant and L.K. Nash (eds.), Harvard Studies in Experimental Science, Volume I, Cambridge: Harvard University Press, pp. 65–116).
  • Duhem, P., 1906, The Aim and Structure of Physical Theory, P. Wiener (tr.), Princeton: Princeton University Press, 1991.
  • Earman, J., 1992, Bayes or Bust?, Cambridge: MIT Press.
  • Feest, U., 2005, “Operationism in psychology: what the debate is about, what the debate should be about,” Journal of the History of the Behavioral Sciences, 41(2): 131–149.
  • Feyerabend, P.K., 1959, “An Attempt at a Realistic Interpretation of Expeience,” in P.K. Feyerabend, Realism, Rationalism, and Scientific Method (Philosophical Papers I), Cambridge: Cambridge University Press, 1985, pp. 17–36.
  • Feyerabend, P.K., 1969, “Science Without Experience,” in P.K. Feyerabend, Realism, Rationalism, and Scientific Method (Philosophical Papers I), Cambridge: Cambridge University Press, 1985, pp. 132–136.
  • Franklin, A., 1986, The Neglect of Experiment, Cambridge: Cambridge University Press.
  • Galison, P., 1987, How Experiments End, Chicago: University of Chicago Press.
  • Galison, P., 1990, “Aufbau/Bauhaus: logical positivism and architectural modernism,” Critical Inquiry, 16 (4): 709–753.
  • Galison, P., and Daston, L., 2007, Objectivity, Brooklyn: Zone Books.
  • Glymour, C., 1980, Theory and Evidence, Princeton: Princeton University Press.
  • Hacking, I, 1983, Representing and Intervening, Cambridge: Cambridge University Press.
  • Hanson, N.R., 1958, Patterns of Discovery, Cambridge, Cambridge University Press.
  • Hempel, C.G., 1935, “On the Logical Positivists’ Theory of Truth,” Analysis, 2 (4): 50–59.
  • Hempel, C.G., 1952, “Fundamentals of Concept Formation in Empirical Science,” in Foundations of the Unity of Science, Volume 2, O. Neurath, R. Carnap, C. Morris (eds.), Chicago: University of Chicago Press, 1970, pp. 651–746.
  • Herschel, J. F. W., 1830, Preliminary Discourse on the Study of Natural Philosophy, New York: Johnson Reprint Corp., 1966.
  • Hooke, R., 1705, “The Method of Improving Natural Philosophy,” in R. Waller (ed.), The Posthumous Works of Robert Hooke, London: Frank Cass and Company, 1971.
  • Jeffrey, R.C., 1983, The Logic of Decision, Chicago: University Press.
  • Kuhn, T.S., The Structure of Scientific Revolutions, 1962, Chicago: University of Chicago Press, reprinted,1996.
  • Latour, B., and Woolgar, S., 1979, Laboratory Life, The Construction of Scientific Facts, Princeton: Princeton University Press, 1986.
  • Lewis, C.I., 1950, Analysis of Knowledge and Valuation, La Salle: Open Court.
  • Lloyd, E.A., 1993, “Pre-theoretical Assumptions In Evolutionary Explanations of Female Sexuality,”, Philosophical Studies, 69: 139–153.
  • Neurath, O., 1913, “The Lost Wanderers of Descartes and the Auxilliary Motive,” in O. Neurath, Philosophical Papers, Dordrecht: D. Reidel, 1983, pp. 1–12.
  • Olesko, K.M. and Holmes, F.L., 1994, “Experiment, Quantification and Discovery: Helmholtz’s Early Physiological Researches, 1843–50,” in D. Cahan, (ed.), Hermann Helmholtz and the Foundations of Nineteenth Century Science, Berkeley: UC Press, pp. 50–108)
  • Osiander, A., 1543, “To the Reader Concerning the Hypothesis of this Work,” in N. Copernicus On the Revolutions, E. Rosen (tr., ed.), Baltimore: Johns Hopkins University Press, 1978, p. XX.
  • Pearl, J., 2000, Causality, Cambridge: Cambridge University Press.
  • Pinch, T., 1985, “Towards an Analysis of Scientific Observation: The Externality and Evidential Significance of Observation Reports in Physics,” in Social Studies of Science, 15, pp. 3–36.
  • Popper, K.R.,1959, The Logic of Scientific Discovery, K.R. Popper (tr.), New York: Basic Books.
  • Rheinberger, H. J., 1997, Towards a History of Epistemic Things: Synthesizing Proteins in the Test Tube, Stanford: Stanford University Press.
  • Roush, S., 2005, Tracking Truth, Cambridge: Cambridge University Press.
  • Schlick, M., 1935, “Facts and Propositions,” in Philosophy and Analysis, M. Macdonald (ed.), New York: Philosophical Library, 1954, pp. 232–236.
  • Spirtes, C., Glymour, C., and Scheines, R., 2000, Causation, Prediction, and Search, Cambridge: MIT Press.
  • Steuer, R.H., “Artificial Distintegration and the Cambridge-Vienna Controversy,” in P. Achinstein and O. Hannaway (eds.), Observation, Experiment, and Hypothesis in Modern Physical Science, Cambridge: MIT Press, 1985, 239–307)
  • Suppe, F., 1977, in F. Suppe (ed.)The Structure of Scientific Theories, Urbana: University of Illinois Press.
  • Van Fraassen, B.C, 1980, The Scientific Image, Oxford: Clarendon Press.
  • Whewell, W., 1858, Novum Organon Renovatum, Book II, in William Whewell Theory of Scientfic Method, R.E. Butts (ed.), Indianapolis: Hackett Publishing Company, 1989, pp. 103–249.

 

 

Перевод М.В. Семиколенных, М.А. Секацкой.

Как цитировать эту статью

Боген, Джим. Теория и наблюдение в науке // Стэнфордская энциклопедия философии (версия лета 2014 года) / Ред. Эдвард Н. Залта. Пер. с англ. М.В. Семиколенных и М.А. Секацкой. URL=<http://philosophy.ru/sep/theory_and_observation>

Оригинал: Bogen, Jim, “Theory and Observation in Science”, The Stanford Encyclopedia of Philosophy (Summer 2014 Edition), Edward N. Zalta (ed.), URL = <http://plato.stanford.edu/archives/sum2014/entries/science-theory-observation/>.

[1]              Ричард Джеффри показал, как добиться того, что, по мнению Льюиса, было невозможно, продемонстрировав, как доказательство, являющееся ненадёжным, можно использовать для исправления вероятностных оценок. Такие исправления могут сделать разумной, хотя и не абсолютно обоснованной, уверенность в том, что утверждение является истинным, на основании доказательства, вероятность которого меньше 1 [Jeffrey 1983, 164–180].