Ринат Нугаев - Максвелловская научная революция
В силу того, что дать единое, непротиворечивое и приемлемое для всех описание синтеза теорий чрезвычайно сложно (а может быть вообще невозможно), разумным представляется выход, подсказанный исследованиями Макса Вебера (см., например, Вебер, 1989). Надо выбрать проблемную ситуацию, относительно которой большинство экспертов уверено, что она представляет собой своеобразный образец синтеза теорий (первое, что приходит на ум – это, конечно, максвелловский синтез), тщательно исследовать ее, обобщить результаты в виде определенной идеальной модели синтеза и превратить ее особенности в своеобразный шаблон для сопоставления с другими предполагаемыми ситуациями объединения теорий. При помощи этого шаблона можно «замерять» степени отклонения других проблемных ситуаций от максвелловской. Можно также пытаться объяснять причины отклонения рассматриваемых проблемных ситуаций от максвелловского идеального типа за счет рассмотрения или «внешних» факторов, или факторов «внутренних», или их сочетания. Вполне возможно, что прогресс науки может быть связан с вытеснением «максвелловским» идеальным типом всех остальных. Почему бы и нет?
В чем же состоят основные особенности максвелловского синтеза, которые могут представлять интерес и для других случаев объединения?
(1) Хорошо известно, что основная цель, которую ставил перед собой Максвелл в период создания своей теории и которая была выдвинута всем предшествующим ходом развития науки, сводилась к поискам единого способа описания и объяснения различных аспектов электричества и магнетизма. При построении своей синтетической теории Максвелл, как правило, не обращался к экспериментальным данным, а использовал в качестве эмпирического материала теоретические знания предшествующего уровня (подробнее см.: Степин, 1976). Он использовал теоретические модели и законы электростатики (закон Кулона, закон Фарадея для электростатической индукции), магнитостатики и взаимодействия стационарных токов (закон Био-Савара, закон Кулона для магнитных полюсов, закон Ампера), электромагнитной индукции (закон Фарадея), постоянного тока (законы Ома, Джоуля – Ленца).
(2) Развитая (mature) теория Максвелла строилась на основе последовательного синтеза частных теоретических схем Кулона, Ампера и т.д., которые включались в состав теории в трансформированном виде и представали как выводимые из ее фундаментальной теоретической схемы (Степин, 2000). Но в основе твердого ядра максвелловской программы, целенаправлявшего теоретический поиск, лежали не механическая или электромагнитная картины мира (их скорее можно отнести к позитивной и негативной эвристикам этой программы), а учение об аналогиях, представлявшее собой кантовскую эпистемологию, рассмотренную через призму шотландского реализма.
Именно это обстоятельство позволило ему взглянуть на проблему синтеза оптики, электричества и магнетизма под принципиально новым углом и искать не онтологическую, субстанциональную основу электромагнитных взаимодействий, а математические выражения, описывающие взаимоотношения электрических и магнитных сил. У Максвелла электрическое и магнитное поля сохраняют свою относительную независимость друг от друга, не будучи сведены к одной и той же силе или субстанциональной основе. Уравнения Максвелла лишь описывают их взаимоотношения: если существует изменяющееся электрическое поле, существует и изменяющееся магнитное поле, и наоборот.
И все.
Максвелл действительно объединил бы электричество и магнетизм в том случае, когда он продемонстрировал бы, что и та, и другая силы не только качественно объясняются напряжениями и натяжениями одной и той же среды – эфира, – но и вывел бы аналитическое выражение, связывающее, скажем, магнитные и электрические характеристики электрона, константы ε и μ, как он это сделал для случая объединения оптики и электромагнетизма, когда он теоретически рассчитал скорость света через эти константы.
Или, говоря языком Уэвелла, Максвелл объединил бы электричество и магнетизм тогда, когда он обнаружил бы для случая электричества и магнетизма то же самое «совпадение индукций», которое он обнаружил для оптики и электромагнетизма. Вот тогда это совпадение индукций, в полном соответствии с уэвелловской методологией, могло бы быть объяснено за счет постулирования единой по своей «природе» силы, которая вызывает эти явления.
Этим обстоятельством максвелловская методология принципиально отличается и от томсоновской, и от фарадеевской, и от эрстедовской, и от амперовской, которые «слишком серьезно» относились к онтологиям тех программ, которые они развивали. Максвелл не уставал повторять, что и трубки с несжимаемой жидкостью, и молекулярные вихри – это лишь модели, которые в лучшем случае описывают лишь отдельные стороны изучаемых явлений. Как сам Максвелл объяснял в письме к Тэту:
«Природа этого механизма [т.е. молекулярных вихрей] относится к истинному механизму так же, как механизм работы планетария относится к механике солнечной системы».
«Действие на расстоянии»«, «несжимаемая жидкость», «молекулярные вихри» – это все были для Максвелла «надуманные аналогии» («contrived analogies» – см.: Hon and Goldstein, 2012), способные только на то, чтобы направить внимание исследователя на поиск «правильных» математических соотношений: « моя цель состоит в презентации воплощений математических идей (Maxwell, [1858], p. 187). Аналогии у Максвелла носят надуманный характер и по сути ничего не иллюстрируют. В этом смысле можно сказать, что Максвелл придал новый смысл понятию «аналогия», близкий к тому, как этот термин употребляется в современной науке «науки не стараются объяснить, они даже не пытаются интерпретировать; они в основном пытаются создавать модели. Под моделями подразумеваются математические конструкты, которые, при помощи определенных вербальных интерпретаций, описывают наблюдаемые явления. Оправдание таких математических конструктов состоит только в том, что они должны работать» (фон Нейман, 1955; цитируется по: Hon and Goldstein, 2012).
Обычные аналогии характеризуются двусторонним отношением между теми двумя областями, для которых они используются. И ни одна область не занимают привилегированного положения по отношению к другой. В итоге мы можем переходить от первой области ко второй и наоборот.
«Но это свойство не выполняется в максвелловской методологии математических аналогий – она однонаправлена, от фиктивной системы к физической, когда цель введения фиктивной системы состоит в том, чтобы получить доступ к физической системе и в конечном счете создать для нее математический формализм»(Hon and Goldstein, 2012, 239).
Принцип обычной («физической») аналогии между теориями в двух различных областях, которые идентичны по своей природе, идет от в. Томсона. Но для Максвелла методология аналогии – только инструмент. В противоположность Томсону, обе математически идентичные системы совсем необязательно должны одновременно существовать. В парах подобных систем одна может быть воображаемой («воображаемая жидкость»), а другая – реальной, «физической».
(3) Согласно традиционным представлениям, основное достоинство обычной научной теории – это ее способность «предвосхищать» новые научные факты, которые еще не наблюдались. Но перед синтетической теорией стоит другая задача: объединить не факты, а теории. Поэтому ее достоинство – в предвосхищении не столько фактов, сколько теорий, в приспособлении к новым теоретическим подходам, в способности эти подходы ассимилировать, «включать в себя», пусть даже в существенно преобразованном виде. При этом эти ассимилированные подходы продолжают «жить» в рамках нового теоретического языка, не утратив способности предсказывать свои собственные экспериментальные «факты».
(4) Генезис максвелловской электродинамики был встроен ее создателем в общий процесс деонтологизации, начавшийся в Новое время с отказа от аристотелевской онтологии. Как писал Галилей, «поиск сущностей я считаю занятием суетным и бесперспективным». Но если истина постигается в опыте, и мы познаем не столько вещи «сами по себе», сколько феномены, необходимо отказаться от допущения самой возможности абсолютного знания. Согласно духу науки нового времени, четко зафиксированному Кантом, сама «являемость вещей в опыте» заключает в себе истинно-сущностный характер. Феномены не есть просто сущностные явления, сквозь которые проглядывает так или иначе замутненная сущность; они есть прежде всего сущее в своем собственном состоянии. Феномены человеческого опыта заключают в себе всю полноту постигаемой достоверности.
Следующий шаг в реализации этой «галилеевской» эпистемологической программы был сделан Ньютоном, наотрез отказавшимся от поиска «природы» всемирного тяготения и давший вместо раскрытия сущности тяготения и объяснения причин того, почему тела притягиваются друг к другу, просто математически точное описание того, с какой силой разнообразные теля притягиваются друг к другу.
