Дискуссия об интерпретации и модельном объяснении в «философии науки»

В то время как одни, идя по пути, избранному Э. Махом, К. Пирсоном и П. Дюгемом в толковании физики XIX в., отрицают необходимость моделей для объяснения, другие, напротив, считают модельное объяснение важным приемом познания действительности. Против модельного объяснения и модельной интерпретации выступили Р. Карнап, Р. Брэйтвэйт и др. Напротив, Р. Арре, С. Тоулмин, В. Селларс отводят моделям в качестве интерпретации и модельному объяснению важное место в процессе познания. В последнее время значительно изменила свою точку зрения на роль моделей в познании М. Хесс. В то время как раньше, она считала, что в современной науке роль моделей, приписываемую ищ в классической физике, с успехам выполняет математический формализм, теперь она доказывает необходимость моделей для интерпретации формальных теорий^ .теорети- ческих терминов и настойчиво критикует формалистический взгляд Дюгема и его последователей на теорию.305

Отрицание моделей как средства интерпретации и объяснения в позитивизме прямо связано с тезисом, что познание не есть отражение внешнего мира. Вся концепция интерпретации Карнапа выражает идею о том, что исчисления устанавливаются на основе соглашения и получают интерпретацию посредством семантических правил, которые охватывают только элементарные первичные знаки.306 Таково, например, правило: «знак Р обозначает свойство быть синим». Но правило типа «знак О обозначает свойство быть электрическим зарядом» не годится. Для того чтобы достигнуть понимания, т. е. чтобы научитьс.я применять теоретическую систему физики в наблюдениях для получения объяснения и предсказаний, достаточно, по мнению Карнапа, дать семантические правила для элементарных знаков, денотатами которых являются эмпирические объекты, наблюдаемые факты. Тогда для абстрактных терминов эти правила дают косвенную интерпретацию вместе с формулами, связывая эти термины с элементарными знаками, относящимися непосредственно к элементам чувственного опыта, наблюдениям. Фактически Карнап признает только эмпирическую интерпретацию. Никакой другой, тем более семантической модельной интерпретации, относящей теорию и такие, например, ее понятия, как электромагнитное поле, электрон и т. п., к объктивному миру, по Карнапу, дать невозможно.

Мотивы отрицательного отношения Брэйтвэйта к использованию моделей для интерпретации и объяснения определяются, как и у Карнапа, приверженностью к юмистской линии в современной гносеологии, Его теория научного объяснения,307 построенная на субъективистском понимании опыта, предназначена соединить применяемую в науке процедуру с требованиями здравого смысла. Выражая свое согласие с Р. Карнапом, Ф. Франком, К. Гемпелем и другими позитивистами, Брэйтвэйт считает, что для понимания теории нет необходимости обращаться к модели. Понимание достигается интерпретацией первоначальных теоретических терминов и тем, как эти термины функционируют в научной теории, т. е. их контекстом. Этот взгляд он называет контекстуалистским (contextualist account) и противопоставляет его взглядам «моделистов». «Конечные теоремы исчисления — пишет, он, интерпретируются как выражения эмпирически проверяемых обобщений, аксиомы исчисления интерпретируются как суждения, из которых эти обобщения логически следуют и теоретические понятия, встречающиеся в исчислении, получают смысл (meaning) имплицитно, благодаря контексту, т. е. благодаря их месту в исчислении.308 Это значит, что такие понятия, как электроны, волновая функция Шрёдингера, гены и т. п. (примеры Брэйтвэйта), не могут быть интерпретированы при помощи модели, а следовательно, не могут получить и модельного объяснения путем сопоставления их с понятиями, описывающими аналогичные процессы или явления природы, структуры, механизмы, закономерности которых нам уже известны. Контекстуалист- ский же подход не только не требует для каждого понятия, относящегося к «ненаблюдаемым сущностям», построения моделей, но и предполагает, что они вредны. «В таком контекстуалистском описании смысла теоретических терминов обращение к модели является совершенно ненужным для полного понимания теории».309

Признавая полезным обращение к модели только для выполнения «психологической функции иллюстрации теории», Брэйтвэйт видит преимущество контекстуалистского' взгляда в том, что он не связан с объективным истолкованием исходных понятий теории в вполне совместим с конвенциализмом. Главную же опасность применения моделей для интерпретации теории и объяснения наблюдаемых явлений он видит в том, что модельное объяснение приписывает первичным понятиям теории объективное содержание и, таким образом, исключает всякий субъективизм и произвол в теории. Вслед за Г. Файхингером Брэйтвэйт утверждает, что модели— это фикции, а «мышление посредством модели есть всегда мышление „как будто" (as if thinking); атомы водорода ведут себя (в известном отношении) так, как будто они являются такими системами, в, каждой из которой электродная планета вращается вокруг протонного солнца. Однако атомы водорода — не солнечные системы; но так думать о них полезно, если только помнить все время, что они в,се же ими не являются. Цена использования моделей — вечная бдительность».310 Однако бдительность в отношении крайностей механистического объяснения, связанных с использованием моделей определенного рода, у Брэйтвэйта перерастает в отказ от возможности и необходимости использовать элементы модели для. объективного объясне- ния некоторых свойств объектов, фиксируемых в понятиях теории.

Другую опасность моделей Брэйтвэйт видит в «перенесении логической необходимости некоторых черт избранной модели на теорию и, таким образом, в ошибочном предположении, что теория или часть теории имеют такую же логическую необходимость, что в действительности является фикцией».311 Таким образом, модель «опасна» тем, что она привносит в теорию и в процесс объяснения объективность, приписывая объективное содержание первичным теоретическим понятиям и трактуя логическую необходимость теории как отражение объективной необходимости. Отказ Брэйтв;эйта от модельного объяснения и модельной интерпретации означает отказ рассматривать научную теорию как раскрытие сущности тех процессов, которые происходят в действительности и определяются объективными законами.

Антимоделистская позиция Брэйтвэйта — еще одно подтверждение того, что стремление освободиться от модельного объяснения порождено желанием «освободить», теорию от всякого отношения к внешнему миру с его причинными связями, объективными закономерностями, структурными особенностями и т. п. Антимоделизм, контекстуализм суть синонимы идеализхма и агностицизма в теории объяснения.

Критика концепции интерпретации и объяснения Карнапа, Брэйтвэйта и др., предпринятая философами, хотя и отдавшими дань некоторым позитивистским предрассудкам, но не согласными с конвенционалистской, субъективистской трактовкой научного объяснения, примечательна в том отношении, что она объективно и независимо от личных философских симпатий того или иного автора укрепляет материалистический взгляд на процедуру и сущность объяснения и место в этой процедуре моделей.

Так, выступая по существу против конвенционалистского агностического и утилитарного подхода к науке, С. Тоулмин требует от науки, чтобы она не только предсказывала, пользуясь формальным аппаратом, но объясняла явления природы и давала бы такую теорию, ко.торая помогала бы понять эти явления.312 Моделям принадлежит важная роль именно как средствам такого объяснения, т. е. неформального подхода к таким сущностям, которые, как например атомы, электроны и т. п., непосредственно не даны в наблюдении. В противоположность Брэйтвэйту, объявившему такие сущности фикциями, он, ссылаясь на Планка и Эйнштейна, указывает, что качественные различия (в логическом отношении и в свойствах) между такими объектами, как столы, стулья и автобусы, и такими, как электроны, гены, поля

и разности потенциалов, не являются основанием считать ттлгтг ШЇЄ фикциями. 4 ЯОСЛЄД-

«Физики имеют право настаивать на том, — говорит TOVT мин,-что к их моделям нельзя относиться С пренебрежением или рассматривать их как-либо иначе в качестве теоретически* фикций, ибо для рассмотрения всех их в. качестве фикций нтаптп предположить, что нет надежды развернуть любую из них очень далеко и считать, что рискованно слишком далеко следовать в направлении вопросов, которые они ставят перед нами»313Напротив, именно в постановке новых вопросов о том что скоы вается за явлениями, и в ответе на эти вопросы — значение модели. «Так, модель света как движущейся субстанции является хорошей моделью не только потому, что она снабжает нас легго понятной интерпретацией чертежей геометрической' ОПТИКИ -1 хотя это —sine qua поп,.—но и потому, что она выводит нас за пределы голой картины чего-то движущегося неопределенного неважно чего, и заставляет нас размышлять о частицах света или световых волнах как о вещах, которые движутся или распространяются; эти размышления принесли свои плоды» 314

Возражая тем, кто из факта неизбежных различий между моделью и объясняемым объектом делает агностические выводы Тоулмин остроумно замечает, что «нельзя употреблять модель ящика, наполненного быстро движущимися биллиардными шарами, для объяснения поведения ящика, наполненного * быстро движущимися шарами: модель может употребляться для объяснения вещей, которые в действительности отличны от нее» 315Однако наличие в определенном отношении сходства между моделями, которые со.здают физики, химики, астрономы, и соответствующими объектами изучения (свет, атомы, планетные системы) дает возможность объяснить и понять определенные черты действительности.

Попытку разработать некоторую теорию модельного объяснения, следуя взглядам Тоулмина, сделал Р. Арре в упомянутой выше книге «Введение в логику науки».316 Называя взгляд Брэйтвэйта формалистическим и по существу осуждая его 317 он выступает как сторонник «неформального взгляда» Тоулмина. Модель является объяснением и облегчает понимание потому что, будучи аналогом (или, по его терминологии, параморфом — умозрительным; или же реальным), она позволяет перенести принципы, закономерности одной группы явлений на другую и, таким образом, раскрыть тонкую структуру искомой области и понять последнюю. Большое значение Арре отводит правилам как построения модели, так и перехода от модели к природе, к изучаемому объекту. Рассматривая различные способы использования модели для объяснения явлений — развертывание (deployment) модели, состоящее в уточнении некоторых ее структурных особенностей, и развитие (development), включающее сочетание разных моделей, дополняющих друг друга (например, волновая и корпускулярная модели в оптике), Арре подчеркивает, что эти способы не являются произвольными, а отвечают фактам и данным эксперимента, «что нет ничего произвольного в построении модели, описание которой выступает как объяснение».318Работа Арре, несмотря на ее отдельные уступки позитивизму, представляет собой несомненную ценность для развития материалистической теории научного объяснения.

Против формалистических концепций понимания и объяснения выступил и один из видных американских философов В. Сел- ларс. Эти концепции, по его словам, дают «в высшей степени искусственную и нереалистическую картину того, что ученые действительно сделали в процессе создания теории».319 По его мнению, гипотетико-дедуктивный метод построения научного объяснения затемняет тот «наиболее важный факт, что процесс придумывания „теоретического" объяснения наблюдаемых явлений в современной науке не выскакивает из головы в готовом виде»,320 а является сложным процессом, включающим индукцию, данные опыта. В этой связи Селларс стремится подчеркнуть тот момент, «что фундаментальные допущения теории обычно развиваются не путем построения неинтерпретированного исчисления, которое могло бы соотноситься желаемым образом с наблюдаемыми фактами, а скорее путем построения модели, т. е. путем описания области известных нам объектов, ведущих себя известным нам образом, так, что мы можем видеть, как возникают явления, которые должны быть объяснены, если они состоят из вещей подобного рода».321

Необходимость моделей для интерпретации теории и в процессе объяснения признает и Е. Хаттен, однако у него модель, как мы отмечали выше, является лишь формой перехода от ста- рай, понятной теории к новой, еще непонятной,322 а не способом объяснения фактической реальности.

К критике формалистического взгляда на теорию в последних своих работах о моделях присоединилась и М. Хесс. Критикуя формалистическую концепцию последователей Дюгема, отвергающих необходимость обращения к каким бы то ни было моделям при построении теории, Хесс особое внимание в этой связи уделяет анализу таких функций модели, как интерпретация, объяснение и предсказание. Утверждениям формалистов о том, что в теории частично интерпретироваться могут лишь выводимые из нее следствия, совпадающие с описаниями наблюдений, но не теоретические суждения и термины, Хесс противопоставляет свою концепцию полной интерпретации посредством моделей- аналогов. При их помощи получается не частичная и косвенная, а полная и прямая интерпретация теоретических терминов и вместе с тем дается «решение так называемой проблемы значения теоретических терминов».323

В качестве примера такой интерпретации она приводит интер- в претацию математической теории колебаний. Предметной областью, к которой относится теория, являются свет, оптические явления, описываемые в суждениях наблюдения, а в качестве модели (моделиг) выступают звуковые колебания, т. е. продольные колебания частиц воздушной среды. В этом случае оказывается возможным интерпретировать такие теоретические термины, как /, а, х, входящие в уравнение математической теории у = a sin 2Kfx соответственно как «частота», «амплитуда» (высота волны) и «расстояние, на которое сместился фронт волны». При этом модель в виде звуковых колебаний воздушной среды помогает перекинуть мост от этих понятий к таким явлениям и свойствам света, как яркость, цвет и т. п. Процедура такой интерпретации разъясняется следующим образом: «Посмотрим сначала, как можно интерпретировать параметр а теории, который уже сопоставлен в моей модели с амплитудой волны. Я полагаю, что модель2 сразу же делает разумным предположение, что „величина" волн соответствует „величине" света, а в случае света „величина" означает яркость. Так же как большее возмущение волны означает более громкий звук, так и большее возмущение волны означает более яркий свет, хотя это не может быть исследовано непосредственно, так как мы не можем „сделать большее волновое возмущение" движением тела, как мы делаем в случае звука».324 Если параметр а интерпретируется как «амплитуда колебаний» и яркость света на основании аналогии со звуком яркость

громкость свойства света

свойства звука то подобным же образом интерпретируется / как «частота» и соответственно «цвет» на основании аналогии цвет

высота тона свойства света

свойства звука В целом процедура интерпретации теории и теоретических терминов в модели, а посредством модели и в самой действительности резюмируется Хесс в следующей схеме: Теория (содержащая

ау / ит. п. в качестве теоретических терминов)

Интерпретация в звуковой модели2

Интерпретация в наблюдаемых явлениях света -> Яркость

а

f

Цвет

Громкость Высота тона Суждения наблюдения в геометрической оптике

Суждения наблюдения над звуковыми явлениями

Суждения наблюдения над световыми явлениями, разложение на цвета и т. д. Здесь большая вертикальная стрелка обозначает направление дедукции, двусторонние стрелки — наблюдаемые отношения аналогии, малые вертикальные .стрелки — описание наблюдаемых явлений.

Эта схема показывает, что посредством моделей (точнее, некоторой иерархии моделей, так как теория звука тоже интерпретируется посредством волновой модели, взятой из области волн на поверхности воды, и т. д.) можно содержательно интерпретировать не только следствия, выводимые из теории, но и ее исходные понятия и утверждения, которые относятся к непосредственно наблюдаемым явлениям и вместе с тем раскрывают их сущность, т. е. не фиксируют отдельные факты и явления, а описывают общие связи и закономерные отношения, существующие в этих явлениях.

Этот краткий обзор дискуссии о природе объяснения показывает, что преодоление формалистических концепций, связанных с конвенционализмом, агностицизмом и вообще с идеалистическим отрывом теории от объективной реальности, идет по пути признания весьма существенной роли моделей как средств ин- терпретации теории, перебрасывающих мост от нее к реальным объектам в действительности, и как орудия объяснения наблюдаемых явлений, данных и фактов, полученных экспериментально.

Ценность дискуссии о модельной интерпретации состояла в том, что сторонники модельного объяснения показали значение моделей не только в аксиоматическом (гипотетико-дедуктив- ном) методе, но и в процессе построения теории, исходящем из изучения фактов, результатов экспериментов над физической реальностью.

Сказанное выше можно резюмировать следующим образом. Модель является средством интерпретации теории и средством интерпретации и объяснения явлений действительности (в том числе наблюдаемых фактов, экспериментальных данных). Интерпретация теории путем указания на ту предметную область, где выполняются положения теории, и интерпретация явлений путем построения модели суть противоположные, но вместе с тем связанные друг с другом направления процесса познания. Модель представляет собой один из моментов познавательного процесса, в которых обнаруживается связь указанных противоположных направлений. Она является узловым пунктом, в котором последние, так сказать, пересекаются или встречаются друг с другом благодаря тому, что она представляет собой некоторую идеализированную структуру, в которой выполняется теория, сохраняющая черты сходства с действительностью, и вместе с тем гомоморфную действительности, но связанную определенным образом с теорией.

В одном из этих направлений — идущем от действительности и наблюдаемых фактов к теории — модель является составной частью рождающейся из экспериментов гипотезы, дает интерпретацию наблюдаемых фактов и явлений, позволяет объяснить их при помощи имеющихся теоретических положений, разработанных применительно к той области, откуда берется модель. В другом из этих направлений — идущем от формальных теорий к их объективному содержанию — построение модели служит содержательной интерпретацией теории, что дает возможность благодаря переходу с одного уровня интерпретации на другой указать в конце концов на ту предметную область теории, которая является уже областью реального мира.

Раскрытие этой роли модели как узлового пункта двух противоположных направлений познавательного процесса позволяет осветить еще одну сторону диалектики познания.