Страница 5 из 21
Производя интерпретации (объяснения) результатов наблюдений и экспериментов, ученый должен быть осторожен. Уж очень хрупок лед, под которым простирается глубокое озеро выдумок и домыслов. Поспешные выводы чаще всего ведут к ошибкам и курьезным ситуациям. К примеру, медицинские опыты над животными несут много важной информации, но экстраполяция выводов с животных на человека далеко не всегда возможна. Например, фармакокинетика (распространение лекарства в крови и выведение его) человека отличается даже от фармакокинетики шимпанзе. Если какое-то химическое вещество проявляет нужную активность при лечении рака у крыс, из этого вовсе не следует успешность применения данного вещества для человека. Другой пример – сомнительность многих выводов в классической психологии, когда теоретические обобщения разными авторами делались на основании описанных наблюдательных случаев отдельных пациентов.
Опасности экстраполяций иллюстрирует яркий пример из истории физики, связанный с открытием явления сверхпроводимости. К началу XX века считалось, что электрическое сопротивление металлов должно линейно уменьшаться с уменьшением температуры. Опытная проверка этой зависимости была затруднена техническими сложностями охлаждения веществ до сверхнизких температур, и физики просто экстраполировали известные знания, считая, что при охлаждении металлов до абсолютного нуля температур сопротивление тоже будет плавно уменьшаться до нуля (см. рис. ниже).
В 1908 году голландский физик Хейке Камерлинг-Оннес сумел получить жидкий гелий и довести его до температуры 1 К[10]. С помощью него он изучил электрические свойства металлов при низких температурах. В 1911 году он неожиданно обнаружил, что при температуре около 4 К сопротивление ртути резко спадает до нуля. Так было открыто явление сверхпроводимости. То есть теоретическая экстраполяция оказалась неверной. Впоследствии было открыто множество других сверхпроводящих веществ, в том числе проявляющих эти свойства при достаточно высоких температурах (60 К, 78 К и даже 166 К), что дает возможность использовать сверхпроводники в различных сферах человеческой деятельности.
1. Зависимость сопротивления ртути Я от температуры TV теоретическая ожидаемая зависимость
2. Магнит левитирует над высокотемпературным сверхпроводником, помещенным в жидкий азот. Благодаря так называемому эффекту Мейспера физики научились осуществлять левитацию объектов
3. Зависимость сопротивления ртути R от температуры Т, фактическая зависимость.
Обработав весь массив накопленной информации, мы получим некоторое эмпирическое обобщение или эмпирический закон. Здесь мы можем не углубляться во внутреннюю сущность явления, но «в результате многочисленных наблюдений и экспериментов» знаем, что оно устроено именно так. Примеры эмпирических законов: законы Кеплера о движении планет, закон Ома для участка электрической цепи, законы Менделя в генетике и классический закон сохранения энергии.
Французская академия наук с 1775 года перестала принимать к публикации работы о вечных двигателях. В чем, казалось бы, причина, ведь на тот момент не было никаких глубоких теоретических исследований, доказывающих принципиальную невозможность их построения? Все дело в том, что накопился обширный и разносторонний отрицательный опыт. И научное сообщество Франции решило, что тратить свое время на подобные вещи и подобных «изобретателей» не нужно. Сейчас мы можем показать и на фундаментальном уровне, почему вечный двигатель невозможен (статистическая физика и понимание феномена энтропии не дадут соврать). Но тогда было достаточно и эмпирических обобщений. По той же самой причине научное сообщество весьма скептически относится и к заявлениям об экстрасенсорных способностях. «Наизучались уже, хватит», – говорят ученые. Факты, предъявляемые самоназванными экстрасенсами, должны быть поистине нокаутирующими, чтобы наука начала с ними работать[11].
Правильная интерпретация эмпирических данных здесь играет первостепенную роль: все ли факторы, повлиявшие на проведение эксперимента, учтены; насколько верно оценена погрешность измерений; является ли корреляция между данными действительным следствием причинно-следственной связи между явлениями. Процесс обработки полученных данных, выявление ошибок и неточностей, определение погрешностей могут занимать достаточно большое время. Выдающийся советский физик Петр Капица вспоминал о своем опыте работы с Эрнестом Резерфордом, автором планетарной модели атома:
«Резерфорд хорошо знал, какая опасность таится в необъективности интерпретации экспериментальных данных, имеющих статистический характер, когда ученому хочется получить желаемый результат. Обработку статистических данных он проводил очень осторожно; интересен метод, который он применял. Счет световых вспышек проводили обычно студенты, которые не знали, в чем заключается опыт. Кривые по полученным точкам проводили люди, которые не знали, что должно было получиться. Насколько мне помнится, Резерфорд и его ученики не сделали ни одного ошибочного открытия, в то время как их было немало в других лабораториях».
Становится понятно, почему физику называют точной наукой.
5. Механизмы науки. От гипотезы к теории
В науках, называемых эмпирическими или описательными, например в геологии, эмпирические обобщения завершают исследование. В теоретических и экспериментальных науках это только начало. Дальше следует выдвижение гипотезы. Научная гипотеза – это некоторое предположение, объясняющее причины явления или совокупности явлений.
«Эмпирическое обобщение опирается на факты, индуктивным путем собранные, не выходя за их пределы и не заботясь о согласии или несогласии полученного вывода с другими существующими представлениями о природе… При гипотезе принимается во внимание какой-нибудь один или несколько важных признаков явления и на основании только их строится представление о явлении, без внимания к другим его сторонам. Научная гипотеза всегда выходит за пределы фактов, послуживших основой для ее построения».
При выдвижении научной гипотезы одних накопленных опытных данных уже недостаточно. Яблоки и камни падают на землю. Но не все тела ведут себя так же. Например, Луна на Землю не падает. Гений Ньютона заключался в том, что он увидел общее за, казалось бы, разнородными явлениями: падением тел на землю и вращением Луны вокруг Земли. Выдвижение гипотез в науке – это качественный скачок вперед. Это момент чистого творчества.
Выдвинув гипотезу, ученый возвращается на эмпирический уровень для ее проверки. Лучшим доказательством правильности гипотезы будет подтверждение следствий из нее, о которых не было известно до ее выдвижения. Причем крайне желательно проводить новые опыты так, чтобы в первую очередь выяснить границы применимости гипотезы или даже опровергнуть ее в каких-то случаях. Желающий найти подтверждение своим доводам всегда их найдет. Для ученого же важна истина. Проверочные опыты для гипотезы – это как закалка для огнестрельного оружия на заводе-изготовителе. Нужны экстремальные условия, в которых, вероятно, техника никогда применяться не будет: огонь, вода, мороз, пыль. Потому что оружие не должно подвести в самый ответственный момент. Научная гипотеза точно так же должна быть надежной. И должна испытываться на прочность. Жаль, что многие исследователи паранормальных явлений, нетрадиционных методов лечения, астрологии, свидетели НЛО крайне несерьезно относятся к любым заявлениям о паранаучных и псевдонаучных феноменах. Никаких испытаний на прочность ими не проводится, заявления о сверхъестественном сразу же принимаются на веру.
10
К или Кельвин, – единица измерения температуры в физике. Температура в 1 К соответствует значению минус 272 °C.
11
Совсем недавно ЦРУ опубликовало секретные материалы за 50 лет своей работы. Массив насчитывает 775 тысяч документов, в том числе содержит и файлы об изучении феномена НЛО и изучении паранормальных способностей. Url: https://ruposters.ru/news/07-02-2017/ssha-opasalis-diplomatov-ekstrasensov