Абдуктивные рассуждения в научном познании

Интерес к идеям Ч.Пирса об абдуктивных рассуждениях возник после широкого распространения гипотетико-дедуктивной модели научного познания. Самым смелым критиком этой модели выступил известный английский специалист по методологии науки Норвуд Рассел Хэнсон, который в целом ряде статей и особенно в книге “Схемы открытия” (The Patterns of Discovery) подверг ее резкой критике. На конкретном материале классической физики и теории элементарных частиц он убедительно показал, что гипотетико-дедуктивная модель, как и прежняя индуктивная модель, неадекватно описывают процесс исследования в науке.

Гипотетико-дедуктивный подход, подчеркивал Хэнсон, показывает нам, что случится, когда физику удастся найти верную гипотезу, но этот метод не может аргументировано обосновать, какую роль изобретательность, настойчивость, воображение и концептуальная смелость, характерные для физики, начиная с Галилея, играют в поиске новых гипотез. А такой поиск гораздо важнее дедуктивной разработки готовых гипотез.

“Физики, — писал он, — не начинают с гипотез, они начинают с данных. Со временем, когда закон будет включен в гипотетико-дедуктивную систему (Г–Д), действительно начинается оригинальное физическое мышление. Скучный процесс дедукции утверждений наблюдения из гипотез начнется только тогда, когда физик увидит, что гипотеза, по крайней мере, будет в состоянии объяснить первоначальные данные. Этот подход полезен только при обсуждении аргументов в пользу законченного исследовательского отчета или для понимания того, как экспериментатор или инженер разрабатывают гипотезу теоретика”[xxi].

С другой стороны, индуктивный подход справедливо обращает внимание на то, что умозаключения в опытных науках совершаются от наблюдений к закону, от частного к общему. Этот факт совершенно игнорируется гипотетико-дедуктивным методом. Однако и индукция через перечисление подтверждающих случаев не может привести к открытию закона. Например, бесчисленные наблюдения показывают, что различные тела при нагревании расширяются, но они не объясняют, почему это происходит. Открытие закона связано как раз с процессом перехода от explicanda (объясняемого явления) к explicans (объясняющей гипотезе).

Если с этой точки зрения взглянуть на важнейшие открытия в истории естествознания, то можно убедиться в том, что выдающиеся ученые в своих исследованиях шли от частного к общему, от явления к гипотезе, способной объяснить явления. Призыв к этому был провозглашен Исааком Ньютоном в предисловии к знаменитому его труду “Математические начала натуральной философии”, где он объявляет основным делом натуральной философии — как тогда называлась физика — аргументировать от явлений.

“Как в математике, так и в натуральной философии, — указывал Ньютон, — исследование трудных предметов методом анализа всегда должно предшествовать методу соединения. Такой анализ состоит в производстве опытов и наблюдений, извлечении общих заключений из них посредством индукции и недопущении иных возражений против заключений, кроме полученных из опыта и других достоверных истин”[xxii]. Однако в отличие от индуктивистов он ясно представляет, что заключения, полученные на основе наблюдений и экспериментов, нельзя считать достоверными. “И хотя аргументация на основании опытов не является доказательством общих заключений, — продолжает он, — однако это лучший путь аргументации, допускаемый природой вещей, и может считаться тем более сильным, чем общйе индукция. ...Путем такого анализа мы можем переходить от соединений к их ингредиентам, от движений — к силам, их производящим, и вообще от действий — к их причинам, от частных причин — к более общим, пока аргумент не закончится наиболее общей причиной”[xxiii].

Поиск таких общих причин и законов требует больших творческих усилий на протяжении длительного периода времени. Известно, например, что Галилею потребовалось свыше 34 лет, чтобы открыть закон свободного падения тел. При этом ему пришлось выступить против авторитета своих предшественников, в частности Аристотеля, который априорно утверждал, что величина пройденного падающим телом пути зависит от скорости, а не ускорения. Подобно всем античным ученым он считал, что совершенным является движение по окружности, по которой двигаются небесные тела, а не прямолинейное инерциальное движение. С не меньшими трудностями пришлось столкнуться также И.Кеплеру при установлении орбиты движения планеты Марс. Он начал свое исследование, опираясь на тщательные наблюдения движения этой планеты, сделанные Тихо Браге. Последний пытался объяснить свои наблюдения с помощью гипотезы, которая основывалась, во-первых, на геоцентрической системе мира Птолемея, во-вторых, на постулате, что орбитой Марса должна быть окружность. Однако результаты его вычислений значительно расходились с собственными наблюдениями. Кеплер при создании своей гипотезы исходил из гелиоцентрической системы, центром которой служило Солнце, что в корне преобразило схему его поисков. Центральное положение Солнца с его огромной массой не могло не повлиять на форму орбит планет. Поэтому в отличие от Тихо Браге он исследовал множество других замкнутых кривых, которые могли быть орбитой Марса, а именно овал и овоид, пока не остановился на эллипсе. Следствия, полученные из предполагаемой эллиптической орбиты, точно совпали с действительными результатами наблюдений движения Марса, сделанными Тихо Браге на протяжении нескольких лет. Экстраполяция найденного результата на другие планеты не была связана с большими трудностями, поскольку Кеплер руководствовался открытыми им двумя другими законами движения планет.

Тщательно проанализировав процесс открытия Кеплером эллиптической орбиты движения планет, Н.Р.Хэнсон, как и до него Ч.С.Пирс, задают вопрос: представляет ли это открытие умозаключение вообще? Конечно, оно не является дедуктивным умозаключением потому, что оно не идет от общего к частному. С другой стороны, оно не представляет и индуктивного умозаключения, хотя и совершается от частного к общему, как пытался утверждать в своей “Системе логики” Джон Стюарт Милль. Хэнсон считает, что рассуждение от опытных данных к гипотезе или закону представляет собой типичное абдуктивное, или ретродуктивное, умозаключение, ибо укладывается в приведенную несколькими страницами выше схему, а самое главное — оно идет от explicand’a к explicans’y.

Здесь мы подходим к самому трудному и весьма дискуссионному вопросу, который часто задают сторонникам абдуктивных рассуждении. Поскольку генерирование научных гипотез представляет творческий процесс, требующий интуиции, воображения и большого опыта, то, как можно представить его в виде логического алгоритма, не возвращает ли нас такой подход к дискредитировавшей себя логике открытия в форме индуктивной логики Ф.Бэкона или символического исчисления Г.В.Лейбница?

Сторонники гипотетико-дедуктивного метода заявляют, как мы видели, что процесс генерирования гипотез и открытия новых идей в науке представляет интерес для психологии, это — сфера деятельности гения, творца, но не логики. Хэнсон считает такой взгляд ошибочным или, по меньше мере, необоснованным.

“Если установление гипотез через их предсказания имеет логику, то тоже следует сказать об обдумывании (conceiving) гипотез. Создать идею ускорения или универсальной гравитации может только гений, ничуть не меньший, чем Галилей или Ньютон. Но это вовсе не означает, что размышления, ведущие к этим идеям, являются неразумными”[xxiv].

Хотя заключения абдукции не могут считаться достоверными, но степень их правдоподобности может быть увеличена за счет использования различного рода эвристических правил и принципов, которые меняются от одной науки к другой. Таким образом, в процессе научного поиска абдукция играет роль логической схемы, руководствуясь которой можно вести этот поиск более организовано, целенаправленно и эффективно. По своей структуре она представляет собой умозаключение, или рассуждение, отличающееся как от индукции, так и дедукции. В то же время абдукция не является объединением дедукции и индукции, хотя они и используются в ходе такого рассуждения. Действительно, с помощью дедукции делаются все выводы из пробных гипотез, но индукция используется исключительно для проверки и подтверждения этих гипотез.

Главное, что отличает абдукцию от других форм рассуждений, это — тщательный анализ данных, которые требуют объяснения. Именно с них начинается поиск объяснения и, следовательно, все исследование в целом. Предварительные предположения и рабочие гипотезы могут выявить новые данные и постепенно улучшать правдоподобность окончательной гипотезы. Поэтому поиск гипотез осуществляется здесь в тесном взаимодействии с эмпирическими данными, теории с опытом. Очевидно, что для выдвижения правдоподобных гипотез одних эмпирических данных недостаточно, ибо на основе одних и тех же данных можно построить самые различные гипотезы. Исследователь же стремится найти такую гипотезу, которая была бы ближе к истине. Какие приемы и методы он может использовать для этого?

Не говоря уже об интуиции, воображении, догадках и других приемах скорей психологического, чем логического характера, наиболее распространенными методами поиска являются различные эвристические методы, которые в каждой науке имеют свой специфический характер. Так, например, Ньютон при построении классической механики опирался на способ построения теории, который впоследствии получил название метода принципов. В соответствии с ним при создании классической механики он опирался, прежде всего, на те законы, которые были открыты его предшественниками, а именно закон свободного падения тел Г.Галилея, законы движения планет И.Кеплера и законы колебательных процессов Х.Гюйгенса. Поэтому законы ньютоновской механики выступают как обобщения или принципы, из которых могут быть логико-математическими методами получены вышеперечисленные частные законы. Поэтому сам Ньютон формулирует новый принцип построения теории следующим образом: “...вывести два или три общих начала движения из явлений и после этого изложить, каким образом свойства всех телесных вещей вытекают из этих явных начал, — было бы очень важным шагом в философии, хотя причины этих начал и не были еще открыты”[xxv].

В частности, он ссылался, например, на закон всемирного тяготения, причина которого оставалась нераскрытой. “Довольно того, что тяготение на самом деле существует и действует согласно изложенным нами законам и вполне достаточно для объяснения всех движений небесных тел и моря”. Поиск таких общих начал или принципов механики был бы невозможен без творчества, опирающегося на интеллектуальную интуицию и воображение. Поскольку же он контролировался ранее открытыми законами, а не эмпирическими данными, которые в конденсированной форме охватывались этими законами, то найти указанные общие принципы можно было легче.

В современной науке для поиска более глубоких и общих теорий используются специальные эвристические принципы, каким является, например, принцип соответствия, с помощью которого был построен математический аппарат квантовой механики на основе переинтерпретации уравнений классической механики. Впервые попытку “применения квантовой теории на такой точке зрения, которая дает надежду рассматривать теорию квантов как рациональное расширение наших обычных представлений”[xxvi], предпринял выдающийся датский физик Нильс Бор. В неявной форме принцип соответствия использовался уже при создании общей теории относительности. Другими видами эвристических методов являются мысленный эксперимент, построение концептуальных и математических моделей и т.п. средства, которые облегчают поиск и открытие принципов законов науки. Даже такие распространенные эвристические средства, как критерий простоты законов, их симметрии, общности и другие, в ряде случаев оказываются весьма полезными в процессе поиска, особенно в математическом естествознании.