На захист науки

Це битва за серце і душу науки, в той час, коли деякі політики та релігійні фундаменталісти ставлять під сумнів наукові результати - від зміни клімату до теорії еволюції. Потенційній втраті довіри громадськості до науки можна протидіяти глибоким діалогом між вченими та філософами. (Джордж Елліс та Джо Сілк)

Я цитував статтю "Науковий метод: захищаємо цілісність фізики", опубліковану Еллісом і Шолком наприкінці минулого року в журналі Nature. Це надзвичайно важлива стаття, оскільки в ній розглядаються спроби змінити метод перевірки наукових теорій.

Я нагадую вам, що наука складається з набору гіпотез, які базуються на спостереженнях та експериментах. Ці гіпотези постійно змінюються, навіть відмовляються, якщо нові спостереження показують, що вони не збігаються з реальністю. Просто погляньте на історію фізики, щоб побачити, як цей механізм працював з часом. Завдяки суворому застосуванню цього механізму наука має якість самокорекції. Тільки після того, як буде накопичено достатню кількість чітких доказів на користь гіпотези, це стане науковою теорією.

Серйозна проблема виникла у фізиці, з занепокоєнням каже Елліс і Шовк: «Цього року [2014] дебати в колах фізиків набули тривожний оборот. Зважаючи на труднощі із застосуванням фундаментальних теорій [фізики] до спостережуваного Всесвіту, деякі дослідники закликають змінити спосіб здійснення теоретичної фізики. Вони прямо вимагають, що якщо теорія є досить елегантною та пояснювальною, то її більше не потрібно підтверджувати експериментально. Таким чином, відмовляються від багатовікової традиції, в якій наукові знання були емпіричними. Ми з цим не згодні. Як сказав Карл Поппер: теорія повинна бути фальшивою, щоб бути науковою теорією. Теоретична фізика ризикує стати нічиєю країною, між математикою, фізикою та філософією, яка вже не відповідає жодним критеріям ".

Який критерій фальсифікації заявив Поппер? Деякі його книги також з’явилися на румунській мові. Далі я цитую «Логіку досліджень» (1981, Науково-енциклопедичне видавництво). Тут Поппер стверджує: «Що стосується мене, то я вважатиму емпіричною або науковою лише ті системи, які можуть бути перевірені (контрольовані) досвідом. У сукупності ці міркування приводять нас до висновку, що не критерій розмежування повинен сприйматись не перевіряемості, а фальсифікації.

Іншими словами, я не вимагаю, щоб систему можна було позитивно виокремити раз і назавжди на основі емпіричних критеріїв, але вимагаю, щоб логічна форма системи давала можливість її негативно виділити шляхом емпіричного тестування: а саме: Система емпіричних наук повинна мати можливість зазнати невдач у протистоянні з досвідом. (Твердження "Завтра тут буде дощ або не буде дощу", яке не можна спростувати, я не буду характеризувати його як емпіричний, на відміну від твердження "Завтра тут буде дощ") ".

Коротше кажучи, для того, щоб бути науковою, теорія повинна залишити можливість її спростування експериментально, емпірично. Повертаюся зараз до статті «Природа». Елліс і Сілк дають невеликий приклад неможливості фальсифікації: «Теоретик Пол Штейнхардт показав, що інфляційна космологічна теорія не може бути науковою, оскільки вона настільки гнучка, що може адаптуватися до будь-якого експериментального результату. Філософ Річард Давід і космолог Шон Керрол виступили проти цієї критики, закликаючи послабити вимоги до перевірки фундаментальної фізики. Що це?

Космолог Шон Керрол, відповідаючи на запитання "Які наукові ідеї слід припинити?", Започатковане в минулому році Інтернет-виданням "Edge", стверджував, що, з його точки зору, принцип скасовуваності повинен бути скасований. "Критерій фальсифікації є чимось дуже важливим для науки, але він стає тупим інструментом, коли потрібні тонкість і точність. Я хочу наголосити на двох важливих рисах хороших наукових теорій: вони чітко визначені та емпіричні. Будучи «чітко визначеним», я розумію, що теорія говорить нам щось чітке і однозначне про те, як працює реальність.

Критерій "емпіризм" вимагає певної уваги. Його можуть неправильно зрозуміти, враховуючи значення "робити фальшиві прогнози". Але в реальному світі взаємодія теорії та експерименту не дуже чітка. Теорія судиться за її здатністю враховувати дані, але шлях до цієї перевірки може бути непрямим ".

Керролл пропонує два приклади науково обгрунтованих теорій, які не відповідають "критерію підробливості": теорія струн і теорія мультивсесвіту. Щодо мультивсесвіту, Керрол зазначає, що “ми не можемо (принаймні зараз) спостерігати мультивселенну безпосередньо. Але існування мультивсесвіту драматично впливає на [фізичні] параметри нашого Всесвіту.

У цьому сенсі успіх чи невдача цієї ідеї є зрештою емпіричним. Його чеснота полягає не в тому, що він відповідає туманним принципам міркувань, а в тому, що він допомагає нам враховувати дані. Це навіть якщо ми ніколи не можемо відвідати інші всесвіти ".

Таким чином, Елліс і Шовк у своїй статті "Природа" протидіють аргументації Керрол щодо мультивсесвіту. "У теорії мультивсесвіту пояснення можна давати незалежно від того, що спостерігають астрономи. Будь-яка комбінація космологічних параметрів може десь існувати, і теорія може мати якомога більше змінних ". Іншими словами, в теорії мультиверсу ви можете упорядкувати математичний опис, як вам заманеться, щоб ви могли описати будь-який тип Всесвіту, який вам спадає на думку, щось подібне до того, що сказав Поппер, коли давав приклад твердження "Завтра буде дощ чи не дощ".

З іншого боку, філософ Річард Давід (згаданий авторами статті в Nature) за останні роки опублікував кілька статей, в яких він виступав за інший підхід до методу науки, який він називає "неемпіричним підтвердженням", принаймні в щодо теорії струн. Як ви напевно знаєте, в теорії струн елементарні частинки замінюються одновимірними струнами, які вібрують у просторі, що має 6 або 7 додаткових розмірів. Ці додаткові розміри ущільнені і безпосередньо не доступні для уявних вимірювань.

Давид вважає, що у випадку теорії струн може бути використаний байєсівський аналіз - статистичний метод, який може визначити ймовірність відповідності теорії фактам. "Давид прирівнює підтвердження до збільшення ймовірності того, що теорія є істинною чи життєздатною", - пояснюють Елліс і Шовк у статті "Природа", і далі ", але це збільшення ймовірності [в свою чергу] є суто теоретичним. На наш погляд, такий підхід - це крок адвокатури. Замість того, щоб наукова теорія підтверджувалася експериментальними доказами, стверджується, що це твердження може базуватися на теоретичних висновках.

Але висновки, що логічно дійшли до математики, не обов'язково стосуються реальності. Експерименти показали, що красиві та прості теорії виявилися неправильними, як це має місце з теорією стаціонарного Всесвіту в космології. Ми не можемо знати, що альтернативних теорій [теорії струн] не буде. Ми знаємо лише те, що ми їх ще не знайшли. З її численними варіантами теорія струн недостатньо чітко визначена, і, на наш погляд, це поки що лише обіцянка ".

Тепер дозвольте мені розкрити дужки. До Інтернет-версії статті Елліса і Шолка Річард Давід розмістив коментар на захист своєї точки зору, заявивши, що він також не вірить, що "красиві та прості теорії" обов'язково правильні, і що він ця теорія струн життєздатна після того, як це знайдете

і) немає альтернатив теорії
ii) теорія пояснює більше аспектів, ніж ті, для яких вона була розроблена
iii) загалом, інші теорії, які відповідали першим двом критеріям, виявилися правильними після тестування.

"Ми припустили, що ці три спостереження зіграли важливу роль не лише у підвищенні довіри до емпірично непідтверджених теорій, таких як теорія струн, але й у науці ХХ століття".

Я повертаюся до статті Елліса та Сілка: «Наслідок завищення значення певних теорій є глибоким. На кону - науковий метод. На наш погляд, стверджувати, що теорія настільки хороша, що їй більше не потрібні підтвердження та експериментальні випробування, ризикує викликати у широкої громадськості помилкове уявлення про те, як робиться наука, широко відкриваючи двері псевдоучених, які стверджують, що їх ідеї відповідають подібним критеріям.

Ми вважаємо, що проблема зводиться до відповіді на одне питання: які потенційні спостереження чи експериментальні докази можуть переконати, що теорія помилкова і що від неї потрібно відмовитись? Якщо у нас немає такої відповіді, то у нас немає наукової теорії ".

Ви помітили, що в цій статті моїх слів було дуже мало. Причина проста. Хоча я справді захоплений теорією мультиверсуму та теорією струн, я повністю згоден з ідеями, висловленими у статті, опублікованій Еллісом та Шолком. Якою б привабливою не була, якою б красивою не була наукова гіпотеза, у нас немає причин знижувати планку, щоб усунути необхідність протистояти науковому експерименту.

Дуже часто я чую думку про те, що всілякі речі, від паранормальних явищ до гомеопатії, не можна довести в строгих наукових рамках, і що для них і заради них ми повинні перейти до наукового методу в найважливіших його думка: необхідність підтвердження експериментів та спостережень.

Я закінчу цитатою Поппера, взятою з книги, про яку я вам розповідав раніше. "Гра під назвою наука, в принципі, не має кінця: той, хто одного дня вирішить не перевіряти подальші наукові твердження, а вважати їх остаточно підтвердженими, той залишає гру".