Научные теории в физике должны быть подтверждены экспериментами. Но эксперименты следует интерпретировать в контексте научных теорий. Это как змея, кусающая себя за хвост?
Например, с помощью сканирующего туннельного микроскопа можно увидеть отдельные атомы. Это звучит как окончательное доказательство существования атомов. Но изображение, которое мы видим, на самом деле вычисляется компьютером на основе концепции квантового туннелирования.
Я мог бы также привести в пример кварки, которые нельзя наблюдать напрямую, или бозоны Хиггса. Их открытие требует сложных экспериментов, интерпретации которых далеки от здравого смысла и требуют теоретического анализа.
Я согласен с тем, что научные теории и реализованные эксперименты составляют неразрывное целое. Но могла ли иная история науки привести к принципиально иным теориям, чем квантовая механика или теория относительности? Являются ли принятые в настоящее время научные теории лишь случайными историческими конструкциями, а не самыми близкими известными приближениями к истине?
Дело в том, что вы делаете то, что, как известно, подчеркивает Кун в структуре научных революций. Вот лингвистическая формулировка: если значение утверждений наблюдений зависит от значения теоретических терминов, тогда теории несоизмеримы. Мы не можем сказать, что приближаемся к истине, потому что истина имеет смысл только внутри теории, а теории нельзя сравнивать с их альтернативами на нейтральных основаниях.
Возможный ответ дает Патнэм: может иметь место локальная несоизмеримость, но сохраняется преемственность в значении теоретических терминов между различными теориями. Например, значение слова «кислота» не меняется радикально с современными атомными теориями, потому что кислота относилась не к симптомам или набору наблюдений (вкус...), а к гипотетической причине этих симптомов, которая только уточняется современными теориями. теории. Современное определение кислоты, возможно, демонстрирует тот тип цикличности, о котором вы говорите, но есть преемственность в значении и нейтральные основания для сравнения различных теорий, которые можно найти, например, в повседневном языке.
В заключение следует отметить, что теоретические утверждения, строго говоря, не поддаются проверке из-за этой цикличности, но их глобальный успех в отличие от альтернативных теорий дает нам основания верить в их истинность.
Я думаю, математика научила нас тому, что «основы» — неподходящий способ думать об интеллектуальных структурах.
«Фундамент» математики с функциональной точки зрения действительно ближе к «середине». На самом деле он основан на геометрии и теории чисел, которые люди легко понимают. Но они кажутся сложными в других отношениях, поэтому предпринимаются глубокие попытки сконструировать все из самых базовых понятий. Короче говоря, эти попытки только что развеяли парадокс Рассела, указывающий на то, что то, что мы рассматриваем как очень простые концепции, на самом деле довольно сложно в других отношениях.
Физика и все другие науки имеют ту же проблему, но в некотором смысле она более очевидна и ее легче скрыть. Мы согласны с тем, что физика создается по соглашению тех, кто ее практикует, а математика не кажется таковой, по крайней мере на первый взгляд. Мы можем рассматривать массу или гравитацию как более базовую концепцию, мы можем предпочесть рассматривать либо заряд, либо ядерный состав как более простой способ видения вещей. «Вниз» по сложности явно более относителен.
Но в то же время в области физики представление о том, что «низ» действительно существует, как-то лучше сохраняется. По мере того как мы видим, что частицы и интегрирующие теории все больше и больше укореняются в предположениях о более сложных процессах, которые используются для их обнаружения и доказательства их существования, нам и в голову не приходит, что мы глубоко укореняемся в слоях предположений. Каждый слой кажется таким очевидным и ясным. Это тот же набор предположений, на который мы полагаемся, чтобы наши повседневные технологии работали, так зачем нам их ставить под сомнение?
Мы подвергаем сомнению подобные вещи только тогда, когда что-то действительно глубоко идет «не так»: когда мы не можем броситься в луч света и увидеть, как складываются наши относительные скорости; когда нам нужно что-то непрерывное, чтобы действовать меньше как континуум, чтобы не было бесконечно много тепла, создаваемого конечным количеством энтропии. Затем нам нужны расширения теорий, которые действительно, кажется, почти уничтожают сами теории.
Модель парадигм Куна хорошо отражает это. Столкнувшись с теорией, которая таким образом пожирает сама себя, мы пересматриваем, что является более базовым, а что более производным, чтобы мы могли изменить свой взгляд на предмет и вернуть ощущение полного охвата. В процессе мы обнаруживаем, что некоторые из данных, которые мы считали надежными, просто неверны или что у нас больше нет способов их объяснить.
В этом смысле все эти теоретические конструкции можно было бы полностью переформулировать в совершенно иных терминах, если бы открытия, породившие их, происходили в разном порядке и были переставлены в иных терминах. В будущем они вполне могут быть значительно перестроены.
Это ставит науку в то же положение, в котором теория множеств поставила математику: то, что является общим опытом, на самом деле является тем, что необходимо поддерживать в качестве «фундамента» науки, той частью, которая не может быть потеряна при смене парадигм. Вещи, которые ученые в этой области считают «более простыми», на самом деле почти бесконечно пересматриваются и, вероятно, будут рассматриваться по-другому в каком-то будущем поколении.
В этом смысле ни в одной науке нет «нисходящего» направления сложности.
Научная теория несовершенна. Почти всегда она подкреплена математикой. Математика не дает физической основы. Я думаю, что математика в некоторых случаях привела нас в том направлении, в котором считается, что решение о приобретении ментального осознания «основы» считается неправильным исходным пунктом.
Вместо этого мы, кажется, переходим из одного места в другое с помощью математики, хотя математика — это внешний инструмент, внешний по отношению к уму. Как мы можем полностью понять что-то, если большая часть выполняемой работы остается вне ума? Таким образом, мы остаемся с теорией.
Например, в отношении специальной теории относительности чаще всего можно встретить математику, используемую в качестве компонента (компонентов) в общем объяснении того, чем на самом деле является специальная теория относительности. При этом мы обычно заканчиваем тем, что используем математику, связанную со специальной теорией относительности, для объяснения самой специальной теории относительности. Другими словами, мы приходим к круговому мышлению. Таким образом, мы никогда не раскрываем полностью основу или причину.
Но это не обязательно так.
Например, из-за отсутствия образования в области физики меня очень интересовало «движение». В глубине моего сознания это казалось несколько странным, и поэтому я, в свою очередь, намеревался полностью понять это. Я начал анализировать это, используя только разум. Результатом стало полное понимание специальной теории относительности, а также раскрытие основы, в которой она находится. Я также преобразовал это понимание в уравнения.
Уравнения оказались такими же, как известные как уравнение сокращения длины Лоренца-Фицджеральда, уравнение замедления времени, уравнения преобразования Лоренца и уравнение сложения скоростей. Таким образом, в данном случае уравнения были результатом, а не источником. В свою очередь, начав с основ, СТО стала чрезвычайно простой и интуитивно понятной.
Метод, с помощью которого я вывел уравнения, больше нигде не встречается. Мой пошаговый анализ движения (9 коротких видеороликов на YouTube продолжительностью 1 час 39 минут) можно посмотреть в моем профиле, если интересно.
Мауро АЛЛЕГРАНСА
вирмайор