Структура научных революций

Необходимость изменить значение установленных и общеизвестных  понятий — основа революционного воздействия теории Эйнштейна. Хотя это изменение более тонкое, нежели переход от геоцентризма к гелиоцентризму, от флогистона к кислороду или  от корпускул к волнам, полученное в результате его концептуальное преобразование имеет не менее решающее значение для разрушения ранее установленной  парадигмы. Мы даже можем увидеть  в концептуальном преобразовании прототип революционной переориентации в  науках. Именно потому, что такое  преобразование не включает введения дополнительных объектов или понятий, переход от ньютоновской к эйнштейновской механике иллюстрирует с полной ясностью научную революцию как смену  понятийной сетки, через которую  учёные рассматривали мир.

Этих замечаний будет  достаточно, чтобы доказать тезис, который  в ином философском климате мог  бы быть принят без доказательств. По крайней мере для учёных большинство  очевидных различий между отбрасываемой  научной теорией и её преемницей вполне реально. Хотя устаревшую теорию всегда можно рассматривать как  частный случай её современного преемника, она должна быть преобразована для  этой цели. Преобразование же является тем, что может осуществляться с  использованием преимуществ ретроспективной  оценки — отчётливо выраженного  применения более современной теории. Кроме того, даже если это преобразование было задумано для интерпретации  старой теории, результатом его применения должна быть теория, ограниченная до такой  степени, что она может только переформулировать то, что уже  известно. Вследствие своей экономичности  эта переформулировка теории полезна, но она не может быть достаточной  для того, чтобы направлять исследование.

Примем, таким образом, теперь без доказательства, что различия между следующими друг за другом парадигмами  необходимы и принципиальны. Можем  ли мы затем сказать более точно, каковы эти различия? Их наиболее очевидный  тип уже неоднократно иллюстрирован  выше. Следующие друг за другом парадигмы  по-разному характеризуют элементы универсума и поведение этих элементов. Иными словами, их отличие касается таких вопросов, как существование внутриатомных частиц, материальность света, сохранение теплоты или энергии. Эти различия являются субстанциональными различиями между последовательными парадигмами, и они не требуют дальнейшей иллюстрации. Но парадигмы отличаются более чем содержанием, ибо они направлены не только на природу, но выражают также и особенности науки, которая создала их. Они являются источником методов, проблемных ситуаций и стандартов решения, принятых неким развитым научным сообществом в данное время. В результате восприятие новой парадигмы часто вынуждает к переопределению основ соответствующей науки. Некоторые старые проблемы могут быть переданы в ведение другой пауки или объявлены совершенно «ненаучными». Другие проблемы, которые были прежде несущественными или тривиальными, могут с помощью новой парадигмы сами стать прототипами значительных научных достижений. И поскольку меняются проблемы, постольку обычно изменяется и стандарт, который отличает действительное научное решение от чисто метафизических спекуляций, игры слов или математических забав. Традиция нормальной науки, которая возникает после научной революции, не только несовместима, но часто фактически и несоизмерима с традицией, существовавшей до неё.

Влияние работы Ньютона на традиции нормальной научной практики XVII века служит ярким примером этих более тонких последствий смены  парадигмы. Ещё до рождения Ньютона  «новая наука» столетия достигла успеха, отбросив наконец аристотелевские  и схоластические объяснения, которые  сводились к сущностям материальных тел. На рассуждение о камне, который  упал потому, что его «природа»  движет его по направлению к центру Вселенной, стали смотреть лишь как  на тавтологичную игру слов. Такой  критики раньше не наблюдалось. С  этого времени весь поток сенсорных  восприятий, включая восприятие цвета, вкуса и даже веса, объяснялся в  терминах протяжённости, формы, места  и движения мельчайших частиц, составляющих основу материи. Приписывание других качеств  элементарным атомам не обошлось без  неких таинственных понятий и  поэтому лежало вне границ науки. Мольер точно ухватил новое веяние, когда осмеял доктора, который объяснял наркотическое действие опиума, приписывая ему усыпляющую силу. В течение  последней половины XVII века многие учёные предпочитали говорить, что  сферическая форма частиц опиума даёт им возможность успокаивать  нервы, по которым они распространяются[102 - О корпускуляризме вообще см.: M.Boas. The Establishment of the Mechanical Philosophy. — «Osiris», X, 1952, p. 412—541. О воздействии формы частиц на вкусовые ощущения см.: Ibid., p. 483.].

На предыдущей стадии развития науки объяснение на основе скрытых  качеств было составной частью продуктивной научной работы. Тем не менее новые  требования к механико-корпускулярному  объяснению в XVII веке оказались очень  плодотворными для ряда наук, избавив  их от проблем, которые не поддавались  общезначимому решению, и предложив  взамен другие. Например, в динамике три закона движения Ньютона в  меньшей степени являлись продуктом  новых экспериментов, чем попыткой заново интерпретировать хорошо известные  наблюдения на основе движения и взаимодействия первичных нейтральных корпускул. Рассмотрим только одну конкретную иллюстрацию. Так как нейтральные корпускулы могли действовать друг на друга  только посредством контакта, механико-корпускулярная точка зрения на природу направляла стремление учёных к совершенно новому предмету исследования — к изменению  скорости и направления движения частиц при столкновении. Декарт поставил проблему и дал её первое предположительное  решение. Гюйгенс, Рен и Уоллис расширили  её ещё больше, частью посредством  экспериментирования, сталкивая качающиеся грузы, но большей частью посредством  использования ранее хорошо известных  характеристик движения при решении  новой проблемы. А Ньютон обобщил  их результаты в законах движения. Равенство «действия» и «противодействия»  в третьем законе является результатом  изменения количества движения, наблюдающегося при столкновении двух тел. То же самое  изменение движения предполагает определение  динамической силы, скрыто входящее во второй закон. В этом случае, как  и во многих других, в XVII веке корпускулярная парадигма породила и новую проблему и в значительной мере решение  её[103 - R. Dugas. La m?canique au XVIIe si?cle, Neuchatel, 1954, p. 177—185, 284—298, 345—356.].

Однако, хотя работа Ньютона  была большей частью направлена на решение проблем и воплощала  стандарты, которые вытекали из механико-корпускулярной точки зрения на мир, воздействие  парадигмы, возникшей из его работы, сказалось в дальнейшем в частично деструктивном изменении проблем  и стандартов, принятых в науке  того времени. Тяготение, интерпретируемое как внутреннее стремление к взаимодействию между каждой парой частиц материи, было скрытым качеством в том  же самом смысле, как и схоластическое понятие «побуждение к падению». Поэтому, пока стандарты корпускуляризма  оставались в силе, поиски механического  объяснения тяготения были одной из наиболее животрепещущих проблем для тех, кто принимал «Начала» в качестве парадигмы. Ньютон, а также многие из его последователей в XVIII веке уделяли много внимания этой проблеме. Единственное очевидное решение состояло в том, чтобы отвергнуть теорию Ньютона в силу её неспособности объяснить тяготение; эта возможность широко принималась за истину, и всё же ни та, ни другая точка зрения в конечном счёте не побеждала. Не будучи в состоянии ни заниматься практикой научной работы без «Начал», ни подчинить эту работу корпускулярным стандартам XVII века, учёные постепенно приходили к воззрению, что тяготение является действительно некоей внутренней силой природы. К середине XVIII века такое истолкование было распространено почти повсеместно, а результатом явилось подлинное возрождение схоластической концепции (что не равносильно регрессу). Внутренне присущие вещам силы притяжения и отталкивания присоединились к протяжённости, форме, месту и движению как к физически несводимым первичным свойствам материи[104 - I. В. Cohen. Franklin and Newton: An Inquiry into Speculative Newtonian Experimental Science and Franklin's Work in Electricity as an Example Thereof. Philadelphia, 1956, chaps. VI—VII.].

В результате изменение в  стандартах и проблемных областях физической науки оказалось опять-таки закономерным. Например, к 40-м годам XVIII века исследователи  электрических явлений могли  говорить о притягивающем «свойстве» электрического флюида, не вызывая  насмешек, которых удостоился мольеровский доктор столетие назад. И постепенно электрические явления всё больше обнаруживали закономерности, отличные от тех, которые в них видели исследователи, рассматривавшие их как эффекты  механического испарения (effluvium), которое  могло осуществляться только посредством  контакта. В частности, когда электрическое  действие на расстоянии сделалось предметом  непосредственного изучения, то феномен, который сейчас мы характеризуем  как электризацию через индукцию, смог быть признан в качестве одного из его следствий. Ранее, когда явление  рассматривалось в общем виде, оно приписывалось непосредственному  воздействию «электрических» атмосфер или утечке, неминуемой в любой  электрической лаборатории. Новый  взгляд на индукционное воздействие  являлся в свою очередь ключом к анализу Франклином эффекта  лейденской банки и, таким образом, к возникновению новой ньютоновской парадигмы для электричества. Динамика и электричество не были единственными  научными областями, испытавшими влияние  поиска сил, внутренне присущих материи. Большая часть литературы по химическому сродству и рядам замещения в XIX веке также ведёт своё происхождение от этого супермеханического аспекта ньютонианства. Химики, которые верили в эти дифференцированные силы притяжения между различными химическими веществами, ставили эксперименты, которые ранее трудно было представить, и изыскивали новые виды реакций. Без опытных данных и химических понятий, полученных в результате этих исследований, более поздние работы Лавуазье и в особенности Дальтона были бы непонятны[105 - Об электричестве см.: Ibid., chaps. VIII—IX. О химии см.: Metzger. Op. cit., part I.]. Изменения в стандартах, которые определяют проблемы, понятия и объяснения, могут преобразовать науку. В следующем разделе я попытаюсь даже рассмотреть, в каком смысле они преобразуют мир.

Другие примеры таких  несубстанциональных различий между  следующими друг за другом парадигмами  могут быть взяты из истории любой  науки почти в любой период её развития. В данный момент ограничимся  лишь двумя другими и достаточно краткими иллюстрациями. Прежде чем  произошла революция в химии, одна из широко распространённых задач  этой науки состояла в объяснении свойств химических веществ и  изменений, которые эти свойства претерпевают в реакции. С помощью  небольшого числа элементарных «первопричин»  — среди которых был и флогистон  — химик должен был объяснить, почему одни вещества обладают свойствами кислоты, другие — свойствами металла, третьи — свойствами возгораемости  и тому подобное. В этом направлении  был достигнут заметный успех. Мы уже указывали, что флогистонная теория объясняла, почему металлы так  сходны между собой, и можно представить  подобную аргументацию для кислот. Реформа Лавуазье, однако, окончательно отбросила химические «первопричины» и таким образом лишила химию  некоторой реальной и потенциальной  объяснительной силы. Чтобы компенсировать эту утрату, требовались изменения  в стандартах. В течение большей  части XIX века неудачи в объяснении свойств соединений не могли умалить  достоинства ни одной химической теории[106 - E. Meyerson. Identity and Reality. New York, 1930, chap. X.].

Или другой пример. Дж. Максвелл разделял с другими сторонниками волновой теории света XIX века убеждение, что световые волны должны распространяться через материальный эфир. Выявление механической сферы распространения волн было обычной проблемой для многих одарённых современников Максвелла. Однако его собственная электромагнитная теория света не принимала в расчёт никакую среду, необходимую для распространения световых волн, и эта теория ясно показала, что такую среду труднее учесть, чем казалось ранее. Первоначально теория Максвелла в силу указанных причин отвергалась многими учёными. Но, подобно учению Ньютона, оказалось, что без теории Максвелла трудно обойтись, и, когда она достигла статуса парадигмы, отношение к ней со стороны научного сообщества изменилось. Убеждение Максвелла в существовании механического эфира становилось в первые десятилетия XX века всё более и более похожим на чисто формальное признание (хотя оно было вполне искренним), и поэтому попытки выявить эфирную среду были преданы забвению. Учёные больше не думали, что ненаучно говорить об электричестве как о «вытеснении», не указывая на то, что «вытесняется». В результате опять возник новый ряд проблем и стандартов, который в конце концов должен был привести к появлению теории относительности[107 - E. T. Whittaker. A History of the Theories of Aether and Electricity, II. London, 1953, p. 28—30.].

Такие характерные изменения  в представлениях научного сообщества о его основных проблемах и  стандартах меньше значили бы для  идей данной работы, если бы можно было предположить, что они всегда возникают  при переходе от более низкого  методологического типа к некоторому более высокому. В этом случае их последствия также казались бы кумулятивными. Не удивительно, что некоторые историки утверждали, что история науки  отмечена непрерывным возрастанием зрелости и совершенствованием человеческого  понятия о природе науки[108 - В  качестве блестящей и вполне современной  попытки втиснуть развитие науки  в это прокрустово ложе можно  рекомендовать: С. С.Gillispie. The Edge of Objectivity: An Essay in the History of Scientific Ideas. Princeton, 1960.]. Однако случаи кумулятивного развития научных  проблем и стандартов встречаются  даже реже, нежели примеры кумулятивного  развития теорий. Попытки объяснить  тяготение, хотя они и были полностью  прекращены большинством учёных XVIII века, не были направлены на решение внутренне  неправомерных проблем. Возражения в отношении внутренних таинственных сил не были ни собственно антинаучными, ни метафизическими в некотором  уничижительном смысле слова. Нет никаких  внешних критериев, на которые могли  бы опереться такие возражения. То, что произошло, не было ни отбрасыванием, ни развитием стандартов, а просто изменением, продиктованным принятием  новой парадигмы. Кроме того, это  изменение в какой-то момент времени  приостанавливалось, затем опять  возобновлялось. В XX веке Эйнштейн добился  успеха в объяснении гравитационного  притяжения, и это объяснение вернуло науку к ряду канонов и проблем, которые в этом частном аспекте более похожи на проблемы и каноны предшественников Ньютона, нежели его последователей. Или другой пример. Развитие квантовой механики отвергло методологические запреты, которые зародились в ходе революции в химии. В настоящее время химики стремятся, и с большим успехом, объяснить цвет, агрегатное состояние и другие свойства веществ, используемых и создаваемых в их лабораториях. Возможно, что в настоящее время подобное преобразование происходит и в разработке теории электромагнетизма. Пространство в современной физике не является инертным и однородным субстратом, использовавшимся и в теории Ньютона, и в теории Максвелла; некоторые из его новых свойств подобны свойствам, некогда приписываемым эфиру; и со временем мы можем узнать, что представляет собой перемещение электричества.

Перенося акцент с познавательной на нормативную функцию парадигмы, предшествующие примеры расширяют  наше понимание способов, которыми парадигма определяет форму научной  жизни. Ранее мы главным образом  рассматривали роль парадигмы в  качестве средства выражения и распространения  научной теории. В этой роли её функция  состоит в том, чтобы сообщать учёному, какие сущности есть в природе, а какие отсутствуют, и указывать, в каких формах они проявляются. Информация такого рода позволяет составить  план, детали которого освещаются зрелым научным исследованием. А так  как природа слишком сложна и  разнообразна, чтобы можно было исследовать  её вслепую, то план для длительного  развития пауки так же существен, как наблюдение и эксперимент. Через  теории, которые они воплощают, парадигмы  выступают важнейшим моментом научной  деятельности. Они определяют научное  исследование также и в других аспектах — вот в чём теперь суть дела. В частности, только что  приведённые нами примеры показывают, что парадигмы дают учёным не только план деятельности, но также указывают  и некоторые направления, существенные для реализации плана. Осваивая парадигму, учёный овладевает сразу теорией, методами и стандартами, которые обычно самым  теснейшим образом переплетаются  между собой. Поэтому, когда парадигма  изменяется, обычно происходят значительные изменения в критериях, определяющих правильность как выбора проблем, так  и предлагаемых решений.