Мысленный эксперимент. 
Философия науки

Согласно статье «Мысленный эксперимент» в «Стэнфордовской энциклопедии по философии» [12] история философского обсуждения мысленного эксперимента может быть разбита на четыре этапа. Первую авторы относят к XVIII—XIX вв. Поскольку она мало связана с последующими этапами, то мы на ней останавливаться не будем. Вторая связана с именами лидеров второго позитивизма — П. Дюгемом (которого иногда относят к конвенционалистам) и Э. Махом. Среди важнейших представителей третьей стадии — виднейшие фигуры постпозитивизма К. Поппер и Т. Кун и крупнейший историк науки середины XX в. А. Койре. Современная четвертая фаза начинается в 1980;х гг. Одной из центральных тем здесь оказывается спор платонического рационализма и классического эмпиризма, представленного, соответственно, позициями Дж. Брауна и Дж. Нортона [10; 1 1; 22; 23]. Естественно, что между этими крайними позициями есть еще много других, среди которых особо заметное место занимают работы Т. Куна [20] и Р. Соренсена [27; 28]. Рассмотрим основные положения этих концепций.

С философской точки зрения проблема мысленного эксперимента состоит в следующем. Эксперимент связывает нас с реальным эмпирическим миром. Согласно очень популярной эмпиристской позиции реальный эксперимент является исходным источником нового знания (по Канту, он является источником синтетических утверждений, т. е. нового знания). «Как можем мы узнать о реальности (если можем) посредством только мышления? …без новых эмпирических данных?» — спрашивают Браун и Фейг [12]. «Предполагается, что мысленные эксперименты дают нам знания о природном мире. Откуда берется (приходит) это знание?» — вторит им Нортон [22]. В работе [12] приводится несколько типов ответа на этот вопрос.

Скептики сомневаются в ценности мысленного эксперимента. П. Дюгем, которого Браун и Фейг относят к " скептикам" , вообще считал, что надо запретить его использование в науке, поскольку он не может заменить реальный эксперимент. Но такая категорическая позиция имеет очень мало сторонников. Большинство ученых и философов считают, что мысленный эксперимент полезен, но расходятся во взгляде на степень и источник этой полезности. Среди них крайними являются, как уже было сказано, позиции платоника Брауна (одного из авторов обзорной статьи, на которую мы опираемся) и эмпирициста Нортона.

Платоник Браун является представителем интуитивизма. Этот «платонический взгляд (view)» он сопоставляет с платоническими подходами (accounts) в математике (см. гл. 19).

Нортон является наиболее видным защитником «аргументативного» взгляда па мысленный эксперимент. Он полагает, что мысленные эксперименты сами по себе не дают новые знания, но они позволяют представить имеющиеся знания в удобном для их обозрения виде, т. е. это особая форма аргументирования, которая может быть очень полезной. Свой подход он называет «argument view» и полагает, что по крайней мере конструктивизм, мысленное моделирование и экспериментализм являются «лишь вариантами «argument view» «. Платонизм Брауна он полностью отвергает и считает, что все рассмотренные Брауном примеры могут быть рассмотрены и в рамках его «argument view» [22].

Позиция концептуального конструктивизма представлена в работе Т. Куна «Функция мысленного эксперимента» [20], где он утверждал, что мысленный эксперимент дает непосредственно знание не о мире, а о концепциях, с помощью которых мы смотрим на мир. За счет выявления противоречий в этих концепциях он может инициировать «кризис» внутри данной парадигмы, что способствует переходу к новой парадигме, т. е. к концептуальному сдвигу. Согласно Куну «функцией мысленного эксперимента является устранение предшествующей путаницы, он вынуждает ученого осознать противоречие, которое было в его способе мыслить изначально. В противоположность открытию нового знания устранение существующей путаницы не требует дополнительных эмпирических данных. Не требуется также, чтобы воображаемая ситуация соответствовала существующей в природе. Наоборот, мысленный эксперимент, единственной целью которого является устранение путаницы, требует только одного условия — правдоподобия. Воображаемая ситуация должна быть одной из тех, к которым ученый может применить свою концепцию так, как он обычно их использовал раньше. Таким образом, мысленные эксперименты релевантны (адекватны) концептуальному аппарату ученого, скорее, чем природе» [20, с. 242J.

Экспериментализм исходит из представления, что мысленный эксперимент — это «ослабленный» вариант обычного эксперимента, его «предельный случай». Эта позиция была заявлена еще Э. Махом, согласно которому «экспериментирование присуще высшим животным, включая людей. Мысленный эксперимент происходит на высшем интеллектуальном уровне, но в основе остается экспериментом». Он опирается на прошлый опыт с реальным миром и помогает готовить обычные эксперименты. «Результаты некоторых из них настолько очевидны, что их реальное исполнение представляется излишним, другие могут быть исполнены в эксперименте с реальным миром… В любом случае мысленные эксперименты могут иметь результатом ревизию убеждений (belief), демонстрируя тем самым свое значение для прогресса науки» [12]. Видным современным представителем этого направления является Рой Соренесен, который заявляет, что мысленные эксперименты — это «подмножество (subset) непроизведенных экспериментов» [27, с. 213]. Исходя из представления о мысленном эксперименте как «ослабленном» обычном эксперименте, он приводит классификацию мысленных экспериментов на основе трех причин такого «ослабления»: А) «неулучшаемость» (unimprovables), отвечающий указанному Махом случаю, когда результат очевиден; В) «недоступность» (unajfordables), например, когда цена реализации эксперимента слишком высока; С) «невозможность» (impossibles) на данный момент по техническим соображениям. Кроме того, Соренесен сопоставляет роль мысленного эксперимента с ролью компаса: служа когнитивным устройством, помогающим определять направление размышлений, он, как и компас до открытия земного магнетизма, остается таинственным с точки зрения механизма его работы [27, с. 288−289].

Концепция мысленных (ментальных) моделей рассматривает мысленные эксперименты как мысленные модели. Гипотеза о наличии «мысленных моделей» относится к когнитивным наукам, которые мы в данной книге не затрагиваем. Поэтому далее к мысленным моделям мы обращаться нс будем.

Семейство мысленных экспериментов широко и разнообразно. Разные авторы вводят различные классификации. Пожалуй, все различают негативные и позитивные мысленные эксперименты. «Поппер (1959) различает эмпирические (иллюстрирующие теорию), критические (против теории) и апологетические (в пользу теории) мысленные эксперименты… Главным различением является противопоставление конструктивных и деструктивных, что отвечает попперовскому различению между апологетическими и критическими мысленными экспериментами» [12]. Дж. Браун вводит довольно детализированную классификацию для деструктивных мысленных экспериментов, указывающих: противоречия внутри теории, противоречия с другими убеждениями (как в «коте Шрёдингера»), выдвижение мысленного контрэксперимента и др.

В силу этого разнообразия Браун предлагает не давать четкого определения этому понятию, а относиться к нему как к интуитивно понятному, подобно тому, как мы относимся к понятиям «религия» или «демократия». Пам такой подход представляется слишком неопределенным, поэтому, ограничивая себя экспериментами в естественных науках и, главным образом, в физике, мы введем понятие мысленного эксперимента.

Соотнося его с реальным экспериментом, описываемым схемой «10.1.1», мы определим мысленный эксперимент как реальный эксперимент, лишенный операциональных частей, т. е. как «ослабленный» вариант обычного эксперимента (как в «экспериментализме»). Это роднит его с натурфилософией. Не случайно Браун начинает обсуждение мысленного эксперимента с досократиков. Однако принципиальное отличие от натурфилософии состоит в том, что она была до появления реального эксперимента (натурфилософия не предполагала сопротивления эмпирического материала), а обсуждаемый нами мысленный эксперимент существует на фоне реального и в сопоставлении с последним.

Именно это сопоставление стоит в центре философского обсуждения мысленного эксперимента. Именно из этого сопоставления возникает главный вопрос: может ли в ходе мысленного эксперимента возникать новое знание, относящееся к реальности? Сторонником положительного ответа на этот вопрос является Дж. Браун, исходящий из осознанного платонизма. Он настаивает на том, что среди мысленных экспериментов есть небольшое количество указанных выше «платоновских», в которых получается новое знание.

Сторонники отрицательного ответа утверждают, что мысленный эксперимент — это либо особая форма аргументирования внутри уже заданной концепции (Нортон), в частности поиска противоречий либо внутри нее, либо с принятыми ранее другими концепциями (такое понимание мысленного эксперимента близко взгляду Т. Куна [20]), либо это скрытая форма оперирования с накопленным ранее эмпирическим материалом (это близко утверждениям Маха и Соренсона).

Наша позиция отчасти близка второй, отчасти существенно от нее отличается. Как и в случае реального эксперимента, важно различение ПИОи ВИО-типов мысленного эксперимента (см. подпараграф 9.1.3 и параграф 9.5). Тогда ВИО-тип эксперимента мы рассматриваем не сам по себе, а как элемент в процессе построения теории явления, т. е. теоретической ВИО-модели. В этом процессе есть две стороны — явление и ВИО-модель и реальный ВИО-эксперимснт предполагает работу (манипуляцию) с явлением, а мысленный ВИО-эксперимснт — с ВИО-модслью. Суть последнего состоит в переборе различных ВИО-кандидатов на теоретическую модель интересующего явления путем проверки поведения предлагаемой ВИО-модели. При этом, как себя будет вести определенная ВИО-модель, известно и без реального эксперимента с ней (т.е. без ее реализации в материале), ибо ее поведение определяется теми ПИО, из которых она построена, а поведение ПИО задано. Целью данного типа эксперимента является построение ВИО-модели, т. е. теории явления. А это уже получение нового знания, ибо построение модели, в отличие от дедукции следствий из оснований, не является аналитической процедурой. Но конструирование не то же, что платоническая интуиция Брауна.

В случае ПИО-эксперимента наша позиция близка позициям Куна и Нортона. Действительно, на поверку, «платоновский» (но Брауну) мысленный эксперимент Галилея с падением связанных между собой легкого и тяжелого тел, направленный против утверждения Аристотеля, что более тяжелое тело падает с бо? льшим ускорением, содержит ошибку. Эта ошибка легко выявляется, если заменить в этом мысленном эксперименте веса тел на электрические заряды, а притяжение Земли — на притяжение третьего тела с бо? льшим зарядом. В случае зарядов правым оказывается скорее Аристотель, чем Галилей, хотя рассуждения можно повторить один в один. Независимость ускорения тела от его массы связана с пропорциональностью инертной и тяжелой масс. Конечно, во времена Галилея еще не было ни закона Кулона, ни законов Ньютона, и аргументы Галилея казались убедительными. Но сегодня к ним можно относиться скорее как к риторическому приему, чем как к аргументу. Что касается эйнштейновского «опыта с лифтом», то это красивая фиксация равенства (пропорциональности) тяжелой и инертной масс, которая заложена в «Математических началах…» Ньютона, ибо без этого нельзя из законов Ньютона вывести 3-й закон Кеплера. То есть это аналитическое суждение в духе того, о чем говорил Т. Кун. «Кот Шрёдингера», подробно рассмотренный в параграфе 15.4, того же типа, только отрицательный — выявление противоречия внутри «копенгагенской интерпретации», о чем тоже говорится у Т. Куна. Опыт с «ведром Ньютона», после соответствующего анализа, скорее всего, можно будет свести либо к накопленным ранее эмпирическим знаниям (знанию о том, что во вращающемся сосуде жидкость у стенок поднимается), либо к риторическому приему.