Аналогия с цепочками понятий

Говоря об аналогии с блоком понятий, мы подразумеваем, что все элементыблока непременно являются смежными и соприкасаются между собой. На самом жеделе те предметы, которые пространственно близки между. собой, могут бытьсовершенно не связанными друг с другом (на моем столе лежит бутерброд светчиной, который имеет очень мало общего со случайно оказавшимся рядом сним флаконом кортизона). И в то же время пространственно удаленные друг отдруга предметы (к примеру, все имеющиеся на свете порции кортизона) могутбыть фактически идентичными. Эти рассредоточенные по всему свету порциисливаются в единое понятие "кортизон" и связываются в целое в нашем сознаниис помощью нитей, составленных из имеющихся у нас мысленных представлений обих качественных признаках. На нижеследующем рисунке объекты представлены в виде пронумерованныхузлов (кружков), доступные наблюдению признаки этих объектов - в видеразличных жирных линий, а имеющаяся в нашей памяти информация об этихпризнаках и представления о них - в виде тонких соединительных линий.Способность отделять объекты один от другого зависит от способностивоспринимать различия характеризующих их признаков. 1. Предположим, первоначально исследованы только узел 1 и 3. В качествепервого шага мы просто отмечаем, что оба узла содержат жирные и точечныелинии. До тех пор пока об этих узлах нет дополнительной информации, онипредставляются нам во всех отношениях тождественными. 2. Последующее изучение количественной стороны вопроса показало, чтоузел 1 полностью содержит жирную и точечную линию, тогда как в узел 3 жирнаялиния входит не полностью. В результате появляется возможностьдифференцировать узел 1 и 3 на основании количественных различий в ихструктуре. 3. После этого подвергается изучению вся окружающая эти узлы область,однако применяются инструменты, способные обнаруживать только жирные илитолько точечные линии. Детектор жирных линий выявляет дополнительные узлы(8, 2 и 7), в то время как детектор точечных линий зарегистрирует узлы 5 и6. Этими открытиями обозначается новый аспект исследования, в соответствии скоторым все узлы, содержащие жирные линии, содержат также и точечные линии(8, 2, 1, 3, 7), однако не все узлы с точечными линиями содержат также ижирные линии (5, 6). 4. В дальнейшем, когда будут разработаны инструменты, при помощикоторых можно обнаруживать линии с поперечной насечкой и линии, составленныеиз клеточек и из звездочек, станет очевидным, что узел 7 отличается от узлов1 и 3, а узел 5 отличается от узла 6. В то же время окажется возможнымобнаружить узел 4, поскольку он содержит линию с поперечной насечкой. Открытие новых объектов будет зависеть от нашей возможностираспознавать дополнительные характерные признаки. 5. Если будет создан детектор для выявления пространственного положенияузлов, то появится новый аспект исследования. Нам станет известно, что всеузлы, содержащие жирные линии (8,2,1,3,7), расположены вдоль горизонтальнойпрямой, тогда как ни один из находящихся в стороне от этой прямой узлов несодержит жирной линии. Этот факт дает нам возможность высказать гипотезу отом, что новые узлы, содержащие жирную линию, скорее всего будут найдены врезультате скрининга, проводимого в направлении, совпадающем с воображаемымпродолжением прямой, соединяющей узлы 8 и 7. Помещенный здесь простейший рисунок служит иллюстрацией тезиса означении классификации в качестве предварительного условия формулированияплодотворных гипотез - таких гипотез, которые, основываясь на аналогиях,дают возможность делать достаточно вероятные предсказания. Кроме того,рисунок демонстрирует всю относительность понятий элемента или категории.Можно рассматривать "узел 1" как категорию, которая объединяет жирную иточечную линии, расположенные определенным образом, но и "жирная линия" самапо себе - это также понятийный элемент или отдельная категория в том смысле,что она объединяет в себе соответствующие элементы независимо от ихместонахождения. Ничто в Природе не может быть охарактеризовано с исчерпывающейполнотой. Как бы ни были обозначены составляющие Природу элементы, их доселенеизвестные характеристики выявляются с помощью новых методов исследования(например, с использованием усовершенствованных инструментов). И в то жевремя характеристики, присущие одному элементу, могут быть в дальнейшемобнаружены в другом. Отсюда следует, что применительно к природным явлениямникакое сочетание индуктивных и дедуктивных умозаключений не способнопривести к безусловно значимым выводам. Это положение не касаетсяабстрактных умозаключений (например, в области математики), посколькуабстрактные элементы могут быть охарактеризованы исчерпывающим образом. 2 -это только 2, и ничего более. Ничто не может быть "слишком 2" или "примерно2", и сколько бы ни продолжались исследования, ни в каком 2 не удастсяобнаружить ничего такого, что сделало бы его качественно отличным от другого2. Под "пониманием" мы имеем в виду процесс закрепления информации впонятийных цепочках нашей памяти. Чем больше мы обнаруживали связей междуновым и прежним опытом, тем сильнее ощущение, что это новое нам понятно.Однако понимание никогда не бывает полным, так как мы всегда воспринимаемлишь одно звено цепочки понятий и, следовательно, понимаем мир не более чемфрагментарно [Селье, 24).

Построение теорий

В основе всех великих открытий, когда-либо сделанных человеком, лежитсмелая догадка. Исаак Ньютон Меня прежде всего обвиняют в том, что я вышел за границыэкспериментальных доказательств. Я отвечаю, что это качество вообще присущелюдям с научным складом ума, по крайней мере в том, что касается физическихисследований. Создание любой известной теории - света, теплоты, магнетизма иэлектричества - подразумевает выход за эти границы. Кельвин{36а} История науки со всей убедительностью доказывает, что истиннореволюционные и значительные достижения проистекают не из эмпиризма, а изновых теорий. Джеймс Б. Конант

Факты и теории

Познавать, не размышляя,- бесполезно; размышлять, не познавая,- опасно. Конфуций Бесполезно заниматься наблюдением фактов и их регистрацией, не пытаясьих как-то теоретически оформить; однако и чистые рассуждения без малейшихпопыток установить их практическую применимость зачастую приводят к опаснымзаблуждениям. Прошло более 2500 лет с тех пор, как была высказана эта мысль,но в разные времена в разных частях света предпочтение отдавалось то фактам,то теориям. В настоящее время в странах Северной Америки мы сталкиваемся сабсолютно неоправданным доверием к фактам, преувеличением их значимости икак следствие этого пренебрежением теорией и интерпретацией фактов. Причемэтот процесс зашел так далеко, что большинство медицинских журналов простоотклоняют работы, представляющие собой значительные и новые теоретическиеразработки, но не содержащие новых фактов. Наряду с этим редакционныеколлегии этих журналов готовы принять любую статью, если в ней описываютсяфакты, даже без определения их значимости. Предубеждение против "чистоготеоретизирования" стало в биологических науках столь распространеннымявлением, что многие исследователи, описывая фактический материал, намеренноподчеркивают в качестве самооправдания, что они и не пытаются предлагатьинтерпретацию обнаруживаемых фактов. А что стоят факты без их истолкования? В этом можно было бы усмотреть реакцию на бесплодное применениедиалектики средневековыми схоластами, которые были настолько поглощены"гимнастикой ума", что не считали нужным проверять достоверность своихтеорий. Нет сомнения, что высчитывать, сколько ангелов может поместиться накончике иглы, бессмысленно, но не менее бессмысленно определять сбесконечной точностью средний диаметр клетки. Безусловно, какой-нибудь случайный факт может иметь определенноесиюминутное применение, даже если его суть не ясна. Но поиск наугадпрактически без шансов на успех едва ли можно считать наукой. Не так давноодно широко известное учреждение распространило анкету под названием"Интеллектуальная безнравственность". Пункт 4 этой анкеты гласил: "Обобщениес выходом за рамки имеющихся данных". Банкрофт вполне резонно спросил, а неправильнее ли было бы сформулировать пункт 4 так: "Обобщение без выхода зарамки имеющихся данных". Мы уже говорили (с. 128) об основных характеристиках научныхдостижений. Здесь же ограничимся указанием на то, что гипотезы, которыенельзя проверить путем наблюдения, столь, же бесполезны, как и наблюдения,которые не поддаются интерпретации в рамках какой-либо теории. Кроме того,любая гипотеза, которую невозможно проверить на практике доступными насегодняшний день методами, может быть завтра подтверждена методами болеесовершенными, и тот факт, который сегодня не поддается интерпретации, будетпонятен какое-то время спустя. Однако на сегодняшний день и такие гипотезы,и такие факты бесполезны. И если им действительно суждено впоследствииобрести смысл, свою признательность мы выскажем не тому человеку, которыйвпервые обнаружил эти факты, а тому, кто сумел дать им адекватное толкование(разд. "Что такое открытие?", с. 113). Значимость фактов и теорий взаимозависима: если женщине хочется носитьнитку жемчуга, едва ли можно определить, что более важно в этом случае -нитка или жемчужины. Причина, по которой эта проблема так часто неправильнопонималась, состоит в том, что построение теории представляется болеетворческим процессом, чем простое наблюдение фактов, поскольку считается,что реальный факт обладает некоторой самостоятельной ценностью, совершенноне зависящей от его интерпретации. Это мнение ошибочно. Любая теория - этосвязь между фактами, она связывает факты воедино и приводит нас кустановлению новых. Много недоразумений возникает от неправильного употребления терминов"гипотеза", "теория" и "биологическая истина". Гипотеза - это догадка,теория - это частично доказанная догадка, биологическая истина - этоантинаучное преувеличение, постулирующее возможность полного доказательстватеории, то есть положение, не существующее в биологии. Давайте в биологиивместо слова "истина" будем использовать термин "факт", поскольку онпроисходит от латинского "factum" ("дело" или "действие") и подразумеваеттолько действие - доказательство наличия чего-либо. Существует поговорка: никто не верит в гипотезу, кроме того, кто еевыдвинул, но все верят в эксперимент, за исключением того, кто его проводил.Люди готовы поверить "экспериментальным данным" - фактам, полученным впроцессе эксперимента, но сам экспериментатор глубоко осознает искажающеевлияние тех мелочей, которые могут повлиять на чистоту эксперимента. Вотпочему сам первооткрыватель нередко бывает менее уверен в своем открытии,чем другие. И наоборот, человек, выдвинувший какую-то идею, эмоциональнопривязан к ней, а потому меньше других склонен проявлять критическоеотношение к плодам своего ума. Необходимо точно знать, когда следует отказаться от концепции, которуюничем нельзя подтвердить. Если гипотеза недостаточно согласуется снаблюдениями, не отказывайтесь от нее ни слишком рано, ни слишком поздно.Большинство исследователей с легкостью расстаются с гипотезами, высказаннымидругими людьми, если первые же эксперименты не подтверждают эти гипотезы, и,напротив, проявляют завидное упорство в попытках найти какие-нибудьдоказательства в пользу излюбленных ими идей. Однако если у нас есть новаягипотеза, способная заменить старую, с последней легче расстаться.

Значение ошибочных теорий

Один из основных принципов, вытекающих из изучения истории науки,состоит в том, что свержению теории способствует только лучшая теория иникогда - просто противоречащие ей факты.. Джеймс Конант Каждый раз, когда экспериментальные данные противоречат существующейтеории, это означает новый успех, так как в этом случае в теорию необходимовнести изменения и коррективы. Макс Планк Даже такая теория, которая соответствует не всем известным фактам,представляет собой определенную ценность, если она соответствует им лучше,чем любая другая. Неверно, что "исключения подтверждают правило", однакововсе необязательно исключения опровергают правила. Иногда те факты, которыепервоначально казались несовместимыми с теорией, по мере появления новыхфактов начинают постепенно находить свое естественное место в ней. В иных жеслучаях сама теория оказывается достаточно гибкой и с готовностьюприспосабливается к новым наблюдениям, кажущимся парадоксальными инесовместимыми с ней. "Самая лучшая теория та, которая, основываясь нанаименьшем количестве предпосылок, объединяет наибольшее количество фактов,ибо она наилучшим образом соответствует тому, чтобы ассимилировать ещебольшее количество фактов без ущерба для своей собственной структуры"[Селье, 23]. Существует огромное различие между бесплодной и ошибочной теорией.Бесплодная теория не поддается экспериментальной проверке. Таких теорийможно сформулировать сколько угодно, но они никоим образом не способствуютпониманию природы вещей, их итог - бессмысленное словоблудие. В то же времяошибочная теория может быть чрезвычайно полезной, ибо, если она достаточноразработана, это поможет спланировать такие эксперименты, которые смогутзаполнить значительные пробелы в нашей системе знаний. Факты должны бытьправильными, теории должны быть плодотворными. Если "факт" неверен, онбесполезен, иначе говоря, это просто Не факт, а вот ошибочная теория можетоказаться лаже более полезной, чем правильная, если она более плодотворна втом смысле, что ведет к новым фактам. Разработка Вассерманом реакции на сифилис является блестящим примеромценности ошибочной теории. В силу технических причин оказалось невозможнымприготовить чистую культуру спирохет, вызывающих сифилис. И тогда Вассерманиспользовал в качестве антигена (вещества, необходимого для "реакциисвязывания комплемента", по которой диагностируется сифилис) экстракт печенимертворожденных детей, матери которых были больны сифилисом, ибо, как емубыло известно, такая печень богата спирохетами. Этот экстракт оказалсяпрекрасным диагностическим препаратом, хотя впоследствии было обнаружено,что никакой необходимости использовать печень больных сифилисом нет, дляэтих целей вполне приемлема печень здоровых людей. Более того, не менееактивные антигены можно приготовить даже из органов других животных. Нам досих пор неизвестно, почему эти антигены дают реакцию связывания комплемента,хотя достоверно известно, что Вассерман ошибался, используя печень именнобольных сифилисом. И тем не менее вполне вероятно, что мы бы до сих пор нерасполагали каким-либо серологическим тестом для диагностики этогозаболевания, если бы не ошибочная и все же чрезвычайно плодотворная идеяВассермана [Беверидж, 2]. Только в совершенно исключительных случаях новая смелая концепциявыдерживает испытание временем, не подвергаясь каким-либо изменениям.Вспоминая, как развивались его взгляды на эволюцию, Ч. Дарвин писал: "Заисключением [теории образования] коралловых рифов, я не могу вспомнить ниединой первоначально составленной мною гипотезы, которая не была бы черезнекоторое время отвергнута или сильно изменена мною" [7, с. 150]. Но это не принципиально. Как мы увидим далее, в разделе "Заблуждения"(с. 285), даже такая теория, которая постулирует нечто прямо противоположноеистине, может оказаться чрезвычайно полезной. Настоящий ученый в равной степени заинтересован как в доказательстве,так и в опровержении его теории; если теория действительно ценная, было быодинаково важно продемонстрировать как ее истинность, так и ее ошибочность.Когда в процессе эксперимента Ф. Мажанди{36б} получил результаты,противоположные ожидаемым, он восхищенно воскликнул: "Я предвидел наиболеевероятный и логически оправданный факт, который мог бы представить себевсякий другой. А произошло прямо противоположное! Итак, я открыл абсолютноновое явление, важность которого пропорциональна его неожиданности" [цит.по: 16].

Индукция и дедукция

Сколько чепухи говорится об индукции и дедукции! Одни объявляют себяприверженцами индукции, другие - дедукции, тогда как истинное призваниеисследователя, такого, например, как Фарадей, состоит в том, чтобы соединитьих. Джон Тиндаль Слова "индуктивный" и "дедуктивный" были бы вполне приемлемы, если бымы пришли к единому мнению о том, что они означают. Большинство из насназвали бы Бэкона приверженцем метода индуктивного рассуждения. ОднакоМеллор{36в} утверждает, что Фрэнсис Бэкон отдавал предпочтение дедуктивномуметоду, индуктивному же - Исаак Ньютон. Меллор рискует утверждать, чтоиспользованный Аристотелем метод был вновь открыт и сформулирован ФрэнсисомБэконом в "Новом Органоне". Доведись Ф. Бэкону услышать это, он,по-видимому, был бы немало удивлен. Уайлдер Д. Банкрофт Индукция - это способ мышления от отдельного к общему, от детализации кобобщению. Дедукция же - это способ мышления от общего к частному или отвсеобщего к отдельному. Нередко догматически утверждается, что вестественных науках допустимы лишь дедуктивные рассуждения, в то время какиндуктивное мышление следует оставить философам. Указывается также набесплодность дедуктивных рассуждений, поскольку они не способны привести кчему-либо новому. Должен признаться, что всегда относился к обеим этимточкам зрения как к чрезвычайно близоруким в теоретическом отношении - ониникогда не применялись и никогда не смогут быть применены в практикебиологических исследований. Хочу снова проиллюстрировать использование индуктивных и дедуктивныхрассуждений на примере реальной проблемы, с которой я столкнулся в своейработе. Дезоксикортикостерон - это накапливающий натрий гормон надпочечника,или "минералокортикоид". Мы обнаружили, что при определенныхэкспериментальных условиях он тормозит противовоспалительное действиекортизола. Другой минералокортикоид, соединение "S" Рейхштейна, такжетормозит это действие. Данный факт был подтвержден целым рядом опытов сиспользованием набора минералокортикоидных гормонов. Опираясь на проведенныенаблюдения, мы путем индуктивного рассуждения пришли к обобщению, согласнокоторому минералокортикоиды подавляют соответствующие свойства кортизола. После того как был открыт "естественный минералокортикоидный" гормональдостерон, мы решили выяснить, какими фармакологическими свойствами онможет обладать. Лишь тогда нам удалось обратиться к дедуктивному рассуждениюи осуществить переход от общего к частному. Мы допустили, что посколькуальдостерон - тоже минералокортикоид, то разумно было бы ожидать, что онобладает свойствами антикортизола. Опираясь только на это допущение, мыприняли решение проверить имеющиеся у нас несколько миллиграммовальдостерона именно на это действие а не проверять бесчисленное количестводругих свойств, которыми он мог бы обладать. В полном соответствии с нашейгипотезой оказалось, что альдостерон является антагонистомпротивовоспалительных гормонов. Последовательное пошаговое применение обоих способов мышления сначалабыло необходимо для того, чтобы выдвинуть "теорию антагонистическогодействия кортикоидов", а затем для того, чтобы проверить, будет ли"естественный минералокортикоид" обладать предсказуемыми свойствами. Номожно пойти еще дальше. Именно подобное сочетание индуктивного идедуктивного способов мышления привело нас даже к постулированию связикортикоидов с клиническими проявлениями ревматических заболеваний. Мы пришлик этому выводу только на основании опытов по лечению крысдезоксикортикостероном, причем более чем за 6 лет до того, как первыйстрадающий ревматизмом пациент получил кортизон. Применение дедуктивного и -индуктивного способов мышления в биологииимеет определенные ограничения. Чем меньше число отдельных наблюдений, тембольше опасность неправильных обобщений. Данное обстоятельство в равнойстепени ограничивает применение как дедуктивного, так и индуктивногоспособов мышления. Когда первоначально не связанные между собой наблюденияорганизуются в определенную область науки, индукция и дедукция следуют другза другом и зависят друг от друга, подобно тому как при ходьбе мы поочередношагаем то левой, то правой ногой, и утверждать, что одна из них важнеедругой, было бы нелепо. Возражение против индуктивного способа мышления на деле означаетизлишнее доверие к всеобщим законам. Для того чтобы вызвать доверие к себе,обобщение должно строиться на максимально возможном количестве наблюдений.Однако обобщения, сформулированные на основе ограниченного числа данных,имеют столько же шансов проявить себя в качестве универсального закона,сколько оказаться подспорьем при правильном построении дедуктивных выводов вновых конкретных условиях. Разумеется, такие дедуктивные рассуждения немогут быть приравнены к доказательству; их основная роль сводится к тому,чтобы выделить из бесконечного числа возможных экспериментов те немногие,которые стоит провести. Я вполне допускаю, что ученым, привыкшим кабстрактному мышлению, подобные соображения покажутся наивными, однако, судяпо медицинской литературе, на практике они часто недооцениваются. С помощью чистой логики можно только установить, тождественны дваобъекта или нет. Однако, если последовательно придерживаться этого принципа,можно прийти к оценкам количественных, качественных и даже причинныхотношений. И индуктивный, и дедуктивный методы мышления просто создаютусловия для сравнения и сопоставления частного и общего. Поэтому я неусматриваю между ними принципиального различия. Для меня обратный силлогизм- это все еще силлогизм. Я могу сказать: "Все бусины на нитке Х -металлические; эта бусина - на нитке X, следовательно, это металлическаябусина". Или же: "Эта бусина на нитке X; все бусины на нитке Хметаллические, следовательно, эта бусина металлическая". Фактическиэкспериментальная работа основывается не на простых, а на условныхсиллогизмах. Мы говорим: "Если все глюкокортикоиды являютсяпротивовоспалительными кортикоидами и если кортизон - это глюкокортикоид, токортизон является противовоспалительным кортикоидом". В биологии жесткиеправила логики неприменимы, поскольку ни большая, ни меньшая посылки никогдане будут доказаны.

Как задавать вопросы природе

Я уже говорил, что всякое суждение строится на простом сравнении двухобъектов, с тем чтобы установить, имеется ли между ними какая-либо связь. Мыдолжны выяснить, тождественны ли они, но ответить нам могут только "да" или"нет". Природа не болтлива, она просто утверждает либо отрицает. Наша задача- правильно формулировать вопросы. "Что такое стресс?" На этот вопросПрирода не может ответить "да" или "нет", следовательно, это бессмысленныйвопрос. Когда мы спрашиваем время от времени: "Что будет, если...?" или "Чтонаходится там-то и там-то?" Природа безмолвно предъявляет нам некую картину.Но она никогда не объясняет. Руководствуясь только собственным инстинктом иопираясь на весьма ограниченные возможности нашего мозга, нам удаетсянаконец сформулировать достаточно четкие и разумные вопросы, на которыеПрирода в состоянии дать ответ на своем понятном, но безмолвном языке знакови картин. Из мозаики таких ответов вырастает понимание. Как формулироватьвопросы. чтобы мозаика стала осмысленной, решает сам ученый. Поразительно,что этого не понимают многие ученые, в том числе биологи. Если надо узнать, зависит ли функция роста организма от определеннойэндокринной железы, последняя удаляется хирургическим путем из растущегоорганизма молодого подопытного животного. Если рост останавливается, ответомбудет "да". Если надо узнать, является ли некая экстрагированная из этойжелезы субстанция гормоном роста, она вводится тому же животному, и в случаеесли это животное вновь начинает расти и развиваться, то ответом опять будет"да". Именно эти знаки и подает Природа. Если нужно знать, что содержится вжировой ткани, окружающей почку, ткань рассекается и обнаруживаютсянадпочечники. Чтобы узнать форму, размер или структуру этой железы, на неедостаточно посмотреть; более детально ее исследуют под микроскопом. Именноэти картины и предъявляет Природа. Если же теперь спросить: "Что такоенадпочечники?"--ответа не будет. Это неправильно поставленный вопрос, ибо нанего нельзя ответить языком знаков либо картин. Бэкон писал: "Человеку дано либо объединять вещи, либо разъединять их".То же справедливо и в отношении теоретических построений. Мы можем лишьчленить сложные явления Природы на элементы и сравнивать элементы,составляющие одно явление, с элементами, составляющими другое явление. Такойпуть ведет к построению очень сложных картин, однако полученная в результатебесчисленных вопросов (и ответов типа "да" - "нет") составная мозаикасоздает впечатление простого приближения к оригиналу. Насколько сложныекартины могут быть созданы с помощью бесчисленных комбинаций ответов "да" -"нет", можно продемонстрировать с помощью электронного мозга. Задачаисследователя - четко ориентироваться в том, что именно нужно сравнивать, скакой точки зрения, как сопоставлять между собой однотипные элементы и какимобразом организовать из простых ответов максимально насыщеннуюинформационную цепочку.