Почему теория истинна?

В контексте современной науки СТО, без всякого сомнения, является прекрасно подкрепленной теорией: проведено огромное количество экспериментов, которые так или иначе свидетельствуют в ее пользу.

В любом случае, если мы согласны с тем, что научная теория обосновывается эмпирическими данными, то СТО обоснована. Данное обстоятельство, конечно, не может играть особой роли в аргументации против позиции антиреалистов, таких как Б. ван Фраассен [Fraassen van, 1980], согласных с тем, что теория подтверждается эмпирическими данными. Однако основной вопрос, который рассматривается здесь, - это не вопрос об обосновании теорий, а вопрос о том, что физика (теория относительности) сама по себе может утверждать относительно нашей способности знать что-то о природе. Антиреализм утверждает, что в общем случае не существует достоверного вывода от явления к реальности, скрывающейся за ним: нет убедительных причин перейти от заключения, что вещи именно таковы в соответствии с тем, что данная теория истинна, к заключению, что теория действительно истинна; нет достоверности в полном обосновании теории, - убеждение, что теория является истинной, может обернуться лишь слепой верой в это.

На наш взгляд, все-таки имеется одна возможность, говоря об истинности теории, избежать, с одной стороны, абсолютной достоверности, а с другой - слепой веры.

Можно указать одно противоречие, в принципе преодолимое, которое угрожает скептической позиции в отношении степени обоснованности научных теорий. Если существует некоторое эпистемическое препятствие, такое что, например, мы не можем достоверно узнать природу реальности в том виде, как ее описывает СТО, то оно не дает нам знать, что реальность на самом деле не такая, как ее описывает СТО. Требование, что СТО не относится к реальности «как таковой», исключа- ет основные скептические доводы, которые оно должно было бы поддерживать. Таким образом, действительно прочная скептическая позиция - это, по-видимому, только агностицизм. Если действительно существует предел нашему знанию и то, «какова реальность в действительности», находится за ним, то у нас нет оснований утверждать, что теория относительности описывает ту реальность, «которую мы наблюдаем», так же как и нет оснований утверждать обратное. Напомним, что СТО заставляет нас делать определенные предположения в отношении реальности. Почему мы должны считать скорость света абсолютной величиной? По- видимому, потому, что она действительно абсолютна и инвариантна. Данное утверждение и есть искомая связь между явлением и реальностью, искомая степень обоснованности теории.

ОТО находится в значительно менее выгодном положении. В настоящий момент ее нельзя назвать в достаточной степени подтвержденной теорией.

Один из наиболее ярких примеров недоопределенности теории связан с анализом проблемы определения (измерения) неевклидовости физической геометрии. В свое время эта проблема стала основанием для постулирования конвенционального характера физической геометрии. На наш взгляд, конвенциональность в данном случае еще не означает безоговорочную «победу» антиреализма. Ниже мы приведем ряд замечаний, подтверждающих нашу интерпретацию реалистского по духу понимания конвенциональности.

Проблема недоопределенности: измерение неевклидовости или неевклидовость измерения

Наши рассуждения относительно кривизны и геометрии пространства- времени обычно начинаются с обсуждения измерения пространственных длин и временных интервалов. Например, измерив диаметр и длину окружности и убедившись, что их отношение не равно К, мы заключаем, что пространство не является плоским, т. е. является неевклидовым. К аналогичному выводу мы придем, если, измерив сумму углов треугольника, получим значение, не равное 180о.

Возможно, измерительные инструменты не являются плоскими, другими словами, само пространство является плоским и евклидовым, но в силу действия какой-то нерегистрируемой силы измерительные приборы (линейка) растягиваются или сжимаются в зависимости от их местоположения. Естественно, в этом случае длина окружности не будет равна произведению диаметра и К. Такое объяснение неевклидовости измерения избавляет нас от необходимости обращаться к «противоестественной» идее о ненаблюдаемом искривленном неевклидовом пространстве. Однако само это объяснение опирается на предположение о существовании новой нерегистрируемой силы, т. е. фактически ad-hoc, которая способствует разрешению этой ситуации (объяснению неевклидовости измерения). Если предположить существование такой силы, то мы обращаемся к понятию вездесущей и универсальной силы, которая идентичным образом изменяет любые измерительные приборы в любых ситуациях и которая к тому же является нерегистрируемой.

В самой идее выдвижения ad-hoc нет ничего плохого. Ряд современных фундаментальных представлений в свое время были введены как ad- hoc и лишь впоследствии получили признание вследствие успешности использующих эти предположения теорий, например, предположение об инерции Галилея. Идея, что тело продолжит движение по инерции, даже когда на него перестанет действовать внешняя сила, была настоящей ad- hoc, которая была высказана для того, чтобы объяснить факты, не укладывающиеся в представление о вращении Земли.

В любом случае ad-hoc требует внимательного рассмотрения. Перед нами стоит выбор: либо универсальная сила, которая воздействует на измерительные устройства, либо искривленное пространство, в котором измерительные устройства сохраняют свои размеры. Простой пример с измерениями на двумерной поверхности поможет нам прояснить ситуацию и провести различия между этими двумя моделями пространства- времени. Важно то, что обе модели соответствуют одним и тем же эмпи- рическим данным, они расходятся в интерпретации этих данных.

Нарисуем большой круг с помощью нити, закрепленной одним концом в центре круга, и карандаша, закрепленного на другом ее конце. Теперь измерим длину окружности c и диаметр d с помощью линейки. Предположим, у нас получилось отношение c < Кd, в силу чего мы заключаем, что измерение неевклидово. Каждая из наших моделей объясняет это по-своему. В рамках ОТО мы заключаем, что измерения неевклидовы, так как проводились на искривленной неевклидовой поверхности. Однако альтернативная теория укажет, что измерения проводились на евклидовой поверхности, на которой измерительные инструменты подвергались деформации со стороны нерегистрируемой силы. Предположим, говорят сторонники альтернативной теории, круг был нарисован на большой «нагретой» поверхности, которая была «холодной» в центре и становилась «теплее» ближе к краям круга. Измерительная линейка будет увеличиваться в размерах, и данное обстоятельство может дать именно наблюдаемый результат. Измерение показывает, что круг расположен на плоской поверхности, но некоторые факторы воздействуют на линейку таким образом, что она становится длиннее по мере удаления от центра круга. Конечно, идея «нагретой» поверхности - это наша фантазия, однако она дает хорошее представление о том, как могла бы действовать новая нерегистрируемая сила, изменяющая измерительные инструменты.

Итак, какой является поверхность: плоской или искривленной? Наблюдения и измерения не могут ответить на этот вопрос, они являются «нейтральными» по отношению к геометрии поверхности. Если мы первоначально предположим, что никакой универсальной силы, воздействующей на измерительные приборы, нет, то наблюдения покажут нам, что поверхность искривлена, но если мы изначально предположим, что поверхность евклидова, то эти же наблюдения покажут нам, что измерительная линейка изменяет свою длину под влиянием некой силы. Описание геометрии поверхности зависит от выбора изначального предположения. И именно в этом смысле говорят, что геометрия есть предмет конвенции.

Аналогичные рассуждения можно привести и для трех- и четырехмерного пространства. Без изначальных предположений об измерительных приборах невозможно перейти от данных измерений к заключению относительно геометрии пространства. Будем ли мы считать его плоским или искривленным, в конечном счете зависит от конвенции, которую мы приняли изначально относительно измерительных приборов. Подобный пример конвенциональности можно встретить и в рамках СТО.