Физика и реальность

«ФИЗИКА И РЕАЛЬНОСТЬ» — сборник статей А. Эйнштейна, написанных в разные периоды его творческой жизни. Рус. издание — М., 1965. В книге нашли отражение основные эпистемологические и методологические воззрения великого физика. Среди них — взгляды на происхождение и развитие теоретических систем физики; представления о взаимоотношении общих принципов научной теории и опытных данных; суждения о роли опыта и разума в научном мышлении и о критериях правильности теорий; истолкование проблемы реальности в физическом познании.         Основную задачу ученых Эйнштейн видит в отыскании общих принципов, из которых путем чистой дедукции можно получить картину мира. К общим принципам ведет не логический путь, но основанная на проникновении в суть опыта интуиция. Не существует никакого индуктивного метода, который мог бы вести к фундаментальным понятиям физики. Эйнштейн напоминает о том, что представление об умозрительном характере основ теории не было господствующим в 18—19 вв. Большинство физиков того времени полагали, что основные понятия и принципы теорий получаются из данных опыта с помощью «абстракции», т.е. логическим путем. Ясное понимание неверности такого представления дала, как считает Эйнштейн, только общая теория относительности. Она показала, что можно объяснить тот же круг эмпирических фактов, что и ньютоновская теория, опираясь на фундамент, значительно отличающийся от ньютоновского. То, что можно указать две существенно различные теоретические основы, одинаково хорошо согласующиеся с опытными данными, как раз и свидетельствует, полагает Эйнштейн, об умозрительном характере основных положений теории. Такой взгляд на природу теоретических принципов, считает Эйнштейн, все больше распространяется среди ученых по мере того, как возрастает зазор между понятиями и принципами, с одной стороны, и опытными данными, с др. Важной закономерностью развития физического знания Эйнштейн считает то, что «путь от теории к наблюдению становится длиннее, тоньше и сложнее» (С. 298). В связи с этим, по его мнению, «теория вынуждена переходить все более и более от индуктивного метода к дедуктивному» (С. 260).         Однако чисто логическое мышление само по себе не может дать никаких знаний о мире фактов; все познание реального мира исходит из опыта и завершается им. Наиболее удовлетворительное положение достигается в том случае, когда новые фундаментальные гипотезы навеяны самим экспериментом. Мышление позволяет строить -теоретическую систему; содержание результатов опытов и связи между ними излагаются с помощью следствий, полученных из теории. Именно в возможности такого изложения заключены ценность и оправдание как всей системы, так и лежащих в ее основании понятий и принципов. Иначе эти принципы остаются свободными творениями человеческого ума, которые нельзя оправдать ни природой самого человеческого ума, ни какими-либо априорными соображениями (С. 62). С этих позиций Эйнштейн критикует понятия абсолютного пространства и абсолютного времени в механике И. Ньютона. Введение этих понятий в теорию не оправдано, поскольку в данных опыта им ничто не соответствует.         Возможно произвольное число равноценных систем теоретической физики. Но история показала, что из всех таких мыслимых построений в данный момент только одно оказывается преобладающим. Теоретическая система практически однозначно определяется миром наблюдений, хотя никакой логический путь не ведет от наблюдений к основным принципам теории.         Рассматривая вопрос о критериях оценки физической теории, Эйнштейн говорит о критериях внешнего оправдания и внутреннего совершенства. Первый критерий         очевиден: теория не должна противоречить данным опыта. Но насколько очевидным кажется это требование само по себе, настолько тонким оказывается его реальное применение в научном познании. Часто можно сохранить данную общую теоретическую основу, если приспособить ее к фактам при помощи более или менее искусственных дополнительных предположений. Содержанием критерия внутреннего совершенства теории Эйнштейн называет такие трудно выразимые качества теории, как «естественность» и логическая простота предпосылок теории, определенность утверждений теории, их способность сильнее ограничивать возможные априори качества теоретических систем. Теория представляется более ценной тогда, когда она не является логически произвольным образом выбранной среди приблизительно равноценных и аналогично построенных теорий. В др. месте Эйнштейн пишет: «Теория преследует две цели: охватить, по возможности, все явления и их взаимосвязи (полнота); добиваться этого, взяв за основу как можно меньше логически независимых понятий и произвольно установленных соотношений между ними» (С. 264). Вторую цель он называет «логической единственностью» теории.         Большое место в книге уделено методологическим принципам построения и отбора теорий. К числу важнейших методологических принципов научного описания и объяснения явлений Эйнштейн относит принцип причинности. Убеждение в существовании всеобщей каузальной связи между явлениями проходит через все включенные в книгу тексты. Идеалом физического описания реальности автор считает такое описание, когда по заданному в определенный момент состоянию движения можно найти непосредственно следующие за ним состояния. В физике впервые такое объяснение было найдено Ньютоном для движения планет под действием силы притяжения. Ньютон смог реализовать этот идеал, перейдя от интегральных законов И. Кеплера к дифференциальному закону. С позиции идеала причинного объяснения Эйнштейн критикует понятие абсолютного пространства классической физики: оказывая влияние на движущиеся тела, оно само не испытывает влияния этих тел (знаменитый опыт с ведром), обладая, таким образом, каузальной исключительностью (С. 18). Невозможность реализовать идеал каузального объяснения в современной квантовой теории Эйшштейн считает важнейшим недостатком этой теории.         К важным регулятивным принципам Эйнштейн относит тенденцию к единству научной картины мира (С. 238). Этому принципу следуют и специальная, и общая теории относительности, которые возникли из стремления к тому, чтобы многообразие явлений сводилось в теоретическую систему, построенную из возможно меньшего числа элементов. «Теория относительности, — пишет Эйнштейн, — необходимо вытекает из серьезных и глубоких противоречий в старой теории... Сила новой теории заключается в согласованности и простоте, с которой она разрешает все эти трудности, используя лишь немногие очень убедительные предположения» (С. 285). В качестве еще одного методологического регулятива Эйнштейн называет принцип соответствия. Он демонстрирует применимость этого принципа к соотношению между релятивистской физикой и классической механикой (релятивистская физика не отменяет классическую механику, последняя остается справедливой для скоростей, много меньших скорости света); а также между специальной и общей теориями относительности (общая теория относительности не опровергает специальную, но лишь ограничивает сферу ее применимости: специальная теория относительности оказывается справедливой, когда можно не учитывать влияний гравитационного поля на физические явления). Лучший удел физической теории, подытоживает великий физик, состоит в том, чтобы указывать путь создания новой, более общей теории, в рамках которой она сама остается предельным случаем (С. 204). См. также «Философия физики».         ЕЛ. Мамчур