Объяснение и предсказание

Важнейшими функциями научной теории являются объяснение и предсказание. В самом деле, зачем нужна теория? – Главным образом, за тем, чтобы объяснить нам наблюдаемые положения вещей, экспериментальные факты и подсказать, что нас может ожидать в дальнейшем. Понятие объяснения используется и в повседневном языке, в котором объяснить какое-либо явление означает сделать ясным, понятным для нас. В своем стремлении понять окружающий мир люди создавали мифологические, религиозные, натурфилософские системы, объясняющие события повседневной жизни и явления природы. В течение последних столетий функция объяснения окружающего мира постепенно перешла к науке. В настоящее время именно наука делает для нас понятными встречающиеся явления, поэтому научное объяснение служит образцом для всех сфер человеческой деятельности, в которых возникает потребность объяснения.

Научное объяснение представляет собой обоснование истинности высказывания о некотором известном событии с помощью других высказываний, которые считаются истинными. С логической точки зрения, объяснение представляет собой вывод по правилам логики одних высказываний из других, принятых в качестве посылок. В этом отношении объяснение сходно с доказательством. Однако между объяснением и доказательством имеется существенное различие: в процессе объяснения нам уже известно, что объясняемое истинно, и мы хотим лишь знать, на основании чего оно истинно.

Обратимся к простому примеру. Оборвалась нить, к которой был подвешен груз, и мы хотим понять, почему это произошло. Объяснение этого явления может выглядеть следующим образом: «Всякая нить, нагруженная сверх предела своей прочности, разрывается. К данной нити был подвешен груз, вес которого превышал предел ее прочности. Поэтому нить и разорвалась». Данное объяснение указывает причину наблюдаемого события, ссылаясь на закон, которому подчиняются все объекты определенного рода. Знание причины события позволяет нам понять, почему данное событие произошло. По своей структуре данное объяснение представляет собой логический вывод. В этом нетрудно убедиться. Представим общее высказывание «Всякая нить, если она нагружена сверх предела своей прочности (Рх), то она разрывается (Qx)» в виде «х (Рх Qx)» (здесь «х» обозначает «для всякого х», а ««– «если…,то…»); высказывание «Данная нить нагружена сверх предела своей прочности» – в виде «Ра»; «Данная нить разрывается» – в виде «Qa». Теперь наше объяснение можно представить в формальном виде:

х (Рх Qx)

______Ра____________

Qa

Легко увидеть, что данное объяснение построено по логическому правилу modus ponens. Такова наиболее простая структура всякого объяснения. Она показывает, что объяснение состоит из двух основных элементов, между которыми имеется логическая связь: экспланандума (объясняемого) и эксплананса (объясняющего). Эксплананс всегда включает в себя высказывания двух видов: по крайней мере одно общее высказывание, выражающее закон природы, и высказывания, описывающие условия, при которых данный закон действует, - граничные или начальные условия. В приведенном выше примере эксплананс содержит один общий закон «Всякая нить, если она нагружена сверх предела своей прочности, то она разрывается» и одно условие действия этого закона в данном конкретном случае «Данная нить нагружена сверх предела своей прочности». Объяснение, таким образом, состоит в подведении частного случая под общий закон.

Обычно в объяснении используется несколько законов и несколько высказываний, описывающих частные условия их применения. Поэтому в общем виде структура научного объяснения может быть представлена следующим образом:

Логический L, L,…, L - законы науки эксплананс

вывод С, С,…, С - частные условия

Е экспланандум

Объяснение, построенное в соответствии с этой схемой, получило название дедуктивно-номологического объяснения. Для того чтобы считаться корректным, такое объяснение должно удовлетворять следующим требованиям.

1) Экспланандум должен быть истинным. В самом деле, если экспланандум ложен, то это означает, что описываемое им положение дел не существует. Но тогда просто нечего объяснять.

2) Эксплананс должен быть истинным или, по крайней мере, считаться таковым. Высказывания, входящие в эксплананс, выступают в качестве посылок логического вывода, поэтому мы должны считать их истинными.

3) Эксплананс должен включать в себя по крайней мере один закон науки. – Это требование вытекает из самого существа дедуктивно-номологического объяснения как подведения под закон частного – объясняемого – случая.

4) Эксплананс не должен включать в себя экспланандум. В противном случае мы совершим ошибку порочного круга.

Обратим теперь внимание на две важнейшие особенности дедуктивно-номологического объяснения. Первая из них состоит в том, что оно придает необходимый характер объясняемому событию. Действительно, дедуктивно-номологическое объяснение представляет собой логическое выведение объясняемого высказывания из некоторых посылок, и если эти посылки истинны, а их истинность – одно из условий корректности объяснения, выведенное положение необходимо должно быть истинно. Выражая это в других терминах, мы можем сказать, что при дедуктивно-номологическом объяснении некоторого события мы указываем причину или условия существования этого события, и если причина имеет место, то с естественной необходимостью должно существовать ее следствие.

Вторая важная особенность дедуктивно-номологического объяснения тесно связана с первой. Общее утверждение, входящее в его эксплананс, должно быть законом природы, т.е. выражать необходимую связь явлений. Это кажется достаточно очевидным, однако трудность состоит в том, что закон природы очень непросто отличить от так называемых «случайно истинных обобщений» типа «Все мои друзья блондины» или «Все жильцы нашего дома говорят по-русски». Высказывания «Все планеты движутся вокруг Солнца по эллипсу» и «Все мои друзья знают английский язык» по своей структуре одинаковы и их логическим представлением будет одно и то же выражение: х (Рх Qх). Но если первое является законом природы и может быть использовано для объяснения, то попытка использовать для этой цели второе высказывание, даже если оно истинно, приводит к анекдотическому результату. Вас спрашивают: «Почему N так хорошо знает английский язык?». – «Потому, - объясняете вы, - что N мой друг, а все мои друзья хорошо знают английский язык». Ясно, что причиной хорошего знания иностранного языка может быть его упорное изучение или длительное проживание в соответствующей стране, но уж никак не дружба с кем-либо. Случайно истинное обобщение не выражает необходимой причинной связи, оно не способно придать необходимость объясняемому явлению, поэтому его нельзя использовать для объяснения.

Дедуктивно-номологические объяснения могут использоваться не только для объяснения отдельных фактов, но также законов и даже теорий. В зависимости от того, что именно подвергается объяснению - факт, закон или теория, - объяснения разделяются на фактологические, номологические и теориологические. В фактологическом объяснении объясняемое представляет собой высказывание, описывающее некоторый конкретный факт; в номологическом объяснении объясняемым является высказывание, выражающее закон природы; наконец, в теориологическом объяснении в качестве объясняемого выступает целая научная теория.

Объяснение известных явлений не только дает нам их более глубокое понимание, но служит также основой для предсказания новых, еще не известных фактов.

Предсказанием называют выведение из закона или теории высказывания о фактах, еще не установленных наблюдением или экспериментом.

По своей логической структуре предсказание совпадает с объяснением: имеется некоторый общий закон «х (Рх Qх)», к которому мы добавляем истинное частное утверждение «Ра» и делаем вывод о том, что должно быть истинно частное утверждение «Qа». Однако несмотря на тождество логических структур, между объяснением и предсказанием имеется принципиальное различие. В обоих случаях мы имеем дело с логическим выводом, но при объяснении мы отталкиваемся от истинности заключения и ищем посылки, из которых оно следует, а при предсказании мы движемся от известных посылок и утверждаем, что заключение должно быть истинно. При объяснении неверными могут оказаться наши посылки, в предсказании может оказаться ложным заключение.

Подлинно научное объяснение, опирающееся на знание причинных связей между явлениями действительности, т.е. на закон, может служить основой для предсказания. Если эксплананс объяснения содержит закон, а не случайно истинное обобщение, то изменяя частные условия, мы можем вывести из закона высказывания о тех фактах, которые еще не были нами установлены опытным путем. Например, если с помощью законов теплового расширения мы объяснили поведение отдельного металлического стержня, то на основе тех же законов мы можем предсказать поведение всякого другого металлического стержня – даже такого, который еще никогда не подвергался нагреванию.

Характерная особенность предсказания заключается в том, что оно всегда относится к неизвестным событиям: либо к тем объектам и ситуациям, которые еще не существуют в настоящем и лишь возникнут в будущем, либо к объектам, которые уже существуют, но еще не стали предметом наблюдения или эксперимента. Например, метеоролог может предсказать погоду на завтра, но может сделать предсказание о том, каковы погодные условия в настоящее время в том районе, где в данный момент отсутствуют наблюдатели. Предсказания могут относиться и к событиям прошлого – в этом случае их называют «ретросказаниями». Царапины на валунах позволяют геологу сделать вывод о том, что через данную местность много лет назад двигался ледник. Такой вывод будет ретросказанием.

Объяснение и предсказание играют громадную роль в науке и в жизни общества. Практическая и производственная деятельность людей была бы невозможна, если бы люди не умели объяснять события окружающей жизни и предвидеть результаты своих действий. Сознательная постановка цели, предварительный расчет способов и средств ее достижения принципиально отличают деятельность человека от активности животного. Любое сознательное действие человека опирается на предвидение его результатов. Научные предсказания расширяют сферу познанного человеком мира.