Бойль по природе был практиком-экспериментатором, однако конфликт с Мором заставил его отстаивать свою теорию, и ему пришлось сформулировать критерии, по которым можно было бы отличить хорошие идеи от плохих. Я полагаю, что эти критерии внесли в современную науку не менее значительный вклад, чем его экспериментальная методика. Он предложил десять основных принципов, по которым можно отличить «хорошие и превосходные гипотезы» от тех, которые он называл «павлиньими перьями»[295]. По причинам, которые станут понятны в дальнейшем, я разделю эти критерии на две группы[296].
Первый принцип Бойля хорошо известен всем. Он считает, что хорошая теория должна основываться на наблюдениях. В этом утверждении угадывается индуктивный метод познания Бэкона, который существенно отличается от устаревшего метода дедукции, в котором суждение следовало начинать с теоретической посылки, например «Все люди смертны». Однако, выступая в защиту индуктивного метода, Бойль оказался втянут в конфликт с Томасом Гоббсом, «монстром из Малмсбери», ставившим теорию выше фактов. Конфликту Бойля и Гоббса посвящена исследовательская работа по социальной истории науки «Левиафан и воздушный насос» (Leviathan and the Air-Pump), написанная в 1985 году Саймоном Шаффером и Стивеном Шейпином.
Второй и третий принципы Бойля заключаются в том, что теория должна быть логичной и не противоречить себе. Безусловно, это фундаментальные характеристики науки, однако их можно отнести и к другим сферам деятельности. Логика есть в любом деле, будь то сантехника, кулинария, парикмахерское искусство, плетение корзин или философия, и во всех этих видах деятельности отсутствуют внутренние противоречия.
Согласно четвертому и пятому принципам Бойля, теории должны основываться на достаточных доказательствах, а превосходные теории «должны давать нам возможность предвидеть события, которые станут основой для тщательно подготовленных испытаний». Таким образом, по мнению Бойля, теории должны давать прогнозы («предвидеть события»), которые можно проверить с помощью «тщательно подготовленных испытаний», то есть экспериментов. Сейчас по этим критериям проверяется жизнеспособность большинства научных теорий. Как считает Ричард Фейнман, «неважно, насколько красива и даже насколько проста ваша теория. Если она не дает правильных прогнозов, она неверна».
Такие существенно важные для науки принципы действуют не только в науке. Суд выносит обвинительный или оправдательный приговор, исходя из доказательств, основанных на фактах. Шеф-повар пробует новый рецепт в условиях «тщательно подготовленных испытаний», точно так же как садовник или фермер проверяет в своем саду или на поле качество новых семян. Примерно в 2600 году до н. э. в Древнем Египте архитектор пирамиды в Медуме, проверяя на практике свою гипотезу, убедился в ее ошибочности, когда здание пирамиды рухнуло (см. рис. 20). Благодаря тому что архитекторам, строившим после него, повезло больше, их гипотезы превратились в доказанную теорию, на основе которой были построены такие сооружения, как Великая пирамида Хеопса в Гизе, существующая уже несколько тысячелетий. Принципы, используемые в сельском хозяйстве, металлургии, архитектуре и любой другой деятельности, присущей современной цивилизации, вырабатывались и совершенствовались одинаково: с помощью логики, наблюдений, теории и бессчетного количества незадокументированных, но «тщательно подготовленных испытаний».
Рис. 20. Проверка гипотезы опытным путем
Пожалуй, важнее всего то, что ни один из приведенных выше принципов не может в достаточной степени гарантировать научный прогресс. Как, например, быть астроному, живущему примерно в 1600 году, когда ему нужно выбрать модель Солнечной системы из тех, которые были предложены Птолемеем, Коперником и Тихо Браге? Каждая из них была построена на логике математических принципов или теорий и выдерживала проверку на истинность, ведь прогнозы подтверждались данными астрономических наблюдений. Так какой же из них отдать предпочтение?
К счастью, принцип простоты в логических суждениях, появившийся в эпоху Средневековья, прошел через Ренессанс и Реформацию и сыграл ключевую роль в научной революции XVII века. Вот как Бойль формулирует этот принцип, который мы определим как шестой критерий оценки хороших и превосходных теорий: «Большая часть работы истинных философов была посвящена тому, чтобы свести к минимуму количество основополагающих принципов и при этом использовать их по максимуму». Бойль не называет имен «истинных философов», однако в следующем абзаце ссылается на «общепринятое правило логического рассуждения»: Entia non sunt multiplicanda absque necessitate[297]. Даже не зная латыни, можно без труда угадать в этих словах острое лезвие бритвы Оккама.
Все остальные критерии Бойля так или иначе связаны с поиском простых решений. Согласно седьмому принципу, «формулировка гипотезы требует прежде всего ясности изложения». Доступные для понимания теории, как правило, просты, и наоборот, если попытаться изложить простым и доступным языком сложные теории, например в алхимии, их ошибочность сразу становится очевидной. Нечто похожее отмечал в свое время Декарт, когда утверждал следующее: «Под интуицией я подразумеваю не зыбкое свидетельство чувств и не обманчивое суждение неправильно слагающего воображения, а понимание (conceptum) ясного и внимательного ума, настолько легкое и отчетливое, что не остается совершенно никакого сомнения относительно того, что́ мы разумеем, или, что то же самое, несомненное понимание ясного и внимательного ума, которое порождается одним лишь светом разума и является более простым, а значит, и более достоверным, чем сама дедукция»[298],[299].
В рамках восьмого принципа Бойль предлагает собственные средства экономии. Хорошая теория, по мнению Бойля, – та, где «ничто не принимается на веру». В этом принципе перефразируется девиз Лондонского королевского общества Nullius in verba, который обычно переводится как «не верь никому на слово». Этим Бойль хочет сказать, что теория должна начинаться с простейших, однако установленных фактов, а не опираться на догмы.
Девятый принцип простоты Бойля гласит, что хорошая теория «никогда не противоречит тому, что известно о Вселенной». Отмечу, что Бойль не утверждает, что новая теория не должна противоречить существующей. Он уже допустил возможность возникновения противоречий, сказав, что ученый не должен ничего принимать на веру. Под тем, что «известно о Вселенной», он подразумевает не теории, но факты, которые являются неопровержимыми. Это правило отражает еще один аспект принципа бритвы Оккама, хотя это становится очевидным не сразу, а только когда мы зададимся, сколько комплексов законов управляют Вселенной. Большая часть ученых, руководствуясь принципом простоты, укажет на один. Однако это убеждение сложилось сравнительно недавно. Например, Аристотель и его последователи во времена Средневековья считали, что движением небесных и земных тел управляют разные комплексы законов. Алхимики полагали, что законы магии, действующие в лабораториях, неприменимы на кухне. Подобно им, мистики, астрологи и гомеопаты, пусть и не отрицали законов физики, все же верили, что заклинания, предсказания и волшебные эликсиры подчиняются другим законам. Девятый принцип Бойля защищает от распространения альтернативных теорий, если они, даже будучи логически обоснованными, в чем-то противоречат установленным фактам. Бойль вводит минимальный и единственный набор правил для всей Вселенной: соблюдение принципа бритвы Оккама.
Десятый, и заключительный, принцип Бойля звучит так: «Прежде всего, теория должна быть максимально простой, по крайней мере, в ней не должно быть ничего хоть сколько-нибудь избыточного». Этот постулат стал последним орудием Бойля в борьбе против оккультных «теорий с павлиньими перьями», на смену которым должны были прийти «хорошие и превосходные научные теории» – и снова бритва Оккама в действии. Бойль, как и Оккам, настаивал на том, что ученые должны выбирать самые простые теории, которые не противоречат имеющимся данным.
При поддержке Лондонского королевского общества в науке довольно быстро укоренился критерий простоты Бойля, который впоследствии встроился в современную научную методику. Он существует и по сей день, хотя сегодня мало кто говорит о его истоках, а порой даже не подозревает о них. Спросите любого ученого, что он выберет: сложную теорию, объясняющую научные данные, или простую теорию, которая не менее успешно справляется с этой же задачей. Возможно, они задумаются на какое-то время, зададут дополнительные вопросы, например имеется ли в виду весь объем данных; однако стоит вам сказать, что речь идет обо всех доступных данных, ученые ответят, что они всегда выберут самое простое объяснение, применимое ко всем имеющимся данным. Именно наука, в отличие от всех других способов объяснения мира, позволяет найти такое решение. У науки в распоряжении есть множество инструментов, но лишь одна бритва, способная отсечь все ненужное.
В 1662 году Бойль применил свои принципы на деле, представив один из первых законов современной науки. Следуя первому принципу, согласно которому хорошие и превосходные гипотезы должны быть основаны на надежных наблюдениях, он провел ряд экспериментов, в рамках которых измерил объем газа (воздуха), заключенного под ртутным столбом, как это ранее делал Торричелли. Бойль обнаружил, что, когда высота ртутного столба увеличивается, объем газа уменьшается. После сотни наблюдений Бойль воспользовался принципом индукции, чтобы сформулировать закон, который соответствовал его десятому принципу о хороших и превосходных гипотезах (напомним, что «теория должна быть максимально простой, по крайней мере, в ней не должно быть ничего хоть сколько-нибудь избыточного»). Газовый закон Бойля гласит, что при постоянной температуре объем га