Как устроено научное мышление: от логики до озарения и обратно
Я попытаюсь проиллюстрировать некоторые ключевые схемы мыслительной деятельности с помощью аналогий, ибо нам, биологам, приходится скорее иметь дело с целостными комплексами живой материи, нежели с ее отдельными ингредиентами в чистой и гомогенной форме. Полагаю, что именно целостный взгляд на вещи служит нам основным ориентиром в лабораторной практике.
Та полуинтуитивная логика, которой пользуется каждый ученый-экспериментатор в своей повседневной работе, это специфическая смесь жесткой формальной логики и психологии. Она формальна в том смысле, что абстрагирует формы мышления от их содержания, с тем чтобы установить абстрактные критерии непротиворечивости. А так как эти абстракции могут быть представлены символами, то логика может быть также названа символической. Но в то же время эта логика честно и откровенно признает, что ее понятийные элементы, ее абстракции в отличие от математики или теоретической физики являются в силу необходимости вариабельными и относительными. Следовательно, строгие законы мышления к ней применять нельзя. В размышлениях о Природе нам следует также отвести существенную роль интуиции. Вот почему в нашей системе мышления психология должна быть интегрирована с логикой.
Ниже перечислены наиболее важные проблемы, с которыми предстоит иметь дело этой полуформальной логике.
1. Формулирование понятийных элементов.
2. Классификация понятийных элементов в соответствии с их:
- а) характеристиками (признаками),
- б) причиной (этиологией).
3. Формулирование новых вопросов относительно:
- а) эволюции характеристик во времени (те типы понятийных элементов, которые им предшествуют, и те типы, в которые они, по всей вероятности, перейдут);
- б) опосредования причинно-следственных связей (антецеденты, которые предшествовали непосредственной причине, и консеквенты, которые, по всей вероятности, явятся результатом ее действия).
4. Вспышка интуиции, «озарение». Хотя она и подготовлена предшествующими операциями, но тем не менее не может быть выведена из них путем применения формальной логики.
Все это можно представить на диаграмме следующим образом:
Обладая глубокими познаниями, трудолюбием и вооружившись логикой, можно более или менее осознанно проложить путь от 1) к За) или 3б), т. е. именно ту часть пути, которая представляет собой развитие ранее сформулированного понятия. Однако только вспышка интуиции, творческого воображения, происходящая в подсознании, способна преодолеть разрыв между всем кругом рассматриваемых проблем и подлинным открытием 4). Такая вспышка интуиции как наиболее плодотворное научное достижение составляет основу фундаментальных исследований.
Три ступени полуинтуитивной логики
Понятия и понятийные элементы
Невозможно понять что-либо, не выразив это «что-либо» с помощью известных элементов опыта. Именно поэтому даже самый блестяще образованный человек, не будучи специалистом, не в состоянии до конца постичь идею кванта, как ее понимает физик, или разделить восторг биолога по поводу открытия доселе непредсказуемого закона живой материи. Вот что говорится об этом в одной старой индийской сказке.
Однажды слепой нищий спросил своего приятеля:
— Скажи мне, что такое «белый»? На что это похоже?
— Белый — это цвет, — ответил приятель. — Он похож на снег, который лежит в горах.
— Понятно, — сказал слепой. — Это холодный и мягкий цвет.
— Нет, не совсем. Бумага тоже белая.
— Тогда это тонкий и хрупкий цвет.
— Совсем не обязательно. Молоко тоже белое.
— Значит, он жидкий и съедобный? — озадаченно спросил слепой.
— Вовсе нет, — терпеливо продолжал объяснения его друг. — Белыми бывают разные вещи: и облака, и зубы, и борода старика, кстати, твои глаза тоже белые, потому что ты ими не видишь.
— Ну что же... — вздохнул слепой. — Это жестокий цвет. Наверное, лучше всего мне и не пытаться понять, что это такое.
И действительно, даже имея прекрасное зрение, мы никогда не видим ничего абсолютно белым. Самый чистый снег, как и самая высокосортная бумага, имеет какой-нибудь оттенок или отблеск, искажающий их совершенную белизну. Борода старика, зубы человека, стакан молока отстоят от такого идеала еще далее. Белизна есть абстрактный элемент мысли; для нашего повседневного опыта она не имеет особого значения, и тем не менее обойтись без этого понятия было бы нелегко. В реальной жизни мы сталкиваемся с вещами, которые могут быть более или менее белыми, но если нам нужно описать белую кошку, то нет никакой необходимости и даже возможности описывать каждую шерстинку или же пытаться определить условия освещения; хотя и говорят, что «ночью все кошки серы», всем будет понятно, что имеется в виду. Человеческий мозг устроен таким образом, что отказывается оперировать мыслями до тех пор, пока они не облечены в более или менее четкую индивидуальную форму понятийные блоки. Просто удивительно, сколько путаницы было вызвано неспособностью понять три следующих простых факта.
1. Обращаться с мыслями адекватным образом (изолировать, измерять, смешивать, продавать) можно только тогда, когда они, подобно жидкостям, помещены в отдельные емкости.
2. Мыслительные блоки заключают в себе предшествующий опыт, который может обновляться только в пределах одной упаковки. Мы не в состоянии осмыслить то, чего никогда ранее не воспринимали и что отличается от уже известного нам.
3. Мыслительные блоки, или понятийные элементы, связаны друг с другом весьма свободно, и содержимое их неоднородно. Они не являются чем-то вроде водонепроницаемых отсеков, жестко отграничивающих чистую воду от всего, что ее окружает. Их содержимое всегда слегка варьирует по количеству и качеству, загрязнено по составу.
Вот и все, что можно сказать в этой связи. Не стоит обращать внимание на все эти несовершенства, их следует принять такими, как они есть, поскольку без них невозможны никакие формы мышления. Беда в том, что, забывая об этих несовершенствах, мы подчас совершаем серьезные ошибки, приводящие нас к периодическим приступам неуверенности в себе, а философов к пессимизму и неверию в могущество мысли.
Вот почему нам надлежит со всем тщанием рассмотреть вопрос о том, как образуются, классифицируются и применяются в научных исследованиях эти понятийные элементы.
1. ДЛЯ ПОНИМАНИЯ СЛЕДУЕТ ПРЕЖДЕ ВСЕГО РАСПОЗНАТЬ КЛАССИФИКАЦИОННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ. Как мы могли убедиться, понимание есть установление связей между распознаваемыми элементами природы. Чем больше мы установили связей, тем глубже наше понимание. Поэтому, какой бы объект мы ни изучали, мы прежде всего интересуемся, из каких более мелких элементов состоит понятийный элемент и соответственно в какую систему он сам входит как составляющий. Отсюда степень подлинной научности исследования прямо пропорциональна той точности, с которой определяются составляющие понятийные элементы.
Если объектом нашего исследования является человек, нам необходимо прежде всего попытаться определить те элементы, из которых он состоит (органы, клетки, химические вещества, из которых строится его тело, элементарные представления и побуждения, которыми руководствуется его разум), затем классифицировать и эти элементы, и человека в целом относительно других элементов природы. Только такой процесс формулирования элементов и их классификации способен привнести в наши мысли порядок. Разделяя элементы по признаку подобия, а также распределяя их некоторым закономерным образом, мы изучаем их структурные и причинные связи. В свою очередь только изучение этих закономерностей дает нам возможность воздействовать на Природу по своему желанию. И наконец, только установление таких взаимосвязей в рамках одной системы дает нам возможность конструировать теории, способные предсказывать вероятностное поведение дотоле неизученных систем, обладающих сходными структурными или каузальными элементами.
Если мы хотим получить информацию о деятельности почек человека, нам следует прежде всего раскрыть составляющие их элементы (клетки и химические вещества) и ту роль, которую играет основной элемент почка в системе других элементов (органов) человека. Далее, по данным сравнительного анализа мы выясним, что по своим основным показателям человеческая почка мало чем отличается от почек других животных. Поэтому, определив реакции почки больного животного на лекарственный препарат, можно с большой долей вероятности предсказать состав препарата, излечивающего аналогичное заболевание человека.
2. БИОЛОГИЧЕСКИМ ЭЛЕМЕНТАМ ОБЯЗАТЕЛЬНО ПРИСУЩА НЕОПРЕДЕЛЕННОСТЬ. Существенным недостатком, препятствующим определению тех или иных биологических элементов, является их неопределенность.
Биологические элементы никогда не существуют в чистом виде. В рассматриваемый биологический элемент неизбежно вторгается другой. Независимо от способа определения элемента в нем всегда имеется нечто принадлежащее другому элементу. Можно вскрыть тот или иной орган и дать ему какое-либо имя. Пусть он получит название «почка». И тем не менее моча в протоках, кровь в сосудах и даже сами сосуды в строгом смысле слова не являются почкой. Правильнее было бы рассматривать их как составные части таких элементов, которые носят название «моча», «кровь» и «сосуды», ибо они имеют куда большее сходство с аналогичными элементами вне почки, чем со структурами, непосредственно составляющими почку. То же самое можно сказать и по поводу соединительной ткани, нервов, всех химических элементов, образующих почку. Что же тогда есть собственно почка?
Дело в том, что происходит и обратный процесс: изучаемый биологический элемент сам с такой же неизбежностью вторгается в другой. Если рассматривать некий кровеносный сосуд, входящий в почку как часть этого органа, то возникает естественный вопрос: в каком же месте он становится собственно почкой? Если тот или иной химический элемент входит в состав почки, где же конкретно происходит соответствующее изменение? Каковы границы биологических элементов? И если уж продолжать, где пролегает моя собственная граница? Что главным образом составляет меня самого? Может быть, кончики ногтей на моих пальцах? Но ведь они мертвы и бесполезны. Или, быть может, наполняющий мои легкие воздух, без которого я бы умер? Но если окружающий меня воздух не есть составляющая меня материя, то где именно он становится частью меня? В моем носу, в легких, в крови или в клетках? Кроме того что границы не определены, они к тому же взаимо пересекаются. То же относится к пограничной линии между одушевленной и неодушевленной Природой. Каким образом мне удалось бы что-то узнать о себе самом, если не определить сколь угодно произвольным способом хоть какую-то демаркационную линию между собственной персоной и остальным миром?
3. СЛОЖНОСТЬ ОЦЕНКИ БИОЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ.
а) Оценка по аналогии. Оценка по аналогии основывается на предположении, что если два или более объекта согласуются друг с другом в некоторых отношениях, то они, вероятно, согласуются и в других отношениях. Метафора это риторическая фигура, которая путем аналогии наводит на мысль о таком сходстве.. Любые обобщения находятся в зависимости от установления аналогий между объектами, которые ранее не обнаруживали никакого сходства.
Первоначально термин «аналогия» применялся исключительно для выражения количественных отношений.
Например, отношение между двумя и четырьмя аналогично отношению между восемью и шестнадцатью, и в настоящее время в математике такой тип количественных отношений чаще всего называется «пропорцией». Однако у Аристотеля мы уже находим применение этого термина для обозначения качественных отношений, как это принято сейчас.
Установление аналогий составляет основу всякого объяснения. Мы полагаем, что объяснение состоялось, если нам удалось продемонстрировать сходство нуждающегося в объяснении объекта с чем-то уже знакомым. Именно посредством аналогии можно ввести новый факт в сетевую структуру уже имеющейся сокровищницы ин формации.
Опасность рассуждений по аналогии состоит в том, что две пары терминов, которые мы сравниваем между собой, всегда в некоторых отношениях отличаются друг от друга, следовательно, связывающий их логический вывод обоснован лишь в определенных пределах. Нам будет легче понять, что подразумевается под гормонами, если сравнить последние с химическими переносчиками сигналов, посылаемых железами внутренней секреции для влияния на какой-либо орган, находящийся на периферии. Мы сразу же представляем себе гормоны передвигающимися по определенным маршрутам и вызывающими должный эффект не прямо, а косвенно, путем передачи «инструкций». В этом смысле аналогия крайне полезна, ибо способствует не только пониманию, но и предсказа нию с некоторой долей вероятности тех или иных характе рных свойств действия гормонов, поскольку нам известно, что имеется ряд сходных свойств, характеризующих в целом действие переносчиков сигналов. И тем не менее никогда нельзя с уверенностью предсказать, насколько далеко может быть распространена аналогия. Пере носчики сигналов нуждаются в подкреплении, гормонам же это не требуется. Такого рода непредсказуемость ограничивает полезность аналогий, однако без них не обойтись, когда нам нужно объяснить новое понятие, то есть передать его в уже известных терминах. Аналогия способна предполагать, на ней строятся все гипотезы и теории, но она не может ничего доказать.
б) Несущественное нарушает порядок. Когда вы печатаете на машинке, вы при желании можете любое слово сделать неразборчивым: для этого не нужно ничего стирать, достаточно просто забить это слово буквой «Х». Такое несущественное добавление искажает буквы, обессмысливая напечатанный текст. Нечто подобное наблюдается и в Природе.
Есть старый анекдот о человеке, который пил каждый день, но в понедельник виски с содовой, во вторник джин с содовой, в среду ром с содовой и т. д. Поскольку каждый раз после выпитого он, естественно, хмелел, то пришел к выводу, что причиной опьянения была содовая. Когда известный несущественный фактор сопровождает неизвестный существенный, такого рода ошибки слу чаются довольно часто, что при проведении фундаментальных исследований трудно обнаружить. В разд. «Заблуждения» приводится ряд примеров такого рода («Молчащий маркер», с. 309, и «Несущественные факторы, вводящие в заблуждение», с. 311). В описанных слу чаях ошибка обычно является результатом того, что из двух агентов (или целей), которые трудно отделить один от другого, один инертен, однако его легко обнару жить («молчащий маркер»), в то время как другой активен, однако не поддается обнаружению. Получается, что наличие активного фактора можно выявить только при помощи инертного маркера, который и принимается ошибочно за причину, лежащую в основе наблюдаемых явлений.
в) Несовместимые на первый взгляд теории о взаимо- связях между элементами могут оказаться в равной степени правильными. Теория подобна гиду: она ведет нас от одного известного факта к другому. Следовательно, теория служит подспорьем при запоминании фактов, а путем экстраполяции закономерностей во взаимосвязях между фактами она даже дает возможность делать предсказания по поводу того, где именно с наибольшей вероятностью будут найдены представляющие для нас интерес новые факты.
Предположим, у подножия высокой горы расположены два селения: одно к северу, другое к югу от нее. Никто из жителей этих сел никогда не поднимался на гору и не видел ее с противоположной стороны. Жители и одного, и другого села были уверены, что имеют прекрасное представление об этой горе, по крайней мере о той ее стороне, которая им видна. Однако если северный склон скалист и бесплоден, то южный утопает в цветущих лугах и лесах. Соответственно два представления жителей сел абсолютно противоположны. Доведись им встретиться друг с другом где-нибудь вдалеке от родных мест и заговори они каждый о «своей горе», им бы никогда и в голову не пришло, что они говорят об одном и том же месте. Такого рода путаница - не редкость в экспериментальной медицине, и именно с ней связаны самые ожесточенные споры. Гистолог, изучающий сердечную мышцу после импрегнации серебром, отчетливо увидит даже самые мелкие ответвления сердечных нервов, но не обнаружит гликоген; его коллега, применяя окраску кармином по методу Беста, легко обнаружит гликоген, но не увидит нервных окончаний. Если оба гистолога намеренно пользуются различными методиками, то, вероятнее всего, между ними не возникнет никаких серьезных разногласий. Нередко, однако, намереваясь применить одну и ту же методику, гистологи сами не знают, что они по-разному готовят растворы. В этом случае каждый из них будет убежден, что его коллега увидел мираж.
ЧТО ТАКОЕ БАЗА ЗНАНИЙ?
Концентрированная книга издательства LIVREZON складывается из сотен и тысяч проанализированных источников литературы и масс-медиа. Авторы скрупулёзно изучают книги, статьи, видео, интервью и делятся полезными материалами, формируя коллективную Базу знаний.
Пример – это фактурная единица информации: небанальное воспроизводимое преобразование, которое используется в исследовании. Увы, найти его непросто. С 2017 года наш Клуб авторов собрал более 80 тысяч примеров. Часть из них мы ежедневно публикуем здесь.
Каждый фрагмент Базы знаний относится к одной или нескольким категориям и обладает точной ссылкой на первоисточник. Продолжите читать материалы по теме или найдите книгу, чтобы изучить её самостоятельно.
📎 База знаний издательства LIVREZON – только полезные материалы.