От мечты к открытию: Как стать ученым
| Вид материала | Документы |
- Ганс Селье. От мечты к открытию, 5951.77kb.
- Труды преподавателей уо «мгуп» за 35 лет, 490.68kb.
- Обращение Президента нпф сбербанка, 127.88kb.
- «Запорожье мое цветущее», 31.14kb.
- Час общения: до мечты нужно сделать всего один шаг. Цель, 28.83kb.
- Отечественное предпринимательство, 108.53kb.
- Когда сбываются мечты?, 117.13kb.
- Парки развлечения Америки!!!, 33.74kb.
- Конкурс макетов «Город моей мечты», 23.82kb.
- И. В. Вишев на пути к практическому бессмертию москва 2002 Человек может и должен стать, 4128.67kb.
взаимопересекаются. 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.
Магическое в основе своей метафорично. Как и сны. Как и
подлинно художественная деятельность. В конце концов
теоретическая наука -- это в основе своей упорядоченное
использование метафоры.
А. Рапопорт
Метафора -- это отличительный признак гения, ибо
способность образовать хорошую метафору есть способность
распознать сходство.
Аристотель
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 информации.
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
предсказанию с некоторой долей вероятности тех или иных
характерных 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. Переносчики 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 "X". 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 случаются 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 случаях ошибка обычно
является результатом того, что из двух агентов (или целей),
которые трудно отделить один от другого, один инертен, однако
его легко обнаружить ("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 взаимосвязях
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 нс 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.
Аналогия с блоком понятий
Всякий эксперимент на животных является, в сущности,
упрощенной моделью, на которой проверяется, существуют ли те
или иные взаимосвязи между биологическими объектами, причем
несущественные детали не учитываются. Точно так же поступает
архитектор или инженер, создавая упрощенную модель,
представляющую собой в уменьшенном масштабе ту сложную
структуру, которую он намеревается построить. И тот и другой
знают по опыту, что проще всего постичь общие законы,
регулирующие поведение сложных машин и механизмов, если система
свободна от несущественных элементов. В этой связи, как мне
кажется, следует еще раз вернуться к указанным выше трем видам
типичных ошибок, возникающих при формулировании и оценке
биологических элементов. Воспользуемся для этого сравнительно
простой механической аналогией
Хотя этот блок и состоит из множества элементов, по своему
составу он значительно проще даже самого примитивного живого
существа.
Если смотреть на блок спереди (с чего и начались
исследования), он производит впечатление ровной и плоской
поверхности. Затем с применением грубых инструментов
выясняется, что внутри него проходит жирная пунктирная
вертикальная линия. После того как ее положение четко
установлено, выясняется следующий факт: этот объект состоит из
двух вертикальных прямоугольников. Дальнейшее совершенствование
исследовательского инструментария позволило выявить, что в
каждом из ранее открытых элементов содержится по четыре узких
вертикальных прямоугольника, очерченных линиями. Становится
очевидно, что первое впечатление было ошибочным и что
рассматриваемая поверхность состоит из восьми симметричных
элементарных частей.
Однако при последующем изучении был применен прибор,
который регистрировал лишь широкие наклонно-штриховые линии.
Стало быть, первое впечатление в целом было правильным, и
поверхность блока действительно состоит из восьми частей, но
они вовсе не равны между собой, во всяком случае все они
структурированы еще в одном направлении -- более или менее
горизонтальном. Странные расхождения, не правда ли?
Впоследствии, когда появилась техническая возможность
перенести исследования в глубь блока, та группа специалистов,
которая применяла детекторы пунктирных линий, и та группа, в
чьем распоряжении были детекторы точечных линий, сошлись во
мнении, что рассматриваемая структура состоит из восьми
идентичных вертикальных пластин. Однако специалисты, работающие
с детектором наклонно-штриховых линий, продолжали настаивать на
том, что блок состоит из восьми не равных между собой и почти
горизонтально расположенных пластин.
Скрупулезная проверка этих точек зрения, проведенная в
дальнейшем, позволила выявить, что понятие "элементы" в данном
случае неприменимо, поскольку все названные линии прерывистые,
и, таким образом, все, что расположено вдоль их границ, не
может быть классифицировано с достаточной точностью.
Не будем продолжать это обескураживающее повествование.
Так или иначе из него явствует, что в зависимости от выбранной
точки зрения и инструментов исследования (или органов чувств)
наше представление об объекте меняется разительным образом.
Рассматривая один и тот же куб, например, можно представлять
его себе состоящим из элементов различного вида; эти элементы
частично накладываются друг на друга, но ни об одном из них
нельзя сказать, что он более истинен, чем все остальные. Все
элементы рассматриваемого блока истинны. В ходе дальнейших
углубленных исследований можно со всей очевидностью
продемонстрировать, что с помощью все более совершенных
инструментов имеется возможность обнаружить в самых мелких из
описанных нами элементов еще меньшие субэлементы. И в то же
время весь блок целиком, подобно кирпичу в стене здания,
представляет собой просто-напросто один из элементов еще более
крупной системы. Обнаружить это удается лишь в результате
изучения окружающего пространства, проведенного на расстоянии и
без каких-либо увеличительных приборов.
Мораль этой истории такова: может случиться так, что сразу
несколько, казалось бы, несовместимых между собой теорий могут
оказаться истинными.
Рассматриваемый ранее блок не состоит из неравных
наклонных пластин или равных вертикальных пластин -- он состоит
из неравных наклонных и равных вертикальных пластин.
Следует подчеркнуть, что все элементы частично
накладываются друг на друга, материал, образующий наклонные
пластины, входит также в состав вертикальных пластин,
следовательно, ни об одной молекуле нельзя сказать, что она в
большей степени принадлежит одной системе пластин, нежели
другой.
Таким образом, выясняется, что несущественность искажает
порядок: если мы, предпринимая попытки обнаружить
закономерности расположения наклонных пластин, станем обращать
внимание на другие линии, мы отклонимся в сторону и собьемся с
пути.
Все столь очевидным образом противоречащие друг другу
исходные теории в равной мере верны; четкость окончательной
формулировки заключается в простом их объединении. Чем больше
связей мы устанавливаем, тем лучше мы "понимаем". Что же
касается значимости, то для меня самым значимым и важным
является факт, благодаря которому все эти наблюдения стали
возможными,-- установление объекта как такового. Подведем
некоторые итоги:
1. Невозможно строго определить границы элементов,
поскольку, каким бы образом мы ни пытались это сделать, границы
образованных разными способами элементов всегда будут частично
перекрываться. Кроме того, демаркационные линии между двумя
сопредельными элементами обычно бывают нечеткими и
недостаточными.
2. Детали, несущественные с определенной точки зрения,
имеют тенденцию искажать ту упорядоченность, которая могла бы
проявиться в этом случае.
3. Сразу несколько на первый взгляд противоречивых теорий,
описывающих одну и ту же структуру, могут оказаться верными в
том случае, если при оценке строения этой структуры они исходят
из различных критериев.
4. Тем не менее для понимания структуры совершенно
необходимо определить ее элементы, поскольку "понимание" как
раз и заключается в осознании той роли, которую играют элементы
структуры как части целого.
5. Аналогичные проблемы характерны и для биологических
систем, хотя постичь эти проблемы гораздо труднее ввиду
бесконечно большей сложности этих систем. При определении
биологических элементов необходимо принимать во внимание не
только их форму, различия в химическом составе, цвете, запахе,
температуре, консистенции, электрическом заряде, времени
возникновения и исчезновения, но, увы, и бесчисленное
количество других факторов.
Аналогия с цепочками понятий
Говоря об аналогии с блоком понятий, мы подразумеваем, что
все элементы блока непременно являются смежными и соприкасаются
между собой. На самом же деле те предметы, которые
пространственно близки между. собой, могут быть совершенно не
связанными друг с другом (на моем столе лежит бутерброд с
ветчиной, который имеет очень мало общего со случайно
оказавшимся рядом с ним флаконом кортизона). И в то же время
пространственно удаленные друг от друга предметы (к примеру,
все имеющиеся на свете порции кортизона) могут быть фактически
идентичными. Эти рассредоточенные по всему свету порции
сливаются в единое понятие "кортизон" и связываются в целое в
нашем сознании с помощью нитей, составленных из имеющихся у нас
мысленных представлений об их качественных признаках.
На нижеследующем рисунке объекты представлены в виде
пронумерованных узлов (кружков), доступные наблюдению признаки
этих объектов -- в виде различных жирных линий, а имеющаяся в
нашей памяти информация об этих признаках и представления о них
-- в виде тонких соединительных линий. Способность отделять
объекты один от другого зависит от способности воспринимать
различия характеризующих их признаков.
1. Предположим, первоначально исследованы только узел 1 и
3. В качестве первого шага мы просто отмечаем, что оба узла
содержат жирные и точечные линии. До тех пор пока об этих узлах
нет дополнительной информации, они представляются нам во всех
отношениях тождественными.
2. Последующее изучение количественной стороны вопроса
показало, что узел 1 полностью содержит жирную и точечную
линию, тогда как в узел 3 жирная линия входит не полностью. В
результате появляется возможность дифференцировать узел 1 и 3
на основании количественных различий в их структуре.
3. После этого подвергается изучению вся окружающая эти
узлы область, однако применяются инструменты, способные
обнаруживать только жирные или только точечные линии. Детектор
жирных линий выявляет дополнительные узлы (8, 2 и 7), в то
время как детектор точечных линий зарегистрирует узлы 5 и 6.
Этими открытиями обозначается новый аспект исследования, в
соответствии с которым все узлы, содержащие жирные линии,
содержат также и точечные линии (8, 2, 1, 3, 7), однако не все
узлы с точечными линиями содержат также и жирные линии (5, 6).
4. В дальнейшем, когда будут разработаны инструменты, при
помощи которых можно обнаруживать линии с поперечной насечкой и
линии, составленные из клеточек и из звездочек, станет
очевидным, что узел 7 отличается от узлов 1 и 3, а узел 5
отличается от узла 6. В то же время окажется возможным
обнаружить узел 4, поскольку он содержит линию с поперечной
насечкой.
Открытие новых объектов будет зависеть от нашей
возможности распознавать дополнительные характерные признаки.
5. Если будет создан детектор для выявления
пространственного положения узлов, то появится новый аспект
исследования. Нам станет известно, что все узлы, содержащие
жирные линии (8,2,1,3,7), расположены вдоль горизонтальной
прямой, тогда как ни один из находящихся в стороне от этой
прямой узлов не содержит жирной линии. Этот факт дает нам
возможность высказать гипотезу о том, что новые узлы,
содержащие жирную линию, скорее всего будут найдены в
результате скрининга, проводимого в направлении, совпадающем с
воображаемым продолжением прямой, соединяющей узлы 8 и 7.
Помещенный здесь простейший рисунок служит иллюстрацией
тезиса о значении классификации в качестве предварительного
условия формулирования плодотворных гипотез -- таких гипотез,
которые, основываясь на аналогиях, дают возможность делать
достаточно вероятные предсказания. Кроме того, рисунок
демонстрирует всю относительность понятий элемента или
категории. Можно рассматривать "узел 1" как категорию, которая
объединяет жирную и точечную линии, расположенные определенным
образом, но и "жирная линия" сама по себе -- это также
понятийный элемент или отдельная категория в том смысле, что
она объединяет в себе соответствующие элементы независимо от их
местонахождения.
Ничто в Природе не может быть охарактеризовано с
исчерпывающей полнотой. Как бы ни были обозначены составляющие
Природу элементы, их доселе неизвестные характеристики
выявляются с помощью новых методов исследования (например, с
использованием усовершенствованных инструментов). И в то же
время характеристики, присущие одному элементу, могут быть в
дальнейшем обнаружены в другом. Отсюда следует, что
применительно к природным явлениям никакое сочетание
индуктивных и дедуктивных умозаключений не способно привести к
безусловно значимым выводам. Это положение не касается
абстрактных умозаключений (например, в области математики),
поскольку абстрактные элементы могут быть охарактеризованы
исчерпывающим образом. 2 -- это только 2, и ничего более. Ничто
не может быть "слишком 2" или "примерно 2", и сколько бы ни
продолжались исследования, ни в каком 2 не удастся обнаружить
ничего такого, что сделало бы его качественно отличным от
другого 2.
Под "пониманием" мы имеем в виду процесс закрепления
информации в понятийных цепочках нашей памяти. Чем больше мы
обнаруживали связей между новым и прежним опытом, тем сильнее
ощущение, что это новое нам понятно. Однако понимание никогда
не бывает полным, так как мы всегда воспринимаем лишь одно
звено цепочки понятий и, следовательно, понимаем мир не более
чем фрагментарно [Селье, 24).
Построение теорий
В основе всех великих открытий, когда-либо сделанных
человеком, лежит смелая догадка.
Исаак Ньютон
Меня прежде всего обвиняют в том, что я вышел за границы
экспериментальных доказательств. Я отвечаю, что это качество
вообще присуще людям с научным складом ума, по крайней мере в
том, что касается физических исследований. Создание любой
известной теории -- света, теплоты, магнетизма и электричества
-- подразумевает выход за эти границы.
Кельвин