Этим обстоятельством максвелловская методология принципиально отличается и от томсоновской, и от фарадеевской, и от эрстедовской, и от амперовской, которые "слишком серьезно" относились к онтологиям тех программ, которые они развивали. Максвелл не уставал повторять, что и трубки с несжимаемой жидкостью, и молекулярные вихри – это лишь модели, которые в лучшем случае описывают лишь отдельные стороны изучаемых явлений. Как сам Максвелл объяснял в письме к Тэту:
"Природа этого механизма [т.е. молекулярных вихрей] относится к истинному механизму так же, как механизм работы планетария относится к механике солнечной системы".
"Действие на расстоянии"", "несжимаемая жидкость", "молекулярные вихри" – это все были для Максвелла "надуманные аналогии" ("contrived analogies" – см.: Hon and Goldstein, 2012), способные только на то, чтобы направить внимание исследователя на поиск "правильных" математических соотношений: " моя цель состоит в презентации воплощений математических идей (Maxwell, [1858], p. 187). Аналогии у Максвелла носят надуманный характер и по сути ничего не иллюстрируют. В этом смысле можно сказать, что Максвелл придал новый смысл понятию "аналогия", близкий к тому, как этот термин употребляется в современной науке "науки не стараются объяснить, они даже не пытаются интерпретировать; они в основном пытаются создавать модели. Под моделями подразумеваются математические конструкты, которые, при помощи определенных вербальных интерпретаций, описывают наблюдаемые явления. Оправдание таких математических конструктов состоит только в том, что они должны работать" (фон Нейман, 1955; цитируется по: Hon and Goldstein, 2012).
Обычные аналогии характеризуются двусторонним отношением между теми двумя областями, для которых они используются. И ни одна область не занимают привилегированного положения по отношению к другой. В итоге мы можем переходить от первой области ко второй и наоборот.
"Но это свойство не выполняется в максвелловской методологии математических аналогий – она однонаправлена, от фиктивной системы к физической, когда цель введения фиктивной системы состоит в том, чтобы получить доступ к физической системе и в конечном счете создать для нее математический формализм"(Hon and Goldstein, 2012, 239).
Принцип обычной ("физической") аналогии между теориями в двух различных областях, которые идентичны по своей природе, идет от в. Томсона. Но для Максвелла методология аналогии – только инструмент. В противоположность Томсону, обе математически идентичные системы совсем необязательно должны одновременно существовать. В парах подобных систем одна может быть воображаемой ("воображаемая жидкость"), а другая – реальной, "физической".
(3) Согласно традиционным представлениям, основное достоинство обычной научной теории – это ее способность "предвосхищать" новые научные факты, которые еще не наблюдались. Но перед синтетической теорией стоит другая задача: объединить не факты, а теории. Поэтому ее достоинство – в предвосхищении не столько фактов, сколько теорий, в приспособлении к новым теоретическим подходам, в способности эти подходы ассимилировать, "включать в себя", пусть даже в существенно преобразованном виде. При этом эти ассимилированные подходы продолжают "жить" в рамках нового теоретического языка, не утратив способности предсказывать свои собственные экспериментальные "факты".
(4) Генезис максвелловской электродинамики был встроен ее создателем в общий процесс деонтологизации, начавшийся в Новое время с отказа от аристотелевской онтологии. Как писал Галилей, "поиск сущностей я считаю занятием суетным и бесперспективным". Но если истина постигается в опыте, и мы познаем не столько вещи "сами по себе", сколько феномены, необходимо отказаться от допущения самой возможности абсолютного знания. Согласно духу науки нового времени, четко зафиксированному Кантом, сама "являемость вещей в опыте" заключает в себе истинно-сущностный характер. Феномены не есть просто сущностные явления, сквозь которые проглядывает так или иначе замутненная сущность; они есть прежде всего сущее в своем собственном состоянии. Феномены человеческого опыта заключают в себе всю полноту постигаемой достоверности.
Следующий шаг в реализации этой "галилеевской" эпистемологической программы был сделан Ньютоном, наотрез отказавшимся от поиска "природы" всемирного тяготения и давший вместо раскрытия сущности тяготения и объяснения причин того, почему тела притягиваются друг к другу, просто математически точное описание того, с какой силой разнообразные теля притягиваются друг к другу.
Далее идет сам Максвелл, принципиально отказавшийся от выяснения природы электричества и магнетизма и рассматривавший эфир лишь как элемент модельных представлений, способствующих классификации и аккумулированию соответствующих "фактов".
Герц пошел еще дальше, пытаясь обосновать точку зрения, согласно которой эфир как носитель электромагнитных взаимодействий, излишен. Он выбрал теорию Максвелла лишь как самую простую из всех имевшихся альтернативных описаний.
Но оставалась еще другая "онтологическая" функция эфира – быть вместилищем абсолютной системы отсчета. От этой функции освободил физику уже Альберт Эйнштейн, продемонстрировавший, что именно эфир препятствует единому рассмотрению электричества и магнетизма и выявлению их симметрии. Именно Эйнштейн сделал первый шаг (1905) в направлении отказа от рассуждений о природе пространства и времени.
Следующий шаг (1915) состоял в сведении природы гравитационного поля к искривлению пространства-времени, когда компоненты напряженности гравитационного поля стали выражаться через геометрические величины.
(5) Для сравнения различных теоретических схем, созданных при помощи различных теоретических языков, Максвелл был вынужден разработать единый нейтральный теоретический язык – язык явлений гидродинамики, при помощи которого он сконструировал ряд все более усложняющихся моделей. При этом он прекрасно осознавал условность использования этого языка для описания электромагнитных явлений. Действительно, использовав тензорный аппарат механики сплошных сред для подсчета силы, действующей на единичный объем вещества, Максвелл показал, что она состоит из пяти членов. Первый член F1– это сила, действующая на магнитный полюс; второй член F2 – сила магнитной индукции; третий и четвертый члены F3 + F4 – сила, действующая на электрические токи. Но пятый член F5 электромагнитного смысла вообще не имеет; это – простое давление. Это еще раз говорит о том, что Максвелл имел дело всего лишь с вихревой моделью электромагнитных процессов; какие-то стороны электромагнетизма она описывает, а какие-то – нет.
(6) Именно использование нейтрального языка позволило Максвеллу не только сконструировать систему гибридных объектов, соединяющих оптику и теорию электромагнетизма, но и создать механизм для проверки теоретических следствий и сопоставления их с экспериментом. Тем не менее, связь между синтезом и ростом предсказательной силы теории носит гораздо более сложный и опосредованный характер, чем это представлено в научно-популярной и учебной литературе. Максвелловское "доказательство" тезиса о том, что свет – это электромагнитные волны, носило во многом качественный характер. Не случайно открыватель этих волн – Генрих Герц – долгое время сторонником теории Максвелла себя не считал, а принял эту теорию только тогда, когда сконструировал ее собственный вариант.
(7) Более того, герцевские опыты 1887-1888 гг. по обнаружению и изучению оптических свойств радиоволн не могут рассматриваться как "решающие эксперименты" по выбору между программами Ампера-Вебера и Фарадея-Максвелла. Ни в одной из максвелловских работ не содержится утверждение о существовании как радиоволн, так и других (несветовых) видов электромагнитного излучения.
Далее, сам Максвелл, судя по всему, полагал, что генерирование радиоволн невозможно, и этот вывод открыто поддержали его британские ученики – Фицджеральд, Хевисайд и Лодж. Фарадей и Максвелл отнюдь не были первыми среди тех, кто высказал предположение о существовании электромагнитных волн. Опыты Герца, в которых были открыты радиоволны, были запланированы и проводились в рамках не максвелловской, а гельмгольцевской исследовательской программы.
(8) Именно взаимодействие теоретической традиции – гибридной программы Гельмгольца – с экспериментальной и привело к получению Герцем весомых экспериментальных результатов, послуживших весьма убедительным аргументом в пользу существования радиоволн. В процессе этого взаимодействия, продолжавшегося более двух лет, встретившиеся теоретическая и экспериментальные традиции постоянно корректировали друг друга. Влияние эмпирической традиции состояло в последовательном отборе наиболее простых по отношению к "фактам" теоретических объяснений, в то время как влияние теоретической состояло в отборе тех экспериментальных фактов, которые представлялись наиболее существенными, и в обозначении перспективных направлений эмпирических исследований.
(9) В итоге история становления максвелловской электродинамики указывает на то, что само содержание таких столь милых сердцу философа науки понятий как – "верификация", "фальсификация", "предсказание" – в значительной мере должно рассматриваться в контексте взаимодействия различных традиций между собой.
(10) Максвелловский синтез показывает, что, в отличие от выводов Маргарет Моррисон, объединение вносит определенный вклад в подтверждение теории и делает нашу веру в онтологическое существование некоторых теоретических объектов более крепкой (см. также: Kukla, 1995). В самом деле, раз они выдержали взаимную критику встретившихся теорий, значит в них "что-то есть". Как писал наставник Максвелла, ректор Тринити-колледжа Уильям Уэвелл, "То, что законы, возникающие в отдаленных и не связанных друг с другом областях, стремятся сойтись друг с другом в одной и той же точке, может происходить только из того, что в этой точке пребывает истина" (Whewell 1847, vol. 2, p. 65).
Как справедливо полагают унификационисты, "при определенных условиях единство теории может обосновывать реализм о ненаблюдаемых сущностях, которые ей постулируются" (Wayne, 2002, p. 118).Данное утверждение противоречит одному из основных выводов книги М. Моррисон, согласно которому "объединение не должно связываться с истиной или возросшим правдоподобием истины" (Morrison, 2000, p. 232).
(11) Наше исследование подтверждает вывод М.Моррисон о том, что прогресс в области объединения не связан с прогрессом в области теоретических объяснений. Скажем, во многом формальное объединение электричества и магнетизма за счет введение idle wheels – свободных заряженных частиц – отнюдь не означало прогресса в области понимания подлинных причин электрических явлений.
Неслучайно многие проницательные критики теории Максвелла, включая П. Дюгема и в. Томсона, отмечали неспособность "Трактата об электричестве и магнетизме" обеспечить ясное и последовательное объяснение электромагнитных явлений, того, из чего состоят полевые величины и как именно они распространяются в пространстве. Аналогично, критики ньютоновского объединения физики Земли и математики Неба указывали на то, что "эта теория позволяла рассчитать все, что угодно, но ничего не объясняла" (Morrison, 2000, p. 106).
(12) Максвелл фактически применял синтетический (но не редукционистский) способ объединения встретившихся теорий, часто до конца не осознавая этого, поскольку он не мог описывать процесс объединения в соответствующих профессиональных философских терминах. Он двигался полу-интуитивно (но все-таки более осознанно, чем Фарадей!). Именно для синтетического объединения характерен процесс взаимопроникновения встретившихся теорий, когда объекты одной "старой" теории наделяются новыми свойствами при помощи объектов другой "старой" теории, превращаясь в принципиально новые теоретические объекты. Скажем, в процессе проникновения оптики в максвелловскую теорию вихрей эфир стал упругим объектом, превращаясь в "ток смещения".
(13) Опыт максвелловского синтеза позволяет заключить, что случай онтологической редукции вообще "не проходит" для теорий такой степени общности как максвелловская электродинамика. Мы не можем заключить, что Максвелл свел всю оптику к электромагнетизму, равно как и то, что он свел весь электромагнетизм к оптике. Он лишь положил начало процессу взаимопроникновения этих относительно независимо развивавшихся друг от друга дисциплин.
Тем более мы не можем заявить о том, что Максвелл свел электричество к магнетизму или магнетизм к электричеству. И даже то, что он вывел электричество и магнетизм из натяжений эфира. Он действительно хотел вывести, но – не получилось: мы знаем, что в [II] он вынужден был вводить маленькие заряженные частицы, функции которых состояли как в передаче вращения от одной ячейки к другой, так и в несении электрического заряда. Да, впоследствии он действительно вывел все уравнения из лагранжиана, но перед этим он получил выражение для тока смещения из механической модели и затем "руками" ввел его в лагранжиан.
(14) В свете сказанного выше весьма сомнительным выглядит утверждение "унификационистов" о том, что "теория является объединяющей до такой степени, что она обладает небольшой теоретической структурой по отношению к области охватываемых ей явлений" (Wayne, 2002, p. 118). Двадцать уравнений Максвелла – это действительно немного по сравнению со всем многообразием явлений оптики, электричества и магнетизма; но вывод из фундаментальной теоретической схемы частных теоретических схем никогда не носит формально-логический характер. Он включает учет особенностей эмпирических ситуаций, т.е. неявно использует феноменологические особенности, относящиеся к экспериментальным установкам.
Как отмечал Ричард Фейнман, "всегда, когда вы слышите подобное эффектное утверждение, что нечто большое можно построить на основе малого числа предположений, – ищите ошибку. Обычно неявно принимается довольно много такого, что оказывается далеко не очевидным, если посмотреть внимательнее" (Фейнман, Лейтон, Сэндс, 1966, т.6,С. 262).
(15) Согласно М. Моррисон, действительно объединяющая теория не является простой конъюнкцией тех теорий, которые существовали до объединения.
"В случаях истинного объединения у нас имеется механизм или представленный в теории параметр, который играет роль необходимого условия, требуемого для раскрытия связи между явлениями" (Моррисон, 2000, p. 32).
В структуре истинно объединяющей теории есть нечто особенное, отличающее ее от псевдообъединяющих случаев. Этим "нечто", по замыслу Моррисон, является в максвелловском случае ток смещения. С этим выводом Моррисон я полностью согласен. Именно роль этих параметров играют в нашей модели смены т.н. "гибридные объекты", сконструированные из нескольких встретившихся базисных теоретических объектов (подробнее см.: Нугаев, 1989).
Как показано в третьей главе данного исследования, идея тока смещения завершившая формирование максвелловской теории, была введена вовсе не на путях математической гипотезы. Ток смещения – типичный гибридный объект, введенный в результате встречи оптики и теории электромагнетизма. Как проницательно отмечал в 1891 г. Оливер Хевисайд, "электрический ток в непроводнике был той самой вещью, которая была необходима для координации электростатики и электрокинетики и для того, чтобы последовательно согласовать уравнения электромагнетизма".
С нашей точки зрения, тем "каркасом", был в случае максвелловской электродинамики "ток смещения", установивший такие связи между встретившимися теориями, что любое продвижение в рамках одной из них неминуемо вело к изменению содержания другой. И вообще, именно гибридные объекты – узлы теоретических традиций – являются теми "каркасами", которые связывают разные встретившиеся программы, обеспечивая поиск и установление плодотворных связей между ними, когда новые результаты, полученные в рамках одной программы, помогают получению новых результатов в рамках другой.
Один из уроков истории максвелловской электродинамики состоит в необходимости различать гибридные объекты второго порядка (crossbreeds) и гибридные объекты первого порядка, "смеси" или просто гибриды (hybrids). Гибридные объекты второго порядка, подобные "току смещения", являются результатом скрещивания базисных объектов встретившихся теорий. А просто гибриды, подобные максвелловским теоретическим схемам в статье 1861 г., описывавшим взаимодействие эфирных вихрей с молекулами – это смеси, составленные из разнородных элементов. Только гибридные объекты второго порядка сохраняются при всех дальнейших развитиях теории; "просто гибриды" представляют собой источники постоянной головной боли для теоретиков, но одновременно являются и движущей силой развития теории. Так, в частности, стремление ослабить дуализм максвелл-лоренцевской электродинамики привело к созданию специальной теории относительности.
(16) Создавая свою электродинамику, Максвелл фактически использует принцип соответствия. В его вихревой модели в работе [II] тензорный аппарат механики сплошных сред позволяет рассчитать силу действующую на единичный объем вещества: F = F1 + F2 + F3 + F4 + F5. Она состоит из пяти членов. Первый член F1– это сила, действующая на магнитный полюс; второй член F2 – сила магнитной индукции; третий и четвертый члены F3 + F4 – сила, действующая на электрические токи. Рассчитывая силу в каждом отдельном случае, он сравнивает ее значение с теми, которые были получены предыдущими авторами, в "старых" теориях.
При этом он демонстрирует, что принцип соответствия означает переполучение в "новой" теории лишь математических соотношений; "онтологии" новой и старой теорий друг в друга не переходят.
Таким же образом, впоследствии Эйнштейн, например, продемонстрировал, что в теории тяготения принцип соответствия означает лишь переход математических соотношений общей теории относительности в математические соотношения ньютоновской теории гравитации в предельном случае слабых гравитационных полей.
(17) Вполне возможно, что Максвелл был "сыном своего времени" не только потому, что активно использовал идеи кантианской эпистемологии. Это только для логики научного познания важно, что переход от механической научной картины мира к электромагнитной был подготовлен всем предшествующим развитием физики. Но если тщательно проанализировать причины того, почему именно Максвелл осуществил этот переход, то придется привлечь также и факторы психологического и социокультурного характера.