Соответственно, случаи, в которых индукции из совершенно различных классов фактов таким образом объединялись, относятся только к наиболее обоснованным теориям, которые содержит история науки. И поскольку у меня будет повод сослаться на эту специфическую особенность их доказательств, я позволю себе описать ее с помощью особой фразы и назову ее согласованностью индукций.
Это проявляется главным образом в некоторых величайших открытиях. Так, Ньютоном было обнаружено, что доктрина о притяжении Солнца, изменяющемся обратно пропорционально квадрату расстояния, которая объясняла третий закон Кеплера о пропорциональности кубов расстояний квадратам периодов обращения планет, объясняла также его первый и второй законы об эллиптическом движении каждой планеты, хотя никакой связи между этими законами ранее не наблюдалось. Далее, оказалось, что сила всемирного тяготения, выведенная из возмущений Луны и планет под действием Солнца и друг друга, также объясняет факт, по-видимому, совершенно несхожий и отдаленный — прецессию равноденствий. Здесь имело место поразительное и удивительное совпадение, которое придало теории печать истины, которую невозможно подделать никакими ухищрениями. Подобным же образом в оптике: гипотеза о чередующихся приступах легкого прохождения и отражения могла бы объяснить цвета тонких пластинок и, собственно, была разработана и приспособлена именно для этой цели, но она не могла дать объяснения явлениям интерференционных полос в тенях. Однако доктрина интерференции, построенная сначала применительно к явлениям природы полос, объясняла цвета тонких пластинок даже лучше, чем предположение о приступах, изобретенное именно для этой цели. И у нас есть в физической оптике другой пример того же рода, который столь же поразителен, как объяснение прецессии выводами из фактов возмущения. Доктрина волнообразных движений, распространяющихся в сфероидальной форме, была первоначально придумана Гюйгенсом с целью объяснения законов двойного лучепреломления в исландском шпате и разрабатывалась с той же целью Френелем. Но в ходе исследования самым неожиданным и удивительным образом выяснилось, что эта же доктрина сфероидальных волн, будучи модифицированной так, чтобы объяснить направления двух преломленных лучей, объясняла также положения их плоскостей поляризации — явление, которое само по себе ставило в тупик предыдущих математиков даже при попытке его описания.
14 Hist. Ind. Sc. b. ix. c. xi. sect. 4.
Теория всемирного тяготения и волновая теория света, действительно, полны примеров такой согласованности индукций. Что касается последней, то Гершель справедливо утверждал, что история волновой теории была чередой удачных находок. И именно неожиданные совпадения результатов, полученных из отдаленных областей предмета, должным образом описываются таким образом. Так, законы модификации поляризации, к которым Френель пришел благодаря своим общим взглядам, объяснили правило относительно угла, под которым поляризуется свет, открытое сэром Д. Брюстером. Концепции теории указывали на специфические модификации явлений при получении колец Ньютона с помощью поляризованного света, которые, как было установлено Араго и Эри, действительно имели место. Когда Араго и Био открыли прекрасные явления диполяризованного света, Юнг смог заявить, что они сводимы к общим законам интерференции, которые он уже установил. И что было не менее поразительным подтверждением истинности теории, так это то, что измерения одного и того же элемента, выведенные из различных классов фактов, совпали. Так, длина световой волны, рассчитанная Юнгом из измерения полос в тенях, оказалась почти полностью совпадающей с предыдущим расчетом, основанным на цветах тонких пластинок.
15 See Hist. Ind. Sc. b. ix. c. xii.
16 Ib. c. xi. sect. 4.
17 See Hist. Ind. Sc. b. ix. c. xiii. sect. 6.
18 Ib. c. xi. sect. 5.
19 Ib. c. xi. sect. 2.
Насколько мне известно, во всей истории науки нельзя указать ни одного примера, в котором эта согласованность индукций свидетельствовала бы в пользу гипотезы, впоследствии оказавшейся ложной. Если мы берем только один класс фактов, зная закон, которому они следуют, мы можем построить гипотезу, а возможно, и несколько, которые могут их представлять: и по мере открытия новых обстоятельств мы часто можем корректировать гипотезу так, чтобы она соответствовала и им. Но когда гипотеза сама по себе и без специальной подгонки дает нам правило и причину для класса фактов, не предусмотренных при ее построении, мы получаем критерий ее реальности, который еще никогда не приводился в пользу лжи.
12. В предыдущей статье я говорил о гипотезе, с которой мы сравниваем наши факты, как о сформулированной сразу, причем каждая из ее частей была включена в первоначальную схему. В действительности, однако, часто случается, что различные предположения, содержащиеся в нашей системе, добавляются по мере проведения различных исследований. Так, в птолемеевской доктрине небес новые эпициклы и эксцентрики добавлялись по мере открытия новых неравенств в движениях небесных тел; а в ньютоновской доктрине материальных лучей света предположение о том, что эти лучи имеют «приступы», было добавлено для объяснения цветов тонких пластинок; а предположение о том, что они имеют «стороны», было введено по случаю явлений поляризации. Подобным же образом другие теории строились из частей, придуманных в разное время.
Поскольку это тот способ, которым часто строятся теории, нам следует отметить различие, которое, как обнаруживается, преобладает в прогрессе истинных и ложных теорий. В первом классе все дополнительные предположения стремятся к простоте и гармонии; новые предположения сводятся к старым или, по крайней мере, требуют лишь некоторой легкой модификации первоначально принятой гипотезы: система становится более связной по мере ее дальнейшего расширения. Элементы, которые нам требуются для объяснения нового класса фактов, уже содержатся в нашей системе. Различные части теории сливаются воедино, и таким образом мы имеем постоянную конвергенцию к единству. В ложных теориях дело обстоит наоборот. Новые предположения являются чем-то совершенно дополнительным — не подсказанным первоначальной схемой; возможно, их трудно с ней примирить. Каждое такое добавление увеличивает сложность гипотетической системы, которая в конце концов становится неуправляемой и вынуждена уступить свое место какому-то более простому объяснению.
Такой ложной теорией, например, была древняя доктрина эксцентриков и эпициклов. Она объясняла общую последовательность положений Солнца, Луны и планет; она не объяснила бы пропорцию их величин в разное время, если бы их можно было точно наблюдать; но древние астрономы были не в состоянии это сделать. Однако, когда Тихо и другие астрономы смогли точно наблюдать планеты во всех положениях, выяснилось, что никакая комбинация равномерных круговых движений не сможет точно представить все наблюдения. Мы можем видеть в работах Кеплера множество новых модификаций эпициклической гипотезы, которые предлагались ему; некоторые из них соответствовали бы явлениям с определенной степенью точности, но не с такой высокой степенью, на которой, к счастью для прогресса науки, настаивал Кеплер. После того как эти эпициклы были таким образом накоплены, они все исчезли и уступили место более простой концепции эллиптического движения. Подобным же образом открытие новых неравенств в движениях Луны все больше обременяло ее систему новыми механизмами, которые в конце концов были отвергнуты разом в пользу эллиптической теории. Астрономы не могли не предполагать, что они находятся на неверном пути, когда перспектива становилась все более мрачной и запутанной с каждым шагом.
Далее, можно сказать, что картезианская система вихрей объясняла первичные явления обращения планет вокруг Солнца и спутников вокруг планет. Но эллиптическая форма орбит требовала новых предположений. Бернулли приписывал эту кривизну форме планеты, воздействующей на поток вихря подобно рулю лодки. Но тогда движения афелиев и узлов — возмущения — даже действие гравитации по направлению к Земле — не могли быть объяснены без новых и независимых предположений. Здесь не было никакой простоты истины. Теория тяготения, с другой стороны, становилась тем проще, чем многочисленнее становились факты, подлежащие объяснению. Притяжение Солнца объясняло движения планет; притяжение планет было причиной движения спутников. Но при этом допущении возмущения, а также движения узлов и афелиев требовали лишь распространения притяжения Солнца на спутники, а притяжения планет — друг на друга: приливы, сфероидальная форма Земли, прецессия по-прежнему не требовали ничего, кроме того, чтобы Луна и Солнце притягивали части Земли, а те притягивали друг друга; так что все предположения сводились к единственному — всемирному тяготению всей материи. Трудно представить себе более убедительное проявление простоты и единства.
Опять же, чтобы взять пример из другой науки: доктрина флогистона объединила многие факты весьма правдоподобным образом — горение, окисление и другие — и вполне естественно преобладала некоторое время. Но в химических операциях стали использовать весы, и нужно было объяснить факты веса, а также соединения. В теории флогистона оказалось, что это невозможно сделать без нового предположения, причем весьма странного: что флогистон — это элемент не только не тяжелый, но абсолютно легкий, так что он уменьшает вес соединений, в которые входит. Некоторые химики некоторое время принимали этот экстравагантный взгляд, но наиболее мудрые из них видели в необходимости такого предположения для защиты теории доказательство того, что гипотеза об элементе флогистоне была ошибочной. И противоположная гипотеза, которая учила, что кислород вычитается, а не флогистон добавляется, была принята, потому что она не требовала такого нового и недопустимого допущения.
Опять же, мы находим то же свидетельство истины в прогрессе волновой теории света в ходе ее применения от одного класса фактов к другому. Так, мы объясняем отражение и преломление волнами; когда мы переходим к тонким пластинкам, необходимые «приступы» уже включены в нашу фундаментальную гипотезу, ибо они представляют собой длину волны: явления дифракции также требуют таких интервалов; и интервалы, требуемые таким образом, точно совпадают по величине с другими, так что никакое новое свойство не требуется. Поляризация на мгновение кажется требующей некоторой новой гипотезы; однако это едва ли так; ибо направление наших колебаний до сих пор произвольно: мы позволяем поляризации определить его и предполагаем, что волны являются поперечными. Сделав это ради поляризации, мы обращаемся к явлениям двойного лучепреломления и спрашиваем, какую новую гипотезу они требуют. Но ответ заключается в том, что они не требуют никакой: предположение о поперечных колебаниях, которое мы сделали для объяснения поляризации, дает нам также закон двойного лучепреломления. Истина может породить такое совпадение; ложь — нет. Далее, в поле зрения попадают факты диполяризации. Но они едва ли требуют какого-либо нового допущения; ибо различие оптической упругости кристаллов в разных направлениях, которое уже предполагается в одноосных кристаллах, распространяется на двуосные точно в соответствии с законом симметрии; и после этого законы явлений, какими бы любопытными и сложными они ни были, полностью объясняются. Явления круговой поляризации при внутреннем отражении, вместо того чтобы требовать новой гипотезы, оказываются полученными путем интерпретации, казалось бы, необъяснимого результата старой гипотезы. Круговая поляризация кварца и двойное лучепреломление действительно, по-видимому, требуют нового допущения, но все же не такого, которое хоть сколько-нибудь нарушало бы форму теории; и, короче говоря, вся история этой теории — это прогресс, постоянный и устойчивый, часто поразительный и неожиданный, от одной степени доказательности и согласованности к другой, более высокого порядка.
20 Hist. Ind. Sc. b. ix. c. xi. sect. 5.
В теории эмиссии, с другой стороны, как и в теории твердых эпициклов, мы видим то, что можно считать естественным ходом вещей в карьере ложной теории. Такая теория может до определенной степени объяснять явления, для которых она была первоначально придумана; но каждый новый класс фактов требует нового предположения — добавления к механизму: и по мере продолжения наблюдений эти несвязные придатки накапливаются, пока не подавляют и не опрокидывают первоначальную структуру. Таковой была гипотеза материальной эмиссии света. В своей первоначальной форме она объясняла отражение и преломление: но цвета тонких пластинок добавили к ней приступы легкого прохождения и отражения; явления дифракции далее наделили испускаемые частицы сложными законами притяжения и отталкивания; поляризация придала им стороны: двойное лучепреломление подвергло их воздействию специфических сил, исходящих от осей кристалла: наконец, диполяризация нагрузила их сложным и несвязным устройством подвижной поляризации: и даже когда все это было сделано, требовался дополнительный механизм. Здесь нет неожиданного успеха, нет счастливого совпадения, нет схождения принципов из отдаленных областей. Философ строит машину, но ее части не подходят друг к другу. Они держатся вместе только до тех пор, пока он прижимает их. Это не характер истины.
В качестве другого примера применения рассматриваемого максимума я, возможно, могу сослаться на суждение, которое я рискнул высказать в «Истории термотики» относительно теории газов Лапласа. Я заявил, что мы не можем не составить неблагоприятного суждения об этой теории, ища ту великую характеристику истинной теории, а именно: что гипотезы, принятые для объяснения одного класса фактов, объясняют другой класс иной природы. Так, первые предположения Лапласа объясняют связь сжатия с плотностью (закон Бойля и Мариотта) и связь упругости с теплотой (закон Дальтона и Гей-Люссака). Но теория требует других допущений, когда мы переходим к скрытой теплоте; и все же эти новые допущения не производят никакого эффекта на расчеты в любом применении теории. Когда гипотеза, построенная применительно к упругости и температуре, применяется к другому классу фактов — фактам скрытой теплоты, — мы не имеем упрощения гипотезы, а следовательно, и доказательства истинности теории.
21 Hist. Ind. Sc. b. x. c. iv.
13. Последние два раздела этой главы направляют наше внимание на два обстоятельства, которые имеют тенденцию доказывать, способом, который мы можем назвать неотразимым, истинность теорий, которые они характеризуют: согласованность индукций из различных и отдельных классов фактов и прогрессивное упрощение теории по мере ее распространения на новые случаи. Эти два признака, по сути, почти не различаются; они иллюстрируются одними и теми же случаями. Ибо если эти индукции, собранные из одного класса фактов, дают неожиданное объяснение нового класса, что является случаем, о котором говорилось вначале, то не будет нужды в новом механизме в гипотезе для применения ее к вновь рассматриваемым фактам; и таким образом, мы имеем случай, в котором система не становится более сложной, когда ее применение распространяется на более широкую область, что было характеристикой истинной теории в ее втором аспекте. Согласованности наших индукций порождают постоянную конвергенцию нашей теории к простоте и единству.
Но, более того, оба этих случая расширения теории, без трудностей или новых предположений, на более широкий круг и на новые классы явлений могут быть удобно рассмотрены еще с одной точки зрения, а именно: как последовательные шаги, посредством которых мы постепенно восходим в наших умозрительных взглядах к все более высокой точке общности. Ибо когда теория, либо благодаря совпадению двух указаний, либо благодаря расширению без усложнения, включила в себя новый круг явлений, мы имеем, по сути, новую индукцию более общего рода, которой полученные ранее индукции подчинены как частные случаи общему положению. Мы имеем в таких примерах, короче говоря, случай последовательного обобщения. Это предмет большой важности, заслуживающий того, чтобы быть хорошо проиллюстрированным; он будет рассмотрен нами в следующей главе.
ГЛАВА VI. О логике индукции.
Афоризм XVII.
Логика индукции состоит в изложении фактов и вывода таким образом, чтобы доказательность вывода была очевидна: точно так же, как логика дедукции состоит в изложении посылок и заключения таким образом, чтобы доказательность заключения была очевидна.
Афоризм XVIII. Логика дедукции демонстрируется посредством определенной формулы, а именно силлогизма; и каждая цепь дедуктивного рассуждения, чтобы быть доказательной, должна быть способна к разрешению в серию таких формул, законно построенных. Подобным же образом логика индукции может быть продемонстрирована посредством определенных формул; и каждая цепь индуктивного вывода, чтобы быть обоснованной, должна быть способна к разрешению в схему таких формул, законно построенных.
Афоризм XIX. Индуктивный акт мышления, посредством которого несколько фактов объединяются в одно положение, может быть выражен словами: несколько фактов точно выражаются как один факт, если, и только если, мы принимаем концепции и утверждение этого положения.
Афоризм XX. Один факт, таким образом индуктивно полученный из нескольких фактов, может быть объединен с другими фактами и связан с ними новым актом индукции. Этот процесс может быть бесконечно повторяем: и эти последовательные процессы являются ступенями индукции, или обобщения, от низших к высшим.
Афоризм XXI. Отношение последовательных ступеней индукции может быть продемонстрировано посредством индуктивной таблицы, в которой несколько фактов указаны и связаны вместе скобкой, а индуктивный вывод помещен на другой стороне скобки; и это расположение повторяется, чтобы сформировать генеалогическую таблицу каждой индукции, от низшей к высшей.
Афоризм XXII. Логика индукции — это критерий истины, выведенной из фактов, так же как логика дедукции — это критерий истины, выведенной из необходимых принципов. Индуктивная таблица позволяет нам применить такой критерий; ибо мы можем определить, верифицирована ли и оправдана ли каждая индукция фактами, которые включает ее скобка; и если каждая индукция в отдельности обоснована, то высшая, которая просто объединяет их все, должна необходимо быть также обоснованной.