Причинные законы бывают двух видов: одни, касающиеся постоянства, и другие, касающиеся изменений. Первые часто не рассматриваются как причинные, но это неверно. Хорошим примером закона постоянства является первый закон движения. Другим примером является закон постоянства материи. После открытия кислорода, когда стал понятным процесс горения, стало возможным рассматривать материю как неуничтожимую. Истинность этого закона теперь стоит под сомнением, но он остается истинным для большинства практических целей. Более точным в смысле истинности является закон постоянства энергии. Постепенное развитие законов, устанавливающих постоянства, началось с веры обыденного здравого смысла, основанной на донаучном опыте, говорящем, что большинство твердых объектов продолжает существовать, пока на распадается от старости или не уничтожается огнем, и что когда это происходит, все-таки остается возможность предполагать, что какие-то небольшие их части сохраняются в другой форме. Именно эта, донаучная точка зрения и положила начало вере в материальную субстанцию.
Причинные законы, касающиеся изменения, были открыты Галилеем и Ньютоном и сформулированы с помощью ускорения, то есть изменения скорости по величине, или направлению, или по тому и другому. Величайшим триумфом этой точки зрения был закон тяготения, согласно которому каждая частица материи вызывает в каждой другой ускорение, прямо пропорциональное массе притягивающей частицы и обратно пропорциональное квадрату расстояния между ними. Однако данная Эйнштейном форма закона тяготения сделала его больше сходным с законом инерции и в некотором смысле с законом постоянства, чем с законом изменений. Согласно Эйнштейну, пространство-время наполнено тем, что можно было бы назвать «холмами»; каждый такой «холм» становится круче, по мере того как вы на него поднимаетесь, и на своей вершине имеет кусок материи. Результатом этого является то, что самым легким путем от одного места до другого является путь, огибающий эти «холмы». Закон тяготения состоит в том, что тела всегда избирают легчайший путь, который называется «геодезическим». Существует закон космической лености, называемый «принципом наименьшего действия», который устанавливает, что когда тело движется от одного места к другому, оно избирает путь, требующий наименьшей затраты работы. Благодаря этому принципу тяготение сводится к геометрии пространства-времени.
Основными законами изменения в современной физике являются законы квантовой теории, которые управляют переходом энергии из одной формы в другую. Атом может испускать энергию в форме света, который затем двигается без изменений, пока не встретится с другим атомом, который может поглотить энергию света. Такие обмены энергией управляются определенными правилами, которых не достаточно, чтобы сказать, что произойдет в данном случае, но которые могут с очень высокой степенью вероятности предсказать статистическое распределение возможных случаев в очень большом числе обменов. Это самое большее, чего физика может достичь в настоящее время в отношении основного характера причинных законов.
Все, что (как мы думаем) мы знаем о физическом мире, целиком зависит от допущения, что причинные законы существуют. Ощущения и то, что мы оптимистически называем «восприятиями», суть события в нас. В действительности мы не видим физических объектов, так же как не слышим электромагнитных волн, когда слушаем радио. Если бы мы не имели основания верить, что наши ощущения имеют внешние причины, мы могли бы думать, что существует только то, что мы непосредственно переживаем. Поэтому важно исследовать нашу веру в причинение. Является ли она просто предрассудком или имеет под собой твердое основание?
Вопрос об оправдании нашей веры в причинность относится к теории познания, и я поэтому пока откладываю его. В этой части книги моей целью является интерпретация науки, а не исследование оснований предположения о ее правильности. В некотором смысле наука признает причинность, и наш вопрос сводится к следующему: в каком смысле причинность связана с научным методом?' Следующие страницы в сокращенной форме предваряют более полное обсуждение, приводимое в пятой и шестой частях этой книги.
Вообще говоря, научный метод состоит в изобретении гипотез, соответствующих данным опыта, которые являются настолько простыми, насколько это совместимо с требованием соответствия опыту, и которые делают возможным выведение заключений, подтверждаемых затем наблюдением. Теория вероятности показывает, что правильность этого процесса зависит от допущения, которое может быть грубо сформулировано как постулат существования определенного рода общих законов. Этот постулат в соответствующей форме может сделать научные законы вероятными, тогда как без него эти научные законы не обладают даже вероятностью. Мы должны поэтому исследовать это допущение и найти наиболее приемлемую его форму, в которой он окажется и наиболее эффективным и возможно истинным.
Если не существует предела сложности возможных законов, то всякий воображаемый ход событий будет подчиняться законам, и тогда допущение о существовании законов станет тавтологией. Возьмем, например, номера всех такси, которые я нанимал в течение моей жизни, и моменты времени, когда я нанимал их. Мы получим конечный ряд целых чисел и конечное число соответствующих моментов времени. Если n есть номер такси, которое я нанял в момент времени t, то бесконечным числом способов безусловно можно найти такую функцию f, что формула
n = f(t)
будет истинной для всех значений n и f, которые до сего времени имели место. Бесконечное число этих формул окажется неверным в отношении следующего такси, которое я найму, но все еще будет бесконечное число таких, которые останутся истинными. К тому времени, когда я умру, можно будет прекратить счет, и все-таки еще останется бесконечное число возможных формул, каждая из которых могла бы притязать на значение закона, связывающего номер такси с моментом времени, когда я его нанимаю.
Достоинство этого примера для моей настоящей цели заключается в его явной абсурдности. В том смысле, в котором мы верим в естественные законы, мы сказали бы, что не существует закона, связывающего n и t вышеприведенной формулы, и что если какая-либо из предложенных формул окажется действенной, то это будет просто делом случая. Если бы мы нашли формулу, действенную для всех случаев, вплоть до настоящего времени, то мы не ждали бы, что она будет действенной в следующем случае. Только суеверный человек, действующий под влиянием эмоций, поверит в такого рода индукцию; игроки в Монте-Карло прибегают к индукциям, которые, однако, ни один ученый не одобрит. Однако совсем нелегко установить разницу между индукциями суеверного игрока и индукциями вдумчивого ученого. Ясно, что различие между ними имеется, но в чем оно состоит? И является ли это различие таким, чтобы повлиять на логическую правильность индукции, или оно состоит только в различии в отношении явности апеллирования к чувствам? Является ли вера в научный метод только суеверием ученого, свойственным тому виду игры, в которой он участвует? Эти вопросы, однако, относятся к теории познания. Сейчас я хочу заняться вопросом, не почему мы верим, а во что мы верим, когда верим в естественные законы.
Стало обычным говорить об индукции как о том, что необходимо для того, чтобы сделать истинность научных законов вероятной. Я не думаю, что простая и чистая индукция является чем-то основополагающим. Это показывает вышеприведенный пример с номерами такси. Все прошлые наблюдения в отношении этих номеров совместимы с каким угодно числом законов формы n = f(t), а эти законы будут, как правило, давать разные значения для следующего n. Мы не можем поэтому использовать их для предсказания, а в действительности не имеем склонности верить ни в один из них. Обобщая все это, мы можем сказать: каждый конечный ряд наблюдений совместим с каким угодно числом взаимно несовместимых законов, которые имеют совершенно одни и те же индуктивные свидетельства в свою пользу. Таким образом, чистая индукция несостоятельна и, кроме того, не является тем, во что мы на самом деле верим.
