Ценность науки

Ценность науки ( фр . La Valeur de la Science ) — книга французского математика, физика и философа Анри Пуанкаре . Оно было опубликовано в 1904 году. Книга посвящена вопросам философии науки и дополняет темы, затронутые в предыдущей книге Пуанкаре « Наука и гипотеза» (1902).

Интуиция и логика

Первая часть книги посвящена исключительно математическим наукам и, в частности, взаимосвязи интуиции и логики в математике. Сначала он исследует, какие части науки соответствуют каждой из этих двух категорий научной мысли, и выделяет несколько принципов:

• То, что мы определяем как интуицию, меняется с течением времени ( классические философы в свое время считались логиками , но сегодня мы могли бы думать о них как о использующих интуицию) – следовательно, в эволюции научной мысли меняются именно идеи;
• Эта эволюция началась с арифметизации анализа и закончилась возрождением интуитивных идей в аксиоматической системе первыми (истинными) логиками.

Следовательно, эта историческая интуиция является математической интуицией. Для Пуанкаре это результат принципа наименьшего усилия , то есть связи с научной конвенцией, основанной на экспериментировании . Конвенция, таким образом, в определенном контексте позволяет рассматривать различные теории одной и той же проблемы и впоследствии делать выбор, основываясь на степени простоты и полезности объяснений, предлагаемых каждой из этих теорий (см. также « бритву Оккама» ). Пример, выбранный Пуанкаре, — это трехмерное пространство . Он показывает, что представление этого пространства — лишь одна возможность, выбранная из-за ее полезности среди многих моделей, которые может создать разум. Его демонстрация основана на теории « Математического континуума» (1893 г.), одной из ранних публикаций Пуанкаре.

Наконец, Пуанкаре выдвигает идею фундаментальной связи между науками геометрии и анализа . По его мнению, интуиция выполняет две основные роли: позволяет выбирать, по какому пути следовать в поисках научной истины, и позволяет понимать логические разработки:

Логика, которая может дать только уверенность, является инструментом доказательства; интуиция - это изобретательность

Более того, эта связь кажется ему неотделимой от научного прогресса, который он представляет как расширение рамок науки – новые теории, включающие в себя предыдущие, даже разрушая старые модели мышления.

Математическая физика

Во второй части своей книги Пуанкаре исследует связи между физикой и математикой. Его подход, одновременно исторический и технический, иллюстрирует предыдущие общие идеи.

Хотя Пуанкаре редко был экспериментатором, он признает и защищает важность экспериментирования, которое должно оставаться основой научного метода . По его мнению, математика не обязательно должна включать в себя физику, а должна развиваться как самостоятельный актив. Этот актив будет, прежде всего, инструментом: по словам Пуанкаре, математика — это «единственный язык, на котором [физики] могут говорить», чтобы понимать друг друга и быть услышанными. Кажется, что этот язык чисел в другом месте раскрывает единство, скрытое в мире природы, тогда как вполне может быть только одна часть математики, применимая к теоретической физике. Основной целью математической физики является не изобретение или открытие, а переформулировка. Это деятельность синтеза, позволяющая обеспечить непротиворечивость теорий, существующих в данный момент времени. Пуанкаре признавал, что невозможно систематизировать всю физику определенного периода времени в одну аксиоматическую теорию. В этом контексте придается значение его идеям трехмерного пространства.

Пуанкаре утверждает, что математика (анализ) и физика находятся в одном духе, что эти две дисциплины имеют общую эстетическую цель и что обе могут освободить человечество от его простого состояния. В более прагматичном смысле взаимозависимость физики и математики аналогична предложенной им взаимосвязи между интуицией и анализом. Язык математики не только позволяет выразить научные достижения, но и сделать шаг назад, чтобы постичь более широкий мир природы . Математика демонстрирует масштабы конкретных и ограниченных открытий, сделанных физиками. С другой стороны, физика играет для математика ключевую роль – творческую, поскольку она ставит нетипичные проблемы, укоренившиеся в реальности. Кроме того, физика предлагает решения и рассуждения — таким образом, исчисление бесконечно малых разработал Исаак Ньютон в рамках ньютоновской механики .

Математическая физика находит свои научные истоки в изучении небесной механики . Первоначально это была консолидация нескольких областей физики, которая доминировала в 18 веке и позволила добиться прогресса как в теоретической, так и в экспериментальной областях. Однако вместе с развитием термодинамики ( в то время оспариваемой) физики начали развивать физику, основанную на энергии. И в своей математике, и в своих фундаментальных идеях эта новая физика, казалось, противоречила ньютоновской концепции взаимодействия частиц. Пуанкаре называет это первым кризисом математической физики .

Второй кризис

На протяжении XIX века важные открытия делались в лабораториях и других местах. Многие из этих открытий дали основу важным теориям. Другие открытия не могли быть удовлетворительно объяснены — либо они наблюдались лишь изредка, либо не согласовывались с новыми и появляющимися теориями.

В начале 20 века объединяющие принципы были поставлены под сомнение. Пуанкаре объясняет некоторые наиболее важные принципы и связанные с ними трудности:

• Принцип сохранения энергии (который он назвал Майера принципом ) — открытие радия и радиоактивности поставило проблему непрерывного (и, казалось бы, неисчерпаемого) выделения энергии радиоактивных веществ.
• Принцип энтропии (который он назвал Карно принципом ) — броуновское движение , казалось, противоречило второму закону термодинамики .
• Третий закон Ньютона (который он назвал Ньютона принципом ). Этот закон, казалось, противоречил законам электродинамики, предложенным Максвеллом , и теории эфира, которую он предложил для их объяснения.
• Принцип сохранения массы (который он назвал Лавуазье принципом ) — рассмотрение движений со скоростью, близкой к скорости света, поставило перед этим принципом проблему; это снова электродинамическая задача: масса тела в таком состоянии движения непостоянна.
• принцип относительности .
• Наконец, он добавил принцип наименьшего действия .

В начале ХХ века большинство учёных говорили о «диагнозе» Пуанкаре о кризисе физических принципов . На самом деле поступить иначе было трудно: они открыли экспериментальные факты, которые принципы не могли объяснить и которые они, очевидно, не могли игнорировать. Сам Пуанкаре оставался относительно оптимистичным в отношении развития физики, несмотря на эти серьезные экспериментальные трудности. Он мало доверял природе принципов: они были построены физиками, потому что они учитывают большое количество законов. Их объективная ценность состоит в формировании научной конвенции, т. е. в обеспечении прочного фундамента, на котором происходит разделение истины и лжи (в научном смысле этого слова).

Но если эти принципы являются условностями, они, следовательно, не полностью отделены от экспериментальных фактов. Напротив, если принципы больше не могут адекватно поддерживать законы в соответствии с экспериментальными наблюдениями, они теряют свою полезность и отвергаются, даже не подвергаясь сомнению. Неисправность законов влечет за собой несостоятельность принципов, поскольку они должны объяснять результаты эксперимента. Упразднить эти принципы, продукты научной мысли нескольких столетий, не находя нового объяснения, которое их охватывало бы (так же, как «Физика принципов» включает в себя «Физику центральных сил »), — значит утверждать, что все физика прошлого не имеет интеллектуальной ценности. Следовательно, Пуанкаре был глубоко уверен, что принципы можно спасти. Он сказал, что на математической физике лежит ответственность воссоздать эти принципы или найти им замену (более важная цель — вернуть поле к единству), учитывая, что она сыграла главную роль в их сомнении только после их консолидации. для начала. Более того, именно ценность математической физики (с точки зрения научного метода) сама подверглась критике из-за краха некоторых теорий. Таким образом, одновременно существовали две физики: физика Галилей и Ньютон и физика Максвелла; но ни один из них не был в состоянии объяснить все экспериментальные наблюдения, сделанные техническим прогрессом.

Электродинамика движущихся тел

Круг встреченных задач сосредоточился на электродинамике движущихся тел. Пуанкаре быстро выдвинул идею о том, что эфир изменяет сам себя, а не тела, приобретающие массу, что противоречило старым теориям (основанным на совершенно неподвижном эфире). В целом Пуанкаре пролил свет на эффект Зеемана , вызванный прерывистой эмиссией электронов. Проблема разрывной материи заставила сформулировать минимально дестабилизирующую модель атома. В 1913 году Нильс Бор представил свою атомную модель , основанную на концепции электронных орбит и объясняющую спектроскопию , а также стабильность атома. Но в 1905 году проблема всех попыток определить поведение микроскопического мира заключалась в том, что никто тогда не знал, нужно ли рассматривать модель, аналогичную той, которая известна для макроскопических объектов (модель классической механики), или же им следует попытаться разработать совершенно новую модель, чтобы учесть новые факты. Последняя идея, которой последовала квантовая теория, также подразумевала окончательный отказ от единства, уже обнаруженного в предшествующих теориях механики.

Будущее математической физики

Пуанкаре утверждал, что развитие физических наук должно будет учитывать новый вид детерминизма , дающий новое место случайности. По сути, история физики двадцатого века отмечена парадигмой, в которой царит вероятность . В «Ценности науки» Пуанкаре пишет и повторяет свой энтузиазм по поводу двух направлений исследований: статистических законов (заменяющих дифференциальные законы) и релятивистской механики (заменяющих ньютоновскую механику). Тем не менее он не учел идеи Планка . Последний в 1900 году опубликовал спектральные законы, управляющие излучением абсолютно черного тела , которые легли в основу квантовой механики . В 1905 году, в том же году, когда была опубликована «Ценность науки», Альберт Эйнштейн опубликовал решающую статью о фотоэлектрическом эффекте, основанную на работах Планка. Несмотря на сомнения Пуанкаре, которые, несомненно, были связаны с его видением физики как приближения реальности (в отличие от точности математики), вероятностные правила квантовой механики явно были ответом на второй кризис математической физики, конец девятнадцатого века. (Можно отметить, что в 1902 году Пуанкаре предложил релятивистскую физику, которая по своему теоретическому развитию близко соответствовала той, которую разработал и пропагандировал Эйнштейн несколько лет спустя.)

Объективная ценность науки

«Какова цель науки?» — этот вопрос неоднократно задается в книге Пуанкаре. На эту телеологическую проблему Пуанкаре отвечает, занимая позицию, противоположную позиции Эдуарда Ле Руа , философа и математика, который в статье 1905 года ( Sur la logique de l'invention , «О логике изобретения») утверждал, что наука по своей сути является антиинтеллектуальный (в смысле Анри Бергсона ) и номиналистический. В отличие от Ле Руа, Пуанкаре следует мысли Пьера Дюэма . Он объясняет, что представление о том, что наука антиинтеллектуальна, противоречиво и что обвинение в номинализме можно подвергнуть резкой критике, поскольку оно основано на путанице мыслей и определений. Он защищает идею конвенциональных принципов и идею о том, что научная деятельность — это не просто набор условностей, произвольно организованных вокруг необработанных экспериментальных наблюдений. Он скорее хочет продемонстрировать, что объективность в науке возникает именно из того факта, что ученый не более чем переводит необработанные факты на определенный язык: « (...) tout ce que crée le savant dans un fait, c'est le langage dans lequel il'énonce ». Единственным вкладом науки было бы развитие все более и более математизированного языка, связного языка, потому что он предлагает предсказания, которые полезны, но не точны, поскольку они всегда подлежат сравнению с реальными наблюдениями и всегда ошибочны.

Другие вклады

Профессор Ричард Фейнман в статье 1955 года внес свой вклад в вопрос о том, какова ценность науки .

Ссылки

• Анри Пуанкаре (1904). Ценность науки . Париж: Фламмарион (экземпляр первого издания (1904 г.) находится в Библиотеке Университета Эрланген-Нюрнберг).

• Пуанкаре, Анри (1958). Ценность науки . Дуврские публикации .
• Анри Пуанкаре, Стивен Джей Гулд (редактор) (январь 2001 г.). Ценность науки: основные сочинения Анри Пуанкаре . Современная библиотека . ISBN  0-375-75848-8 . {{cite book}}: |author= имеет общее имя ( справка )

Дальнейшее чтение

• Разум , Новая серия, Том. 2, № 6. (апрель 1893 г.), стр. 271–272.

Внешние ссылки

• Во французском Wikisource есть оригинальный текст, относящийся к этой статье: La Valeur de la Science.