Как любой ученый, Ньютон опирался на результаты совокупных усилий многих умов.

Разумеется, для того чтобы прийти к такому вопросу, одного лишь созерцания падающих фруктов совершенно недостаточно. Но способность Ньютона ставить верные вопросы, а затем давать на них строго научные и в то же время изящные ответы получила воплощение в теории, далеко превосходящей все предшествующие своими возможностями и точностью, – и продержавшейся несколько столетий, прежде чем ее сместили с пьедестала.

Рассмотрим, как работают три способа логического мышления, описанные в этой и предыдущих главах, применительно к «яблоку Ньютона».

Дадим общую характеристику данных типов логического мышления.

Обратите внимание, что обоснованный дедуктивный аргумент, сильный индуктивный аргумент и успешное абдуктивное объяснение имеют общую черту – они соответствуют тому, что согласно имеющимся знаниям является истинным, и побуждают к поиску других истин, которым служат основой.

Все эти процессы идут рука об руку!

Эти три метода логического мышления не только не являются противоборствующими или взаимоисключающими, но переплетаются друг с другом в любом научном исследовании. Во-первых, путем абдуктивного скачка формируется теория или гипотеза. Во-вторых, при помощи дедукции тщательно анализируются логические следствия этой теории. В-третьих, делаются индуктивные прогнозы, позволяющие проверить теорию и ее следствия. Наконец, результаты проверок воздействуют на модель, что приводит к ее совершенствованию, отрицанию или принятию.

Обучение с умом: восемь простых шагов по применению абдукции

Всякий раз, задаваясь вопросом о наилучшем объяснении происходящего, вы применяете абдукцию. Ее эффективное использование при написании текста или в процессе научных изысканий может включать некоторые или все из следующих шагов, задающих структуру базовой методики исследования. Пользуйтесь этой схемой как своего рода строительными лесами, возводя здание своей научной работы, раздел за разделом.

1. Начните с возможно более точного описания предмета, требующего изучения.

2. Обоснуйте, почему его изучение важно или представляет интерес.

3. Предложите его возможное объяснение в форме теории или гипотезы.

4. Предложите экспериментальный метод или неэкспериментальный подход с опорой на разнородные свидетельства, пригодные для проверки вашей теории/гипотезы.

5. Проверьте, способна ли ваша теория/гипотеза объяснить (или успешно спрогнозировать) собранные вами свидетельства.

Это универсальная модель исследования.

6. Перечислите другие, возможно, более убедительные объяснения ваших свидетельств или результатов.

7. Сообщите об ограничениях своего исследования.

8. Обрисуйте направления возможного исследования для дальнейшей проверки и уточнения своей теории или поиска другой, если ваша собственная окажется неудачной.

Объяснения, теории и гипотезы

Слово «абдукция» звучит коряво и непривычно – оно словно бы позаимствовано из лексикона враждебных инопланетян. Значительно чаще встречаются его синонимы, такие как «объяснение»{83}, «теория»{84} и «гипотеза»{85}. Среди них есть по-научному сухие, но, по сути, все они обозначают одно и то же – попытку показать, с разной степенью точности, почему все устроено так, а не иначе.

Объяснение – самый общий термин: он охватывает любые попытки что-либо истолковать, будь то формальные или неформальные, удачные или неудачные. Теория – это более широкая и абстрактная идея, чем объяснение: она пытается сообщить что-либо о природе конкретного феномена. Наконец, гипотеза представляет собой доступную для точной проверки формулировку теории, созданную для того, чтобы ее можно было изучить строго научным и контролируемым образом. Важно то, что проверенная и уточненная научная теория перестает быть «просто» теорией в обиходном смысле. Предлагаемое ею объяснение природных феноменов получает широкое признание, подкрепляется подробными свидетельствами и всесторонними исследованиями и помогает прогнозировать и понимать результаты будущих изысканий. Поясню каждый из этих терминов на примере.

Не каждое исследование опирается на гипотезу – иногда лучше использовать более открытый подход к изучаемому предмету, – но умение сформулировать экспериментально проверяемую гипотезу важно во многих областях, от медицины до философии и от антропологии до экономики. Даже философы иногда выдвигают тестируемые гипотезы.

Лучшей проверкой является та, при которой мы берем прогноз, дающий возможность фальсифицирования, и описываем свой метод так ясно и прозрачно, чтобы другие могли провести независимую оценку его результатов. В основе научного метода{86} лежат три критерия:

1) повторяемость (можно ли воспроизвести результаты, на которых мы основываем свою теорию?);

2) прогностическая сила (какие прогнозы можно сделать на основе данной теории?);

3) фальсифицируемость (какое свидетельство способно опровергнуть эту теорию?).

Обычно научный метод предполагает использование нулевой гипотезы{87}, когда основной задачей становится открытая попытка фальсифицирования. Нулевая гипотеза противоположна изучаемой: она описывает то, что нужно опровергнуть, чтобы данная гипотеза была принята. В примере с силой тяготения нулевая гипотеза могла бы иметь следующую формулировку.

Неожиданные колебания орбиты одной из известных планет Солнечной системы не могут быть объяснены теорией тяготения Ньютона.

В 1846 г. математик Урбен Жан Жозеф Леверье опроверг именно эту нулевую гипотезу, предсказав размер и местонахождение ранее неизвестной планеты, основываясь на своих наблюдениях слабых пертурбаций орбиты Урана. Подробности прогноза он сообщил в письме в Берлинскую обсерваторию. Новая планета, получившая название Нептун, была почти сразу же обнаружена астрономом Иоганном Галле именно там, где должна была находиться по расчетам Леверье. Потрясающий триумф математического прогнозирования!

Это было яркое подтверждение того, что теория тяготения Ньютона является наилучшей из всех существующих для объяснения законов движения во Вселенной. Иначе говоря, хотя теорию Ньютона невозможно доказать как абсолютную истину, она проявила себя как несравнимо более эффективная, чем любые другие попытки строгого функционального описания устройства Вселенной, выдержала бесчисленные серьезные проверки и предсказала результаты наблюдений с точностью, недоступной всем остальным теориям.

Впоследствии на базе теории Ньютона были сделаны и другие прогнозы, на первый взгляд не менее убедительные. По мере совершенствования астрономических наблюдений за Солнечной системой выяснилось, что небольшие аномалии имеются также и в орбите планеты Меркурий. Это, решили ученые, очевидно, свидетельствует о существовании еще одной неизвестной планеты, между Меркурием и Солнцем! Несколько десятилетий математики и астрономы искали это гипотетическое небесное тело – ему дали название Вулкан – в соответствии с предсказаниями, сделанными в рамках теории тяготения Ньютона.

Однако победила нулевая гипотеза. В 1915 г. ученый, которого звали Альберт Эйнштейн, выступил в Прусской академии наук с лекцией о новой теории гравитации, способной объяснить все известные данные об орбите Меркурия без участия незримой планеты.

Об этом блестяще рассказывает Ричард Фейнман в своих лекциях по физике.

Общая теория относительности Эйнштейна перечеркнула несколько столетий растущей уверенности в истинности ньютоновской физики и открыла эру новой теории, которая сама потребовала обновления через несколько десятилетий благодаря