Примеры: Поскольку было обнаружено, что записанные даты древних затмений отличаются от тех, что были определены расчетом, оказывается, что средняя продолжительность дня тем временем увеличилась. Это остаточное явление, не объясняемое причинами, ранее признанными определяющими вращение Земли вокруг своей оси; и его можно объяснить тем соображением, что трение приливов уменьшает скорость вращения Земли и тем самым удлиняет день. Астрономия изобилует примерами метода остатков, из которых открытие Нептуна является самым известным.
Капиллярность кажется поразительным исключением из принципа, что вода (или любая жидкость) «принимает свой уровень», что является условием равновесия; однако капиллярность оказывается лишь уточненным случаем равновесия, когда принимаются во внимание силы адгезии, проявляемые различными видами тел, находящихся в контакте.
«Многие из новых элементов химии», — говорит Гершель, — «были обнаружены при исследовании остаточных явлений». Так, лорд Рэлей и сэр У. Рамзай обнаружили, что азот из атмосферы был немного тяжелее азота, полученного из химических источников; и, ища причину этого различия, открыли аргон.
Экономист показывает, что когда страна импортирует товары, основным средством оплаты за них является экспорт других товаров. Если бы это было все, импорт и экспорт были бы равны по стоимости: однако Соединенное Королевство импортирует около 400 000 000 фунтов стерлингов ежегодно, а экспортирует около 300 000 000 фунтов стерлингов. Здесь, следовательно, есть остаточное явление в 100 000 000 фунтов стерлингов, которое нужно объяснить. Но иностранные страны должны нам около 50 000 000 фунтов стерлингов за использование судоходства, 70 000 000 фунтов стерлингов в качестве процентов на капитал, который мы им одолжили, и 15 000 000 фунтов стерлингов в виде комиссионных за сделки, совершенные для них. Эти суммы в сумме составляют 135 000 000 фунтов стерлингов; и это на 35 000 000 фунтов стерлингов слишком много. Таким образом, возникает еще одно остаточное явление; ибо, хотя иностранцы, по-видимому, должны нам 435 000 000 фунтов стерлингов, они присылают нам импорта только на 400 000 000 фунтов стерлингов. Эти 35 000 000 фунтов стерлингов объясняются ежегодным инвестированием нашего капитала за рубежом, в обмен на который не причитается немедленная оплата; и, если их опустить, экспорт и импорт уравновешиваются. С тех пор как это было написано, цифры нашей внешней торговли значительно выросли; но характер объяснения остается прежним.
Когда при применении метода изменений сравниваемые явления не всегда соответствуют друг другу в своих колебаниях, нерегулярные движения того явления, которое мы рассматриваем как следствие, часто можно объяснить, рассматривая их как остаточные явления, а затем ища исключительные причины, чье временное вмешательство скрыло влияние общей причины. Так, возвращаясь к диаграмме цены на чай в § 4, ясно, что в целом цена падает по мере падения пошлины; но на более детально проработанной диаграмме г-на Деньера, из которой это уменьшено, видно, что в 1840 году цена на чай выросла с 3 шиллингов 9 пенсов до 4 шиллингов 9 пенсов без какого-либо увеличения пошлины. Это, однако, легко объясняется китайской войной того года, которая сдержала поставки. Опять же, с 1869 по 1889 год пошлина была постоянной, в то время как цена на чай упала на целых 8 пенсов за фунт; но это остаточное явление объясняется колоссально возросшим производством чая в тот период в Индии и на Цейлоне.
Вышеприведенные примеры метода остатков являются количественными; но метод часто применяется там, где точные оценки недостижимы. Так, Дарвин, обнаружив определенные модификации животных в форме, окраске и привычках, которые не были четко выводимы из их борьбы за существование в отношении других видов или внешних условий, предположил, что они обусловлены половым отбором.
«Рудименты» и «пережитки», столь распространенные в биологии и социологии, являются остаточными явлениями. Общий вывод из доктрины естественного отбора заключается в том, что каждый орган растения, животного или общества в некотором роде полезен для него. Однако встречаются органы, которые в настоящее время не имеют никакой определимой полезности, по крайней мере расточительны, а иногда даже вредны. И объяснение заключается в том, что раньше они были полезны; но что, поскольку их использование прекратилось, они теперь сохраняются силой наследственности или традиции. Либо они недостаточно вредны, чтобы быть устраненными естественным отбором; либо они коррелируют с другими органами, полезность которых перевешивает их бесполезность.
ГЛАВА XVII
СОЧЕТАНИЕ ИНДУКЦИИ С ДЕДУКЦИЕЙ
§ 1. Мы рассмотрели пять канонов индуктивного доказательства Милля. В основе, как он отмечает, их только два, а именно: согласие и различие: поскольку двойной метод, изменения и остатки являются лишь особыми формами двух других. Действительно, в своей функции доказательства они все сводимы к одному, а именно к различию; ибо убедительность метода согласия (в отличие от простого перечисления случаев, согласующихся в совпадении предполагаемой причины и ее следствия) зависит от исключения в одном случае за другим всех остальных обстоятельств; каковое исключение является моментом различия.
Каноны представляют собой анализ условий прямого доказательства (где это возможно) с помощью наблюдения или эксперимента любого суждения, которое предикатирует причинность. Но если мы говорим «с помощью наблюдения или эксперимента», не следует понимать, что это единственные средства и что ничего другого не вовлечено; ибо было показано, что закон причинности сам по себе является незаменимым фундаментом доказательства. На самом деле индуктивную логику можно рассматривать как имеющую чисто формальный характер. Она состоит (1) в формулировке закона причины и следствия; (2) в определенных непосредственных выводах из этого закона, расширенных в каноны; (3) в силлогистическом применении канонов к специальным предикациям причинности с помощью меньших посылок, показывающих, что определенные случаи удовлетворяют канонам.
Рискуя прослыть педантами, мы можем представить процесс следующим образом (ср. «Логику» проф. Рэя: Приложение D):
Любое отношение событий, имеющее определенные признаки, является случаем причинности;
Отношение A:p имеет некоторые или все эти признаки (как показано наблюдением и соответствием случаев тому или иному канону):
Следовательно, отношение A:p является случаем причинности. Теперь скобка «как показано соответствием и т. д.» является присоединенным членом эпихейремы, который может быть сформулирован как просиллогизм следующим образом:
Если случай и т. д. (канон различия);
Случаи
ABC BC pqr' qr
относятся к требуемому типу:
Следовательно, A, присутствующее там, где встречается p, и отсутствующее там, где оно не встречается, является необходимым предшествующим фактором p.
Такова голая логика индукции: так что, строго говоря, наблюдение или эксперимент не являются частью логики, а являются средством применения логики к фактическим, то есть не просто символическим, суждениям. Формальная логика индукции по существу дедуктивна; и много спорили о том, возможен ли какой-либо переход от формальных к материальным условиям доказательства. Пока мы довольствуемся иллюстрацией канонов символами, такими как A и p, все идет хорошо; но можем ли мы в любом фактическом исследовании показать, что соответствующие факты или «случаи» соответствуют этим символам?
Во-первых, как показывает д-р Венн, природным явлениям не хватает отчетливости и способности к изоляции, которые присущи символам. Во-вторых, наблюдение за тем, соответствуют ли случаи канону, всегда должно в конечном итоге зависеть от пределов наших способностей. Как можно установить точное равенство, непосредственную последовательность? Канон различия в его экспериментальном применении обычно считается наиболее убедительным видом доказательства: однако когда можно сказать, что два последовательных случая, до и после введения определенного агента, не различаются ни в чем другом? Разве Земля и звезды не меняют постоянно свое положение; разве каждая молекула в комнате и аппарате не колеблется постоянно? Это правда, что наши чувства теперь подкреплены сложными инструментами; но конструкция этих инструментов зависит от научных теорий, которые, в свою очередь, зависят от экспериментов.
Правильно затронуть эту хорошо известную скептическую тему; но настаивать на ней — не признак здравого смысла. Работы Гершеля, Уэвелла и Джевонса следует изучить для ознакомления с различными методами исправления наблюдений путем их повторения, усреднения, проверки одного экспериментального процесса другим, постоянного уточнения методов точного измерения, умножения возможностей ошибки (чтобы, если таковая существует, она наконец проявилась) и другими устройствами того, что можно назвать материальной логикой или методологией. Но только прямой опыт и личное манипулирование научными процессами могут дать верное чувство их эффективности; а стоять в стороне, предлагая академические сомнения, легче и забавнее.
§ 2. Тем не менее, материальная обоснованность научного рассуждения проявляется не столько в законах, основанных на прямом наблюдении или эксперименте, сколько в кумулятивном доказательстве, возникающем из координации законов внутри каждой науки и растущей гармонии и связности всех наук. Это требует более сложного сочетания дедукции с наблюдением и экспериментом. За последние триста лет многие области науки были сведены к принципам величайшей общности, таким как сохранение энергии, закон гравитации, волновая теория света, закон сочетающихся эквивалентов и теория естественного отбора; связывающим и объясняющим менее общие законы, которые, в свою очередь, как говорят, связывают и объясняют факты. Тем временем те науки, которые первыми добились прогресса, помогли развить другие, которые, подобно биологии и социологии, представляют большие трудности; и становится все более очевидным, что различия, проводимые между науками, существуют исключительно для удобства изучения и что все науки стремятся слиться в одну универсальную науку о природе. Теперь этот процесс «унификации знания» — почти другое название дедукции; но в то же время он зависит в своей реальности и солидности от постоянной отсылки к наблюдению и эксперименту. Лишь очень неадекватное представление о нем может быть дано в последующих главах.
Мы видели в гл. xiv. § 6, что когда два или более агентов или сил объединяются для производства явления, их эффекты смешиваются в нем, и это происходит одним из двух способов в зависимости от их природы. В химическом действии, а также в растительной и животной жизни причинные агенты смешиваются в своих результатах таким образом, что большинство качеств, которые они проявляли по отдельности, теряются, в то время как вместо них появляются новые качества. Так, хлор (зеленовато-желтый газ) и натрий (металл) соединяются, образуя поваренную соль NaCl; которая совсем не похожа ни на один из них: человек ест хлеб, и он становится мышцей, нервом и костью. В таких случаях мы не можем проследить качества причинных агентов в качествах следствий; при наличии таких причин мы можем экспериментально доказать, согласно канонам индукции, что они имеют такие следствия; но мы можем оказаться не в состоянии в любом новом случае рассчитать, какими будут эти следствия.
С другой стороны, в астрономии и физике рассматриваемые причины являются механическими; по крайней мере, целью физики является достижение механической концепции явлений; так что в каждом новом сочетании сил смешанный эффект, или равнодействующая, может быть рассчитан заранее; при условии, что рассматриваемые силы допускают количественную оценку и что условия их сочетания не настолько сложны, чтобы сбить с толку способности математиков. В таких случаях, когда прямого наблюдения или эксперимента недостаточно для разложения эффекта на законы его условий, общий метод заключается в расчете того, что можно ожидать от сочетания его условий, как известных, так и гипотетически принятых, и сравнении этого ожидания с фактическим явлением.
§ 3. Это то, что Милль называет прямым дедуктивным методом; или физическим методом, потому что на него так сильно полагаются при рассмотрении света, теплоты, звука и т. д.; это также метод астрономии, широко используемый в экономике: дедукция ведет путь, а ее результаты проверяются индуктивно экспериментами или наблюдениями. При наличии любого сложного механического явления исследователь рассматривает: (1) какие уже установленные законы, по-видимому, применимы к нему (в отсутствие известных законов подставляются гипотезы: ср. гл. xviii.); затем он (2) вычисляет эффект, который последует из этих законов в обстоятельствах, подобных рассматриваемому случаю; и (3) проверяет свой вывод, сравнивая его с фактическим явлением.
Простым примером этого метода является объяснение подъема воды в «обычном насосе». Мы знаем три закона, применимых к этому случаю: (a) что атмосфера давит на воду снаружи насоса с давлением 15 фунтов на квадратный дюйм; (b) что жидкость (и, следовательно, вода) передает давление одинаково во всех направлениях (вверх, а также вниз и в стороны); и (c) что давление на тело в любом направлении, если оно не уравновешено противоположным давлением, вызывает движение. Следовательно, когда подъем поршня насоса снимает давление на воду внутри цилиндра, стремясь создать там вакуум, эта вода выталкивается вверх давлением воздуха на воду снаружи цилиндра и следует за поднимающимся поршнем, пока столб воды внутри цилиндра не окажет давление, равное давлению атмосферы на равную площадь. Столько о расчете; соответствует ли он факту? Установлено, что на уровне моря воду можно качать на высоту 33 фута; и что такой столб воды имеет давление 15 фунтов на квадратный дюйм. Мы можем далее показать, что на уровне моря винный спирт можно качать выше в соответствии с его меньшим удельным весом; и что если мы попытаемся качать воду на последовательных высотах над уровнем моря, мы сможем поднять ее только на все меньшие и меньшие высоты, соответствующие уменьшенному атмосферному давлению на этих высотах, где столб воздуха, создающий давление, короче. Наконец, если мы попытаемся работать насосом, предварительно создав вакуум над водой снаружи цилиндра, мы обнаружим, что вода внутри вообще не поднимется; поршень можно поднять, но вода не следует за ним. Таким образом, проверка показывает, что вычисленный эффект соответствует объясняемому явлению; что результат зависит не только от природы воды, но и верен (с учетом различий в удельном весе) для других жидкостей; что если давление наружного воздуха уменьшается, высота откачки также уменьшается (канон изменений); и что если это давление полностью устранено, откачка становится невозможной (канон различия).
Любой учебник по астрономии или физике предоставляет многочисленные иллюстрации дедуктивного метода. Возьмем, например, первую главу «Оптики» Дешанеля, где приведены три метода определения скорости света. Впервые это было выведено из наблюдения за спутниками Юпитера. Тот, что ближе всего к планете, проходит за ней, или в ее тень, и затмевается с интервалами около 42½ часов. Но можно показать, что когда Юпитер и Земля находятся ближе всего друг к другу на одной стороне Солнца, затмение этого спутника видно с Земли на 16 мин. 26,6 сек. раньше, чем когда Юпитер и Земля находятся дальше всего друг от друга на противоположных сторонах Солнца: 16 мин. 26,6 сек. — это время, за которое свет проходит диаметр орбиты Земли. Поэтому, предполагая расстояние Земли от Солнца равным 92 миллионам миль, свет проходит около 186 000 миль в секунду. Другая дедукция, согласующаяся с этой, исходит из факта аберрации, или смещения кажущегося положения звезд от фактического в направлении движения Земли. Аберрация зависит частично от скорости света, частично от скорости Земли; и так как последняя известна, первую можно вычислить. Теперь эти два дедуктивных аргумента, проверяющие друг друга, были также проверены экспериментально. Эксперимент Фуко по измерению скорости света слишком сложен, чтобы описывать его здесь: полное описание его можно найти в вышеупомянутом трактате, § 687.
Когда явления, подлежащие объяснению, имеют такой характер, столь огромны по масштабу, силе или продолжительности, что невозможно в фактических обстоятельствах случая организовать эксперименты для проверки дедуктивного объяснения, все же может быть возможно воспроизвести подобное явление в меньшем масштабе. Так, объяснение Монжем миража сильной жарой песка пустыни, которая делает самый нижний слой воздуха менее плотным, чем те, что выше него, так что лучи света от далеких объектов преломляются при спуске, пока они фактически не поворачиваются снова вверх к глазу наблюдателей, давая ему перевернутые изображения объектов, как если бы они отражались в воде, явно не поддается проверке экспериментом в естественных условиях явления. Но нагревая дно «листового железного ящика с обрезанными концами», разреженный воздух на дне ящика иногда можно заставить давать отражения; и это показывает, по крайней мере, что предполагаемая причина является возможной (Дешанель, Оптика, § 726). Точно так же относительно самого огромного из всех явлений — эволюции звездной системы и солнечной системы как ее части из огромного облакоподобного объема материи: Г. Спенсер в своем эссе «Туманная гипотеза» говорит среди множества дедуктивных аргументов из механических принципов, что «это априорное рассуждение гармонирует с результатами эксперимента. Д-р Плато показал, что когда масса жидкости, насколько это возможно, защищена от действия внешних сил, она, если ее заставить вращаться с адекватной скоростью, образует отдельные кольца; и что эти кольца распадаются на сфероиды, которые вращаются вокруг своих осей в том же направлении, что и центральная масса». Теория эволюции видов растений и животных путем естественного отбора, опять же, хотя, конечно, не может быть проверена прямым экспериментом (поскольку эксперимент подразумевает искусственную организацию), а процесс слишком медленный для наблюдения, тем не менее, в некоторой степени подтверждается практикой садоводов и селекционеров животных: поскольку, используя случайные вариации формы и цвета у растений или животных, находящихся под их опекой, и полагаясь на наследуемость этих вариаций, они получают обширные модификации исходных запасов и адаптируют их к различным целям, для которых одомашнены цветы и злаки, птица, собаки и скот. Это показывает, по крайней мере, что живые формы пластичны и широко модифицируемы за сравнительно короткое время.