6.
Apparent Sequence of Events 409
7.
Negative Arguments from Non-Observation 411
CHAPTER XIX.
EXPERIMENT.
1.
Experiment 416
2.
Exclusion of Indifferent Circumstances 419
3.
Simplification of Experiments 422
4.
Failure in the Simplification of Experiments 424
5.
Removal of Usual Conditions 426
6.
Interference of Unsuspected Conditions 428
7.
Blind or Test Experiments 433
8.
Negative Results of Experiment 434
9.
Limits of Experiment 437
CHAPTER XX.
METHOD OF VARIATIONS.
1.
Method of Variations 439
2.
The Variable and the Variant 440
3.
Measurement of the Variable 441
4.
Maintenance of Similar Conditions 443
5.
Collective Experiments 445
6.
Periodic Variations 447
7.
Combined Periodic Changes 450
8.
Principle of Forced Vibrations 451
9.
Integrated Variations 452
CHAPTER XXI.
THEORY OF APPROXIMATION.
1.
Theory of Approximation 456
2.
Substitution of Simple Hypotheses 458
3.
Approximation to Exact Laws 462
4.
Successive Approximations to Natural Conditions 465
5.
Discovery of Hypothetically Simple Laws 470
6.
Mathematical Principles of Approximation 471
7.
Approximate Independence of Small Effects 475
8.
Four Meanings of Equality 479
9.
Arithmetic of Approximate Quantities 481
CHAPTER XXII.
QUANTITATIVE INDUCTION.
1.
Quantitative Induction 483
2.
Probable Connexion of Varying Quantities 484
3.
Empirical Mathematical Laws 487
4.
Discovery of Rational Formulæ 489
5.
The Graphical Method 492
6.
Interpolation and Extrapolation 495
7.
Illustrations of Empirical Quantitative Laws 499
8.
Simple Proportional Variation 501
CHAPTER XXIII.
THE USE OF HYPOTHESIS.
1.
The Use of Hypothesis 504
2.
Requisites of a good Hypothesis 510
3.
Possibility of Deductive Reasoning 511
4.
Consistency with the Laws of Nature 514
5.
Conformity with Facts 516
6.
Experimentum Crucis 518
7.
Descriptive Hypotheses 522
CHAPTER XXIV.
EMPIRICAL KNOWLEDGE, EXPLANATION AND PREDICTION.
1.
Empirical Knowledge, Explanation and Prediction 525
2.
Empirical Knowledge 526
3.
Accidental Discovery 529
4.
Empirical Observations subsequently Explained 532
5.
Overlooked Results of Theory 534
6.
Predicted Discoveries 536
7.
Predictions in the Science of Light 538
8.
Predictions from the Theory of Undulations 540
9.
Prediction in other Sciences 542
10.
Prediction by Inversion of Cause and Effect 545
11.
Facts known only by Theory 547
CHAPTER XXV.
ACCORDANCE OF QUANTITATIVE THEORIES.
1.
Accordance of Quantitative Theories 551
2.
Empirical Measurements 552
3.
Quantities indicated by Theory, but Empirically Measured 553
4.
Explained Results of Measurement 554
5.
Quantities determined by Theory and verified by Measurement 555
6.
Quantities determined by Theory and not verified 556
7.
Discordance of Theory and Experiment 558
8.
Accordance of Measurements of Astronomical Distances 560
9.
Selection of the best Mode of Measurement 563
10.
Agreement of Distinct Modes of Measurement 564
11.
Residual Phenomena 569
CHAPTER XXVI.
CHARACTER OF THE EXPERIMENTALIST.
1.
Character of the Experimentalist 574
2.
Error of the Baconian Method 576
3.
Freedom of Theorising 577
4.
The Newtonian Method, the True Organum 581
5.
Candour and Courage of the Philosophic Mind 586
6.
The Philosophic Character of Faraday 587
7.
Reservation of Judgment 592
BOOK V.
GENERALISATION, ANALOGY, AND CLASSIFICATION.
CHAPTER XXVII.
GENERALISATION.
1.
Generalisation 594
2.
Distinction of Generalisation and Analogy 596
3.
Two Meanings of Generalisation 597
4.
Value of Generalisation 599
5.
Comparative Generality of Properties 600
6.
Uniform Properties of all Matter 603
7.
Variable Properties of Matter 606
8.
Extreme Instances of Properties 607
9.
The Detection of Continuity 610
10.
The Law of Continuity 615
11.
Failure of the Law of Continuity 619
12.
Negative Arguments on the Principle of Continuity 621
13.
Tendency to Hasty Generalisation 623
CHAPTER XXVIII.
ANALOGY.
1.
Analogy 627
2.
Analogy as a Guide in Discovery 629
3.
Analogy in the Mathematical Sciences 631
4.
Analogy in the Theory of Undulations 635
5.
Analogy in Astronomy 638
6.
Failures of Analogy 641
CHAPTER XXIX.
EXCEPTIONAL PHENOMENA.
1.
Exceptional Phenomena 644
2.
Imaginary or False Exceptions 647
3.
Apparent but Congruent Exceptions 649
4.
Singular Exceptions 652
5.
Divergent Exceptions 655
6.
Accidental Exceptions 658
7.
Novel and Unexplained Exceptions 661
8.
Limiting Exceptions 663
9.
Real Exceptions to Supposed Laws 666
10.
Unclassed Exceptions 668
CHAPTER XXX.
CLASSIFICATION.
1.
Classification 673
2.
Classification involving Induction 675
3.
Multiplicity of Modes of Classification 677
4.
Natural and Artificial Systems of Classification 679
5.
Correlation of Properties 681
6.
Classification in Crystallography 685
7.
Classification an Inverse and Tentative Operation 689
8.
Symbolic Statement of the Theory of Classification 692
9.
Bifurcate Classification 694
10.
The Five Predicates 698
11.
Summum Genus and Infima Species 701
12.
The Tree of Porphyry 702
13.
Does Abstraction imply Generalisation? 704
14.
Discovery of Marks or Characteristics 708
15.
Diagnostic Systems of Classification 710
16.
Index Classifications 714
17.
Classification in the Biological Sciences 718
18.
Classification by Types 722
19.
Natural Genera and Species 724
20.
Unique or Exceptional Objects 728
21.
Limits of Classification 730
BOOK VI.
CHAPTER XXXI.
REFLECTIONS ON THE RESULTS AND LIMITS OF SCIENTIFIC METHOD.
1.
Reflections on the Results and Limits of Scientific Method 735
2.
The Meaning of Natural Law 737
3.
Infiniteness of the Universe 738
4.
The Indeterminate Problem of Creation 740
5.
Hierarchy of Natural Laws 742
6.
The Ambiguous Expression—“Uniformity of Nature” 745
7.
Possible States of the Universe 749
8.
Speculations on the Reconcentration of Energy 751
9.
The Divergent Scope for New Discovery 752
10.
Infinite Incompleteness of the Mathematical Sciences 754
11.
The Reign of Law in Mental and Social Phenomena 759
12.
The Theory of Evolution 761
13.
Possibility of Divine Interference 765
14.
Conclusion 766
INDEX 773
ПРИНЦИПЫ НАУКИ.
ГЛАВА I. ВВЕДЕНИЕ.
Наука возникает из обнаружения тождества среди разнообразия. Этот процесс можно описать разными словами, но наш язык всегда должен подразумевать наличие одного общего и необходимого элемента. В каждом акте вывода или научного метода мы имеем дело с определенным тождеством, одинаковостью, сходством, подобием, соответствием, аналогией, эквивалентностью или равенством, проявляющимся между двумя объектами. Сомнительно, чтобы совершенно изолированное явление могло предстать нашему вниманию, поскольку между объектом и объектом всегда должны существовать некоторые точки сходства. Но в любом случае изолированное явление нельзя было бы изучить с какой-либо полезной целью. Вся ценность науки заключается в силе, которую она дает нам для применения к одному объекту знаний, полученных из подобных объектов; и поэтому только в той мере, в какой мы можем обнаруживать и регистрировать сходства, мы можем использовать наши наблюдения с пользой.
Природа — это зрелище, постоянно демонстрируемое нашим чувствам, в котором явления смешаны в комбинациях бесконечного разнообразия и новизны. Удивление фиксирует внимание ума; память хранит запись каждого отчетливого впечатления; силы ассоциации извлекают запись, когда подобное ощущается снова. С помощью высших способностей суждения и рассуждения ум сравнивает новое со старым, распознает существенное тождество, даже если оно замаскировано разнообразными обстоятельствами, и ожидает снова найти то, что было испытано ранее. Основанием всякого рассуждения и вывода должно быть то, что то, что истинно для одной вещи, будет истинно для ее эквивалента, и что при тщательно установленных условиях природа повторяет себя.
Если бы это была действительно хаотическая Вселенная, силы ума, используемые в науке, были бы бесполезны для нас. Если бы случай полностью занял место порядка и все явления выходили бы из «бесконечной лотереи», пользуясь выражением Кондорсе, не было бы причин ожидать подобного результата при подобных обстоятельствах. Можно представить мир, в котором никакие две вещи не были бы связаны чаще, в конечном счете, чем любые другие две вещи. Частое соединение любых двух событий было бы тогда чисто случайным, и если бы мы ожидали, что соединения будут повторяться постоянно, мы были бы разочарованы. В таком мире мы могли бы распознавать один и тот же вид явлений по мере их появления время от времени, точно так же, как мы могли бы распознать помеченный шар, когда его время от времени вынимали и снова опускали в урну для голосования; но приближение любого явления никак не указывалось бы тем, что было раньше, и не было бы признаком того, что последует за ним. В таком мире знание было бы не более чем памятью о прошлых совпадениях, а способности к рассуждению, если бы они вообще существовали, не дали бы ключа к природе настоящего и не предсказали бы будущего.
К счастью, Вселенная, в которой мы живем, не является результатом случая, и там, где случай, кажется, действует, именно наши собственные несовершенные способности мешают нам распознать действие Закона и Замысла. В материальной структуре этого мира вещества и силы представлены в определенных и стабильных комбинациях. Вещи не находятся в постоянном потоке, как полагали древние философы. Элемент остается элементом; железо не превращается в золото. При соответствующих предосторожностях мы можем рассчитывать на то, что снова найдем ту же вещь, наделенную теми же свойствами. Составляющие земного шара, действительно, появляются в почти бесконечных комбинациях; но каждая комбинация несет свой фиксированный характер, и при разложении оказывается соединением определенных веществ. Недоразумения должны постоянно возникать из-за ограниченного объема нашего опыта. Мы никогда не могли исследовать и зарегистрировать все возможные существования настолько тщательно, чтобы быть уверенными, что не появятся новые и не сорвут наши расчеты. Те же внешние проявления могут скрывать любое количество скрытых различий, которые мы еще не подозревали. Мы не должны предполагать, что наш краткий опыт может установить предел разнообразию веществ и сил, рассеянных по природе при ее создании, и необходимое несовершенство наших знаний должно всегда приниматься во внимание.
И все же есть многое, что дает нам уверенность в науке. Чем шире наш опыт, чем тщательнее наше исследование земного шара, чем больше накопление обоснованных знаний, — тем меньше, по всей вероятности, будет неудач в выводах по сравнению с успехами. Исключения из господства Закона постепенно сами сводятся к Закону. Некоторые глубокие сходства были обнаружены среди объектов вокруг нас, и их никогда еще не находили отсутствующими. По мере того как приобретались средства исследования отдаленных частей Вселенной, эти сходства прослеживались там так же, как и здесь. Другие миры и звездные системы могут быть почти непостижимо отличными от наших по величине, состоянию и расположению частей, и все же мы обнаруживаем там те же элементы, из которых состоят наши собственные тела. Те же естественные законы можно обнаружить в действии в каждой части Вселенной, доступной нашим инструментам; и, несомненно, этим законам подчиняются независимо от расстояния, времени и обстоятельств.
Прерогатива Интеллекта — обнаруживать то, что является единообразным и неизменным в явлениях вокруг нас. В той мере, в какой объект отличается от объекта, знание бесполезно, а вывод невозможен. Но в той мере, в какой объект напоминает объект, мы можем переходить от одного к другому. В той пропорции, в какой сходство является более глубоким и общим, командные силы знания становятся более удивительными. Тождество в той или иной из своих фаз является, таким образом, всегда мостом, по которому мы переходим в выводе от случая к случаю; и моя цель в этом трактате — проследить различные формы, в которых один и тот же процесс рассуждения проявляется в постоянно растущих достижениях научного метода.
Силы ума, участвующие в создании науки.
В задачу этой работы не входит исследование природы ума. Люди нередко полагают, что логика — это отрасль психологии, потому что рассуждение — это ментальная операция. На том же основании, однако, мы могли бы утверждать, что все науки являются отраслями психологии. Как будет объяснено далее, я придерживаюсь мнения мистера Герберта Спенсера, что логика — это действительно объективная наука, подобно математике или механике. Лишь попутно, следовательно, мне нужно указать, что ментальных способностей, используемых в приобретении знаний, вероятно, три. Они по существу таковы, как их изложил профессор Бэн:
1. Способность к различению.
2. Способность к обнаружению тождества.
3. Способность к удержанию.
Мы проявляем первую способность в каждом акте восприятия. Мы едва ли можем иметь ощущение или чувство, если не отличим его от чего-то другого, что предшествовало ему. Сознание почти казалось бы состоящим из разрыва между одним состоянием ума и следующим, точно так же, как индуцированный электрический ток возникает из начала или конца первичного тока. Мы всегда заняты различением; и зачаток мысли, который существует у низших животных, вероятно, состоит в их способности чувствовать различие и быть взволнованными им.
И все же, если бы у нас была только способность к различению, наука не могла бы быть создана. Знание того, что одно чувство отличается от другого, дает чисто отрицательную информацию. Оно не может научить нас тому, что произойдет. В таком состоянии интеллекта каждое ощущение стояло бы отдельно от любого другого; не было бы никакой связи, никакого моста сродства между ними. Нам нужна объединяющая сила, с помощью которой настоящее и будущее могут быть связаны с прошлым; и это, по-видимому, достигается другой силой ума. Лорд Бэкон указал, что разные люди обладают в очень разной степени способностями к различению и идентификации. Можно сказать, действительно, что различение обязательно подразумевает действие противоположного процесса идентификации; и так оно, несомненно, и есть в отрицательных пунктах. Но существует редкое свойство ума, которое состоит в том, чтобы проникать сквозь маскировку разнообразия и схватывать общие элементы одинаковости; и именно это свойство дает истинную меру интеллекта. Название «интеллект» выражает переплетение общего и единичного, что является особой областью ума. Cogitare — это латинское coagitare, основанное на подобной метафоре. Логика также — лишь другое название того же процесса, особой работы разума; ибо λογος происходит от λεγειν, которое, подобно латинскому legere, означало первоначально собирать. Платон сказал об этой объединяющей силе, что если бы он встретил человека, который мог бы обнаружить единое во многом, он следовал бы за ним как за богом.
Законы тождества и различия.
В основе всякого мышления и науки должны лежать законы, которые выражают саму природу и условия способностей ума к различению и идентификации. Это так называемые Фундаментальные законы мышления, обычно формулируемые следующим образом:
1. Закон тождества. Что есть, то есть.
2. Закон противоречия. Вещь не может одновременно быть и не быть.
3. Закон двойственности. Вещь должна либо быть, либо не быть.
Первое из этих утверждений, возможно, можно рассматривать как описание самого тождества, если столь фундаментальное понятие может допускать описание. Вещь в любой момент совершенно тождественна самой себе, и если бы кто-либо не знал значения слова «тождество», мы не могли бы описать его лучше, чем таким примером.
Второй закон указывает на то, что противоречивые атрибуты никогда не могут быть соединены вместе. Один и тот же объект может варьироваться в своих различных частях; здесь он может быть черным, а там белым; в одно время он может быть твердым, а в другое время мягким; но в одно и то же время и в одном и том же месте атрибут не может быть одновременно присутствующим и отсутствующим. Аристотель справедливо описал этот закон как первый из всех аксиом — тот, для которого нам не нужно искать никакого доказательства. Все истины не могут быть доказаны, иначе существовала бы бесконечная цепь доказательств; и именно в таких самоочевидных истинах мы находим простейшие основания.
Третий из этих законов дополняет два других. Он утверждает, что на каждом шагу есть две возможные альтернативы — присутствие или отсутствие, утверждение или отрицание. Поэтому я предлагаю назвать этот закон Законом двойственности, ибо он придает всем формулам рассуждения двойственный характер. Он также утверждает, что между присутствием и отсутствием, существованием и несуществованием, утверждением и отрицанием нет третьей альтернативы. Как сказал Аристотель, не может быть среднего между противоположными утверждениями: мы должны либо утверждать, либо отрицать. Отсюда неудобное название, под которым он был известен — Закон исключенного третьего.
Можно допустить, что эти законы не являются тремя независимыми и различными законами; они скорее выражают три различных аспекта одной и той же истины, и каждый закон, несомненно, предполагает и подразумевает два других. Но до сих пор не удавалось сформулировать эти характеристики тождества и различия менее чем в трехкратной формуле. Читатель, возможно, пожелает получить некоторую информацию о том, каким образом эти законы были сформулированы или как они рассматривались философами в разные эпохи мира. Обильную информацию по этому и многим другим пунктам логической истории можно найти в «Системе логики» Юбервега, отличный перевод которой был опубликован профессором Т. М. Линдси (см. стр. 228–281).
Природа законов тождества и различия.
Я должен хотя бы упомянуть глубоко трудный вопрос, касающийся природы и авторитета этих Законов тождества и различия. Являются ли они Законами мышления или Законами вещей? Принадлежат ли они уму или материальной природе? С одной стороны, можно сказать, что наука — это чисто ментальное существование и поэтому должна соответствовать законам того, что ее сформировало. Наука находится в уме, а не в вещах, и свойства ума поэтому все важны. Правда, эти законы подтверждаются при наблюдении внешнего мира; и казалось бы, что они могли быть собраны и доказаны путем обобщения, если бы они уже не были в нашем распоряжении. Но с другой стороны, можно вполне настаивать на том, что мы не можем доказать эти законы никаким процессом рассуждения или наблюдения, потому что сами законы предполагаются, как проницательно заметил Лейбниц, в самом понятии доказательства. Они являются предварительными условиями всякого мышления и всякого знания, и даже подвергать сомнению их истинность — значит признавать их истинными. Хартли остроумно уточнил этот аргумент, заметив, что если фундаментальные законы логики не являются достоверными, должна существовать логика второго порядка, с помощью которой мы можем определить степень неопределенности: если вторая логика не является достоверной, должна существовать третья; и так далее ad infinitum. Таким образом, мы должны предполагать либо то, что существуют абсолютно достоверные законы мышления, либо то, что не существует никакой достоверности вообще.