Теория познания? Это очень просто! (Глава 4)

[kkamliv]

Глава 4. Причина -> следствие. Следствие -> причина.

Как сказал А.И.Герцен, принимая всякую теорию за личное дело, за удобное размещение частностей, натуралисты отворяют дверь убийственному скептицизму. В.И.Ленин согласился с Герценом в вопросе о том, что некоторые естествоиспытатели-скептики ведут себя легкомысленно, позволяют себе создавать несколько теорий, конкурирующих друг с другом в объяснении одного и того же факта, и В.И.Ленин дал отпор таким естествоиспытателям. Ленин категорически не согласился с решением философской проблемы, над которой размышлял австрийский ученый Ганс Клейнпетер – «Что можно дать много теорий об одной и той же совокупности фактов…это хорошо известно физикам. И это связано с волевым характером нашего мышления; в этом проявляется несвязанность нашей воли внешними обстоятельствами»(слова Клейнпетера цитируются по книге «Материализм и эмпириокритицизм», с.239). Ленин приводит это высказывание и тут же начинает резко критиковать его.
Эта критика несостоятельна. Да, существует несвязанность нашей воли внешними обстоятельствами, и действительно физики, химики, биологи могут создать несколько теорий об одной и той же совокупности фактов. При разработке периодической системы химических элементов, Д.И.Менделеев не поверил другим химикам, которые установили атомный вес урана в 120 атомных единиц, бериллия 13,5 а.е., индия 75,6 а.е., тория 110 а.е., цезия 52 а.е. Без проведения опытов Менделеев решительно переделал установленный практикой атомный вес урана (120 атомных единиц) на 240 атомных единиц, атомный вес бериллия (13,5) на 9,4, вес индия (75,6) на 113, вес тория (110) на 232, а практически обнаруженный вес цезия (52) переписал на 138. Таким образом, химики разделились на две группы (в одну группу входил Менделеев, в другую группу входили все остальные химики), и каждая группа имела разное представления о массе химических элементов. Впоследствии вторая группа химиков капитулировала перед первой группой химиков.
Известен такой факт: падающая на экран тень от непрозрачного предмета окружена цветными каемками. Этот факт Исаак Ньютон объяснял таким образом: существует периодическая сила отталкивания и притяжения между предметом и проходящими близ него световыми частицами; перемещение частиц под воздействием этой силы создает цветные каемки. Огюстен Френель объяснял иначе: каемки являются результатом различного изгибания лучей возле края предмета, в зависимости расстояния от предмета до луча. Один и тот же факт двое ученых объясняли по-разному.
Рене Декарт говорил, что цвета возникают в момент выхода солнечного луча из трехгранной призмы, образуя семь цветов радуги. Огюстен Френель дал иное объяснение тому же факту: цвета существуют в солнечном луче до того момента, когда солнечный луч вошел в призму и расщепился на семь цветов. Оптическое явление одно и то же, но ему дано два различных объяснения.
Электрические явления Ампер и Вебер объясняли при помощи теории, допускающей взаимовоздействие электрических частиц через вакуум (пустоту). Фарадей и Максвелл иначе объясняли электрические явления, создав теорию, согласно которой электрические частицы не могут воздействовать друг на друга через вакуум, а только через посредство особой всепроникающей среды, называемой электрическим флюидом. Если мы будем считать воззрение Ампера и Вебера соответствующим действительности, то тогда воззрение Фарадея и Максвелла окажется не соответствующим действительности (то есть сознание Фарадея и Максвелла не связано с таким физическим обстоятельством, как взаимовоздействие частиц через вакуум). Если мы будем считать воззрение Фарадея и Максвелла соответствующим действительности, то тогда сознание Ампера и Вебера не связано с таким физическим обстоятельством, как существование флюида.
У животных, обитающих под землей, происходила редукция глаз. В определенных случаях глаза становились очень маленькими (крот), в других случаях они исчезали совсем (слепыш). Одни ученые объясняют это при помощи мутаций и естественного отбора, вторые неупражнением органов, третьи изменением обмена веществ и наследованием приобретенных изменений.
Нервные клетки имеют отростки, причудливо ветвящиеся, и эти расходящиеся во все стороны отростки переплетаются с ответвлениями других нервных клеток. Через окуляры микроскопа виден лишь запутанный клубок полупрозрачных светло-серых волокон различной толщины. Для различимости, клубок пропитывают двухромовокислой солью, которая действует как клей и делает клубок твердым, пригодным для разрезания тончайшим лезвием. При погружении затвердевших срезов нервной ткани в раствор азотокислого серебра клетки окрашиваются в черный цвет, что позволяет хорошо отличать их силуэт на общем фоне. Первооткрыватель такого метода окрашивания Камилло Гольджи добился того, что мог прокрашивать как несколько клеток и их отростки, так и множество клеток сразу. Метод окраски азотнокислым серебром позволил обнаружить необычайную сложность нервных связей. Одна клетка человеческого мозга может образовывать соединения более чем с десятью тысячами других нервных клеток.
Длительные исследования привели в 1873 году Камилло Гольджи к выводу, что нервная ткань представляет собой клетки, без перерыва переходящих друг в друга, похожие на те, которые имеются в сердце. Сердечная мышца состоит из мышечных волокон, которые не являются обособленными друг от друга; одно мышечное волокно проникает в другое мышечное волокно. Мышцы сердца и нервные комплексы состоят из клеток, вросших друг в друга, и внутриклеточная жидкость одной клетки может проникать в соседнюю клетку.
Вместо азотнокислого серебра Вильгельм Вальдейер стал использовать хлорид золота, и он пришел к другому выводу: нервная ткань имеет прерывистое строение, нервные клетки не врастают друг в друга, а лишь едва-едва соприкасаются своими оболочками. Оболочка не дает внутриклеточной жидкости перетекать в смежную клетку. Таким образом в 1891 году Вильгельм Вальдейер сделал вывод, противоположный выводу Камилло Гольджи. Результат исследования одного ученого иногда противоречит результату исследования другого ученого.
В 1891 году в Лондоне познакомились два врача. Первым был Патрик Мэнсон, довольно видный англичанин, завоевавший себе известность одним интересным открытием: он установил, что комары могут высасывать крошечных червячков из крови у китайцев (он практиковал в Шанхае), и доказал, - в этом был самый гвоздь открытия, - что эти червячки могут затем самостоятельно развиваться в желудке у комаров. Он видел под микроскопом паразита малярии, пронизанного черноватыми точками пигмента, выяснил цикл развития этого паразита в крови человека и как этот цикл связан с приступами болезни. Передача малярии от человека к человеку происходила так: после попадания паразитов в желудок комара, они остаются в нем до самой смерти комара, а затем попадают в воду. Этот бульон с паразитами пьют люди и таким способом заражаются малярией.
Вторым был военный врач Рональд Росс. Он проводил лечение и исследования больных малярией в Калькутте. Он отметил наличие лейкоцитов (белых кровяных телец), содержащих темный пигмент, однако обратил внимание также на странные светлые тельца, в которых также присутствовал темный пигмент. Эти тельца не были похожи на обычные лейкоциты и по форме напоминали либо полумесяц, либо сферу. Росс выяснил, что с течением времени происходит изменение формы – полумесяц превращается в сферу, а затем сфера разрушалась. За несколько часов до разрушения были видны внутри сферы тонкие прозрачные нити, которые очень координировано двигались и, без сомнения, могли принадлежать только живым существам.
Патрик Мэнсон и Рональд Росс стали «друзьями по переписке». Они продолжили исследования малярии независимо друг от друга, и часто переписывались, сообщая о проведенных экспериментах и подсказывая друг другу о наиболее рациональных направлениях исследований. Росс находил воробьев, больных малярией, напускал на них комаров, и препарировал комаров, внутри которых оказывались паразиты малярии. Изучая миграцию паразитов внутри комаров, Рональд Росс выявил, что значительная часть паразитов скапливается в слюнной железе, соединенной с жалом. Так было сделано научное открытие о передаче малярии через укус комара от птицы к человеку.
В 1898 году Патрик Мэнсон, получив письмо от Росса, отправился на большой медицинский конгресс в Эдинбург и сообщил ученым докторам о проникновении, росте и превращениях малярийного паразита в теле комара; он рассказал им о том, как Рональд Росс проследил путь малярийного паразита от птичьей крови, через желудок и организм комара до опасной позиции в его жале, из которого он каждую минуту грозит перейти к новой птице или человеку. Конгресс пришел в волнение и вынес резолюцию, поздравляющую малоизвестного майора Рональда Росса с «великим, создающим эпоху открытием».
Помимо изучения нервной системы, Комилло Гольджи в период с 1885 г. по 1899 г. занимался также малярией и вызывающими ее малярийными паразитами. Его идеи в этой области привели к конфликту между ним и указанным исследователем малярии Роналдом Россом. Гольджи с помощью длинного ряда тончайших опытов доказал, что птичья малярия не может передаваться комарам, заражающим человека, и наоборот, человеческая малярия никогда не передается птичьим комарам. Комар анофелес не кусает птиц и является единственным носителем человеческой малярии. Три ученых имели разное представление о процессе заражения человека малярией: через употребление воды, в которую упали мертвые малярийные комары; через укус комара, получившего малярийных паразитов от птицы; через укус комара, который не кусает птиц и кусает только людей.
Два немецких ученых Рихард Вильштеттер и Ганс Эйлер-Хелпин в 1922 проводили исследование ферментов и кинетики ферментативных реакций, и они установили, что молекула фермента состоит из низкомолекулярной химически активной группы, связанной с высокомолекулярными коллоидными носителями (коллоидный носитель весьма и весьма слабо был похож на белок).
В 1926 г. впервые был получен очищенный фермент в кристаллическом виде. Это была уреаза, которую выделил из семян канавалии (тропическая лиана, семейство бобовых) сотрудник Корнеллского университета Джеймс Самнер. Самнер обнаружил, что кристаллы уреазы целиком состоят из белка. Поэтому он высказал предположение, что все ферменты представляют собой белки, однако против этой точки зрения активно возражал известный, пользовавшийся большим авторитетом немецкий биохимик Рихард Вильштеттер, который отстаивал мнение о том, что ферменты являются небелковыми низкомолекулярными соединениями, а обнаруженный в кристаллах уреазы белок - это просто загрязнение. И только в 30-е годы, после того как Джон Нортроп и его сотрудники получили в кристаллическом виде пепсин (пепсин вырабатывается желудком и совершает переваривание белковой пищи) и установили, что этот фермент тоже представляют собой белки, точка зрения о белковой природе ферментов получила всеобщее признание. В разное время имелось разное представление о природе ферментов.
Артур Комптон в 1923 году проводил эксперименты по облучению графита рентгеновскими лучами, в ходе которых было установлено, что из графита вылетают электроны, выбитые рентгеновскими лучами. (Луч, выбивший электрон, после взаимодействия с электроном имеет уменьшившуюся частоту, и к тому же изменяет свою траекторию. Значительно позднее обнаружилось, что после взаимодействия с электроном некоторые рентгеновские лучи увеличивали свою частоту. Поскольку Комптон при объяснении эффекта не учитывал «учащенные лучи», то впоследствии появились объяснения, учитывающие такие лучи, и по этой причине новые объяснения вступали в противоречие с объяснением Комптона). Было известно, что бомбардировка альфа-частицами (которые теперь рассматривались как ядра гелия) может вызвать распад атома азота на более легкие ядра других элементов. В 1930 году Вальтер Боте облучал альфа-частицами различные элементы, в том числе бериллий, и получил сильное вторичное излучение, являющимся гамма-лучами (родственными рентгеновским лучам). В то время ученые находились под впечатлением открытия Артура Комптона, который установил, что рентгеновские лучи выбивают из вещества электроны. Поэтому, когда в 1931 г. супруги Жолио-Кюри, продолжая исследования Боте, изучали прохождение излучения бериллия (вызванного облучением бериллия альфа-частицами) через вещества, богатые водородом, наблюдали образование интенсивных потоков протонов (атомов водорода), они истолковали это как отрыв протонов от атома под воздействием мощных гамма-лучей, как разновидность эффекта Комптона. Джеймс Чедвик также исследовал образование протонов под действием вторичного излучения бериллия и пришел к выводу, что наблюдаемый эффект чрезвычайно трудно объяснить воздействием гамма-излучения. Чедвик теоретически доказал, что крайне маловероятно, чтобы при столкновениях альфа-частиц с бериллием могли возникать гамма-лучи с большой энергией, достаточной для того, чтобы выбивать протоны. Поэтому он оставил идею о гамма-лучах и сосредоточился на иной теории. Приняв существование нейтрона, он показал, что в результате захвата альфа-частицы ядром бериллия может образоваться ядро элемента углерода, причем освобождается один нейтрон. То же самое исследование было проделано и с бором – еще одним элементом, порождавшим проникающую радиацию при бомбардировке альфа-лучами. Альфа-частица и ядро бора соединяются, образуя ядро азота и нейтрон. Высокая проникающая способность потока нейтронов возникает потому, что нейтрон не обладает зарядом и, следовательно, при движении в веществе не испытывает влияния электрических полей атомов, а взаимодействует с ядрами лишь при прямых столкновениях. Нейтрону требуется также меньшая энергия, чем гамма-лучу, чтобы выбить протон, поскольку он обладает большим импульсом, чем квант электромагнитного излучения той же энергии. Результаты экспериментов, проведенных Чедвиком в Кавендишской лаборатории в Кембридже, были опубликованы им в 1932 г.
Таким образом, супруги Жолио-Кюри и Чедвик придерживались различных объяснений по поводу природы излучения, вылетающего из бериллия при его бомбардировке альфа-частицами.
В 1920-х годах Брэгг и Бариз произвели обобщение экспериментальных данных, полученных ими и другими исследователями при просвечивании рентгеновскими лучами кусочков льда. Поскольку количество электронов, вращающихся вокруг атомов водорода, невелико, то тени от них на рентгеновской пленке не появлялись. Но количество электронов вокруг атомов кислорода велико, и они рассеивали на себе, как на решетке, рентгеновские лучи, которые оставляли на рентгеновской пленке рефракционные следы. Выяснилось, что атомы кислорода (точнее, сгустки электронов возле атомов) образовывают собой тетраэдр. Причем при разных давлениях и температурах льда обнаруживаются 12 разновидностей тетраэдров.
В 1929 году англичанин Борнс предложил ионную модель кристалла льда, по которой атомы водорода располагаются посередине между атомами кислорода. Через четыре года англичане Бернал и Фаулер разработали иную модель льда, согласно которой атомы водорода не зафиксированы посередине между атомами кислорода, а постоянно приближаются и отдаляются, передвигаются вдоль условной линии, соединяющей соседние атомы кислорода. (Впоследствии было установлено, что передвижение происходит 10 000 раз в секунду.) Приблизительно двадцать пять лет ученые обсуждали достоинства и недостатки двух моделей, однако они затруднялись дать предпочтение одной модели перед другой. В 1957 году американские экспериментаторы Леви и Питерсон облучали потоком нейтронов кусочки льда, и таким путем они установили положение атомов водорода в кристалле льда. Леви и Питерсон определили, что атом водорода, находясь на условной прямой линии, соединяющей два соседних атома кислорода (располагающихся на расстоянии от 2,752 до 2,765 ангстрем друг от друга), перепрыгивает с одного места на другое место, и эти два места находятся на расстоянии около 1 ангстрема от атомов кислорода.
Борнс выдвинул свою модель кристалла льда, а Бернал и Фаулер свою модель кристалла. На протяжении 25 лет эти разные модели, объясняющее одно и тоже, совместно существовали в науке.
В начале 30-х годов фирмой “Дау Кемикал” (США) был разработан способ получения полихлорфенолов из полихлорбензолов (отходов химпрома) щелочным гидролизом при высокой температуре под давлением, и показано, что эти препараты являются эффективными средствами для консервации древесины (т.е. для защиты от микроорганизмов и насекомых). Началось массовое производство и применение этого консерванта. В 1936 г. появились сообщения о массовых заболеваниях среди рабочих штата Миссисипи, занятых консервацией древесины с помощью полихлорфенолов. Большинство из них страдали тяжелым кожным заболеванием - хлоракне, наблюдавшимся ранее среди рабочих хлорных производств. Их кожа покрылась множеством незаживающих фурункулов, и это было единственное внешнее её проявление. В 1937 г. были описаны случаи аналогичных заболеваний среди рабочих химического завода в Мидланде (штат Мичиган, США), занятых в производстве полихлорфенолов. Расследование причин поражения привело к заключению, что чистые полихлорфенолы относительно безопасны, а болезни вызваны примесями. Расширение масштабов производства полихлорфенолов в дальнейшем было обусловлено их использованием в военных целях. Во время второй мировой войны в США начато производство такого полихлорфенола, как 2,4-дихлорфеноксиуксусная кислота. Объем производства 50-100 тысяч тон в год. Предполагалось использовать этот препарат для уничтожения растительности на территории Японии. В те же годы эта кислота, ее соли и эфиры стали использоваться для химической прополки сорняков в посевах злаковых культур (пшеница, рожь, ячмень, овес, кукуруза), а смеси других эфиров - для уничтожения нежелательной древесной и кустарниковой растительности.
Физиологи проанализировали изменения обмена веществ у сорняков и злаков после проникновения 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты, и вот какая картина им представилась. Кислота, попадая на сорняки, резко замедляет дыхание и фотосинтез. Замедляется выработка крахмала, и сорняки вынуждены использовать запасы крахмала. После исчерпания запасов происходит гибель от углеводного голодания. На культурные растения попадает значительно меньше кислоты из-за вертикального расположения листьев, и к тому же у культурных растений точка роста хорошо защищена листьями. Поэтому у них не наблюдается замедление процессов жизнедеятельности. Спустя десятилетие был выявлен иной механизм действия 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты. У сорняков кислота ускоряла процессы жизнедеятельности, в частности, ускоряла деление и рост клеток вблизи периметра стебля, за счет чего стебель растет в толщину. В эти места доставлялось большое количество крахмала и продукта его переработки – сахара, и вследствие увеличения количества клеток происходило вздутие стебля. Во-первых, вздутия разрушали кору, и кора переставала выполнять защитную функцию – жучки стали проникать вглубь стебля. Во-вторых, вздутия сдавливали центральные части (находящиеся вблизи оси) стебля, в которых находятся сокопроводящие структуры. У культурных растений стебель растет в толщину не за счет деления и появления новых клеток, а благодаря увеличению объема уже существующих клеток. Нет деления – нет ненормального разрастания тканей. Проникновение 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты в стебли не влияло на развитие культурных растений.
Внимательный читатель обратит внимание на то, что первое объяснение подчеркивало замедление процессов жизнедеятельности сорняков, а второе объяснение подчеркивало ускорение процессов жизнедеятельности сорняков. Таким образом, в науке имелось два противоположных объяснения, относящихся к одному и тому же факту.

Не смотря на критику В.И.Ленина, Ганс Клейнпетер оказался прав.
Абель Рей солидарен с Гансом Клейнпетером, и говорит, что науку заполонило чрезмерное множество теорий об одних и тех же фактах. «В настоящее время…необходимо констатировать, что, подобно искусству, физика имеет многочисленные школы, суждения которых зачастую расходятся, а иногда прямо враждебны одни другим…крайние разногласия сменили прежнее единодушие, и при том разногласия и в деталях, и в основных руководящих идеях…»(слова Абеля Рея цитируются по книге В.И.Ленина «Материализм и эмпириокритицизм», с.300).
Множественность объяснений заставляет присматривать к тому, насколько эффективны доказательства объяснений. Необходимо согласится с мнением Энгельнейнера: «Как бы теория ни кажется верной и несомненной, как бы хороши ни объясняла факты, тем не менее никогда не следует думать, что факты действительно совершаются по этой теории. Нельзя забывать, что может существовать другая теория, одинаково хорошо объясняющая те же факты, и что возможно появление третьей теории, еще лучше их объясняющей. Поэтому ученый никогда не должен про свою теорию говорить, что она истинна, а остальное ложь. Ученый всегда должен быть готовым отбросить свою теорию в пользу лучшей. Таким образом он должен питать высшую терпимость к чужим теориям и воззрениям».

«Формой развития естествознания, поскольку оно мыслит, является гипотеза. Наблюдение открывает какой-нибудь новый факт, делающий невозможным прежний способ объяснения фактов, относящихся к той же самой группе. С этого момента возникает потребность в новых способах объяснения, опирающаяся сперва только на ограниченное количество фактов и наблюдений. Дальнейший опытный материал приводит к очищению этих гипотез, устраняет одни из них, исправляет другие»(Энгельс Ф. Диалектика природы. – Маркс К., Энгельс Ф. Соч., т. 20, с. 555). Энгельс был неправ, когда написал слова «невозможным прежний способ», «новый факт». Естествоиспытатели не дожидаются того момента, когда открывается новый факт, и создают иные способы объяснения. Прежний способ объяснения фактов вполне возможен и общепринят, но это не является препятствием для удовлетворения потребности в разработке новых способах объяснения.

Вопрос о множественности причин рассмотрим на простом примере. Писатель Александр Романович Беляев в 1929 году издал книгу «Человек, потерявший свое лицо». Через 22 года Беляеву стало известно, что вышла в свет книга с аналогичным сюжетом – «Патент АВ» Лазаря Лагина. Беляев обвинил Лагина в плагиате. В ходе выяснения отношений Лагин, доказывая отсутствие плагиата, продемонстрировал рукопись своего раннего произведения «134 самоубийства», написанного ранее книги Беляева, и имеющее с последним значительное сходство. Беляеву пришлось извиниться перед Лагиным.
Когда обнаруживается следствие (книги с похожими сюжетами), то у этого следствия могут быть две причины – копирование одним писателем сюжета опубликованной книги другого писателя, или одинаковый ход мыслей двух писателей, что привело к возникновению независимо друг от друга похожих сюжетов книг.
Когда имеется причина, то не представляет большой сложности проследить, к какому следствию она приведет. Но если обнаружено следствие, то чрезвычайно трудно установить, что является причиной, потому что одинаковые следствия вызываются различными, порой противоположными причинами. То есть отсутствует однозначное соответствие, направленное от следствия к причине.
Не редкость, когда люди поспешно и ошибочно переносят на связь от следствия и причине свойство однозначности, присущее только связи от причины к следствию.
Мозг имеет психо-физиологическую структуру, способствующую однозначному умственному связыванию следствия с причиной, и из-за этого затруднительно освободить человечество от ошибок, связанных с подменой одной причины другой причиной.

[Борис Кирпиченко]

Очевидно, любая из ТЕОРИЙ есть результат познания на промежуточном этапе.