Принцип наблюдаемости

Наш язык мудр: между выражени­ями "я убежден" и "я убедился" -большая разница.

К. Чапек

Принцип наблюдаемости требует, чтобы в науку вводились не умозрительные, а наблюдаемые величины. Считается, что в науку опасно вводить умозрительные понятия, основанные только на повседневном опыте. Еще Г. Галилей призывал меньше дове­рять чувствам, которые легко могут нас обмануть, а стараться, рассуждая, подтвердить предположение или разоблачить его об­манчивость.

Наблюдаемым считается объект, который поддается изме­рению. Наблюдаемость, таким образом, сводится к измеряемости. В физике требование наблюдаемости вводимых понятий утверди­лось лишь на рубеже XIX и XX вв. Например, еще в конце XIX в. А. Пуанкаре подчеркивал необходимость введения понятия време­ни, которое было бы основано на эксперименте. В 1905 г. А. Эйн­штейн проанализировал понятие одновременности. Его интересо­вало, как проверить одновременность, абсолютна она или относи­тельна, изменяется ли она в движущейся системе координат или нет. Оказалось, что одновременность относительна, а не абсолют­на, как считалось до этого. Такой вывод был сделан в результате последовательно примененного принципа наблюдаемости.

Огромную роль принципа наблюдаемости сыграл и при анализе физического смысла квантовой теории. По этому поводу П. Дирак писал, что наука имеет дело только с наблюдаемыми величина­ми, и мы можем наблюдать объект только в том случае, если дадим ему провзаимодействовать с чем-то внешним по отноше­нию к нему. На наблюдаемость проверили координаты и скорость микрочастицы, и оказалось, что они одновременно не могут быть определены в принципе. В. Гейзенберг выдвинул идею, согласно которой не нужно говорить о том, что все равно нельзя изме­рить. Суть этой идеи можно интерпретировать следующим обра­зом: любые теоретические построения или понятия должны быть такими, чтобы выводы из них (или следствия) можно было бы сравнивать с результатами опыта.

Таким образом, существует точка зрения, что любое использу­емое в науке понятие имеет смысл лишь тогда, когда ему можно сопоставить некоторую измерительную процедуру, т.е измерить. Все объяснения природы, которые являются результатом научной деятельности, основаны на наблюдениях за поведением измеря­емых параметров. Этот подход называют операционной точкой зрения или операционализмом. При таком подходе проще и удоб­нее анализировать результаты исследований, устанавливать науч­ную строгость и точность исходных предположений и выводов. Операционное определение дать достаточно просто: надо только объяснить, как эта величина может быть измерена и какие спо­собы измерения в каких условиях выбирать. С этой точки зрения объектом исследования физики является то, что можно зареги­стрировать физическими приборами. Мышление или эмоции не могут быть (пока?) зарегистрированы приборами, и поэтому к объ­ектам физики не относятся.

Но с таким подходом согласны не все исследователи. Дело в том, что в физике имеются не только понятия, допускающие непо­средственную эмпирическую интерпретацию, но и абстрактные теоретические конструкции, непосредственно не связанные с опы­том. Р. Фейнман считал, что науку можно создавать не только из тех понятий, которые непосредственно связаны с опытом. Он гово­рил, что в теории можно использовать все что угодно при условии, что ее следствия можно будет сравнить с экспериментом. Идея или понятие, которые невозможно прямо связать с опытом или измерить, могут быть полезными, а могут быть бесполезными. О них можно сказать, что они не обязаны присутствовать в теории.

Ценность теории - в ее способности предвидеть, т.е. сооб­щать, что случится в опыте, который прежде никогда не ставил­ся. Это делается примерно так. Сначала полагают, что независимо от опыта известно, что произойдет в результате его постановки. Затем экстраполируют опыт, распространяя его в область, в кото­рой он не ставился, т.е. расширяют представления до пределов, в которых они никогда не проверялись. Если этого не сделано, то никакого предсказания нет. Единственный способ обнаружить, в чем мы ошибаемся, это понять, в чем состоят наши предсказания. Так что без умственных построений не обойтись. В связи с этим А. Эйнштейн говорил, что только теория может установить, что можно наблюдать, а что нельзя, и поэтому надо разрешать тео­ретику фантазировать, так как иной дороги к идеям нет. Но при этом опыт всегда остается единственным судьей математического построения в физике.