Научный формализм — это семейство подходов к изложению науки . Это рассматривается как важная часть научного метода , особенно в физических науках .
Возможны несколько уровней научного формализма. На самом низком уровне научный формализм имеет дело с символическим способом представления информации. Чтобы достичь формализма в научной теории на этом уровне, нужно начинать с четко определенного набора аксиом , а из этого следует формальная система .
Однако на более высоком уровне научный формализм предполагает также рассмотрение самих аксиом. Их можно рассматривать как вопросы онтологии . Например, на нижнем уровне формализма можно определить свойство , называемое «существование». Однако на более высоком уровне еще предстоит решить вопрос о том, существует ли электрон в том же смысле, в каком существует бактерия .
Было предложено несколько реальных формальных теорий на основе фактов . [1]
Научный климат двадцатого века возродил эти вопросы. Примерно со времен Исаака Ньютона и до Джеймса Клерка Максвелла они были бездействующими в том смысле, что физические науки могли полагаться на статус действительных чисел как на описание континуума и на агностический взгляд на атомы и их структуру. . Квантовая механика , доминирующая физическая теория примерно после 1925 года, была сформулирована таким образом, что вызывала вопросы обоих типов.
В рамках ньютоновской теории действительно существовала определенная степень комфорта в ответах, которые можно было дать. Рассмотрим, например, вопрос о том, действительно ли Земля вращается вокруг Солнца . В системе отсчета , адаптированной для расчета орбиты Земли, это утверждение является математическим, но в то же время тавтологическим. Механика Ньютона может ответить на вопрос, не является ли Солнце вращающимся вокруг Земли таким, каким оно действительно кажется земным астрономам. В теории Ньютона существует базовая, фиксированная система отсчета, которая является инерциальной . «Правильный ответ» заключается в том, что точка зрения наблюдателя в инерциальной системе отсчета является привилегированной: другие наблюдатели видят артефакты своего ускорения относительно инерциальной системы отсчета ( силы инерции ). До Ньютона Галилей делал выводы из гелиоцентрической модели Коперника . Однако он был вынужден назвать свою работу (фактически) научным формализмом, используя старое «описание», сохраняющее явления . Чтобы не идти против авторитетов, эллиптические орбиты гелиоцентрической модели можно было бы назвать более удобным устройством для вычислений, а не реальным описанием реальности.
В общей теории относительности инерциальные системы отсчёта Ньютона больше не являются привилегированными. В квантовой механике Поль Дирак утверждал, что физические модели не предназначены для предоставления семантических конструкций, позволяющих нам понимать микроскопическую физику на языке, сравнимом с тем, который мы используем в привычном масштабе повседневных объектов. Его позиция, которой придерживаются многие физики-теоретики , заключается в том, что о хорошей модели судят по нашей способности использовать ее для расчета физических величин, которые можно проверить экспериментально. Взгляд Дирака близок к тому, что Бас ван Фраассен называет конструктивным эмпиризмом . [2]
Физиком, серьезно отнесшимся к рассматриваемым вопросам, был Пьер Дюэм , писавший в начале двадцатого века. Он написал расширенный анализ подхода, который он считал типично британским, требуя, чтобы теории поля в теоретической физике имели механико-физическую интерпретацию. Это была точная характеристика того, против чего позже выступал Дирак (сам британец). Национальные особенности, указанные Дюэмом, не нужно воспринимать слишком серьезно, поскольку он также утверждал, что использование абстрактной алгебры , а именно кватернионов , также было характерно британским (в отличие от французского или немецкого); как будто использование только классических методов анализа было так или иначе важно.
Дюэм также писал о спасении явлений. В дополнение к дебатам Коперниканской революции о «спасении явлений» ( греч . σῴζειν τὰ φαινόμενα, sozein ta phainomena [3] ) [4] [5] против предложений объяснений [6] , которые вдохновили Дюгема, был Фома Аквинский , написавший, относительно эксцентрики и эпициклы , что
Разум можно использовать двумя способами для установления какой-либо точки зрения: во-первых, с целью предоставить достаточное доказательство некоторого принципа [...]. Разум применяется и по-другому, не как достаточное доказательство принципа, а как подтверждение уже установленного принципа, показывая соответствие его результатов, как в астрономии теория эксцентриков и эпициклов считается установленной, потому что тем самым можно объяснить ощущаемые явления небесных движений ( possunt salvari Approvidia sensibilia ); однако не так, как если бы этого доказательства было достаточно, поскольку их могла бы объяснить какая-то другая теория. [...] [7]
Также появляется идея о том, что физическая интерпретация - в обычном языке или классических идеях и физических объектах, хотя и рассматриваемая в онтологическом или квазионтологическом смысле - явления в физике не является конечным или необходимым условием для его понимания или достоверности. в современных структурно-реалистических взглядах на науку. [8]
Роберт Беллармин писал гелиоцентристу Паоло Антонио Фоскарини : [9]
И это не одно и то же – продемонстрировать, что, предполагая, что солнце находится в центре, а землю на небе, можно сохранить видимость, и продемонстрировать, что на самом деле солнце находится в центре, а земля на небе; ибо я верю, что первая демонстрация может быть доступна, но у меня очень большие сомнения относительно второй…
Современный физик Пьер Дюэм «предполагает, что, по крайней мере, в одном отношении Беллармин показал себя лучшим ученым, чем Галилей, отказавшись от возможности «строгого доказательства движения Земли» на том основании, что астрономическая теория просто «сохраняет видимость». без обязательного раскрытия того, что «происходит на самом деле»» [10] .