Апрельская Сова

Лезвие формализации

Формализация в какой-либо области науки приводит к её резкому развитию, однако такой переход произошёл далеко не во всех областях, до сих пор остаётся много направлений, где мало точных формальных схем и понятий. Давайте попробуем разобраться, почему так. Формализация затронула преимущественно точные науки. Математика по своей природе практически полностью формализована, она с незапамятных времён использует символьный язык, придуманный для универсализации торговли, различных подсчётов. Физика тоже с давних пор использует искусственный язык и точные определения. А вот естественнонаучное направление значительно меньше преуспело в формализации своего знания. Для объяснения этого приведу вот такую линейку наук: математика, физика, химия, биология, психология. Первую называют точной, следующие три — естественными, последнюю науку — гуманитарной.

Математика — наука об абстрактных объектах, которым зачастую мы сами придумываем признаки, а значит, можем их всех перечислить, сами определяем какие из них существенные (Это связано с конституируемым через синтез априорных форм созерцания вообще характером математических объектов. Критика чистого разума. // Иммануил Кант. Сочинения в шести томах. М.: Мысль, 1963–1966. Т. 3. С. 38-53). При этом очень просто сформировывать понятия и легко соблюдать точность высказываний.

Физика — практически математика, но в применении к окружающему материальному миру. Вообще признаков у реальных объектов очень много, но физика занимается такими телами и их отношениями, что интересующих признаков немного, особенно в классической. Из них несложно выделить существенные, разногласий в определении понятий практически нет. В связи с вышеперечисленным, физике было легко перенять математический аппарат и сформировать специальный язык.

Химия — та же физика, но интересуется другим аспектом материи. Соответственно, в химии можно найти много фрагментов физически-математического языка, но его не всегда хватает, был разработан свой, в дополнение к формальной основе физики. В химии системы уже сложнее, далеко не всегда удаётся так просто перечислить признаки и выделить существенные для формирования общепринятых понятий.

Биология практически полностью, особенно молекулярная, — специализированная физика об объектах, которые называют живыми. Говорю так осторожно, потому что до сих пор нет общепринятого полного определения того, что такое «жизнь», «живое» (Что, собственно, нарушает основные критерии научности как таковой. См., например: Введение в логику и методологию дедуктивных наук. // Альфред Тарский. М.: Государственное издательство иностранной литературы. 1948. С. 163-164). Даже при определении объёма понятия «живое» учёные расходятся во мнении: одни называют вирусы живыми, другие — не признают их таковыми. Изучаемые системы настолько сложны, что даже затруднительно определить все интересующие признаки, не говоря уже о выделении существенных. Из-за этого большинство определений имеют вариации дефиниций, а понятия — объёмов. Существует множество противоречий, которые возникают не только из-за объективного недостатка знаний, но и из-за разночтений в самой теории — в терминологии и разницы в подходах.   Психология — физика внешней деятельности человеческого мозга , физика взаимоотношений человеческих существ с точки зрения разума, но она так далека от привычной для нас физики, что в ней не осталось ничего от искусственного языка и формализации традиционной физики.

В целом формализация приводит к расцвету науки. Хороший пример – логика, которая, после начала использования искусственного языка, сильно увеличила область применения и расширила свои функции. Однако формализация так же приводит к упрощению и отрыву от реальных объектов изучения. При работе со сложными системами, как в биологии, это оказывается важно. Кроме того, строго сформулированная искусственным языком наука более жёсткая и меняется революционно. Именно так менялась физика, особенно в 20 веке. А вот биология менялась эволюционно, хотя в том же 20 веке было много существенных изменений в структуре её знания. Не хочу сказать, что неточность определений – благо, но тут верен древний принцип «у всего есть свои плюсы». Также влияние формализации хорошо можно проследить на самих языках: искусственные языки имеют огромные преимущества перед естественным, но никогда не смогут его вытеснить, так как последний выполняет значительно более широкий спектр функций (Современная логика // Ивин А.А. М: Век 2. 2009 ).

Чрезмерная формализация может приводить к ошибкам. Примером этого может служить сочетание с неправильным пониманием эволюции, которое встречается достаточно часто. Широко известно опровержение эволюции, которое основывается на том, что она так же маловероятна как и то, что, если разобрать механические часы, сложить все шестерёнки внутрь корпуса и потрясти, то часы могут случайным образом собраться и начать работать (См. работу: Natural Theology: or, Evidences of the Existence and Attributes of the Deity. // Paley, W. 12th edition. London: Printed for J. Faulder. С. 13-29). Якобы организмы слишком сложны, чтобы появиться случайным образом. В рамках традиционной биологии требуется много слов и времени, чтобы доказать, что этот пример неадекватен, но если применить формальный подход, то получается интересный эксперимент in silico (Выражение in silico было впервые введено в оборот в 1989 году на семинаре«Cellular Automata: Theory and Applications» в Лос Аламосе, Нью-Мексико) (компьютерное моделирование) (По видеоматериалам из записи http://scinquisitor.livejournal.com/1329.html). Создание такой адекватной модели, с чёткими формальными критериями, позволяет показать, как происходит биологическая эволюция способом, который, я думаю, будет интересен для всех, а не только для биологов. Нужно начать с максимального упрощения, чтобы можно было описать математически. Если часы сделать «живыми», то есть размножающимися и мутирующими, то тряска может привести к появлению работающих часов. Всё просто: у нас есть множество часов с минимальным набором деталей, которые мы трясём и получаем простейшие работающие, или неработающие, механизмы. Они мутируют и отбираются, после размножения,  наиболее точно показывающие время «часы» — критерий «точно показывать время» определён несколько необычно, но точно с формальной стороны вопроса. Интересно, что нужно совсем немного поколений, чтобы получились реально работающие часы и что могут получаться часы с разным количеством стрелок. Важная деталь: может быть очень быстрый переход от одного количества стрелок к другому (3-4 или обратно), практически без переходных форм — отличное объяснение почему мы не находим переходные формы в палеонтологии.

Привычка использования формального метода меняет мышление и создаёт другие подходы в исследованиях, что может привести к скачку в получении научных знаний. Для сравнения подходов можно попробовать представить, как биолог будет ремонтировать радио, в чём отличие его способа от инженерного (по материалам статьи http://www.metodolog.ru/00373/00373.html). Сможет ли он отремонтировать радио, систему по своей сложности схожую с клеткой — системой, с которой биолог постоянно работает? Оказывается, что, используя биологическую методологию и классический эксперимент, учёному будет не просто отремонтировать радио: на это потребуется очень много средств для покупки десятков экземпляров радио для сравнения с неработающим; множество различных экспериментов, в том числе с экспериментальным разрушением радио. И, в итоге, скорее всего, биолог научится чинить радио, только если нарушение деталей можно будет увидеть, например, оплавленность. Общего, универсального метода ремонта, учёный-биолог выработать не сможет, в то же время инженер, как мы знаем, легко ремонтирует устройства и значительно более сложные, чем радио. Из-за чего такая разница? Поскольку формальный подход, во-первых, позволяет упростить систему акцентированием внимания только на основном. Во-вторых, вырабатывает методы, которые решают простые проблемы, а затем модифицирует методики для решения более сложных систем. Так инженеров обучают ремонтировать сначала отдельные платы, а затем уже целиком устройства, например, радио. В биологии мало техник, позволяющих развивать методику от простых систем к сложным, а, главное, нет людей, стремящихся это делать. Во-вторых, естественный язык, как уже было сказано, не имеет однозначных терминов, что приводит к взаимному непониманию. И этот язык строит совершенно другие схемы работы, основанные на другом принципе, более сложные для формализованного понимания и не позволяют усмотреть, где нужен ремонт . Вместе с тем, формализация ограничивается степенью понимания области: при недостаточном знании могут произойти ошибки, как это, видимо, иногда происходит при работе с биологическими системами, той же клеткой, процессы в которой пытаются описать так же, как радио.   Из всего вышесказанного следует, что в науках, занимающихся сложными системами, стоит проводить формализацию, но с некоторой осторожностью. В биологии, думается, стоит начать с введения искусственного языка: отказаться от использования слов естественного языка в роли терминов, а взять слова из латыни , тем более, что этот мёртвый язык достаточно активно используется в науке. Например, заменить термины трансляция, транскрипция, синтез белка и пр. на слова мёртвого языка, чтобы можно было задать им точное значение, объём.