Емпіричний закон
Раніше, в п.3.2.2, розглядалося поняття наукового закону взагалі, без врахування того, на якому рівні знання він функціонує. Тепер же врахуємо цю специфіку.
Вивчаючи явища і зв'язки між ними, емпіричне пізнання здатне виявити дію об'єктивного закону.
Але воно фіксує цю дію, як правило, у формі емпіричних залежностей, які варто відрізняти від теоретичного закону як особливого знання, одержуваного в результаті теоретичного дослідження об'єктів.Емпірична залежність є звичайно результатом індуктивного узагальнення досвіду і являє собою ймовірносно-істинне знання. Теоретичний же закон - це завжди знання достовірне. Отримання такого знання вимагає особливих дослідницьких процедур.
Відомий, наприклад, закон Бойля - Маріотта, що описує кореляцію між тиском і об'ємом газу: PV = const, де P - тиск газу, V - його об'єм. Спочатку він був відкритий англійським хіміком і фізиком Робертом Бойлем (1627 - 1691) як індуктивне узагальнення дослідних даних, коли в експерименті була виявлена залежність між об'ємом стисненого під тиском газу і величиною цього тиску.
Сама історія відкриття цього закону[15] досить цікава і повчальна. Як емпірична залежність він був отриманий багато в чому випадково, як побічний результат суперечки між двома відомими фізиками XVIII століття Р. Бойлем і Ф. Ліннусом. Суперечка точилася з приводу інтерпретації дослідів Бойля, які виявили явище барометричного тиску. Бойль виконав такий дослід: трубку, запаяну зверху і наповнену ртуттю, він занурював у чашку зі ртуттю. Відповідно до принципу сполучених посудин слід було очікувати, що рівень ртуті в трубці і в чашці буде вирівняний. Але дослід показав, що лише деяка частина ртуті виливається в чашку, а інша частина у вигляді стовпа стоїть над поверхнею ртуті в чашці. Бойль інтерпретував цей дослід у такий спосіб: тиск повітря на поверхню ртуті в чашці втримує стовп ртуті над цією поверхнею.
Висота стовпа є показником величини атмосферного тиску. Тим самим був запропонований принцип барометра - приладу, що вимірює тиск.Однак Ф. Ліннус висунув такі заперечення: повітря складається з легких частинок, воно подібне до тонкої і податливої рідини, яка не може встояти під тиском важких частинок ртуті. Тому повітря не може втримувати стовп ртуті. Утримує його притягання ртуті до верхнього кінця барометричної трубки. Ліннус писав, що, затикаючи зверху барометричну трубку пальцем, він відчував нитки притягання, коли опускав її в чашку.
Сам по собі цей історичний факт досить показовий. Він свідчить про те, що той самий результат досліду може отримати різні інтерпретації та використовуватись для підтвердження різних концепцій.
Щоб довести Ліннусу, що повітря здатне втримувати стовп ртуті, Бойль поставив новий дослід. Він взяв вигнуту у вигляді сифона скляну трубку із запаяним коротким коліном і став поступово наповнювати її ртуттю. В міру збільшення стовпа ртуті повітря в коліні стискалося, але не витіснялось повністю. Бойль склав таблицю відношення об'ємів повітря і величини стовпа ртуті та надіслав її Ліннусу як доказ правильності своєї інтерпретації.
Здавалося б, історія з поясненням барометричного тиску закінчена. Але вона одержала несподіване продовження. У Бойля був учень, юнак на ім'я Тоунлей, якого Бойль навчав основам фізики і математики. Саме Тоунлей, вивчаючи таблицю дослідів Бойля, помітив, що об'єми стисненого повітря пропорційні висоті стовпа ртуті, який тисне на повітря. Після цього Бойль побачив свої досліди в новому ракурсі. Стовп ртуті - це своєрідний поршень, що стискає повітря, і вага стовпа відповідає тиску. Тому пропорція в табличних даних означає залежність між величиною тиску і об'ємом газу. Так було отримане співвідношення PV = const, яке Бойль підтвердив безліччю дослідів з тисками, більшими і меншими за атмосферний.
Але чи мала ця залежність статус достовірного закону? Очевидно ні, хоча й виражалася математичною формулою. Це була залежність, отримана шляхом індуктивного узагальнення результатів досліду і тому мала статус ймовірносно-істинного висловлення, а не достовірного знання, яким є теоретичний закон.
Якби Бойль перейшов до дослідів з більшими тисками, то він би виявив, що ця залежність порушується. Фізики кажуть, що закон PV = const може бути застосований тільки у випадку дуже розріджених газів, коли система наближається до моделі ідеального газу і міжмолекулярними взаємодіями можна зневажати. А при більших тисках істотними стають взаємодії між молекулами (так звані вандерваальсові сили), і тоді закон Бойля порушується. Залежність, відкрита Бойлем, була ймовірносно-істинним знанням, узагальненням такого ж типу, як твердження “всі лебеді білі”, що є справедливим, поки не відкрили чорних лебедів. Закон же PV = const як теоретичний закон був отриманий пізніше, коли була побудована теоретична модель ідеального газу.
3.4.