В.А. Шупер — профессор Российского университета Дружбы народов

Программа спецкурса

Лекция 1. Специфика научного знания.

Специфика научного знания, его отличие от технологического, и проблема надежности научных данных. Зависимость критериев истины от исторических и социокультурных факторов. Возникновение науки вместе с демократией и благодаря ей. Проблема доказательности и представление об объективной истине. Объективная истина и теоретическое знание. Строение и функции научной теории. Критерии истины и критерии научности. Проблема демаркации. Принцип верификации Р.Карнапа. Фальсификационизм К.Поппера и его концепция трех миров. «Большая наука» К.Поппера как прообраз открытого общества. Трудности рациональной реконструкции истории науки и понятие парадигмы Т.Куна. Борьба за рационалистическую концепцию развития научного знания: методология научно-исследовательских программ И.Лакатоса. Принципиальные различия между естественными и общественными науками и проблема объективной истины. Судьба науки в условиях общего кризиса рационализма. Постмодернизм в теории познания: отказ от представлений об объективной истине.

Краткое содержание лекции

Принципиальное отличие научного знания от технологического в том, что оно основывается на представлениях об объективной истине и потому по определению доказательно. Если технологическое знание, реализуемое в инженерных подходах, не может быть ни истинным, ни ложным, то научное знание по определению должно допускать постановку этого вопроса. Так, сетка районирования, экономическая политика или политические технологии не могут быть ни истинными, ни ложными – они могут быть более или менее эффективными, или даже совсем неэффективными, т. е. не решающими поставленные перед ними задачи. Наоборот, данные о местонахождении того или иного географического объекта, теории эволюции форм рельефа, трудовая теория стоимости или теория предельной полезности обязательно должны рассматриваться либо как истинные (при этом любая теория имеет сферу своего применения), либо как ложные.

Человеческое познание может пробиваться к объективной истине исключительно методом проб и ошибок и специфика научного познания состоит лишь в том, что здесь ошибки ищутся сознательно, т. е. любое утверждение должно подвергаться испытаниям на опровержимость с помощью механизмов рациональной критики. При этом мы никогда не можем быть окончательно уверенными в истинности выдвигаемых нами теорий, даже если их соответствие всем известным фактам не вызывает никаких сомнений, ибо в будущем могут появиться и опровергающие их факты. Как писал основоположник критического рационализма К.Поппер (1902-1994), сколько бы мы не наблюдали белых лебедей, мы не можем утверждать, что все лебеди белые. Поэтому верификация, т. е. эмпирическая проверка теорий не может дать гарантий их истинности, а сама возможность верификации не может служить признаком научности. Возможны научные утверждения, истинность или ложность которых можно будет установить только в будущем («есть жизнь на Марсе, нет жизни на Марсе – наукой не установлено»). Соответственно, научными следует считать не те высказывания, истинность которых не вызывает никаких сомнений, поскольку они выдержали эмпирическую проверку, т.е. верификацию, по Р.Карнапу (1891-1970), а те, относительно которых может быть поставлен вопрос об их истинности или ложности. Этот критерий демаркации, т. е. критерий, с помощью которого научное знание отделяется от ненаучного называется принципом фальсифицируемости (от английского false – ложный).

Наука возникла в определенном социальном и культурном контексте и этот контекст оказывал и оказывает огромное влияние не только на ее развитие, но и на ее наиболее фундаментальные принципы, такие, например, как критерии истины. Если высшим предназначением науки является поиск объективной истины, а не решение каких-либо прикладных задач, то совершенно очевидно, что наука могла зародиться только в условиях демократии и благодаря ей. Действительно, наука возникла в древнегреческих полисах, где в условиях прямой демократии государственным мужам было необходимо доказывать согражданам правильность принимаемых политических решений. Соответственно, и Пифагор доказал образованным современникам, что сумма квадратов катетов равна квадрату гипотенузы. В XVIII в. европейские миссионеры в Китае, увлеченно рассказывавшие образованным китайцам о новейших достижениях естествознания, сталкивались с полным отсутствием сочувственного и заинтересованного отношения к выдающимся достижениям науки Нового времени. В Китае не было ни демократии, ни правового государства, а при отсутствии обязательных для всех законов в обществе не могла родиться и мысль о существовании законов природы. Соответственно, как можно было серьезно относиться к разговорам о небесной механике, если на небе все происходит по воле бога, подобно тому как на земле все происходит по воле императора. С другой стороны, в нашей, европейской культуре трудно не отметить существенное сходство между диссертационным советом и судом присяжных.

Современный кризис рационализма, находящий выражение в упадке интереса к фундаментальной науке, снижении социального статуса научного знания и как следствие – в распространении нового мракобесия в самых различных его формах, также связан с изменением задач, которые ставит перед собой современное общество. Прекращение военного противостояния двух блоков государств позволило более не рассматривать развитие фундаментальных исследований в области математики, физики, химии как важнейшее средство обеспечения национальной безопасности. Кроме того, выдающийся прогресс фундаментальных исследований в этих областях в предшествовавший период создал громадный задел для прикладных исследований, на которых существенное снижение интенсивности фундаментальных исследований скажется далеко не сразу. Что же касается общественных наук, то современное общество, насквозь пропитанное идеями компромисса и политкорректности, совершенно не заинтересовано в рациональной критике, ибо создаваемые социальные институты этой критики, как правило, не выдерживают. В этом принципиальное отличие ситуации в современном обществе от ситуации в древнегреческих полисах, где надо было убеждать сограждан в истинности принимаемых решений как с точки зрения их соответствия интересам избирателей, так и с точки зрения соответствия принципам, которых они придерживаются. Сейчас время торжества политтехнологий, а не рациональной критики, а потому возможно принятие любых, в том числе и совершенно беспринципных решений, если к ним склоняется большая часть электората (отсюда двойные и тройные стандарты в политике).

Вопросы эпистемологии (теории познания) имеют вопреки видимости огромное значение не только для самой науки, но и для общества в целом в силу установленного Поппером тождества теории познания и социальной теории. Подобно тому как в теории познания необходимо заменить вопрос о том, что должно быть источником наших знаний – опыт или теория – вопросом о том, сколь надежны наши знания, в социальной теории мы должны решительно заменить вопрос о том, кто должен управлять обществом (буржуазия, пролетариат, наиболее достойные члены общества и т.д.) вопросом о том как должно осуществляться управление обществом, т.е. нами. Именно в силу этих причин идеалом открытого общества для Поппера была Большая Наука, в наиболее полной мере воплощающая принципы критического рационализма, а потому свободная от интриг, косности, зависти, игры мелких честолюбий, а главное – глупости.

Между тем само развитие науки оказалось достаточно далеким от этого идеала, что впервые убедительно показал Т.Кун (1922-1996) в своей книге «Структура научных революций», вышедшей в 1962 г. Только научные революции, по Куну, приводят к смене парадигм, представляющих собой совокупность правил исследовательской работы, а также общее мнение научного сообщества относительно тех задач, которые следует считать научными и подлежащими решению. В парадигмальной стадии научное сообщество весьма консервативно и, вопреки принципам критического рационализма, как правило, невосприимчиво к рациональной критике существующих представлений и даже к противоречащим им эмпирическим данным. На рубеже 60-х и 70-х гг. ХХ в. восстановить рационалистический взгляд на развитие науки удалось И.Лакатосу (1922-1974), ученику и последователю Поппера, с помощью представлений о методологии научно-исследовательских программ. В соответствии с этими представлениями, соперничество между научными теориями в великом деле объяснения и предсказания заменяется соперничеством научно-исследовательских программ. Как и в случае отдельных теорий побеждает та из программ, которая позволяет в наибольшей степени приближается к объективной истине, однако путь к этой победе оказывается значительно более долгим и извилистым, чем представлялось Попперу.

Если Большая Наука Поппера – это статическая модель идеальной науки, то научно-исследовательские программы Лакатоса – идеальная модель живой, развивающейся науки, а потому в ней возможно наличие противоречий. Научное сообщество «в упор не видит» существенные противоречия в теориях, точнее, отмахивается от них, до тех пор, пока эти теории эффективно работают и позволяют получать новые знания. Ученые «вдруг» обнаруживают и начинают критиковать противоречия в теории только после того как у нее появилась достойная соперница. Именно такой подход научного сообщества к обнаруживающимся в развитии науки противоречиям породил у Т.Куна серьезные сомнения в рациональности науки как социального института.

Однако подобный образ мышления и действия нельзя считать отказом от принципов рационализма – это скорее рациональность взаймы. Ведь теория продолжает применяться, несмотря на известные противоречия в ней, в надежде на то, что в будущем эти противоречия будут устранены, либо ее заменит другая теория, которая сумеет ассимилировать положительные эмпирические результаты, полученные с помощью ее предшественницы. Как сказал Эйнштейн, теория решает, что может наблюдаться в эксперименте. Понимать это следует в том смысле, что только теория позволяет интерпретировать эмпирические данные и последние не могут быть независимыми от теории ни при каких обстоятельствах.

Столь глубокие изменения в стиле мышления требуют глубокого пересмотра самих критериев рациональности. Наивный рационализм естествоиспытателей XIX в. больше не соответствует познавательной ситуации, сложившейся в современной науке. Именно поэтому М.К.Мамардашвили (1930-1960) ввел представление о неклассической рациональности, подчеркивая зависимость самих критериев рациональности от социально-культурного контекста эпохи. Дальнейшее развитие этих представлений привело В.С.Степина к выдвижению идеи постнеклассической рациональности, на которой основана постнеклассическая наука — современная наука, уже довольно далеко ушедшая в своих представлениях и проблемах от неклассической физики первой трети ХХ в. Следует особо подчеркнуть, что подобная тенденция не означает угасания рациональности как представления о том, что наука познавала и познает объективную истину на всех исторических этапах своего развития. Она означает только освобождение от наивных представлений, ставших примитивными в результате коренных изменений и усложнений картины мира, которая меняется вместе с прогрессом науки.

Общий кризис рационализма последней четверти ХХ в., продолжающийся и в настоящее время, привел к широкому распространению философии постмодернизма, предполагающей отказ от представлений о существовании объективной истины и неизбежно из этого следующий коренной пересмотр роли науки в современном обществе в плане отказа от признания за ней каких-либо особых прав на познание мира и интерпретацию полученных результатов, вплоть до трактовки науки как формы идеологии у П.Фейрабенда (1924-1994).

Контрольные вопросы

1. При каком определении науки можно утверждать, что в Древнем Египте и Вавилоне науки не было? Как это связано с различиями между наукой и технологией?

2. Можно ли сейчас утверждать, что наука открывает законы природы в том смысле, в каком путешественники открывали новые земли? Если нет, то не следует ли отказаться от представлений об объективности научного знания?

3. В чем недостатки принципа верификации Р.Карнапа и какие утверждения следует считать научными в свете фалисификационизма К.Поппера?

4. Совместимы ли представления Т.Куна об эволюции науки с попперовским идеалом Большой Науки? В чем главное достоинство концепции И.Лакатоса?

5. Может ли философия постмодернизма быть совместимой с представлениями об объективной истине? Может ли развиваться наука без этих представлений?

Литература

Кун Т. Структура научных революций. М.: Прогресс, 1978.

Лакатос И. Фальсификация и методология научно-исследовательских программ. М.: Московский философский фонд, «Медиум», 1995.

Левин А.Е. Миф. Технология. Наука. // Природа, 1977, №3.

Лекторский В.А. Выступление на «круглом столе» «Псевдонаучное знание в современной культуре». // Вопр. философии, 2001, №6.

Мамардашвили М.К. Классический и неклассический идеалы рациональности. Тбилиси: Мецниереба, 1984.

Петров М.К. Как создавали науку? // Природа, 1977, №9.

Петров М.К. Перед «Книгой природы». Духовные леса и предпосылки научной революции XYII в. // Природа, 1978, №8.

Поппер К. Логика и рост научного знания. Избранные работы. М.: Прогресс, 1983.

Порус В.Н. Парадоксальная рациональность (очерки научной рациональности). М.: Изд-во УРАО, 1999.

Степин В.С. Теоретическое знание. Структура, историческая эволюция. М.: Прогресс-Традиция, 2000.

Степин В.С., Розов М.А., Горохов В.Г. Философия науки и техники. М.: Гардарики, 1996.

Лекция 2. Современная научная революция и ее значение для

географической теории.

Идейные истоки синергетической революции. Каузальное (причинное) и финалистское (телеологическое) объяснение в науке: давние интеллектуальные корни. Крах причинности в квантовой механике. Классическая механика и общая теория относительности. Учение о номогенезе Л.С.Берга, о потенциальной форме А.Г.Гурвича и о финальной симметрии А.А.Любищева. Несовместимость современных космологических представлений с каузальным объяснением эволюции Вселенной. Идейные истоки «количественной революции» и «теоретической революции» в географии. Интеллектуальный климат в географии и смежных науках во 2-ой половине 50-х гг. – 60-х гг. Работы по теоретической географии В.Бунге и его последователей – предвестники синергетической революции. Нетривиальность и конструктивность идеи структурного изоморфизма. Возникновение структур в системах, далеких от равновесия (И.Пригожин, Г.Хакен, С.П.Курдюмов). Открытость, неравновесность и нелинейность как основные свойства диссипативных систем. Феноменологическая модель роста численности населения Земли С.П.Капицы и принцип демографического императива.

Понятие аттрактора и его значение для географии. Детерминация географических процессов либо начальными условиями, либо конечным состоянием.

Краткое содержание лекции

Неблагоприятные тенденции в изменении роли науки в современном обществе, равно как и в развитии самой науки, не должны скрывать от нас масштабной научной революции, разворачивающейся на наших глазах и радикальным образом меняющей научное мировоззрение. Новое научное направление, которое Г.Хакен предложил в 1973 г. именовать синергетикой, можно также считать общей теорией самоорганизации, поскольку его предметное поле – возникновение и развитие структур в системах, далеких от состояния равновесия. Иными словами, изучается возникновение порядка из хаоса и процессы эти могут происходить только в системах, постоянно обменивающихся со средой веществом, энергией или информацией. Примером самоорганизации в подобных системах, именуемых в синергетике диссипативными, могут служить химические часы Белоусова, где цвет однородного раствора ритмически изменяется с голубого на розовый и обратно.

Диссипативные системы, как указывает В.П.Бранский, характеризуются такими свойствами как открытость, неравновесность и нелинейность. Открытость уже получила определение, а неравновесность предполагает наличие макроскопических процессов обмена веществом, энергией и информацией между элементами самой диссипативной системы. Нелинейность имеет особое значение, ибо предполагает отсутствие линейной зависимости между силой воздействия и силой реакции: очень сильные воздействия могут вызывать весьма слабую реакцию и, наоборот, весьма слабые воздействия могут вызывать сильнейшие изменения.

Синергетическая революция привела к глубочайшим изменениям в научном мировоззрении, прежде всего – к конституированию финалистского (телеологического) объяснения как равноправного каузальному (причинному), которое только и существовало в науке до создания квантовой механики. Однако тогда крах причинности коснулся лишь явлений микромира, области, бесконечно далекой от нашей повседневной жизни. Синергетическая революция привела к распространению финалистского объяснения на исследования некоторых явлений мезомира, т.е. того мира, в котором мы живем и который доступен нашему повседневному опыту. При этом нам весьма трудно свыкнуться с мыслью о том, что течение некоторых процессов определяется не начальными условиями, т.е. причиной, а конечным состоянием, к которому они стремятся. Это конечное состояние именуется в синергетике аттрактором – областью притяжения процесса.

Любая научная революция, как и социальная революция, имеет своих предтеч, ставших ее идеологами и провозвестниками. В биологии серьезная критика каузального объяснения эволюции была связана, прежде всего, с неудовлетворенностью дарвиновской теорией эволюции. Эта неудовлетворенность объяснялась прежде всего тем, что теория эволюции, предполагавшая основной движущей силой естественный отбор, не могла объяснить прогрессивное усложнение организмов, поскольку естественный отбор следует считать скорее консервативным фактором, ибо приспособление к среде носит пассивный характер.

Усложнения же не могут дать выигрыш сразу и здесь волне уместна аналогия между биологической эволюцией и развитием цивилизации: первые автомобили едва ли ездили лучше, чем пароконная упряжь и не реальное преимущество рукотворных лошадиных сил перед естественными, а стремление к изобретательству, совершенствованию, надежда на будущие достижения побуждали вкладывать силы и средства в развитие поначалу смешных и нелепых пароходов, паровозов, автомобилей и т.д., что оправдывалось в полной мере, но лишь по прошествии ряда лет. Аналогично и эволюционные приобретения поначалу едва ли могли приносить пользу, возможно, они даже были умеренно вредны для своих владельцев, но в перспективе дали огромные преимущества их потомкам. Однако в соответствии с представлениями о естественном отборе само наличие потомства, например, у археоптериксов (первых птиц), едва ли летавших лучше птеродактилей, выглядит весьма проблематичным, ибо тут выигрыш должен быть получен сразу.

Одна из попыток преодоления описанных трудностей в развитии эволюционной теории была предпринята выдающимся географом и биологом акад. Л.С.Бергом (1876-1950), предложившим в 1922 г. теорию номогенеза, т.е. эволюции на основе закономерностей, несводимых к воздействию внешней среды. Берг полагал, что наследственная изменчивость закономерна и упорядочена, а естественный отбор не движет эволюцию, но лишь «охраняет норму», что всему живому присуща изначальная целесообразность реакций на воздействия внешней среды, развитие же совершается за счет некой независимой от среды силы, направленной в сторону усложнения биологической организации. Параллельно известный биолог и медик А.Г.Гурвич (1874-1954), исследуя процессы онтогенеза, а не филогенеза, т.е. развитие организмов, а не эволюцию видов и других таксономических групп, ввел представление о динамически преформированной морфе, т.е. о той потенциальной форме, которую организм или орган стремятся реализовать в своем развитии. При этом открытие Ф.Криком и Дж.Уотсоном структуры ДНК (1953, Нобелевская премия — 1962) не обесценило результатов Гурвича, ибо не позволило полностью объяснить исследованные им явления действием механизмов наследственности.

К представлениям о динамически преформированой морфе тесно примыкают представления о финальной симметрии, разрабатывавшиеся известным биологом, специалистом в области систематики и теории эволюции А.А.Любищевым (1890-1972). Финальная симметрия, по Любищеву, – это по сути тоже потенциальная форма, стремление к которой направляет эволюцию видов. Термин «финальная симметрия» представляется особенно удачным, ибо предполагает существование некого упорядоченного каталога возможных форм, в чем-то напоминающего группы симметрии кристаллов (группы Шёнфлиса-Федорова). Весьма важные результаты в рамках этого подхода были получены известным геологом, палеоботаником и методологом науки С.В.Мейеном (1935-1987).

Сходные интеллектуальные процессы наблюдаются и в области космологии, где антропный принцип используется для объяснения эволюции Вселенной весьма многими авторитетными физиками, в том числе и совершенно не придерживающимися каких-либо религиозных убеждений. Без обращения к антропному принципу невозможно объяснить эволюцию Вселенной, ибо вероятность случайного «попадания» в существующие значения всех физических констант пренебрежимо мала, в то время как отклонение значения любой из них хотя бы на 15% от существующего привело бы к возникновению совсем иной Вселенной, в которой ни при каких обстоятельствах не смогла бы возникнуть жизнь.

Описанные представления имеют исключительное методологическое значение для географии, причем сразу в двух отношениях. Во-первых, они подтверждают плодотворность идеи структурного изоморфизма – тождества структуры без тождества элементов содержания, — получившей распространение в географии в конце 60-х – начале 70-х гг. ХХ в. на фоне победного шествия системного подхода. Возможность применения одного и того же понятийного и математического аппарата, например, для описания меандрирования реки и изменения трассы федерального шоссе в США (в последнем случае тоже происходит прорыв своеобразных прирусловых валов, возникших в силу намного более высокой стоимости земли вблизи существующего шоссе – см. книгу В.Бунге) весьма полезна в практическом отношении и привлекательна в теоретическом.

Наиболее распространенными моделями этого вида следует считать гравитационные и энтропийные модели, К последним примыкают и модели, разработанные в рамках теории диффузии нововведений. Все эти модели представляют собой заимствования из различных разделов физики – будь то классическая механика или термодинамика – с целью использования математического аппарата, например, для моделирования пассажиропотоков между городами в зависимости от их демографических масс. Понятно, что применение подобных моделей требует их калибровки – подбора значений констант на основе возможно более обширного эмпирического материала, а их прогнозная ценность в силу этого обстоятельства не безусловна.

Во-вторых, активное обсуждение финалистских представлений, пришедших из биологии и космологии, позволило изменить интеллектуальный климат в географии, поколебать взгляд на каузальное (причинное) объяснение как на единственно возможное в науке вообще и в географии в частности. Это изменение интеллектуального климата подготовило почву для проникновения идей синергетики, в том числе представлений об аттракторе – области притяжения процесса. Еще в 60-е годы ХХ в. получило распространение представление о конфинальности (эквифинальности) в развитии городов-гигантов – эти города обнаруживают несравненно больше сходства между собой, нежели те малые и средние города, из которых они выросли. Анализ развития транспортных сетей методами теории графов или анализ развития систем городского расселения методами теории центральных мест – это тоже примеры задач именно того класса, где наиболее плодотворны представления о детерминации процесса конечным состоянием, а не начальными условиями, о его стремлении к аттрактору, представляющему собой идеальный объект научной теории. И если аттрактор недостижим, это вовсе не значит, что он не существует.

Примером исключительно плодотворного применения как аппарата нелинейной динамики, так и ее мировоззренческих принципов стало создание феноменологической модели роста населения Земли С.П.Капицей. Самый важный в мировоззренческом отношении вывод состоит в том, что рост численности населения Земли никогда не регулировался действием внешних факторов, а всегда – неизвестными внутренними закономерностями. Это положение было оформлено создателем модели как принцип демографического императива.

Контрольные вопросы

1. В чем принципиальное различие между каузальным и финалистским объяснением явлений? Может ли последнее считаться научным?

2. Почему работы биологов-эволюционистов недарвинистского направления оказались в высшей степени интересными с точки зрения теоретической географии?

3. Что такое структурный изоморфизм и как он проявляется в географии? Какие можно ли найти примеры в книге В.Бунге?

4. Что такое диссипативные системы, аттракторы и точки бифуркации?

5. Совместимо ли синергетическое мировоззрение с представлениями об однозначно предопределенном будущем?

6. Совместим ли принцип демографического императива с господствующими в демографии представлениями о росте численности человечества и его причинах?

Литература

Бранский В.П. Теоретические основы социальной синергетики. // Вопр. философии, 2000, №4.

Бунге В. Теоретическая география. М.: Прогресс, 1967.

Гвишиани Г.В. О сверхсильном антропном принципе. // Вопр. философии. 2000, №2.

Джеймс П., Мартин Дж. Все возможные миры. История географических идей. М.: Прогресс, 1988.

Джонстон Р.Дж. География и географы. Очерк развития англо-американской социальной географии после 1945 года. М.: Прогресс, 1987.

Князева Е.Н. Одиссея научного разума. Синергетическое видение научного прогресса. М.: Ин-т философии РАН, 1995.

Курдюмов С.П. Законы эволюции и самоорганизации сложных систем. М.: Ин-т прикладной математики им. М.В.Келдыша АН СССР, 1990.

Любищев А.А . Проблемы формы, систематики и эволюции организмов. Сб. статей. М.: Наука, 1982.

Пригожин И. От существующего к возникающему. Время и сложность в

физических науках. М.: Наука,1985.

Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. Новый диалог человека с природой. М.: Прогресс, 1986.

Пригожин И., Стенгерс И. Время, хаос, квант. К решению парадокса времени. М.: Прогресс, 1994

Самоорганизация и наука: опыт философского осмысления. М.: Ин-т философии РАН, 1994.

Лекция 3. Самоорганизация расселения: правило «ранг-размер».

Исторический экскурс (статья Ф.Ауэрбаха 1913г., монографии Дж.К. Зипфа 1941 и 1949гг.). Правило «ранг-размер» как выражение принципа наименьшей затраты усилий и как проявление целостности системы. Правило «ранг-размер» за пределами географии (правило Ципфа). Исторические причины отклонений от правила «ранг-размер». Системы городов с гипертрофированной столицей (официальной или неофициальной), либо с недостаточно развитой столицей. Исторические причины отклонений от правила «ранг-размер». Соотношения людности Москвы и Ленинграда по переписи 1926г. и по последующим переписям. Латвия и Литва. Лондон во времена Британской империи и в настоящее время. Украина по периписям 1939 и 1989гг. Коэффициент первенствования Ю.В.Медведкова. Значения показателя степени, отличные от –1. Сопоставление предсказаний теории и эмпирических данных. Критерии демаркации (способы разграничения научного и ненаучного знания). Принцип фальсифицируемости К.Поппера. Использование правила «ранг-размер» в качестве научной теории и в качестве средства аппроксимации эмпирических данных. Результаты С.П.Капицы о соответствии правилу «ранг-размер» городов Земного шара в течение всего исторического периода: научное и мировоззренческое значение.

Краткое содержание лекции

Правило «ранг-размер», в соответствии с которым, в списке городов страны или региона, составленном в порядке убывающей численности населения, людность города с порядковым номером n равна численности населения первого города, деленной наn , было впервые установлено в 1913г. Феликсом Ауэрбахом. Обычно используется следующая его запись: P n = P 1 n -1 В идеальном случае на графике с осями в логарифмическом масштабе, где по оси Х откладывается ранг города (его порядковый номер), а по оси Y – его людность, города ложатся на прямую, образующую угол в 45 градусов с осями координат. Статья Ауэрбаха была опубликована в солидном немецком географическом журнале “ Peterman ‘ s Mitteilungen ”, однако географическое сообщество в начале ХХ в. еще не было подготовлено к восприятию формализованных теорий и последователей у Ауэрбаха, по всей видимости, не было.

В конце 30-х гг. правило «ранг-размер» было переоткрыто американским социологом немецкого происхождения Джорджем К.Зипфом ( G .К. Zipf ), который, предположительно, не знал о работах своего предшественника. В 1941г. вышла книга Зипфа «Национальное единство и разъединенность. Страна как биосоциальный организм ( National Unity and Disunity . The Nation as a Bio-Social Organism. Bloomington , Ind , 1941)», из самого названия которой следует, что автор считал выявленную им закономерность проявлением некого закона, характеризующего территориальную организации городского расселения страны. По своим методологическим установкам Зипф стоял на эволюционистских позициях: в его книге, в частности приводится график распределения по размеру городов СССР по переписи 1926г., построенный, как и во всех прочих случаях, в логарифмическом масштабе, на котором Ленинград весьма заметно отклоняется вверх от теоретической прямой. Последнее обстоятельство легко объясняется тем, что этот город лишь за 8 лет до переписи утратил столичные функции, и еще не успел встать на место, положенное ему как второму городу страны.

Вторая книга Зипфа, вышедшая в 1949г. и имевшая несравненно больший резонанс, называлась «Человеческое поведение и принцип наименьшей затраты усилий ( Human Behavior and the Principle of the Last Effort . Cambridge , Mass ., 1949)». В ней автор изменил интерпретацию установленной им закономерности, что также следует из названия книги. Зипф рассматривал гипотетическую ситуацию, при которой все население страны сосредоточено в одном большом городе (“ One Big City ”). В таком случае использование территориии и ресурсов страны будет очень далеким от оптимального. Экономия усилий нации требует, по мнению Зипфа, наличия весьма значительного числа городов, людность которых подчиняется правилу «ранг-размер». Однако это правило не накладывает никаких ограничений на пространственное размещение городов, поэтому такие доводы едва ли могут быть убедительными.

Между тем во второй книге Зипфа показано, что отмеченная им закономерность выполняется далеко за пределами географии. Так, распределение газет по тиражу в крупных регионах США также подчиняется правилу «ранг-размер». Расцвет математической лингвистики в 60-е и 70-е гг. ХХ в. ознаменовался установление того факта, что распределение слов по частоте в любом целостном произведении также подчиняется правилу «ранг-размер», который у лингвистов принято называть законом Ципфа. Например, распределение слов по частоте в романе Л.Н.Толстого «Война и мир» и в его рассказе «Казаки» соответствует «закону Ципфа», но эта закономерность не будет выполняться для одного из томов «Войны и мира», или для какой-то части упомянутого рассказа.

Отмеченная закономерность позволяет рассматривать соответствие правилу «ранг-размер» как характеристику целостности системы, причем не только системы городского расселения. При этом эволюционный подход к изучению городского расселения побуждает искать объяснения отклонениям от правила «ранг-размер» именно в особенностях исторического развития, не позволивших сформироваться целостным системам городского расселения. Так, Варшава, со всей очевидностью, мала для такой страны, как Польша, что связано с драматической историей этой страны, собранной после Первой мировой войны из трех весьма разнородных частей и испытавшей сильнейшие территориальные изменения после Второй мировой войны. Понятно, что и наличие второй столицы (правильнее сказать – бывшей столицы), также обусловленное историческими причинами, существенно ухудшает соответствие предсказаниям правила «ранг-размер». Самые близкие примеры –Каунас в Литве и Харьков в Украине.

Существенные отклонения распределения городов по размеру от теоретически предсказанного, но в противоположную сторону вызывает другой фактор, также имеющий историческую природу. Это гипертрофия столиц. Очевидно, что Вена, бывшая столица империи Габсбургов, и сейчас еще очень велика для Альпийской республики. Лондон в 1950г., сразу после распада Британской империи, был, безусловно, слишком большим для Великобритании, но, потеряв за полвека более 1,5 млн. жит, он стал значительно более соразмерным своей стране, чему способствовал и рост других крупных городов. Рига и сейчас слишком велика для Латвии, но на протяжении последних двух столетий она развивалась по преимуществу как морские ворота огромной империи, российской или советской, а не как столица небольшого государства.

В 1964г. Ю.В.Медведковым был предложен коэффициент первенствовования, использование которого позволяет как бы вынести за скобки гипертрофированные или, наоборот, «недоразвитые» столицы и после этого рассмотреть соответствие системы городского расселения правилу «ранг-размер». Сначала первый город исключается из рассмотрения, затем для остальных городов производится линейная аппроксимация теоретической прямой с помощью метода наименьших квадратов. При этом полученная прямая только в качестве редкого исключения будет образовывать угол в 45 градусов с осями координат, т.е. показатель степени при n будет либо больше, либо меньше единицы. Пересечение полученной прямой с осью Y дает теоретическую людность первого города, на которую и делится реальная людность первого города. Полученная величина и есть коэффициент первенствования, который может быть как больше, так и меньше единицы. Последнее имеет место в случае недостаточного развития национальных или региональных столиц.

Использование показателей степени при n , имеющих значение, отличное от единицы, позволяет в огромной степени улучшить соответствие между эмпирическими данными и предсказаниями теории и, соответственно, существенно расширить сферу применения правила «ранг-размер». Однако в таком случае соответствие эмпирического распределения теоретическому больше не может рассматриваться как характеристика целостности системы и теоретическое распределение превращается из характеристики фундаментальных свойств системы в простое средство аппроксимации. И в этом случае остается возможность измерять степень соответствия эмпирического распределения теоретически предсказанному, но теория не накладывает никаких ограничений на величину наклона прямой, которая в предельных случаях может быть сколь угодно близкой либо к горизонтальному, либо к вертикальному положению. Соответственно, в таком виде правило «ранг-размер» не позволяет формулировать фальсифицируемые, т.е. опровергаемые утверждения и, как следствие, не может рассматриваться в качестве научной теории.

В последние годы С.П.Капицей было установлено, что в течение всего исторического периода распределение по людности крупнейших городов мира подчинялось правилу «ранг-размер». Мировоззренческое значение этого результата исключительно велико и, к сожалению, закономерно, что он не был получен никем из географов, несмотря на очевидную доступность. Профессиональный здравый смысл географов не позволяет рассматривать в качестве элементов одной системы города Старого и Нового света до открытия Америки. Более того, даже в пределах Старого света представляется совершенно безосновательным объединение в одну систему городов средневековых Европы и Китая, взаимодействия между которыми носили спорадический характер. Только начиная с середины XIX в. становится правомерной сама постановка вопроса о формировании мирохозяйственной системы и, соответственно, о каких-то глобальных закономерностях в распределении городов по размеру.

Однако физики-теоретики мыслят несравненно более абстрактными категориями, нежели географы. Для них взаимодействие не обязательно должно быть чем-то материальным, или, по крайней мере, доступным если не нашему чувственному восприятию, то хотя бы нашему воображению. Они идут вслед за Ньютоном, писавшим по поводу мгновенности распространения гравитационных взаимодействий, что он прекрасно понимает, что тело не может действовать там, где его нет, но все в мире происходит именно таким образом, как будто это имеет место. Рассмотренный случай наглядно показывает, что дальнейшее развитие географии требует углубленной разработки абстрактных теоретических представлений и большей смелости в выдвижении гипотез.

Результаты, полученные А.А.Важениным, также показывают устойчивость распределения «ранг-размер» для городов мира в XIX-XX вв., несмотря на рост городского населения мира с 45 млн. жит. в 1800г. до 2750 млн. жит. в 1995г. (соответственно, 5% и 48% от общей численности населения). Весьма важно и то, что показатель С 0 – отношение ln гипотетической величины первого города, полученной тем же методом, что и при вычислении коэффициента первенствования, к ln общей численности городского населения мира — за 200 лет практически не претерпел изменений. При этом величина указанного показателя составляет 0,9 как для городов мира, так и для городов отдельных стран, что указывает на наличие системной связи во всех этих случаях. Указанным автором установлено и то, что по мере углубления урбанизации ухудшается соответствие правилу «ранг-размер» городов развитых стран, но одновременно улучшается это соответствие для городских агломераций указанных стран.

Контрольные вопросы

1. Почему статья Ф.Ауэрбаха 1913г. не нашла отклика у современников? Каков был интеллектуальный климат в географии во времена ее появления?

2. Пригодно ли правило «ранг-размер» для описания любых систем городского расселения?

3. Чем вызвана необходимость использования коэффициента первенствования Ю.В.Медведкова и в каких случаях его применение позволяет получить хорошие результаты?

4. Почему правило «ранг-размер» нашло применение далеко за пределами географии?

5. До какой степени может быть оправдано использование показателей степени, отличных от –1 и как оно влияет на концептуальный аспект интерпретации результатов?

6. Почему результаты, полученние С.П.Капицей, не были получены ранее никем из географов, несмотря на очевидную легкость решения подобной исследовательской задачи?

Литература

Важенин А.А. Устойчивость распределения городских поселений в системах расселения. // Изв. РАН. Сер. геогр., 1999, №1.

Капица С.П. Общая теория роста человечества. Сколько людей жило, живет и будет жить на Земле. М.: Наука, 1999.

Медведков Ю.В. О размерах городов, объединенных в систему. // Количественные методы исследований в экономической географии (сборник докладов на семинаре). М.: ВИНИТИ – МФГО, 1964.

Поппер К. Логика и рост научного знания. Избранные работы. М.: Прогресс, 1983.

Тойн П. Ньюби П. Методы географических исследований. Вып.1. Экономическая география. М.: Прогресс, 1977.

Хаггет П. Пространственный анализ в экономической географии. М.: Прогресс, 1968.

Хаггет П. География: синтез современных знаний. М.: Прогресс, 1979.

Харвей Д. Научное объяснение в географии. Общая методология науки и методология географии. М.: Прогресс, 1974.