Границы моделирования

Границы моделирования

В феврале 1994 года журнал «Сайенс» опубликовал статью «Доказательство, легализация и подтверждение цифровых моделей в земных науках», которая обращается к проблемам, поставленным компьютерными моделями. Удивительно постмодернистская статья была написана Наоми Орескес (Naomi Oreskes) , историком и геофизиком из Дартмутского колледжа, Кеннетом Белицем (Kenneth Belitz) , геофизиком также из Дартмута, и Кристин Шрадер Фречетт (Kristin Shrader Frechette) , философом из Университета Южной Флориды. Хотя они фокусировались на геофизическом моделировании, их предупреждения на самом деле могут быть применены к цифровым моделям всех видов (как они признали в письме, опубликованном в «Сайенс» несколько недель спустя).

Авторы отметили, что цифровые модели приобретают все большее влияние в дебатах по вопросам глобального потепления, уменьшения запасов нефти, пригодности мест захоронения ядерных отходов и так далее. Их статья была предназначена служить предупреждением о том, что «доказательство и легализация цифровых моделей природных систем невозможны». Единственные предположения, которые могут быть подтверждены, то есть может быть доказана их истинность, — это те, которые относятся к чистой логике или математике. Это закрытые системы, все их компоненты основаны на аксиомах, являющихся истинными по определению. Два плюс два равно четыре по общему согласию, а не потому, что уравнение соответствует какой-то внешней реальности. Природные системы всегда открыты, указывают Орескес и ее коллеги; наши знания о них всегда являются неполными, примерными, и это в лучшем случае; мы никогда не можем быть уверены, что не пропустили какие-то относящиеся к делу факторы.

«То, что мы называем данными, — объясняли они, — это знаки природных явлений с умозаключениями, к которым мы имеем неполный доступ. Многие выводы и предположения могут быть подтверждены на основании опыта (и могут быть оценены некоторые сомнения), но степень, в которой наши предположения выдержат любое новое изучение, никогда не может быть определена априори. Таким образом, высказанные предположения делают систему открытой». Другими словами, наши модели всегда являются идеализациями, приближениями, догадками.

Авторы подчеркнули, что, когда модель точно копирует или даже предсказывает поведение реального явления, она все равно не доказана. Никогда нельзя быть уверенным, рождается ли соответствие из какого-то истинного совпадения между моделью и реальностью или является случайным. Более того, всегда возможно, что другие модели, основанные на других предположениях, могут дать те же результаты.

Орескес и ее соавторы отметили, что философ Нэнси Картрайт (Nancy Cartwright) назвала цифровые модели «работой воображения». Они пишут: «Даже не принимая ее точку зрения, мы можем рассмотреть этот аспект: модель, подобно роману, может резонировать с природой, но это не „реальная" вещь. Как и роман, модель может быть убедительной — она может казаться истинной, если она соответствует нашему опыту природного мира. Но точно так же, как мы можем раздумывать, в какой мере герои романа взяты из жизни и в какой мере они являются вымышленными, мы можем спросить и про модель: сколько основано на наблюдениях и измерениях доступных явлений, сколько основано на суждениях, базирующихся на имеющейся информации, а сколько сделано для удобства?…Мы должны признать, что модель может подтвердить наши предубеждения и поддержать неверную интуицию. Поэтому модели наиболее пригодны, когда они используются для того, чтобы бросить вызов существующим формулировкам, а не для подтверждения или доказательства их».

Цифровые модели лучше срабатывают в одних случаях, чем в других. Они особенно хорошо работают в астрономии и физике частиц, потому что имеющие отношение к делу предметы и силы точно соответствуют их математическим определениям. Более того, математика помогает физикам определить то, что по-другому неопределимо. Кварк — это чисто математическая конструкция. У него нет смысла, кроме его математического определения. Свойства кварка — очарованность, цвет, странность — это математические свойства, не имеющие аналогов в макроскопическом мире, который мы населяем. Математические теории менее непреодолимы при применении к более конкретным, комплексным явлениям, таким как что-либо в биологическом косме. Как указывал биолог Эрнст Майр, каждый организм уникален и меняется с каждой минутой. Поэтому математические модели биологических систем, обычно имеют меньшую предсказательную силу, чем физика. Мы должны также с осторожностью относиться к их способности представлять истину о природе.