Мир, в котором слова значат то, что мы хотим

            Мир, в котором слова значат то, что мы хотим.
            Конвенционализм и вселенная Льюиса Кэрролла.


Читая «Алису в Стране чудес» или «Зазеркалье», мы привыкли смеяться над абсурдом: над крокетом с фламинго, над судом, где приговор выносят до улик, над Безумным Чаепитием, где правила меняются каждые пять минут. Но есть у Кэрролла один персонаж, чей абсурд перестаёт быть смешным, если подойти к нему с мерой серьёзности физика или философа.
Это Шалтай-Болтай.
Весь диалог Шалтай -Болтая с Алисой наполнен скрытыми, двойными смыслами.
Мы остановимся на начале диалога, на его знаменитой фразе — «Когда я беру слово, оно означает то, что я хочу, ни больше ни меньше» это обычно воспринимается как детский произвол, как насмешка над педантичностью. Но в контексте развития физической мысли конца XIX — начала XX века эта фраза звучит как манифест нового понимания науки. Именно эту линию  можно проследить от Шалтая-Болтая к Анри Пуанкаре и Эрнсту Маху.

Ньютоновский мир: слова, данные Богом.

Чтобы понять силу кэрролловского переворота, нужно вспомнить, какой была физика до него.
Для Галилея, Ньютона мир был книгой, написанной Богом на языке математики. Слова этой книги — «масса», «сила», «пространство», «время» — имели абсолютное, божественное значение. Они соответствовали реальным сущностям, заложенным в природу Творцом. Задача учёного — прочитать этот текст правильно, не искажая божественного замысла.
В этом мире слово указывало на вещь. «Масса» означала количество материи; «сила» — причину изменения движения. Определения казались прозрачными, а законы — открытыми, а не изобретёнными.
Но эта прозрачность была обманчивой. Ньютон дал два определения:
    1. Масса есть количество материи.
    2. Сила есть действие, изменяющее движение.
А затем второй закон: F = ma.
И здесь возникает логический круг. Чтобы измерить массу, нужно знать силу; чтобы измерить силу, нужно знать массу. На практике мы выходим из круга, вводя эталоны (кусок платины — килограмм, калиброванная пружина — ньютон). Но это эмпирический выход, а не логический, то есть в основании механики лежит соглашение, а не факт природы.

Эрнст Мах: операционализм как трезвость/

Первым, кто произнёс это вслух, был Эрнст Мах. Он сказал просто и жёстко:
Если вы не можете указать процедуру измерения величины, то это понятие не физическое, а метафизическое. Оно не имеет права находиться в науке.
Мах предложил определять массу через взаимодействие двух тел: отношение масс обратно пропорционально отношению ускорений, измеренных в опыте. В этом определении нет скрытой сущности. Есть только операция: столкнуть, измерить, вычислить.
Это был первый шаг к кэрролловскому миру. Мах не говорит: «Слово значит то, что я хочу». Он говорит: «Слово значит только то, как я его измеряю. Всё остальное — литература».
Мир Маха — это мир, где улыбка Чеширского Кота важнее самого кота, потому что улыбку можно увидеть, а кота — только вообразить.

Анри Пуанкаре: конвенционализм как свобода

Но окончательный шаг сделал Анри Пуанкаре. В книге «Наука и гипотеза» (1902) он заявил нечто, что звучало тогда как научное кощунство:
Законы природы — это не истины. Это удобные соглашения (конвенции). Мы выбираем их не потому, что они «соответствуют» реальности, а потому что они делают описание опыта наиболее простым и экономным.
Пуанкаре разбирает понятие силы и приходит к выводу, что второй закон Ньютона — это не закон, а определение, замаскированное под закон. Мы назначаем силу равной произведению массы на ускорение. Если это назначение приводит к простым и предсказуемым уравнениям, то мы его принимаем. Если нет, то мы вольны выбрать другое.
И здесь мы встречаемся с Шалтаем-Болтаем лицом к лицу.
«Слово значит то, что я хочу» — это не произвол, если ты ученый-физик. Это честное признание того, что язык науки не отражает мир, а организует его. Мы не открываем массу; мы договариваемся о том, что будем называть массой, чтобы работали законы сохранения.

Мир Кэрролла — это модель науки (а не безумие)

В мире Кэрролла все правила введены абсурдно с точки зрения общепринятой логики, с пониманием времени, причинно-следственных связей. Судья выносит приговор до улик; Шляпник меняет места за столом, когда ему вздумается; Шалтай-Болтай назначает значения словам по своему усмотрению.
Но это не хаос. Это конвенциональная реальность, где правила существуют, но они созданы героями и могут быть изменены, если это удобно. В точности так же работает современная физика:
    • Мы выбираем метрику пространства-времени (в ОТО) не потому, что она «истинная», а потому что она даёт правильные предсказания для орбит планет.
    • Мы вводим калибровочные поля в квантовой теории не потому, что они «реально существуют», а потому что они делают теорию завершенной.
    • Мы определяем массу через уравнение Шрёдингера и частоту волновой функции    ( E= h*ню(греческая буква) = m*c^2) — и это удобно, хотя «количество материи» здесь уже не при чём.
Это и есть кэрролловская физика: мы не ищем скрытый смысл слов, мы назначаем им значения, которые делают игру (физику) максимально элегантной и предсказательной.

Возражение: не слишком ли много свободы?

Критик скажет: «Если мы можем назначать любые значения, почему мы не можем назначить, что вода горит, а камни падают вверх?»
Ответ Пуанкаре прост: свобода ограничена опытом. Мы можем называть массу как угодно, но мы не можем сделать так, чтобы планеты перестали подчиняться законам Кеплера. Конвенция работает внутри рамок наблюдения: мы вольны выбирать язык, но мы не вольны изменять показания приборов.
Это как с Шалтаем-Болтаем: он может назвать «славу» чем угодно, но он не может заставить Алису забыть, что она видела и знает.

Что это значит для инженера и для физика

Для физика-теоретика конвенционализм даёт свободу творчества: он не ищет «истинную» теорию, он создаёт наиболее мощный язык для описания мира. Именно поэтому возможны разные интерпретации квантовой механики, разные калибровки, разные метрики и они все «правильны», пока дают одни и те же предсказания.
Для инженера конвенционализм даёт ответственность. Если определения — это наши соглашения, то мы не можем ссылаться на «объективные законы» как на оправдание. Инженер выбирает коэффициент запаса прочности не потому, что его «диктует природа», а потому что он, инженер, принимает на себя риск. Это этический выбор, а не физическая необходимость.
И здесь мы возвращаемся к Кэрроллу: в его мире за каждым правилом стоит тот, кто его установил. В мире физики за каждым определением стоит учёный, который его предложил. И это не умаляет науку , а возвышает, потому что превращает её из пассивного чтения в активное творчество.

 Заключение: между текстом и игрой

Мы начали с того, что классическая механика — это «мир как текст», написанный Богом. Мы увидели, что этот текст оказался двусмысленным, а его ключевые слова — тавтологичными. Мы прошли через операционализм Маха и конвенционализм Пуанкаре и оказались в мире, который точнее всего описали не физики, а сказочник Кэрролл.
Мир Кэрролла — это не насмешка над наукой. Это портрет мира, в котором смысл слов не дан, а создан, в котором правила не открыты, а изобретены и где истина — не соответствие, а удобство.
И в этом мире Шалтай-Болтай не безумц, а прототипом современного ученого-физика. Он знает то, что многие учёные XIX века не хотели признавать:

Мы не читаем книгу Природы. Мы пишем её сами, сверяясь с экспериментом, и каждое слово в этой книге — наше собственное соглашение. И это не слабость науки. Это её единственная возможная сила.



P.S.Льюис Кэрролл (настоящее имя Чарльз Лютвидж Доджсон) — английский писатель, математик, логик, философ, диакон и фотограф.