Не имеется никакого общепринятого термина для второго вида законов, которые я называю теоретическими законами. Иногда их называют абстрактными или гипотетическими законами. Термин "гипотетический", вероятно, не подходит сюда, поскольку он предполагает, что различие между двумя типами законов основывается на степени, c которой эти законы могут быть подтверждены. Но эмпирические законы, когда они являются рабочими гипотезами, подтверждаемыми только в незначительной степени, все же будут оставаться эмпирическими законами, хотя и можно будет сказать, что они имеют скорее гипотетический характер. Теоретические законы отличаются от эмпирических не тем, что недостаточно хорошо установлены, а тем, что содержат термины другого рода. Термины теоретических законов не относятся к наблюдаемым величинам даже тогда, когда принимается предложенное физиком широкое значение для того, что может быть наблюдаемо. Они являются законами о таких объектах, как молекулы, атомы, электроны, протоны, электромагнитные поля и другие, которые не могут быть измерены простым, непосредственным способом.
Если существует статическое поле обширных размеров, которое не изменяется от точки к точке, физик назовет его наблюдаемым, потому что оно может быть измерено простым прибором. Но если поле изменяется от точки к точке на очень малых расстояниях или же очень быстро во времени, может быть биллионы раз в секунду, тогда оно не может быть непосредственно измерено c помощью простой техники. Физик не назовет такое поле наблюдаемым. Иногда физик будет отличать наблюдаемое от ненаблюдаемого именно таким образом. Если величина остается той же самой в пределах достаточно большого расстояния или довольно большого интервала времени, так что для непосредственного измерения величины может быть применен прибор, тогда она называется макрособытием. Если величина изменяется в границах таких крайне малых интервалов пространства и времени, что она не может быть непосредственно измерена прибором, тогда она будет называться микрособытием. (Прежние авторы употребляли термины "микроскопический" и "макроскопический", но сейчас многие авторы сокращают эти термины до "микро" и "макро".)
Микропроцесс представляет собой просто процесс, охватывающий крайне малые интервалы пространства и времени. Например, таким процессом является колебание электромагнитных волн видимого света. Никаким инструментом нельзя непосредственно измерить, как изменяется его интечсивность. Иногда проводится параллель между макро- и микропонятиями и наблюдаемыми и ненаблюдаемыми величинами. Хотя в точности это не то же самое, но приблизительно они совпадают. Теоретические законы относятся к ненаблюдаемым величинам, которые очень часто характеризуют микропроцессы. Если это имеет место, то законы иногда называют микрозаконами. Я употребляю термин "теоретический закон" в более широком смысле, чем упомянутый, чтобы охватить все те законы, которые содержат ненаблюдаемые величины независимо от того, являются ли они микро- или макропонятиями.
Верно, что понятия "наблюдаемое" и "ненаблюдаемое", как отмечалось раньше, нельзя точно ограничить, поскольку они расположены на континууме. Однако на практике это различие обычно достаточно четко выражено, поэтому, вероятно, не вызовет спора. Все физики согласятся, что законы, связывающие давление, объем и температуру газа, являются эмпирическими законами. Здесь количество газа будет достаточно велико, чтобы величины, которые должны быть измерены, оставались постоянными в пределах достаточно большого объема пространства и периода времени. Это позволяет произвести простые измерения, которые впоследствии можно обобщить в законы. Все физики будут согласны в том, что законы о поведении отдельных молекул являются теоретическими. Такие законы относятся к микропроцессам, обобщения о которых не могут основываться на простых, непосредственных измерениях.
Теоретические законы являются, конечно, более общими, чем эмпирические. Важно понять, однако, что к теоретическим законам нельзя прийти, если просто взять эмпирические законы, а затем обобщить их на несколько ступеней дальше. Как физик приходит к эмпирическому закону? Он наблюдает некоторые события в природе, подмечает определенную регулярность в их протекании, описывает эту регулярность c помощью индуктивного обобщения. Можно предположить, что он сможет теперь собрать эмпирические законы в одну группу, заметить некоторого рода схему, сделать более широкое индуктивное обобщение и прийти к теоретическому закону. Но это происходит не так.
Чтобы разъяснить это, предположим, наблюдают, что железный брусок расширяется, когда он нагревается. После того как эксперимент повторяется многократно и всегда c тем же самым результатом, эта регулярность обобщается c помощью утверждения, что этот брусок расширяется, когда он нагревается. На основе этого устанавливается эмпирический закон, хотя он имеет узкую область применения и относится только к одному определенному бруску железа. Затем проводятся испытания c другими железными предметами, и впоследствии обнаруживается, что каждый раз, когда железный предмет нагревается, он расширяется. Это позволяет сформулировать более общий закон, а именно: все железные тела расширяются, когда они нагреваются. Подобным же образом устанавливаются еще более общие законы:
"Все металлы...", затем: "Все твердые тела...". Все они являются простыми обобщениями, каждый последующий имеет несколько более общий характер, чем предыдущий, но все представляют эмпирические законы. Почему? Потому что в каждом случае объекты, c которыми имеют дело, являются наблюдаемыми (железо, медь, металл, твердые тела). В каждом случае увеличение температуры и длины измеряется непосредственно, простой процедурой.
В противоположность этому теоретический закон, относящийся к такому процессу, будет касаться поведения молекул в железном бруске. Каким образом движение молекул связывается c расширением бруска, когда он нагревается? Вы видите сразу же, что мы говорим теперь о ненаблюдаемом. Мы должны ввести теорию - атомную теорию материи - и тотчас же перейти к атомным законам, содержащим понятия, радикально отличающиеся от тех, c которыми мы имели дело раньше. Верно, что эти теоретические понятия отличаются от понятий длины и температуры только по степени, c которой они прямо или косвенно наблюдаются, но различие это настолько значительно, что у нас не возникает сомнения в коренном отличии характера теоретических законов, которые должны быть сформулированы.
Теоретические законы относятся к эмпирическим законам в какой-то мере аналогично тому, как эмпирические законы относятся к отдельным фактам. Эмпирический закон помогает объяснить факт, который уже наблюдался, и предсказать факт, который еще не наблюдался. Подобным же образом теоретический закон помогает объяснить уже сформулированные эмпирические законы и позволяет вывести новые эмпирические законы. Так же как отдельные, единичные факты должны занять свое место в упорядоченной схеме, когда они обобщаются в эмпирический закон, так и единичные и обособленные эмпирические законы приспосабливаются к упорядоченной схеме теоретического закона. Это выдвигает одну из основных проблем методологии науки. Как может быть получено то знание, которое служит для обоснования теоретического закона? Эмпирический закон может быть обоснован посредством наблюдения отдельных фактов. Но для обоснования теоретического закона соответствующие наблюдения не могут быть сделаны, потому что объекты, относящиеся к таким законам, являются ненаблюдаемыми...
Как могут быть открыты теоретические законы? Мы можем сказать: "Будем собирать все больше и больше данных, затем обобщим их за пределы эмпирических законов, пока не придем к теоретическим законам". Однако никакой теоретический закон не был когда-либо основан таким образом. Мы наблюдаем камни, и деревья, и цветы, замечаем различные регулярности и описываем их c помощью эмпирических законов. Но независимо от того, как долго и тщательно мы наблюдаем такие вещи, мы никогда не достигнем пункта, когда мы сможем наблюдать молекулу. Термин "молекула" никогда не возникнет как результат наблюдений. По этой причине никакое количество обобщений из наблюдений не может дать теории молекулярных процессов. Такая теория должна возникнуть иным путем. Она выдвигается не в качестве обобщения фактов, а как гипотеза. Затем эта гипотеза проверяется методами, в определенной мере аналогичными методам проверки эмпирических законов. Из гипотезы выводятся некоторые эмпирические законы, и эти законы, в свою очередь, проверяются путем наблюдения фактов. Возможно, что эмпирические законы выводятся из теории, уже известной и хорошо подтвержденной (такие законы могут даже побудить сформулировать теоретические законы). Независимо от того, являются ли выводные эмпирические законы известными и подтвержденными или же новыми законами, подтвержденными новыми наблюдениями, подтверждение таких выводных законов обеспечивает косвенное подтверждение теоретическому закону.
