Кіріспе
Ғылымның құндылығы – француз математигі, физигі және философы Анри Пуанкаре жазған кітап. Ол 1904 жылы жарық көрді. Бұл кітап ғылым философиясының мәселелерін қарастырады және Пуанкаренің бұрынғы "Ғылым және гипотеза" (1902) кітабында көтерілген тақырыптарды кеңейте түседі.
Математикалық физика
Кітаптың екінші бөлігінде Пуанкаре физика мен математика арасындағы байланысты зерттейді. Оның бір мезгілде тарихи және техникалық тәсілдері бұрын айтылған жалпы идеяларды көрсетеді. Эксперименттер жасаушы болмаса да, Пуанкаре ғылыми әдістің тірегі болып қалуы тиіс эксперименттердің маңыздылығын мойындайды және қорғайды. Оның пікірінше, математика физиканы өз ішіне сіңіруі қажет емес, бірақ оны өз алдына бір құрал ретінде дамыту керек. Бұл құрал ең алдымен құрал болар: Пуанкаренің сөзімен айтқанда, математика – "физиктер бір-бірін түсіну және өздерін естірту үшін сөйлей алатын жалғыз тіл". Бұл сандар тілі табиғи әлемде жасырын бірлікті ашатындай көрінеді, әйтсе де теориялық физикаға қолданылатын математиканың тек бір бөлігі болуы мүмкін. Математикалық физиканың басты мақсаты – жаңалық табу немесе өнертабыс емес, қайта формулировка жасау. Бұл – синтездің бір әрекеті, ол белгілі бір уақытта қалыптасқан теориялардың үйлесімділігін қамтамасыз етуге мүмкіндік береді. Пуанкаре белгілі бір кезеңдегі физиканың барлығын бір аксиоматикалық теорияға жүйелеу мүмкін емес екенін мойындады. Оның үш өлшемді кеңістік туралы идеялары осы контексте маңызға ие. Пуанкаре математика (талдау) мен физиканың бір рухта екенін, екі ғылымның да ортақ эстетикалық мақсаты бар екенін және екеуі де адамзатты қарапайым күйінен босатуға қабілетті екенін айтады. Прагматикалық тұрғыдан алғанда, физика мен математиканың өзара тәуелділігі оның интуиция мен талдау арасындағы қатынасына ұқсас. Математика тілі ғана ғылыми жетістіктерді білдіруге мүмкіндік бермейді, сонымен қатар табиғаттың кең әлемін түсіну үшін бір қадам артқа шегінуге де мүмкіндік береді. Математика физиктердің жасаған нақты және шектеулі жаңалықтарының ауқымын көрсетеді. Екінші жағынан, физика математик үшін маңызды, тіпті шығармашылық рөл атқарады, себебі ол шындыққа бекініп, атипикалық проблемаларды ұсынады. Сонымен қатар физика шешімдер мен ой-пікірлер ұсынады, осылайша Исаак Ньютонның Ньютон механикасы шеңберінде шексіз кішкентай есепті дамытуы мүмкін болды. Математикалық физиканың ғылыми бастаулары аспан механикасын зерттеуде жатыр. Бастапқыда ол 18-шы ғасырда үстемдік құрған физиканың бірнеше саласының бірігуі болды, бұл теориялық және тәжірибелік салалардағы жетістіктерге жол ашты. Алайда термодинамиканың дамуымен (сол кезде даулы болған) физиктер энергияға негізделген физиканы дамыта бастады. Бұл жаңа физика өзінің математикасында да, негізгі идеяларында да Ньютонның бөлшектердің өзара әрекеттесуі туралы түсінігіне қайшы келетіндей болды. Пуанкаре мұны математикалық физиканың алғашқы дағдарысы деп атады.
Екінші дағдарыс
19 ғасыр бойы зертханаларда және басқа да жерлерде маңызды жаңалықтар ашылды. Осы жаңалықтардың көптегені маңызды теорияларға негіз болды. Ал кейбір жаңалықтарды қанағаттанарлық түрде түсіндіру мүмкін болмады, себебі олар тек кейде ғана байқалды немесе жаңа және дамып келе жатқан теориялармен үйлеспеді. 20 ғасырдың басында біртілдік принциптер күмәндандырылды. Поанкаре ең маңызды принциптер мен оларға байланысты қиындықтарды түсіндіреді: энергияны сақтау принципі (ол оны Майер принципі деп атады) – радий мен радиоактивтіліктің ашылуы радиоактивті заттардың үздіксіз (және көрінбейтін) энергия шығару мәселесін тудырды. Энтропия принципі (ол оны Карно принципі деп атады) – Браун қозғалысы термодинамиканың екінші заңына қайшы келіп тұрғандай көрінді. Ньютонның үшінші заңы (ол оны Ньютон принципі деп атады) – Бұл заң Максвелл ұсынған электродинамика заңдарымен және оларды түсіндіру үшін ұсынған эфир теориясымен келіспейтін сияқты. Массаны сақтау принципі (ол оны Лавуазье принципі деп атады) – жарық жылдамдығына жақын қозғалыстарды қарастыру бұл принцип үшін мәселе тудырды; бұл тағы да электродинамикалық мәселе: мұндай қозғалыс күйіндегі дененің массасы тұрақты емес. Соңында, ол ең аз әрекет принципін қосты. 20 ғасырдың басында ғалымдардың көпшілігі Поанкаренің физикалық принциптер дағдарысына қатысты «диагнозынан» айтты. Шындығында, басқаша істеу қиын болды: олар принциптерді түсіндіре алмайтын және елемеуге болмайтын экспериментальдық фактілерді тапты. Поанкаре физиканың осы қиындықтарға қатысты дамуына қатысты салыстырмалы түрде оңтайлы көзқарас білдірді. Ол принциптердің мәніне көп сенімді болған жоқ: оларды физиктер құрастырды, өйткені олар көптеген заңдарды қабылдайды және ескереді. Олардың объективті құндылығы ғылыми келісімге келуде, яғни ғылыми мағынадағы шындық пен жалғанды ажырататын берік негіз құруда. Бірақ егер бұл принциптер келісім болса, онда олар экспериментальдық фактілерден толығымен ажыратылмайды. Керісінше, егер принциптер экспериментальдық байқауларға сәйкес заңдарды жеткілікті түрде қолдауға шамасы келмесе, олар пайдалылығын жоғалтады және тіпті қарсылық білдірмей, қабылданбайды. Заңдардың сәтсіздігі принциптердің сәтсіздігін білдіреді, өйткені олар эксперимент нәтижелерін түсіндіруі керек. Осы бірнеше ғасырлар бойы ғылыми ойдың өнімі болған осы принциптерді жаңа түсініксіз жою (осылайша «принциптер физикасы» «орталық күштер физикасын» қамтиды), өткен физиканың барлығының интеллектуалдық құндылығы жоқ деп мәлімдеуге тең. Сондықтан Поанкаре принциптерді сақтап қалуға болатынына сенімді болды. Ол математикалық физиканың осы принциптерді қайта құруға немесе оларды алмастыруға (саланы біртілдікке қайтару мақсатымен) жауапты екенін айтты, өйткені ол оларды бастапқыда нығайтқаннан кейін ғана сұрақтар тудырды. Сонымен қатар, математикалық физиканың құндылығы (ғылыми әдіс тұрғысынан) белгілі бір теориялардың күйреуіне байланысты сынға ұшырады. Осылайша, Галилей мен Ньютонның физикасы және Максвеллдің физикасы бір уақытта өмірге келді; бірақ олардың ешқайсысы техникалық прогресс нәтижесінде пайда болған барлық экспериментальдық байқауларды түсіндіре алмады.
The principle of conservation of energy (which he called Mayer's principle) the discovery of radium and radioactivity posed the problem of the continuous (and seemingly inexhaustible) energy emission of radioactive substances. The principle of entropy (which he called Carnot's principle) Brownian motion seemed to be in opposition to the second law of thermodynamics. Newton's Third Law (which he called Newton's principle) — This law seemed to conflict with the laws of electrodynamics proposed by Maxwell, and with the ether theory he had proposed to explain them. The principle of conservation of mass (which he called Lavoisier's principle) — the consideration of movements at a speed close to that of light posed a problem for this principle; this is again an electrodynamic problem : the mass of a body in such a state of motion is not constant. the principle of relativity Finally, he added the principle of least action. At the beginning of the twentieth century, the majority of scientists spoke of Poincaré's "diagnosis" concerning the crisis of the physical principles. In fact, it was difficult to do otherwise: they had discovered experimental facts which the principles could not account for, and which they evidently could not ignore. Poincaré himself remained relatively optimistic regarding the evolution of physics with respect to these severe experimental difficulties. He had little confidence in the nature of principles: they were constructed by physicists because they accommodate and take into account a large number of laws. Their objective value consists in forming a scientific convention, in other words in providing a firm foundation to the basis on which truth and falsehood (in the scientific meaning of the words) are separated. But if these principles are conventions, they are not therefore totally dissociated from experimental fact. On the contrary, if the principles can no longer sustain laws adequately, in accordance with experimental observation, they lose their utility and are rejected, without even having been contradicted. The failure of the laws entails the failure of the principles, because they must account for the results of experiment. To abolish these principles, products of the scientific thought of several centuries, without finding a new explanation that encompasses them (in the same manner that the "Physics of principles" encompasses the "Physics of central forces"), is to claim that all of past physics has no intellectual value. Consequently, Poincaré had great confidence that the principles were salvageable. He said that it was the responsibility of mathematical physics to reconstitute those principles, or to find a replacement for them (the greater goal being to return the field to unity), given that it had played the main role in questioning them only after consolidating them to begin with. Moreover, it was the value of mathematical physics (in terms of the scientific method) which itself saw criticism, due to the implosion of certain theories. Two physics thus existed at the same time: the physics of Galileo and Newton, and the physics of Maxwell; but neither one was able to explain all the experimental observations that technical advances had produced.
Жылжымалы денелердің электродинамикасы
Қиындықтар жиынтығы қозғалатын денелердің электродинамикасына шоғырланды. Понкаре ескі теорияларға қайшы келетін (толық қозғалмайтын эфирге негізделген) денелердің массасы артуы емес, өзін-өзі өзгертетін эфир деген идеяны жылдам ұсынды. Жалпы, Поанкаре электрондардың үзіліссіз шығарылуынан туындаған Земан эффектісін ашты. Үзіліссіз материя мәселесі атомның ең аз дестабилизацияланған моделін құруға әкелді. 1913 жылы Нильс Бор электрондық орбиталар тұжырымы мен спектроскопияны, сондай-ақ атомның тұрақтылығын түсіндіретін атомдық моделін ұсынды. Бірақ 1905 жылы микроскопиялық әлемнің мінез-құлқын анықтауға жасалған барлық әрекеттердің мәселесі сол еді: сол кезде ешкім макроскопиялық объектілерге белгілі модельге (классикалық механика моделіне) ұқсас модельді қарастыру керек пе, әлде жаңа фактілерді есепке алу үшін мүлдем жаңа модельді жасауға тырысу керек пе, ешкім білмеді. Соңғы идея, кванттық теориямен дамытылды, механиканың бұрынғы теорияларында табылған біртүтастықты толығымен қабылдамауды білдірді.
Математикалық физиканың болашағы
Поанкаре физикалық ғылымдардың дамуы үшін детерминизмнің жаңа түрін қарастыру қажет екенін, соның ішінде кездейсоқтыққа жаңа орын беру қажет екенін айтты. Шындығында, ХХ ғасыр физикасының тарихы ықтималдықтың үстемдік құратын парадигмамен ерекшеленеді. "Ғылымның құндылығы" еңбегінде Поанкаре екі зерттеу бағытына деген ынтасын жазып, қайталап айтты: статистикалық заңдар (дифференциалдық заңдардың орнына) және релятивистік механика (Ньютон механикасының орнына). Дегенмен, ол Планктың идеяларын ескермеді. Планк 1900 жылы кванттық механиканың негізі болған қара дене сәулеленуін реттейтін спектрлік заңдарды жариялаған еді. 1905 жылы, "Ғылымның құндылығы" жарық көрген жылдың өзінде Альберт Эйнштейн Планктың жұмысына негізделген фотоэлектрлік эффект туралы маңызды мақала жариялады. Поанкаренің күмәндануына қарамастан, бұл күмән физиканы шындыққа жуықтау ретінде қарауымен байланысты болды (математиканың нақтылығына қарама-қарсы), кванттық механиканың ықтималдық ережелері ХІХ ғасырдың соңында математикалық физиканың екінші дағдарысына нақты жауап болды. (Айта кетсек, 1902 жылы Поанкаре релятивистік физиканы көздеген, ол кейінірек Эйнштейн дамытып, ұсынған физикаға теориялық тұрғыдан өте жақын болды.)
Ғылымның объективті мәні
"Ғылымның мақсаты қандай?" деген сұрақ Поанкаре кітабында қайта-қайта қойылады. Бұл телеологиялық мәселеге Поанкаре 1905 жылғы мақаласында ("Invention logic", "Ойлап табу логикасы") ғылымның ішкі жағынан зиялылыққа қарсы (Генри Бергсонның түсінігінде) және номиналистік екенін айтқан философ және математик Эдуард Ле Ройге қарсы ұстанымда жауап береді. Ле Ройден өзгеше, Поанкаре Пьер Духемнің ойларына сүйенеді. Ол ғылымның интеллектуалдылыққа қарсы екендігі туралы пікірдің өзіне қарсы келетінін, ал номинализмді айыптауға болатынын, себебі ол ойлар мен анықтамалардың шатасуына негізделгенін түсіндіреді. Ол конвенциялық принциптер идеясын және ғылыми қызметтің тәжірибедегі шикі байқаулардың маңындағы кездейсоқ жиынтық емес екенін қорғайды. Ол ғылымдағы объективтіліктің ғалымның шикі фактілерді белгілі бір тілге аударудан өзге ештеңе жасамайтынынан туындайтынын көрсетуді қалайды: "( ) ғалым фактіде жасайтыны – оны баяндау тілі". Ғылымның жалғыз үлесі – математикалық тілдің дамуы, ол пайдалы болжамдар ұсынады, бірақ олар нақты емес, себебі олар әрқашан нақты байқаулармен салыстырылып тексеріледі және қате болу мүмкіндігі бар.
Басқа салымдар
1955 жылы профессор Ричард Фейнман "Ғылымның құндылығы қандай?" деген мәселеге үлес қосты.