§9. Структура и уровни научного исследования.

Методологический анализ научного исследования преследует цель выявить те познавательные процедуры, которые используются при построении новой теории.

Применение принципа развития к методологии научного мышления дает возможность понимать научное познание в его развитии, т.е. перехода от более простых познавательных процедур и форм знания к более сложным. При этом нужно учитывать, что каждый вид знания получается с помощью определенных познавательных процедур. Поэтому не следует рассматривать тот или иной вид знания как нечто самостоятельное, существующее безотносительно к тем процедурам, с помощью которых оно получено.

Каковы же познавательные процедуры, которые осуществляет субъект исследования и существует ли какая-либо общая закономерность, которой подчиняется процесс исследования?

С первого взгляда может показаться, что исследовательская деятельность ученого индивидуальна и неповторима. Однако эта точка зрения ошибочна. Историками науки и методологами проделана огромная работа по реконструкции реального познавательного процесса в науке и его отдельных этапов.¹¹⁶ Проведенный анализ творчества классиков науки, специфики и структуры научного исследования показал, что несмотря на различия изучаемых объектов, национальные и социальные различия исследователей, исторических условий, - в их деятельности обнаруживаются некие общие моменты, поскольку они стремятся достичь истины. В процессе научного исследования обнаруживается некоторая общая закономерность.

Прежде всего, было выявлено, что в научном исследовании можно выделить две стадии: эмпирическое и теоретическое исследования, причем эмпирическое, в общем случае, первично по отношению к теоретическому. Была также выявлена сложная структура как эмпирического, так и теоретического исследования. Но это не все.

В ходе последующего анализа возникли серьезные основания для выделения еще одного уровня научного познания. На основе глубокого и всестороннего изучения процесса формирования физических теорий (о важности чего говорилось выше) было показано, что научное исследование, ведущее к познанию объективных законов данной предметной области, её существенных связей и отношений, в процессе своего формирования проходят последовательно стадии эмпирического, умозрительного и теоретического исследования. На каждой из них имеются специфические формы знания, полученные с помощью определенных познавательных процедур.¹¹⁷ (Здесь, однако, следует заметить, что у многих методологов умозрительное исследование не выделяется в особый этап исследования, его элементы включают в теоретическое исследование. Но это упрощает понмание реального исследовательского процесса).

Указанная последовательность стадий исследования обусловлена тем, что конечная цель научного исследования – раскрытие сущности изучаемого класса явлений, т.е. объяснение этих явлений. Но прежде чем объяснить эти явления, нужно их познать, описать. Эту задачу решает эмпирическое исследование и именно поэтому научное исследование должно начаться с эмпирического исследования.

После того, как изучаемая новая предметная область описана, вначале обычно делается попытка объяснить ее с помощью имеющегося уже старого теоретического знания. Когда на этом пути не удается достичь успеха, возникает необходимость в формировании нового теоретического знания. Но при этом оказывается, что принципиально новое теоретическое знание не может быть получено ни посредством индуктивного обобщения опытных данных, ни посредством дедуктивного вывода из старого теоретического знания. Попытки идти этими путями не приводят к ожидаемому результату – созданию новой теории. Приходится прибегать к помощи творческого воображения, фантазии, интуиции и т.п., т.е. к умозрительному исследованию. Именно умозрительное исследование приводит к новым идеям, на основе которых разворачивается теоретическое исследование, формируется новая теория, объясняющая эмпирическое знание.

Основными формами эмпирического знания являются: эмпирический факт, эмпирический закон и феноменологическая конструкция. В эмпирическом исследовании факт является результатом измерения и статистической обработке данных. Эмпирический закон является результатом обобщения (индукции) и интерполяции. Феноменологическая конструкция – формализованная дедуктивная система, построенная на основе фундаментального эмпирического закона.

Основные формы умозрительного знания: умозрительное понятие (конструкт), умозрительный принцип и умозрительная концепция. Конструкты образуются на основе особых исследовательских процедур нелогического характера (идеализация, интуиция, умозрительное обобщение). Умозрительный принцип получается в результате связи конструктов между собой и с имеющимися понятиями. Умозрительная концепция образуется на основе логических взаимосвязей умозрительных принципов.

Основные формы теоретического знания: программа (система теоретических принципов), «схема» ( фундаментальный теоретический закон), гипотеза (формализованная дедуктивная система, построенная на основе фундаментального теоретического закона, объясняющая известные эмпирические данные и предсказывающая новые) и собственно теория (та же дедуктивная система, проверенная экспериментом). Программа строится на основе выбор (селекции) теоретического принципа из множества умозрительных принципов. С помощью теоретического принципа предлагается некоторая структура возможного теоретического закона. Гипотеза – дедукция и интерпретация следствий из предполагаемого теоретического закона, позволяющие перейти от теоретических предсказаний к эмпирической проверке. Превращение гипотезы в теорию осуществляется посредством реального эксперимента. Такова, по В.П.Бранскому, общая закономерность формирования физической теории. Но такова, в общем, закономерность формирования не только физической, но и других теорий, хотя в физическом исследовании она проявляется более четко, ввиду относительной простоты физических явлений и процессов.

Данная общая характеристика научного исследования нуждается в некоторых пояснениях. Сделаем два замечания.

Первое. Есть впечатление, что каждый ученый по-своему идет к истине; но это объясняется тем, то одни из них занимаются преимущественно эмпирическим исследованием, другие – теоретическим, третьи сильны в сфере творческого воображения, т.е. своеобразным разделение труда. При этом каждый из них получает какие-то фрагменты истины. Полная же истина относительно данной предметной области достигается усилиями большего количества ученых разных поколений, после многих творческих поисков, колебаний и неудач, через которые реализуется общая закономерность исследования.

Второе. Разделение научного исследования на уровни (особенно когда в исследовании указывают только на эмпирический и теоретический уровни) не совпадает с делением процесса познания на чувственность и мышление. Чувственность и мышление характеризуют, главным образом, диалектику индивидуального познания, а эмпирический и теоретический уровни характеризуют диалектику общественного, научного познания. Но дело также в том, что эмпирический уровень не сводится только к совокупности чувственных данных, он включает и деятельность мышления, которое участвует и в наблюдении, и в эксперименте, и в обработке полученных данных. С другой стороны, теоретический уровень включает в себя экспериментальную деятельность, с фиксацией чувственно-данных.

После этого общего очерка структуры научного исследования перейдем к его более детализированной характеристике.

ЭМПИРИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

Научное исследование основывается на данных эмпирического исследования. Поворот науки от спекулятивных рассуждений к опыту произошел в эпоху Возрождения. Здесь хочется привести рассуждение Леонардо да Винчи (1452-1519): «Мне кажется, что пусты и полны заблуждений те науки, которые не порождены опытом, отцом всякой достоверности, и не завершается в наглядном опыте, т.е. те науки, начало, середина и конец которых не проходят ни через одно из пяти чувств. И если мы подвергнем сомнению достоверность всякой ощущаемой вещи, тем более должны мы подвергать сомнению то, что восстает против ощущений, каковы, например, вопросы о сущности бога и души и тому подобные, по поводу которых всегда спорят и сражаются и поистине всегда там, где недостает разумных доводов, там их заменяет крик, чего не случается с вещами достоверными. Вот почему мы скажем, что там, где кричат, там истинной науки нет, ибо истина имеет одно-единственное решение, и когда оно оглашено, спор прекращается навсегда, и если спор возникает снова и снова, то эта наука – лживая и путаная, а не возродившаяся (на новой основе) достоверность». Высоко оценивая роль опыта, Леонардо при этом указывал, что исследование не имеет права называться наукой, если «оно не прошло через математические доказательства».

В науке Нового времени большое внимание уделялось методологии эмпиризма, опоре на опыт и индуктивное обобщение данных опыта. Эту методологическую установку И. Ньютон (1642-1727) выразил в известной формуле «Hypotheses non fingo» («Гипотез не измышляю»). «До сих пор я изъяснял небесные явление и приливы наших морей на основании силы тяготения, но я не указывал причины самого тяготения…Причину же этих свойств силы тяготения я до сих пор не мог вывести из явлений, гипотез же я не измышляю. Все же, что не выводится из явлений, должно называться гипотезой, гипотезам же метафизическим, физическим, механическим, скрытым качествам не место в экспериментальной философии. В такой философии предложения выводятся из явлений и обобщаются с помощью индукции». Это любопытно. Но значит ли это, что в науке можно ограничиваться только чувственно-эмпирическими данными? И действительно ли этим грешил Ньютон?

Эмпирическое исследование имеет весьма сложную структуру. Первичной процедурой при исследовании новой предметной области, о которой нет предварительной информации, является наблюдение. Наблюдение – восприятие с помощью органов чувств (а также приборов) исследуемых явлений в условиях, когда наблюдатель не вмешивается в естественное течение процессов. Результатом наблюдения являются чувственные образы (ощущения и восприятия).

От обычного чувственного восприятия научно наблюдение отличается своей целенаправленностью и организованностью. Научное наблюдение обычно связано с решением определенной научной проблемы или задачи. Целенаправленность наблюдения связана с наличием предварительных идей, предположений, которые вызывают необходимость в наблюдении. Наблюдатель не просто фиксирует явления, а ищет их, руководствуясь некоторой идеей и прошлым опытом. Научные наблюдения должны собрать данные, которые могли бы стать основой для последующих разработок.

Традиционная методология эмпиризма предлагала не вмешиваться в природные явления и процессы в ходе их изучения, стремиться получать знания, так сказать, «очищенные» от особенностей познавательной деятельности ученых. Когда Н. Бор (1885-1962) говорил, что средства наблюдения влияют на результаты эмпирического исследования и от этого эффекта нельзя устраниться, это длительное время вызывало неприятие. Оппоненты Бора считали, что можно абстрагироваться полностью от возмущающего влияния прибора на результат исследования. Но в конце концов, ученый мир пришел к выводу, что в научном исследовании, в целом, невозможно «в чистом виде» представить объект как таковой, и задача исследования – описать его поведение во всевозможных ситуациях. Еще раз подчеркнем, что «чистого» опыта, такого, который не определяется некоторыми предположениями, задачами, целями, не существует. Без некоторых предпосылок теоретического плана, гипотез, принципов не возникает даже идея опыта. К. Поппер (1902-1994) называл абсурдной веру в то, что научное исследование может начинаться с «чистого листа», не имея «чего-то, похожего на теорию».

Но тем не менее, при организации наблюдения предполагается отвлечение от преобразующего воздействия наблюдателя на изучаемый объект. Наблюдатель либо вынужден, либо сознательно стремится изучать объекты в их естественных условиях. Так, при изучении астрономических объектов (движения планет, изучения состава звезд и т.п.) объект недоступен для практического воздействия на него и исследователь вынужден ограничиваться наблюдением. В других ситуациях, например в психологических и некоторых социологических исследованиях стремятся так организовать наблюдение, чтобы не было воздействия на изучаемый объект, который способен реагировать на сам факт наблюдения и изменяться при этом.

В процессе наблюдения отображаются качественные и количественные параметры изучаемых объектов, их пространственно-временные характеристики, процессы изменения, т.е. объекты со стороны их явления.

Исторически сложились и используются следующие виды наблюдения.

Первый – так называемое непосредственное наблюдение:

O

C

Здесь наблюдение идет на основе непосредственного воздействия объекта О на органы чувств наблюдателя С.

Непосредственное наблюдение определяется возможностями наших органов чувств. Но возможности органов чувств биологически ограничены. Так, органы зрения реагируют на электромагнитные колебания в диапазоне от 390 до 750 миллимикрон, органы слуха воспринимают механические колебания среды в диапазоне от 20 до 20000 герц. Мы не можем наблюдать невооруженным глазом звезды меньше 6-й величины, видеть движение пылинок в темноте и т.п. Нам трудно фиксировать данные, поступающие одновременно из разных сенсорных каналов.

Биологическая ограниченность органов чувств преодолевается благодаря применению приборов. Здесь мы имеем дело с так называемым опосредованным наблюдением, которое включает в себя два варианта.

Первый –

O

П’”

С

Между объектом и органом чувств субъекта помещается прибор, усиливающий воздействие объекта на субъект. Примером этому варианту наблюдения может служить использование в качестве прибора лупы, оптического телескопа и микроскопа.

Второй –

O

П””

С

Между объектом и органом чувств субъекта помещается прибор, качественно изменяющий не воспринимаемое действие объекта таким образом, что оно становится наблюдаемым.

Примером этого варианта может служить использование компаса, преобразующего воздействие магнитного поля Земли в зрительно наблюдаемые положения стрелки магнита.

Благодаря использованию приборов расширяется диапазон воспринимаемых явлений (расширяется количественно и качественно). Все явления материального мира становятся принципиально наблюдаемыми; это обстоятельство кладет конец агностическим сомнениям в познаваемости мира.

Результаты наблюдений зависят от специфики органов чувств наблюдателя, используемых средств наблюдения (приборов) и объективных свойств наблюдаемых явлений; поэтому при анализе результатов наблюдения нужно учитывать ряд обстоятельств:

во-первых, что в результатах наблюдения зависит от самого объекта и что – от специфики органов чувств;

во-вторых, что зависит от специфики применяемых приборов и что – от специфики самого объекта;

в-третьих, необходимо учитывать то, различается ли состояние и поведение объекта при наблюдении и поведение, которое имело бы место, если бы не было процесса наблюдения.

Приборы, увеличив количественно и расширив качественно способности наблюдения, стали посредником между объектом и субъектом. Это порождает проблему, с которой должна считаться вся наука и прежде всего современное эмпирическое естествознание – необходимость учета того, какое влияние приборы оказывают на получаемые результаты.

Практика научного исследования показала, что для того, чтобы результаты наблюдений давали возможно более объективную информацию, необходимо максимально разнообразить условия наблюдения. При этом объект будет выглядеть по-разному, но то сходное, что есть во всех наблюдениях, можно рассматривать как объективную информацию о наблюдаемых явлениях.

Второй метод эмпирического исследования – эксперимент. В отличие от наблюдения в ходе эксперимента субъект активно воздействует на объект исследования посредством других материальных объектов – экспериментальных установок ( ЭУ -инструментов, аппаратов и т.п.)

O

ЭУ

С

Реакция изучаемого объекта фиксируется обычно приборами, которыми оснащены экспериментальные установки. Отсюда видно, что между экспериментом и наблюдением есть тесная связь.

В эксперименте можно выделить три составляющие:

познающий субъект (экспериментатор), его деятельность;

экспериментальные средства;

объект исследования.

Первая составляющая – субъективная, вторая и третья – объективные стороны эксперимента. К субъективной стороне эксперимента относятся особенности органов чувств экспериментатора, его логические способности, уровень научных знаний, квалификация; к субъективной стороне также можно отнести цели и задачи экспериментатора и характер самой его деятельности. Вообще говоря, при характеристике эксперимента следовало бы учитывать все эти моменты, но обычно от некоторых из них отвлекаются.

Экспериментальные средства разнообразны. Среди них можно выделить:

приготовляющие устройства ( например, источники света или электрического тока, генераторы элементарных частиц и т.п.);

изолирующие устройства ( защитные экраны, вакуумные насосы и т.п.);

устройства, непосредственно воздействующие на объект (призмы для света, дифракционные решетки и т.д.);

средства усиления и преобразования (микроскопы, ускорители частиц и т.п.);

регистрирующие и измеряющие устройства ( гальванометры, счетчики, эмульсионные пластинки и т.д.).

Из этого перечная видно, что речь идет об эмпирическом естествознании. В других областях науки набор экспериментальных средств будет выглядеть несколько иначе, но везде нужны соответствующие виды устройств.

В ходе эксперимента обычно производится изолирование объекта от влияния побочных, несущественных обстоятельств, воспроизведение хода процесса в поддающихся контролю условиях, варьирование условий. Типичный ход эксперимента можно описать следующим образом. Имеется некоторое явление. Выбираются существенные аспекты этого явления. Естественно, что нужно определить, что является существенным и что несущественным. Так, в свое время при исследовании газов было решено, что существенными факторами являются температура, давление и объем, а такие факторы, как форма сосуда, в котором находится газ, или настроение физика-экспериментатора, являются несущественными. (Р.Карнап замечает с юмором: ставится эксперимент; заявление астролога о том, что нужно учесть расположение планет, отклоняется как несущественное).

Далее разрабатывается методика и план проведения эксперимента выделяется объект исследования и конструируются условия его нахождения, выбираются (создаются) экспериментальные средства, осуществляется воздействие экспериментальных средств на объект, фиксируются данные.

Задача эксперимента – установление зависимости между существенными свойствами объектов исследуемой предметной области.

Эксперименты различаются по специфике объектов исследования (физический, биологический, социальный и др.), по характеру целей, которые ставит перед собою экспериментатор ( поисковый, проверочный, демонстрационный ( учебный)), по характеру экспериментальный средств и способов их использования ( прямой ( натурный) и модельный). Значительный интерес представляет выявление специфики модельного эксперимента.

Моделирование применялось издавна, например в строительстве и в некоторых других сферах деятельности. Начиная с середины Х1Х века моделирование становится распространенным методом, используется систематически; в последующем оно становится все более широко применяемым методом. И не случайно, что с середины ХХ века моделирование стало предметом пристального внимания практиков, ученых, методологов.

Необходимость экспериментирования на моделях определяется объективными условиями и особенностями объектов познания, которые делают затруднительными или невозможными прямые эксперименты. Так, например, объект исследования может быть удален в пространстве (космические объекты) или во времени (события и процессы, существовавшие в пролом); объект может иметь очень большие размеры или недоступен наглядному созерцанию (пример последнему – объекты микромира); прямой эксперимент может быть экономически нерентабельным и нецелесообразным и т.д. Во всех подобных случаях для получения исходной научной информации целесообразно обращаться к эксперименту на моделях.

Если в натурном эксперименте экспериментатор с помощью средств исследования непосредственно воздействует на изучаемый объект, то в модельном эксперименте исследуется не объект ( оригинал), а модель, а оригинал в самом эксперименте не участвует.

О

М

ЭУ

С

В модельном эксперименте кроме тех действий, которые характерны для натурного эксперимента, добавляется операция построения модели и перехода от модели к объекту (оригиналу).

Некоторый объект рассматривается как модель, если он удовлетворяет следующим условиям:

Между моделью и оригиналом имеется сходство ( условие аналогии);

Модель является заместителем изучаемого объекта (условие репрезентации);

Изучение модели позволяет получить информацию об оригинале (условие экстраполяции).

Модель должна быть не только сходна с оригиналом, но и отличаться от него. Именно отличие и дает возможность «обойти» препятствия, имеющиеся при изучении оригинала.

По характеру, по способу замещения объекта ( оригинала) модели подразделяют на материальные и мысленные. В материальных моделях, независимо от того, сконструированы ли они искусственно или в качестве моделей использованы существующие в природе процессы или предметы, их отношения сходства с оригиналами существуют объективно, вне и независимо от сознания. Мысленные же модели конструируются в форме мысленных, идеальных образов, существующих в голове исследователя. К мысленным моделям, в частности относятся математические и компьютерные модели.

Специфика модельного эксперимента становится еще более наглядной, если сопоставить ход натурного и модельного эксперимента.

Натурный эксперимент Модельный эксперимент

Этапы эксперимента Этапы эксперимента

Разработка программы Разработка программы

проведения эксперимента проведения эксперимента

Выделение объекта и условий Выделение объекта и

исследования условий исследования

Выбор или создание Построение модели

экспериментальных средств

Экспериментальное Выбор или создание

исследование объекта экспериментальных средств

Обработка результатов Экспериментальное

исследования исследование модели

Обработка результатов

исследования

Переход от модели к объекту

Право на перенос полученных результатов при исследовании модели на оригинал должно быть теоретически обосновано. Объективные основания модельного эксперимента заключаются в существовании общих закономерностей организации и функционирования различных явлений.

Теоретической основой модельного эксперимента в области физического моделирования является теория подобия. В ней формулируются условия, при которых физические системы считаются подобными и даются указания о возможности переноса результатов эксперимента с одной системы на другую. В отношении подобия (гомоморфизма или изоморфизма) могут быть материальные системы, принадлежащие к различным формам движения материи. В таком случае, например. создаются электрические модели для изучения свойств механических систем.

Логической формой вывода, используемой в модельном эксперименте, является аналогия. Аналогия – умозаключение, в котором от сходства объекта в одних признаках делается вывод о сходстве этих объектов в других признаках.

Схема аналогии:

Объект А имеет признаки а, б, в, х

Объект В имеет признаки а, б, в

Вероятно, объект В имеет признак х

Примером может служить следующая ситуация. Модель самолета ( А) имеет такую же форму ( а), такое же отношение веса к плоскости крыльев (б), такое же соотношение между весом носовой части и остальной части фюзеляжа (в) как и конструируемый самолет ( В). При испытании модели в аэродинамической трубе оказывается, что модель неустойчива ( х). На основании аналогии (сходства в трех признаках) делается вывод, что конструируемый самолет будет неустойчив при полете.

Аналогия дает в принципе вероятные выводы. Степень вероятности их зависит от ряда факторов: и от числа общих признаков у сравниваемых объектов, и от характера признаков, и от связи сравниваемых признаков друг с другом.

Непосредственная цель и результаты научного наблюдения и различных форм экспериментирования – получение и накопление фактов. Научный факт – первая, исходная форма эмпирического знания.

Понятие факта неоднозначно. В научной и житейской практике термин «факт» употребляется в следующих значениях:

Как некоторое событие, явление ( лат. Factum – сделанное, совершившееся);

Как особого рода эмпирическое высказывание, в котором описывается познанное событие или явление;

Как синоним слов «верно», «истинно» ( например, «факт, что сумма внутренних углов треугольника равна двум прямым»). Последнее значение не является специфическим для понятия факта и его можно исключить из рассмотрения.

Для первого и второго значения во избежание путаницы четко различать факт как объективно существующее событие и факт как описание события. «Если факт есть событие или явление объективного мира, то зачем наряду с понятием о событии вводится понятие о факте, т.е. зачем нужны два разных термина для обозначения одного и того же? Ответ состоит в том, что здесь одно и то же рассматривается в разных отношениях. Когда мы говорим о событии или о явлении, мы их рассматриваем онтологически, безотносительно к субъекту, но в различных – причинных, генетических и т. п. – отношениях к другим событиям и явлениям. Когда же мы эти события называем фактами, мы их рассматриваем гносеологически, т.е. в их отношении к познающему субъекту, к гипотезам и теориям, которые создаются на основе фактов».¹¹⁸

Факты науки – это такие стороны объективного мира, которые вошли в сферу познавательной деятельности человека, зафиксированы с помощью наблюдения и эксперимента. В отличие от фактов действительности, которые существуют независимо от того, что о них думают люди и которые не являются ни истинными, ни ложными, факты науки, будучи предложениями, имеют истинностную оценку. Причем они должны быть истинными. Ложность и факт науки – несовместимые понятия.

Идеальный исследователь (наблюдатель, экспериментатор), использующий идеальные средства исследования, не допускает в процессе эмпирического исследования промахов и систематических ошибок. Но это не исключает возможности случайных ошибок. Описание единичного наблюдения или эксперимента может не фиксировать объективное положение дел в «чистом» виде, свободном от случайных воздействий и возможных искажений. Надежная информация может быть получена на основе сравнения результатов наблюдения ( множества наблюдений) и экспериментов, выделения в них повторяющегося, устранения случайных возмущений и погрешностей, связанных с ошибками в ходе исследования. Если при этом производятся измерения, то данные фиксируются в количественной форме и для эмпирического факта требуется статистическая обработка данных. Отсюда видно, что в эмпирическом исследовании используются индуктивные методы. Индуктивное ( статистическое) резюме составляет содержание понятия « эмпирический факт». Эмпирический факт выражается в логической форме так называемого протокольного высказывания ( фактофиксирующего предложения).

Следует заметить, что записанные показания прибора – ещё не научный факт. Нужно связать эти оказания с изучаемым объектом, выявить те теоретические положения, на основе которых описывается работа различных экспериментальных установок и приборов. Так, если нет соответствующих теоретических представлений, то щелчки счетчика Гейгера или траектории в камерах Вильсона нам ничего не говорят о микромире. Необходима интерпретация работы приборов.

Итак, факт науки – достоверное знание, отображающее объективно существующие свойства явлений, результат описания и обобщения эмпирических данных.

На следующем этапе эмпирического исследования осуществляется сравнение вновь полученных фактов между собой и с зафиксированными ранее. В результате такого сравнения могут быть обнаружены зависимости между фактами, «регулярности». Эти регулярности иногда называют элементарными эмпирическими законами.

Дальнейший ход эмпирического исследования является обнаружение зависимостей между элементарными эмпирическими законами и нахождения более общих эмпирических закономерностей вплоть до нахождения фундаментального эмпирического закона. Он будет уже формулироваться на искусственном языке с помощью математического аппарата ( функции, графики и т.д.).

Фундаментальный эмпирический закон выполняет функции эмпирического объяснения и эмпирического предсказания. Фундаментальный эмпирический закон объясняет все известные в данной предметной области интегральные законы и предсказывает ( в данной предметной области) новые интегральные законы. Здесь можно привести пример из истории физики, когда при исследовании газов было в качестве фундаментального эмпирического закона предложено уравнение Клапейрона, использование которого давало эмпирическое объяснение законам Бойля-Мариотта , Шарля и Гей-Люссака, а также предсказать новые газовые законы (формулы Пуассона).

Фундаментальный эмпирический закон обычно находится методом проб и ошибок. Из известных исследователю математических структур он выбирает такие, из которых в принципе можно получить посредством дедукции все известные интегральные законы. Производя экспериментальную проверку ( проверку предсказания новых интегральных законов, вытекающую из той или иной математической структуры) исследователь отбирает ту структуру, которая дает предсказание, согласующееся с экспериментом.

Высшей формой эмпирического знания (об изучаемой предметной области) является так называемая феноменологическая конструкция, представляющая собой систему, построенную на основе эмпирических законов, из которых дедуктивно выведены следствия. Феноменологическая конструкция представляет собою формализованную дедуктивную систему. Степень сложности искусственного языка этой системы зависит от характера той предметной области, к которой относится эта конструкция. Физический смысл феноменологической конструкции определяется теми эмпирическими понятиями, которые входят в содержание фундаментального эмпирического закона ( в нашем примере это понятия газа, температуры, давления и объема в уравнении Клапейрона).

Феноменологическая конструкция, оперирующая эмпирическими понятиями и эмпирическими законами, еще не является теорией в собственном смысле ( как думают, например, позитивисты), хотя внешне она по своей структуре напоминает теорию.

УМОЗРИТЕЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

После нахождения фундаментального эмпирического закона возникает необходимость его объяснения и предсказания другого эмпирического закона. С этой целью обычно исследователь обращается к уже имеющемуся теоретическому знанию. Так, например, в различных теориях электромагнитного поля, построенных в Х1Х в., пытались объяснить свойства нового объекта (поля), сочетая законы движения твердого тела и законы движения жидкости. Однако рано или поздно обнаруживается невозможность исчерпывающе объяснить новое эмпирическое знание старыми понятиями и законами. При таком объяснении появляются парадоксы. Это, в конечном счете, обусловлено тем, что объект исследования лежит за пределами применимости старых теоретических понятий. Последнее обстоятельство обуславливает необходимость выхода за рамки этих понятий. Становится необходимым создавать новые неэмпирические понятия, входить за рамки старых теорий Исследование переходит на умозрительную стадию.

До сравнительно недавнего времени об умозрительном исследовании практически не говорилось. Считалось многими, что от эмпирического исследования путем индукции возможен переход к построению теорий. В ХХ веке была осознана необходимость выделения умозрительного исследования наряду с эмпирическим и теоретическим. А. Эйнштейн ( 1879-1955) писал: «В настоящее время известно, что наука не может вырасти на основе одного только опыта и что при построении науки мы вынуждены прибегать к свободно создаваемым понятиям, пригодность которых можно a posteriori проверить опытным путем. Эти обстоятельства ускользали от предыдущих поколений, которым казалось, что теорию можно построить чисто индуктивно, не прибегая к свободному, творческому созданию понятий. Чем примитивнее состояние науки, тем легче исследователю сохранять иллюзию по поводу того, что он будто бы является эмпириком. Еще в Х1Х веке многие верили, что ньютоновский принцип «hypotheses non fingo» должен служить фундаментом всякой здравой естественной науки. В последнее время престройка всей системы теоретической физики в целом привела к тому, что признание умозрительного характера науки стало всеобщим достоянием». Эйнштейн подчеркивал, что «никакой логический путь не ведет от наблюдений к основным принципам теории».

В умозрительном исследовании применяются разнообразные приемы творческого воображения. Среди них указывают на аналогию, агглютинацию (греч. – «склеивание»), когда в образе сочетаются части различных предметов, идеализацию, типизацию, интуицию. Творческое воображение существует и на уровне подсознания, и на уровне сознания, когда предпринимаются волевые усилия для создания образов.

Умозрительное исследование начинается с обработки имеющегося знания. Идет «идеализация» этого знания, формируются так называемые идеализированные объекты ( «идеалы»). В общем случае для формирования идеализированных объектов применяется следующая процедура. У некоторого понятия есть признаки, имеющие количественные характеристики. Производим видоизменение одного ( или нескольких) признаков, устремляя его ( или их) к нулю; другие признаки при этом принимают некоторые предельные значения ( они могут возрастать, исчезать или оставаться неизменными).

Приведем показательный пример. В эмпирическом понятии твердого тела имеются признаки: масса, объем, способность к определенным деформациям. Устремляя объем к нулю, в пределе получаем идеализированный объект «материальная точка». Естественно, что реальный объект не является материальной точкой; материальных объектов без объема не существует ( а «материальная точка» имеет нулевой объем). Аналогичным образом создаются, например, такие идеализированные объекты, как некоторый предельный случай существующих физических маятников, когда отвлекаются от сопротивления воздуха и сил трения и т.д.

Возникает вопрос: что даёт создание идеализированных объектов? Дело в том, что объяснение эмпирических законов предполагает переход с уровня явления на уровень сущности; от наблюдаемых явлений нужно перейти к их внутренним сущностным характеристикам. С помощью идеализированных объектов исследователь устраняет факторы, мешающие проникновению в сущность. Он как бы мысленно идет по линии отделения сущности от явлений. Идеализированный объект как бы «очищается» от многих признаков, характеризуется ограниченным и точно фиксированным набором признаков. Ограничивая множество признаков, исследователь получает возможность свободно строить мысленные образы того, что происходит с оставшимися в идеализированных объектах признаках.

Идеализация создает возможности для выявления общего в различных объектах; так, в понятиях «материальной точки», «идеального газа» и т.п. фиксируется нечто общее в объектах.

При создании идеализированных объектов ( «идеалов») используется ряд познавательных приемов («абстракций»). Среди них, прежде всего, нужно указать на абстракцию упрощения, которая состоит в отвлечении от ряда признаков и сохранения некоторых из них. Затем применяется абстракция отождествления, которая позволяет рассматривать идеализированный объект как представителя всех объектов изучаемой предметной области. И, наконец, нужно отметить абстракцию потенциальной осуществимости, которая состоит в том, что допускается возможность осуществления любого конечного числа каких-то конкретных процессов, операций. Когда, например, мысленно уменьшается величина сил, действующих на тело, до нуля, то здесь применяется абстракция потенциальной осуществимости ( а ведь в принципе нельзя создать абсолютно изолированную систему). В итоге же получается «идеал» - инерциальная система, движущаяся в отсутствие действующих на нее сил абсолютно равномерно и прямолинейно.

После формирования идеализированных объектов исследователь ищет и использует некоторый структурный образ («гештальт», по В.П.Бранскому). Элементы этого структурного образа замещаются идеализированными объектами, вследствие чего возникает некоторое умозрительное представление. Это умозрительное представление далее мыслится как характеристика реальных объектов, вследствие чего получаем умозрительное понятие ( конструкт). Примерами этого процесса могут служить: построение Кеплером умозрительного представления о всемирном тяготении, которое использовало структурный образ магнита, притягивающего железо; представление об идеальном газе, которое использовало структурный образ роя мошек, в котором каждая мошка заменена материальными точками. Формирование конструкта завершается его обозначением ( на естественном или искусственном языке).

Мы приводили примеры образования конструктов из области физики. Но конструкты образуются и в других областях научного исследования. Примером последнему может служить конструкт «идеализированный товар» (товар, который обменивается на другой в соответствии с законом стоимости).

Конструкты создаются и вне науки (например, в сказках, фантастической литературе и т.п.).

В создании идеализированных объектов и умозрительных понятий (конструктов) важную роль играет творческое воображение и интуиция. Процесс творчества предполагает выход за пределы того, что непосредственно вытекает из имеющихся данных опыта и теоретических положений. Выбор способа идеализации, нахождение некоторого структурного образа, замещение его элементов идеалами – во всем этом необходимым образом участвует творческое воображение и интуиция. Эйнштейн в этой связи говорил, что идеи, понятия, принципы новой теории являются продуктами «изобретения», «догадки», «интуиции», рождаются как свободное действие творческого разума. И не случайно существует ряд концепций, говорящие о приемах стимулирования творческого воображения и интуиции.

А.Осборн предложил метод «брейнсторминга» («мозговой штурм», «мозговая атака»). Некоторый коллектив решает задачу. При этом соблюдается четыре принципа: 1) исключение критики любой, даже самой заумной мысли; 2) поощрение любого ассоциирования; чем более дикая идея, тем лучше; 3) предлагать как можно больше идей; 4) исходить из того, что идеи не являются ничей личной собственности.

У.Гордон – основоположник так называемой синектики ( термин «синектика» обозначает объединение разнородных элементов) понимает синектику как теорию, предназначенную для сознательного использования подсознательных психологический механизмов. В синектике предлагается широко пользоваться аналогиями. Один из вариантов: члены группы ученых воображают себя элементами изучаемой ситуации (апример, физик воображает себя элементарной частицей и спрашивает себя: как бы я себя вел, будь я этой частицей). Есть и еще ряд предложений (морфологический анализ, стратегия семикратного поиска, метод гирлянд, случайностей и ассоциаций и др.). Много говорится об интуиции.

Интуиция нередко понимается как неожиданное решение какой-то проблемы, которое не является результатом последовательного логического вывода из имеющихся данных; при этом есть чувство непосредственной очевидности интуитивно найденного результата и уверенности в его истинности. Существуют различные концепции интуиции. При этом нужно подчеркнуть, что интуиция всегда основана на некоторой накопленной информации и предполагает в последующем необходимость обоснования и проверки. Практика показывает, что нередко интуиция оказывается ошибочной. Вообще говоря, получаемое с помощью интуиции знание носит не достоверный, а вероятностный характер. Интуитивная догадка – лишь шаг к последующему теоретическому исследованию.

Умозрительное исследование не завершается образованием умозрительных понятий ( конструктов). По мере создания и накопления множества конструктов они сопоставляются, связываются со старыми понятиями и между собой. Здесь открывается широкое поле для умозрительной деятельности. Результатом её будут высказывания, содержащие конструкты ( такие высказывания называют «умозрительными принципами»).

История науки знает много примеров умозрительной деятельности. Так, Галилей, представив в воображении идеальный шар, катящийся по идеально гладкой плоскости, строго горизонтальной, пришел к выводу, что в этих условиях шар не остановится. Это умозрительное представление («умозрительный принцип») впоследствии лег в основу сформулированного Ньютоном принципа инерции. Эйнштейн использовал при создании теории относительности мысленный образ кабины лифта в космическом пространстве. В этом лифте некоторое тело давит на пол лифта. Наблюдатель, находящийся в лифте, не может определить, что является причиной давления на пол лифта: сила тяжести или ускорение движения кабины «вверх». Отсюда Эйнштейн приходит к принципу эквивалентности гравитационной и инертной массы.

При связи конструктов друг с другом или другими понятиями используются некоторые структурные образы. Роль таких структурных образов может играть известный закон. В знаковой структуре этого закона некоторые его элементы замещаются знаками, обозначающими конструкты. Например, замещая в законе равенства сил гравитационного действия и противодействия понятия «сила тяготения между материальными точками» конструктом «сила магнитного взаимодействия между бесконечно малыми элементами тока», получаем принцип Ампера.

В ходе умозрительной деятельности могут возникать разнообразные высказывания, в том числе и «бессмысленные». Уже на умозрительной стадии исследования необходимо из множества всевозможных умозрительных принципов выделить подмножество осмысленных. Нетрудно усмотреть, что умозрительный принцип окажется бессмысленным, если в нем конструкту (или конструктам), входящему в этот принцип, приписывается такой признак, который несовместим с содержанием конструкта. Примером этому может служить умозрительный принцип, содержащий конструкт алхимии – «философский камень» : «философский камень не может сделать человека богатым». Этот принцип должен быть отвергнут, поскольку его содержание противоречит конструкту «философский камень», поскольку у алхимиков философский камень может превращать «неблагородные» металлы в «благородные». С другой стороны, принцип «русалка может дышать воздухом» является осмысленным, поскольку не противоречит смыслу конструкта «русалка» в народных сказках.

Но это не все. Приведенные выше примеры умозрительных принципов относились к некоторым реально не существующим объектам. Умозрительные принципы могут быть и осмысленными, но это еще не делает их истинными. Естественно, что такие умозрительные принципы ничего не дают для построения научной теории. Поэтому нужно провести отбор («селекцию») из осмысленных умозрительных принципов таких, которые дают возможность для последующего теоретического исследования.

На основе некоторой совокупности умозрительных принципов можно дедуктивным путем сконструировать некоторую систему утверждений (так называемую умозрительную концепцию). Практически можно, исходя из некоторых умозрительных принципов, создать множество различных умозрительных концепций. Завершается умозрительное исследование сравнительным анализом различных умозрительных концепций, отбрасывания некоторых и выделения для последующей работы других.

Отметим, в заключение, что умозрительное знание по отношению к фиксированной предметной области может быть трех видов: информация о существующем в данной области объекте, о несуществующем объекте и об объекте, существование которого в данной области проблематично.

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

Основания для теоретического исследования подготавливаются на уровне умозрительного исследования. Теоретическое исследование начинается с того, что из множества умозрительных принципов выбирается небольшое число в качестве исходных принципов новой теории. (В частном случае, может быть выбран один принцип). Эти принципы должны давать возможность объяснить установленные эмпирические законы и предсказывать новые. Но как найти такие принципы?

Выбор исходных принципов, вообще говоря, может идти методом проб и ошибок. Но если учесть, что на стадии умозрительного исследования может быть создано огромное количество умозрительных принципов, то метод проб и ошибок – малоэффективен. На помощь приходит, как уже говорилось, проверка принципов на их осмысленность, непротиворечивость. Но этого мало. Необходимо дальнейшее ограничение множества умозрительных принципов. В этом процессе существенную роль играет философское мировоззрение исследователя ( о чем подробнее будет сказано ниже). В оставшейся части принципов, возможно, придется пользоваться методом проб и ошибок, но множество вариантов принципов будет заметно меньшим.

На основе выбранных принципов из некоторого множества знаковых структур (содержащихся в информационной области исследователя) выбирается некоторая структура для формулировки возможного теоретического закона («схема», по В.П.Бранскому). В физике такой «схемой» является некоторая математическая структура (отличная от тех, которые использовались на предыдущих этапах исследования). Физик выбирает из множества математических структур такую, из которой можно получить формулировку теоретического закона.

Теоретический закон отличается от фундаментального эмпирического закона по содержанию ( содержит вместо эмпирических понятий конструкты) и по форме ( формулируется на новом искусственном языке, отличающемся от старого). Здесь нужно меть в виду, что в теоретическом исследовании имеют дело не с реальными, а с идеализированными объектами, конструктами. Классическим примером этому этапу исследования могут служить уравнения Максвелла, содержащие конструкты «электромагнитное поле», «ток проводимости», «ток смещения», выраженные на языке векторного анализа ( этот язык по отношению к тому, который использовался раньше, например Герцем, был новым искусственным языком).

Чтобы умозрительный принцип превратился в теоретический принцип, он должен подвергнуться специальной обработке: каждому конструкту должна быть сопоставлена определенная величина с указанием способа её измерения («квантификация»), квантифицированный принцип должен быть записан в соответствующем искусственном языке, причем должен быть сделан переход от старого искусственного языка к новому. Полученный теоретический принцип лежит в основе некоторой гипотезы относительно возможного теоретического закона.

Из принятого как некоторая догадка предположения о структуре возможного теоретического закона далее разворачивается комплекс логически выведенных следствий. В этой связи Эйнштейн говорил, что работа физика-теоретика делится на две части: во-первых, он должен находить ( не выводить, а «как бы выведывать у природы») общие принципы и, во-вторых, разворачивать вытекающие из этих принципов следствия.

Понятие гипотезы употребляется в разных смыслах. В широком смысле, гипотеза – догадка о чем-либо. В этом плане гипотеза есть и в эмпирическом исследовании (например, предположение о возможных условиях эксперимента, о возможном объекте наблюдения и т.п.) и в умозрительном исследовании ( например, предположение о подлежащих идеализации понятиях ). В узком смысле понятие гипотезы относится к теоретическому исследованию («научная гипотеза»). Будем использовать понятие гипотезы в последнем варианте. Собственно научная гипотеза заключается в некотором предположении о теоретическом законе и дедуктивном развертывании системы следствий из этого предположения. Научная гипотеза должна удовлетворять ряду требований.

Гипотеза не должна противоречить известным фактам и эмпирическим законам исследуемой предметной области. Если среди известных фактов и эмпирических законов имеются такие, с которыми гипотеза не согласуется, она должна быть отброшена или переформулирована так, чтобы соответствовать всей совокупности фактов и эмпирических законов, для объяснения которых она предложена.

Но это требование нуждается в оговорке. Дело в том, что не всегда несоответствие гипотезы эмпирическим данным нужно расценивать как несостоятельность гипотезы. История науки знает примеры, когда эмпирические данные, считающиеся истинными, были на самом деле ошибочными. Так, когда Д.И.Менделеев выдвинул свою гипотезу о периодическом законе химических элементов, то атомный вес некоторых известных в то время элементов не соответствовал предложенному закону. Менделеев, уверенный в истинности выдвинутой им гипотезы, утверждал, что расхождение между периодическим законом и эмпирическими данными объясняются ошибками в определении атомных весов и оказался прав. Новые, более точные измерения атомных весов ряда элементов дали результаты, согласующиеся с законом ( например, атомный вес урана считался 120, закон требовал 240, новые измерения дали 238). Это означает, что в случае расхождения гипотезы с эмпирическими данными нужно, чтобы эти данные были точно установленными. Существуют и такая ситуация, когда гипотеза согласуется с некоторыми эмпирическими данными, но есть и такие, которые гипотеза не объясняет. Это может служить основанием для изменения гипотезы (часто путем введения дополнительных допущений).

Гипотеза не должна противоречить теоретическим законам, ранее установленным относительно исследуемой предметной области. Поэтому, например, любая гипотеза относительно физических явлений, которая противоречит закону сохранения и превращения энергии, не удовлетворяет требованию, предъявляемому к научным гипотезам ( в частности, до сих пор появляющиеся проекты «вечного двигателя» не рассматриваются как научные гипотезы).

Гипотеза должна удовлетворять требованию принципиальной проверяемости, т.е. дедуктивно выведенные из предлагаемого теоретического закона следствия должны быть прямо или косвенно сопоставимы с опытными данными. Здесь следует различать принципиальную, с одной стороны, и технически осуществимую, с другой, проверку истинности гипотезы. Принципиальная проверяемость гипотезы возможна, когда она сформулирована без нарушения объективных законов. Так, гипотеза о составе атмосферы Венеры была принципиально проверяемой, а техническая реализация проверки стала осуществимой со времени полета к ней автоматических станций. А гипотеза о поведении элементарной частицы «самой по себе» будет принципиальное непроверяемой, т. к. в мире не существует чего-то такого, что абсолютно изолировано от окружающей среды.

Гипотеза не должна противоречить принципам научно-философского мировоззрения. Именно поэтому, например, оказалась неприемлемой гипотеза психофизического параллелизма. Само по себе соответствие, согласование гипотезы с научно-философским мировоззрением еще не гарантирует истинности гипотезы, но исключает из рассмотрения псевдонаучные гипотезы ( типа связи человека с мировым разумом и т.п.).

Иногда к сказанному добавляют требование простоты. Гипотеза должна быть максимально простой, способной из одного допущения объяснить все известные факты и эмпирические законы из той предметной области, относительно которой она выдвигается. Иногда в ходе исследования кроме основной гипотезы предлагаются дополнительные предложения. Требование простоты призывает к минимизации этих допущения ( «бритва Оккама»).¹¹⁹

Гипотеза с гносеологической тоски зрения представляет собою знание, истинность или ложность которого еще не установлена. Утверждения гипотезы являются вероятностными суждениями, а предложения теории – достоверными ( истинными) суждениями. Подтверждение ( «верификация») гипотезы превращает ее в теорию, вероятностное знание в достоверное, и наоборот, опровержение ( «фальсификация») отбрасывает гипотезу как ложное предположение.

В процессе обоснования и проверки гипотезы можно выделить логические и практические процедуры. Здесь, во-первых, следует указать необходимость логической корректности гипотезы. Следствия из исходного предположения должны быть строго логически выводимыми из него. Если окажется, что следствия из исходного допущения противоречат друг другу, то это заставляет думать о ложности этого допущения.

Во-вторых, в разворачивании и обосновании гипотезы большое значение имеет так называемый мысленный эксперимент. В нем предлагается переход от конструктов, новых теоретических понятий к наглядным представлениям («интерпретация»), определяется план реального эксперимента, выявляются следствия из предполагаемого теоретического закона, доступные экспериментальной проверке. В реальном эксперименте осуществляется эта проверка. Если результаты экспериментов совпадают с выведенными логически следствиями, то гипотеза подтверждена ( верифицирована), если же выведенные из предполагаемого теоретического закона следствия не соответствуют эмпирическим данным, то гипотеза опровергается (фальсифицирована).

Говоря об обосновании гипотезы, следует указать на некоторые интересные моменты. Гипотеза может быть фальсифицирована отдельной эмпирической проверкой, тогда как для верификации этого может быть недостаточно. Степень верифицируемости возрастает с увеличением числа подтверждений гипотезы. Поэтому между верификацией и фальсификацией нет симметрии.

Особую роль в проверке гипотезы имеет обнаружение таких эмпирических данных, которые не были известны к моменту выдвижения гипотезы и которые её подтверждают. Так, решающим аргументом в пользу выдвинутой Д.И.Менделеевым гипотезы о периодическом законе химических элементов было открытие предсказанных элементов: галлия, скандия, германия и др.

Подтверждение гипотезы превращает её в теорию. Теория – это система логически взаимосвязанных предложений, отражающая существенные внутренние связи некоторой предметной области. Логическая структура гипотезы и теории одинакова, различие – в характере исходных предпосылок: в гипотезе они – вероятные, в теории – истинные предложения. Логическая структура теории носит дедуктивный характер: из некоторых истинных предложений, рассматриваемых в качестве исходных, логически следуют все другие, производные истинные предложения.

В структуру предложений, выражающих теоретические законы, входят теоретические понятия. В отличие от эмпирических понятий, которые наглядны, конкретны, часто многозначны, теоретические понятия характеризуются ненаглядностью, абстрактностью, однозначностью. Теоретические законы по своей логической форме – универсальные суждения.

На основе теоретических законов разворачивается система предложений теории. Дедукция позволяет получить из относительно небольшого числа исходных утверждений множество следствий. Достоверность получаемых с помощью логических выводов следствий избавляет от необходимости проверять истинность каждого отдельного предложения теории. Это ускоряет развитие теоретического знания, делает его использование на практике надежным и эффективным.

Теория как система знаний характеризуется такими признаками как предметность, адекватность и полнота описания, интерпретируемость, проверяемость. Эти признаки можно рассматривать как определенные требования, предъявляемые к теории. Нетрудно заметить, что есть определенное сходство между требованиями, предъявляемыми к теории и гипотезе.

Предметность теории заключается в том, что вся совокупность понятий и суждений конкретной научной теории должна относиться к определенной предметной области. Законы теории ограничивают предметную область, к которой относится данная теория. Они же формулируют своеобразные запреты, указывают, какие ситуации, свойства, отношения и процессы запрещено рассматривать в рамках данной теории.

Адекватность и полнота заключаются в том, чтобы предложения, полученные в языке теории, описывали все существующие ситуации в ее предметной области.

Интерпретируемость связана со следующим обстоятельством. При формировании теории создаются такие понятия (например, в физике «странность», «отрицательная вероятность» и т.п.), значения которых непосредственно не ясны. Возникает необходимость в их интерпретации – эмпирической или семантической – выявления их объективного содержания, то есть указания на объекты и отношения предметной области, к которой относится данная теория.

Эмпирическая интерпретация заключается в установлении связи между теоретическим языком и «языком наблюдения», выступающим как совокупность определенных эмпирических данных. Если, например, некоторые значения величин, полученных теоретически, совпадают с значениями величин, полученными в эксперименте, то утверждения данной теории эмпирически интерпретированы. Но не все понятия теории непосредственно интерпретируемы. Имеются такие понятия, которые являются необходимым звеном теоретической системы, но относительно их нельзя сказать, что именно, какие объекты и отношения они обозначают. Отсюда возникает необходимость их семантической интерпретации, т.е. выяснения их значения через сопоставление с другими понятиями ( в том числе и с философскими категориями).

Проверяемость и истинность теории заключается в возможности установления соответствия теории свойствам и отношениям объектов её предметной области. В конечном счете, как указывалось, истинность теории связана с е эмпирической проверкой.

К требованиям, предъявляемым к теории, иногда относят требование простоты. Принцип простоты, как методологическое правило, восходит к представителю номинализма в поздней схоластике В.Оккаму (ок.1285-1349), призывавшему «не множить сущностей без необходимости». Эйнштейн употреблял термин «естественность» теории как отсутствие в ней излишних искусственных построений. К решению задачи отражения объективной реальности нужно идти наиболее рациональным, простым, ясным путем.

Теория представляет собой систему предложений, отражающих существенные моменты определенной предметной области. Будучи по своему объективному содержанию отражением сущности ( законов, возможностей, причинности и т.д.), теория объясняет имеющиеся факты и законы и предсказывает новые.

В методологии науки предлагаются следующие виды объяснения.

Причинное объяснение (нахождение причин явлений изучаемой предметной области).

Объяснение через закон (указание на законы, по которым происходят явления).

Структурное объяснение ( раскрытие структуры предметной области).

Функциональное (выяснение функций, выполняемых частью системы, как условия существования целостной системы ).

Генетическое (или историческое – выявление условий, причин возникновения и развития систем).

Здесь дана простая сводка видов объяснения, на которые указывается обычно в литературе. Представляло бы интерес дать систему видов объяснения, которая учитывала бы атрибутивное понимание материального объекта. Но это предполагает специальное исследование.

Предсказание заключается в выведении из теории следствий, которые допускают возможность таких фактов и законов, которые существуют, но неизвестны, или таких событий, которые могут произойти в будущем.

Объяснение и предсказание связаны. Связь между ними состоит в том, что они являются функциями одной теории и используют один и тот же логический аппарат – дедукцию следствий из исходных теоретических предпосылок. Разница в том, что в объяснении теория используется для уже известных фактов и законов, а в предсказании – для еще неизвестных или еще не существующих, но принципиально возможных.

Научное предсказание, прогнозирование, предвидение имеют большое значение для практической деятельности людей, для эффективного управления сложными системами в области общественного производства и общественного развития и контроля над ними.

Реализация функции предсказания может вывести исследование за рамки той предметной области, относительно которой установлена теория. Более широкая предметная область становится, прежде всего, полем нового эмпирического исследования. И далее повторяется весь указанный цикл научного исследования. Относительно более широкой предметной области устанавливается новая теория. Отношение этой новой теории к старой характеризуется принципом соответствия: при формировании новой теории, относящейся к более широкой предметной области, она не должна вступать в противоречие с установленной ранее теорией; старая теория становится частным случаем новой в пределах начальной, более узкой предметной области. Так, например, классическая механика стала частным случаем относительно квантовой механики. А затем новая теория, реализуя функцию предсказания, выводит исследование на еще более широкую предметную область. Снова идет эмпирическое исследование. И т.д.

Строгая дедуктивная структура научной теории является некоторым идеалом, к которому в той или иной мере приближаются конкретные теории. Обычно же в научных теориях наряду с элементами дедуктивного построения находятся индуктивные обобщения, вспомогательные определения, еще не проверенные допущения и т.п. Не всегда ученый осознает отличие теории от феноменологической конструкции, называя теорией и собственно теорию, и феноменологическую конструкцию.

В идеализированном виде теорию можно представить как некоторую систему понятий и суждений, в которой все понятия определены и все суждения логически выведены из других суждений. Но такая ситуация в принципе неосуществима. Прежде всего, дело заключается в том, что понятия определяются через другие понятия. Если мы требуем, чтобы в теории все понятия были определены, тогда имеются две возможности: или нужно допустить бесконечную цепь определений, или – круг в определении. И то и другое неприемлемо для строго дедуктивной теории

Аналогичным образом, чтобы логически обосновать ( вывести) все суждения теории, нужно или допустить бесконечный ряд суждений, или круг в доказательстве. Отсюда следует, что в теории не все понятия определены и не все суждения обоснованы. Это, конечно, не означает, к примеру, что суждения вообще не обоснованы, но их обоснование выходит за рамки структуры данной теории ( а обосновывается практикой или в другой теории). Но при всем при том, сохраняется тенденция к созданию строго дедуктивных теорий, как некоторого идеала.

Исторически первым примером такой теории является эвклидова геометрия. Эвклид разделил все геометрические суждения на аксиомы, постулаты, определения и теоремы. Эвклид начинал свою геометрию с определения таких понятий как точка, линия. При этом оставались неопределяемые понятия. Так, определяя точку как то, что не имеет частей, он не определял понятия части; определяя линию как длину без ширины, он не определял понятия длины и ширины. Исходные, не доказываемые в геометрии суждения Эвклид разделил на аксиомы, постулаты. Однако основания такого деления неясны. Возможно, дело заключается в том, что одни психологически более очевидны, чем другие. ( В современной науке все не доказываемые в теории исходные положения называются аксиомами (или постулатами)). Затем из аксиом (и постулатов) выводились теоремы.

Эвклид считал, что в основе геометрии лежат самоочевидные положения. После Эвклида длительное время аксиомы понимали как такие суждения, истинность которых находится вне всяких сомнений, они сами по себе очевидны и не требуют никакого доказательства. Современное понимание аксиом иное. Некоторое суждение теории является аксиомой, если оно допускается, но не доказывается в этой теории. На аксиомы не накладывается условие «самоочевидности», «интуитивной ясности» и т.п.

Наиболее логически строгая дедуктивная теория имеет форму аксиоматической формальной теории. При построении последней: 1) полностью перечисляются все исходные понятия теории, 2) указываются все аксиомы этой теории, 3) указываются правила вывода ( доказательства). 4) вводятся знаки, обозначающие понятия теории, указываются правила построения из исходных знаков сложных знаковых выражений, формализуются аксиомы и правила вывода, 5) из определений и аксиом дедуктивно выводятся следствия ( теоремы). С логической точки зрения аксиоматическая теория может рассматриваться как сложное доказательство, посылками которого являются аксиомы, а тезисом – конъюнкция всех выведенных теорем.

К аксиоматизированной теории предъявляется ряд требований. Важнейшее из них – непротиворечивость. Теория называется непротиворечивой, если в ней не могут быть доказаны два суждения, одно из которых является отрицанием другого (А и не-А). В непротиворечивой теории такая ситуация в принципе не может возникнуть. А противоречивая теория бесполезна для науки, так как в такой «теории» можно доказать все, что угодно.

Эффективный метод доказательства непротиворечивости формальной теории заключается в том, чтобы найти её интерпретацию. Под интерпретацией аксиоматической формальной теории понимается выявление её объективного содержания, указание на ту предметную область, которую она может описывать, т.е. область, применительно к которой аксиомы и теоремы данной аксиоматической теории являются истинными. Интерпретация при этом может быть осуществлена двояким образом: либо путем содержательного определения исходных терминов, либо указанием на некоторую модель, в которой выполняется эта теория. Формальная теория обязательно предполагает интерпретацию; формальная теория вообще без всякой интерпретации, без всякого содержания была бы совершенно бесполезна.

Кроме интерпретации существует и другой, логический прием определения непротиворечивости теории. Как показано в логике, из противоречия логически выводимо любое суждение. Но тогда справедливо утверждение, что теория является непротиворечивой, если она содержит суждение, недоказуемое в ней как теорема ( критерий Поста).

Вторым требованием, предъявляемым к аксиоматической теории, является требование полноты. Формальная теория называется полной относительно своей предметной области, когда можно так обозначить неопределяемые в теории термины, что каждое суждение об объектах предметной области, содержащее эти термины, может быть выражено как суждение этой теории ( в языке этой теории). Кроме того, теория считается полной, если в ней могут быть доказаны все суждения, относящиеся к её предметной области. С логической точки зрения теория является полой, если в ней доказуемо как теорема любое суждение или его отрицание в её предметной области. Не всякая аксиоматическая теория является полной. Примером неполной теории может служить эвклидова геометрия без постулата о параллельных.

Третьим требованием к аксиоматической теории является требование независимости её аксиом. Аксиомы называются независимыми, когда одна из них не может быть выведена из другой как теорема. Если какая-то аксиома теории может быть доказана как теорема, то группа аксиом чрезмерно широка. А как доказать независимость аксиом? Неуспех исследователя в его попытках выведения какой-либо аксиомы из других не является свидетельством того, что они независимы. Для этого есть особый прием. Чтобы доказать независимость некоторой аксиомы от других, достаточно найти такую интерпретацию, которая делает эту аксиому ложной, а остальные – истинными. Если такого рода интерпретации могут быть найдены для каждой аксиомы, это докажет, что все аксиомы теории независимы.

Как указывалось выше, в аксиоматической теории должны быть четко выявлены логические правила вывода ( доказательства). Но было бы недостаточно дать простой список всех необходимых правил логики. Дело в том, что сами правила логики образуют определенную систему ( с подсистемами: исчисление высказываний, исчисление предикатов и т.д.). Та или иная аксиоматическая теория может использовать определенное логическое исчисление, которое и должно быть в явном виде включено в аппарат этой теории.

Созданием аксиоматических формальных теорий достигается не только логическая строгость. Формальные аксиоматические теории имеют и эвристическую ценность. Как правило, формальная теория может иметь различные интерпретации. Она может относиться не к одной, а к целому классу предметных областей. Это дает возможность для своеобразного «переноса» информации, полученной при изучении одной предметной области на другую

«ДВИЖУЩИЕ СИЛЫ» ИССЛЕДОВАНИЯ

После того, как раскрыта структура, закономерности и формы научного исследования, естественно поставить вопрос об его «движущих силах», то есть о факторах, побуждающих производить научное исследование. Здесь существуют две концепции развития науки: интерналистская (или «имманентная») и экстерналистская.

«Интерналисты» ( А. Койре, А. Холл, Дж. Рэнделл-мл., Дж. Агасси и др.) на первый план выдвигают внутренние факторы самой науки, видят истоки развития науки в изменении способа мышления. А.Холл склонен рассматривать науку как результат «интеллектуальной мутации». Интерналисты много внимания уделяют истории научных идей, закономерностям самой науки, анализу науки как особого общественного института, как сообщества ученых с их взаимосвязями. Подчеркивается, что наука развивается по своим, а общество – по своим закономерностям.

«Экстерналисты» ( Р.Мертон, А. Кромби, Г. Герлак, Э. Цильзель, Дж. Ниддам и др.) на первый план выдвигают внешние социокультурные факторы, полагая, что развитие науки существенно зависит от воздействия на неё общества. Экстерналисты увязывали становление науки с формированием буржуазных экономических отношений; эти отношения стимулировали развитие рационального мышления, развитие математики и механики и т.д.

В настоящее время на первый план выходит концепция взаимосвязи внутренних и внешних детерминантов развития науки вообще и научного исследования, в частности. С одной стороны, наука, в конечном счете, детерминирована потребностями общества, общественной практикой. С другой стороны, наука развивается по своим собственным закономерностям (среди них можно указать на возникновение и разрешение проблемных ситуаций, эволюционные и революционные этапы, сочетание процессов дифференциации и интеграции и т. д.). Противопоставлять эти факторы, давать тем или другим решающее преимущество вряд ли обосновано. Обратимся вначале к внутренним факторам.

Научное исследование предполагает наличие научной проблемы. Исследование как деятельность по производству новых научных знаний представляет собою решение некоторой задачи. Научная проблема возникает как осознание проблемной ситуации, т.е. такого положения, когда не получается решения некоторой практической или теоретической задачи в силу недостаточности научных знаний. Проблемная ситуация дает запрос на новое знание.

Осознание проблемной ситуации побуждает ученого построить некоторый план исследования, представить себе возможный конечный результат как цель исследования. Этот план, говоря языком синергетики, выступает аттрактором творческой деятельности. Следует заметить, что в реальной практике научного исследования этот план не формируется сразу в готовом, законченном виде. Его формированию часто предшествуют интуитивные догадки, предварительные мысленные модели и т.п. «Установочный план – не обязательно нечто логически ясное и выраженное. Напротив, это – скорее, некий неосознаваемый, невербализуемый и некоммуницируемый, нерасчлененный «сгусток смысла», который выливается рано или поздно в выражение мыслей в вербализованной форме».¹²⁰

Когда теория построена, выражена в логически организованной форме, остаются в тени те пути поисков, достижений и неудач, которые были в процессе научного творчества. Изучение деятельности ученых привело к выводу, что при решении проблем чуть ли не 90% усилий тратится впустую, 50% времени уходит на попытки решения псевдопроблем, а 40% времени уходит на попытки решения их там, где они не могут быть найдены. Поэтому из афоризма «Правильно поставленная проблема уже наполовину решена» ясно, как много времени ученым следует ставить на точное определение проблемы.

Научная проблема образно характеризуется как «знание о незнании» - когда нет знания о какой-то предметной области и осознается его отсутствие. Поставить проблему – значит обнаружить свое незнание, а это уже своеобразное знание. Декарт (1596-1650) в этой связи писал: «Неизвестное должно быть каким-либо способом обозначено, ибо иначе мы не были бы побуждены отыскивать его скорее, чем что-либо другое».¹²¹

Проблемы формулируются в виде вопросов ( вопросительных предложений). Научная проблема допускает возможность однозначного ответа на поставленный вопрос. Практика научного исследования показывает, что встречаются так называемые псевдопроблемы ( псевдовопросы) - такие вопросы, которые не дают возможности однозначного ответа. Решение таких «проблем» не имеет смысла.

На постановку и решение проблем влияют нормы, идеалы научного познания – совокупность ценностных, методологических, мировоззренческих установок ученых. Эти установки изменяются по мере развития науки. Их специфика зависит от характера предмета науки. (Так, скажем, у ученых есть различные установки относительно создания определенных видов оружия).

Постановка научной проблемы включает в себя: а) осознание проблемой ситуации, б) формирование проблемного замысла, в) его конкретизация в серию последовательно сменяющих друг друга вопросов, г) определение конкретных путей и средств исследовательской работы. Решение научной проблемы – это получение нового знания. При этом обычно решение определенной проблемы приводит к постановке новой проблемы и т.д.

Проблемная ситуация возникает обычно в следующих случаях: 1) когда новый эмпирический материал не укладывается в рамки имеющихся теоретических представлений, когда возникает противоречие между существующей теорией и возможностью её приложения к новой предметной область ( например, при попытке применить классическую механику к электромагнитным явлениям). 2) Когда развитие теории ( совершающееся в силу внутренней логики её разработки) наталкивается на недостаток опытных данных, в результате чего стимулируется целенаправленный экспериментальный поиск. В общем, проблемная ситуация является результатом определенного противоречия между различными уровнями научного исследования.

Проблемы ставятся и решаются на всем пути научного исследования. Возникновение проблем обусловлено самой противоречивой природой научного познания, а не какими-то ошибками исследователя. Преодоление внутренне присущих научному исследованию противоречий является внутренней движущей силой научного исследования.

Среди множества проблем научного познания особое значение имеют проблемы, возникающие при взаимосвязях стадий научного исследования : эмпирической, умозрительной и теоретической. Одна из таких проблем – так называемый теоретико-эмпирический парадокс. Суть его заключается в следующем.

Как известно, эмпиризм утверждает, что познание всегда начинается с эмпирического исследования. Под влиянием эмпиризма сложилось представление о первичности эмпирии относительно теории. И т. д. Действительно, теория создается для объяснения каких-то эмпирических данных и предсказания новых. Сами эмпирические данные обнаруживаются с помощью наблюдений и экспериментов. Однако в ходе научного познания последние не производятся вслепую, без заранее намеченной цели, вытекающей из некоторой теории. А эта теория, в свою очередь, для своего формирования опиралась на эмпирическое исследование; а последнее также было невозможно без проведенного ранее теоретического исследования. И т.д.

Получается, что в общем случае не только теоретическое исследование невозможно без эмпирического, но и эмпирическое невозможно без теоретического. Отсюда следует, что процесс научного исследования нельзя понимать как переход от более простой (эмпирической) к более сложной (теоретической) стадии, а также, что нельзя подразделять познавательные процедуры на простые и сложные. Также непонятно, как вообще может начаться некоторое конкретное исследование, потому что до некоторого конкретного исследования за конечное время надо предварительно выполнить практически бесконечное множество познавательных операций.

Теоретико-эмпирический парадокс неразрешим, если реальный процесс научного исследования представляется строго детерминированным, в лапласовском смысле. Но реальное исследование включает в себя моменты как необходимости, так и случайности. Конкретно это выражается в том, что кроме, так сказать, «необходимого» существует и «случайный» эксперимент. Примером этой ситуации может служить история открытия Д. Беккерелем радиоактивности.

Беккерель положил в ящик своего стола радиоактивную соль урана и фотопластинку, завернутую в светонепроницаемую бумагу. Радиоактивное излучение, испускаемое ураном, проникло сквозь бумагу и оставило на пластинке след. Беккерель положил соль и фотопластинку в ящик стола вовсе не с какой-то исследовательской целью, а просто, чтобы сохранить их для будущих экспериментов.

Еще пример. Известно, что закон Хаббла ( скорость взаимного удаления галактик пропорциональна расстояниям между ними) был установлен безотносительно к проверке предсказаний какой-то теории, в ходе текущих наблюдений. Бывают и такие ситуации, когда, когда эксперимент ставится для проверки гипотезы, но его результаты не имеют к ней отношения.

Благодаря «случайным» наблюдениям и экспериментам эмпирическому исследованию не обязательно должна предшествовать какая-нибудь теория. «Случайные» наблюдения и эксперименты делают возможным существование эмпирического исследования, независимого от теоретического. Нарушается та симметрия, которая лежит в основе теоретико-эмпирического парадокса.

С другой стороны, нужно учесть возникновение в некотором смысле «случайных» теоретических представлений, не вытекающих из эмпирических знаний ( «сумасшедшие» теории, по выражению Н. Бора). Хотя, скорее здесь речь идет не о теориях, а об умозрительных концепциях, но и они также вносят свою лепту в разрешение теоретико-эмпирического парадокса.

Таким образом, внутренней движущей силой научного исследования является преодоление внутренне присущих ему диалектических противоречий. Эти противоречия возникают и разрешаются в результате взаимодействия теоретической и практической деятельности.

Переходя к характеристике внешних детерминантов научного исследования следует еще раз подчеркнуть, что не следует резко противопоставлять внутренние и внешние факторы. Так, уже при анализе теоретико-эмпирического парадокса видно, что эксперимент может быть «случайным», заданным внешними обстоятельствами по отношению к имеющемуся научному знанию и запланированному исследовательскому процессу.

Кроме внутренних диалектических противоречий на научное исследование влияют многочисленные социальные факторы. На научное исследование влияют нужды материального производства, экономические и духовные потребности общества, особенности того или иного общественного строя, отношение государства и общества к науке и технике, характер образования и подготовки научных кадров.

Среди этих факторов немаловажная роль принадлежит государству, которое может в крупных размерах финансировать научные исследования и тем самым определять основные направления научных исследований. Финансируется подготовка научных кадров, оплата труда ученых, обеспечение приборами, материалами, информацией и т. д. К тому же нужно учитывать, что значительная часть ученых прямо или косвенно связаны с военными ведомствами. Нельзя также упускать из виду влияния на науку кругов, заинтересованных в коммерческой выгоде. Социальные факторы влияют на постановку и выбор актуальных проблем; сама актуальность определяется интересами тех или иных социальных групп.

Нужно также учитывать, что каждый ученый – член определенной социальной группы; интересы этой группы преломляются в сознании ученого, формируя его жизненный идеал, научные интересы, стиль научно-исследовательской работы. На выбор ученым проблемы и способа её решения влияют разноплановые социальные мотивы: финансовые, престижные, патриотические, нравственные и т. п. При методологическом анализе научного исследования в первом приближении от этих факторов отвлекаются. Однако при более полном понимании научного познания их нужно учитывать. И здесь особого внимания заслуживает анализ специфика социального познания.¹²²