Принципы, методы и концепции естественнонаучного познания

Итальянский гений Галилей  в свое время (в XVH в.) добился выдающихся научных результатов, поскольку стал мыслить идеальными (абстрактными) образами (идеализациями). Среди них были такие абстракции, как абсолютно гладкий упругий шар, гладкая, упругая поверхность стола, в мыслях замененная идеальной плоскостью, равномерное прямолинейное движение, отсутствие сил трения и др.

Без идеализации нет современного естествознания и современной науки, но она не конечная, а всего лишь промежуточная цель исследования. Главная  цель науки — выдвижение гипотез  и теорий как эмпирически подтвержденных гипотез. Выдвижению гипотез может предшествовать некоторое эмпирическое обобщение, сделанное на основании эмпирических исследований, собирания и творческого осмысления неупорядоченных фактов. Великий русский натуралист и мыслитель XX века Владимир Вернадский отмечал, что «эмпирическое обобщение опирается на факты, индуктивным путем собранные, не выходя за их пределы и не заботясь о согласии или несогласии полученного вывода с другими существующими представлениями о природе...».. Фактически на этом этапе заканчивается эмпирический уровень исследования, и далее начинается исключительно рациональный — теоретический.

На теоретическом уровне необходимо придумать некоторые  новые, ранее не имевшие места  в данной науке понятия, выдвинуть  гипотезу. Продолжая развивать приведенную выше мысль, Вернадский писал: «При гипотезе принимается во внимание какой-нибудь один или несколько важных признаков явления и на основании только их строится представление о явлении, без внимания к другим его сторонам. Научная гипотеза всегда выходит за пределы фактов, послуживших основой для ее построения. (Особо обратите внимание на то, что эмпирическое обобщение не выходит за пределы собранных фактов, а гипотеза — выходит). Далее в научном исследовании необходим возврат к эксперименту с тем, чтобы не столько проверить, сколько опровергнуть высказанную гипотезу и, может быть, заменить ее на другую. На данном этапе познания действует принцип фальсифицируемости научных положений. Так, создатель этого принципа К. Поппер писал: «Нам следует привыкнуть понимать науку не как «совокупность знаний», а как систему гипотез, т. е. догадок и предвосхищений, которые в принципе не могут быть обоснованы, но которые мы используем до тех пор, пока они выдерживают проверки, и о которых мы никогда не можем с полной уверенностью говорить, что они «истинны», «более или менее достоверны» или даже «вероятны»». Прошедшая проверку гипотеза приобретает статус закона (иногда закономерности, правила) природы. Несколько законов из одной области явлений образуют теорию, которая существует до тех пор, пока остается непротиворечивой фактам, несмотря на возрастающий объем все новых экспериментов. Итак, наука — это наблюдения, эксперименты, гипотезы, теории и аргументация в пользу каждого из ее этапов развития.

Хотя в методологическом отношении разделение научного исследования на эмпирический и теоретический уровни весьма полезно, практически осуществлять его чрезвычайно сложно. Оценивая ситуацию в физике первой половины XX века, Альберт Эйнштейн писал: «...с принципиальной точки зрения желание строить теорию только на наблюдаемых величинах совершенно нелепо. Потому что в действительности все обстоит как раз наоборот. Только теория решает, что именно можно наблюдать... Подлежащий наблюдению процесс вызывает определенные изменения в нашей измерительной аппаратуре...*. Последнее обстоятельство позволило датскому физику Нильсу Бору и русскому советскому физику Владимиру Фоку сформулировать принцип относительности к средствам наблюдения, в котором объекту исследования приписывается реальности не меньше, чем прибору, а его свойства не сводятся к свойствам прибора. Это явилось обобщением старого принципа относительности Галилея.

4. Методы научного познания

Описанные выше уровни научного познания представляют собой методы эмпирического и теоретического освоения действительности. Родоначальниками метода и методологии в науке, как уже отмечалось выше, были Ф. Бэкон и Р. Декарт в XVII веке. «Под методом, — писал Декарт, — я разумею точные и простые правила, строгое соблюдение которых ...без лишней траты умственных сил, но постепенно и непрерывно увеличивая знания, способствует тому, что ум достигает истинного познания всего, что ему доступно». Метод выполняет и другую важную, если не важнейшую роль: делает деятельность исследователей единообразной, уравнивает способности участников исследования, вооружая их единым инструментом.

Методы принято  подразделять либо по степени их общности, либо по принадлежности к тому или иному уровню познания. В первом случае это всеобщие, общенаучные и конкретно-научные или частные. Во втором — это эмпирические и теоретические методы. Всеобщие методы были порождены античной и средневековой натурфилософией и диалектикой познания, являются общефилософскими и называются метафизическим и диалектическим методами. С середины XIX века метафизический метод, как принято сейчас считать, фактически себя изжил. В диалектическом методе можно выделить такие его виды: анализ, синтез, абстрагирование, аналогия, классификация.

Сущность и  особенность общенаучных методов  следует связывать с уровнем  познания. На эмпирическом уровне это  наблюдение, описание, эксперимент, измерение, на теоретическом уровне — абстрагирование, идеализация, формализация, аксиоматизация, гипотезирование (выдвижение гипотез) или гипотетико-дедуктивный метод.

Гипотезирование — это создание системы дедуктивно связанных между собой гипотез, из которых выводятся утверждения об эмпирических фактах. Кратко о сущности некоторых из методов.

Анализ — расчленение, разделение объекта на составные части с целью их отдельного изучения.

Синтез — соединение ранее расчлененных частей объекта (предмета, явления) в единое целое.

Абстрагирование — отвлечение от несущественных признаков, свойств, качеств объекта.

Моделирование — создание образа объекта (явления).

Аналогия, или подобие — перенесение сходства в одних признаках на сходство и в других признаках.

Классификация — систематизация, описание по группам признаков.

Особо остановимся  на абстрагировании, моделировании и модели объекта или явления. Своими корнями абстрагирование уходит в практическую, чувственно-объектную деятельность человека по преобразованию окружающей природы. Человек никогда не имел и не имеет дела с окружающей средой во всей ее полноте сразу: самые элементарные формы его трудовой деятельности представляют собой практические операции по разделению и соединению элементов объективной действительности. Фактически это было не чем иным, как процессом абстрагирования и конструирования, правда, не мысленным актом, а материальным действием в самой реальной жизни.

Неотъемлемой  чертой абстрагирования является вычленение и фиксация исследуемых свойств  объекта. Рассматриваемое в этом смысле абстрагирование представляет собой моделирование изучаемого объекта. Изучая свойства и признаки явлений окружающей нас действительности, мы не можем познать их сразу во всем объеме, а подходим к их изучению постепенно, раскрывая шаг за шагом все новые и новые свойства. Тогда моделирование — это изучение объекта (оригинала) путем создания и исследования его копии (модели), замещающей оригинал с определенных сторон, интересующих познание. Модель же всегда должна соответствовать объекту — оригиналу в тех его свойствах, которые подлежат изучению, но в то же время отличаться от него заведомым упрощением по ряду других признаков, что делает модель удобной для исследования интересующего нас объекта.

Модели, применяемые  в обыденном и научном познании, можно разделить на два больших  класса: материальные и идеальные. Первые являются природными объектами, подчиняющимися в своем функционировании естественным законам. Вторые представляют собой идеальные образования, зафиксированные в соответствующей знаковой форме и функционирующие по законам созданной нами логики мышления. Если результаты моделирования подтверждаются и могут служить основой для прогнозирования процессов, протекающих в исследуемых объектах, то говорят, что модель адекватна объекту. При этом адекватность модели зависит от цели моделирования и принятых критериев.

Модель явления  не тождественна самому явлению, она  только дает некоторое представление  для его понимания, некоторое  приближение к действительности. Но в модели учтены все предполагаемые признаки явления, которые кладутся в основу модели. Эти предположения могут быть весьма грубыми и, тем не менее, давать вполне удовлетворительное приближение к реальности. Конечно, для одного и того же явления можно предложить не одну, а несколько альтернативных моделей. История науки оставила нам в наследство огромное число такого рода примеров. Например, в оптике в течение последних трех столетий рассматривалось несколько моделей света: корпускулярная (Ньютона), волновая (Гюйгенса, Френеля) и электромагнитная (Фарадея, Максвелла). Окончательной моделью на сегодня, согласно великой теории Джеймса Максвелла, стала электромагнитная.

5. Философия науки и динамика научного познания в концепциях К. Поппера, Т. Куна и И. Лакатоса

Разнообразие  указанных выше методов создает  трудности в использовании и  понимании значимости каждого из методов. Эти проблемы решаются особой областью знания — методологией или учением о методах. Важнейшей задачей методологии является изучение происхождения, сущности, эффективности, динамики изменений и динамики роста (накопления) знаний и других характеристик методов познания. По своей сущности и общенаучности, методология есть предмет философии науки, а не естествознания как отдельной отрасли науки. Мы ограничимся тремя принципиально отличающимися концепциями в философии науки: концепциями Карла Поппера, Томаса Куна и Имре Лакатоса,

Центральным положением подхода австрийского философа Карла  Поппера к принципам науки, как  уже отмечалось нами в п. 1.2, является концепция фальсификации. Ее основная суть состоит в том, что эмпирические наблюдения никогда не могут установить справедливость (истинность) научного обобщения. Какое бы множество наблюдений мы не проводили в поддержку теории, никогда нельзя быть уверенным в том, что следующее наблюдение не окажется с этой теорией в противоречии (более того, противники теории именно этого и ожидают). Все, что могут дать теории успешные до определенной поры тесты (наблюдения) — это всего лишь ее не опровергнуть. Такие успешные тесты (проверки) можно отнести к подтверждениям теории только в том смысле, что они повышают к ней наше доверие, но это не то же самое, что доказать справедливость теории. По Попперу, возможность опровержения и есть тот критерий, по которому различается наука и не наука, а научные знания — это не те знания, относительно которых установлено, что они верны, а та базовая часть обобщений, которые, до поры до времени, пережили попытки их опровергнуть. Наука движется вперед путем прогрессивного исключения фальшивых гипотез, тогда как ненаучные положения не могут быть опровергнуты — разве только случайно.

Другой подход к философии науки был предложен в начале 60-х годов американским историком и философом науки Томасом Куном. В качестве фундаментальной концепции для объяснения феномена роста и сменяемости научных знаний он использовал понятия парадигмы (от греч. paradigma — образец, пример), научного сообщества, нормальной науки, научной революции. В подходе Куна термин парадигма обозначает всю совокупность убеждений, ценностей, технических средств и т. д., которая характерна для данного сообщества. С другой стороны, он указывает один вид элемента в этой совокупности — конкретные решения головоломок, которые, когда они используются в качестве моделей или примеров, могут заменить эксплицитные правила как основу для решения не разгаданных еще «головоломок нормальной науки». Научные сообщества складываются благодаря тому, что «ученые исходят в своей работе из моделей, усвоенных в процессе обучения и из последующего изложения их в литературе, часто не зная и не испытывая никакой потребности знать, какие характеристики придали этим моделям статус парадигм научного сообщества». Нормальная наука, по Куну, означает «исследования, базирующиеся на одном или более из прошлых научных достижений, которые некое определенное научное сообщество признает на какое-то время в качестве создающих основу для последующего практического использования». Для иллюстрации парадигмы нормальной науки Кун цитирует классические произведения — «Физику» Аристотеля, «Математические начала натуральной философии» Ньютона, «Химию» Лавуазье, вместе сложивших фундамент классического естествознания.

Стимулированная новой парадигмой, концепция новой  нормальной науки должна быть достаточно оригинальной идеей, чтобы привлечь группу преданных приверженцев, и  достаточно открытой, чтобы объять все виды решаемых учеными в данный момент проблем. Концептуально нормальная наука имеет несколько важных характеристик, главная из них — отказ от критики оснований науки, отказ в том смысле, что в науке есть положения, которые не подлежат сомнению, и она использует методы, которым надлежит следовать. Они составляют дисциплинарную среду, в которой живет нормальная наука и в которой ученые не выполняют множества жестких правил, но следуют принятому образцу. Именно эта не критичность разрешает прилагать теорию к большому числу задач, позволяя исследовать огромное количество деталей реального мира (решить «малые» проблемы), и она, эта не критичность, способствует тому, что в течение длительного времени развитие нормальной науки может быть довольно «стабильным».

Однако, время  от времени, вследствие открытия аномалий или фактов, которые не могут быть объяснены в терминах принятой парадигмы, возникают кризисы. Начинаются усложнения теорий, снижается точность выводов, теория становится неудовлетворительной по одному, двум или нескольким параметрам. Наконец, становится очевидным, что ошибка лежит в фундаменте всей системы и что аномалия, которая вызвала кризис, существовала достаточно давно. Кризис обычно приводит к большому числу поспешных модификаций парадигмы и ее связей, так как в эти моменты, как правило, ученые находятся в замешательстве из-за того, что они не знают, как разрешить возникшую ситуацию. Ученые наугад мечутся в поисках ответов, обращаясь ко всему предыдущему научному опыту, в том числе и к философии, которой в нормальной науке нет места. Из этих новых связей парадигмы случайно всплывает нечто принципиально новое, революционное. Только в такие моменты революций в науке, по Куну, находится место подвергнуть сомнению ее основы, тогда как, согласно Попперу, это должно происходить перманентно при проверке теории, для устранения противоречий ее с экспериментальными данными.