Особенности эмпирического и теоретического языка науки

Умозаключение – форма мышления (мыслительный процесс), посредством которой из ранее установленного знания (обычно из одного или нескольких суждений) выводится новое знание. Важными условиями достижения истинного выводного знания являются не только истинность посылок (аргументов, оснований), но и соблюдение правил вывода, недопущение нарушений законов и принципов логики и диалектики.

Структурные компоненты теоретического познания:

- Проблема – форма теоретического знания, содержанием которого является то, что еще не познано человеком, но нужно познать. Проблема – это процесс, включающий два основных момента – ее постановку и решение.

- Гипотеза – форма теоретического знания, содержащая предположение, сформулированное на основе ряда фактов, истинное значение которого неопределенно и нуждается в доказательстве.

- Теория – это целостная развивающаяся система истинного знания (включающая и элементы заблуждения), которая имеет сложную структуру и выполняет ряд функций. С математической точки зрения, теория – это совокупность предложений, замкнутых относительно выводимости. Теория – логически взаимосвязанная система понятий и утверждений о свойствах, отношениях и законах некоторых идеализированных объектов (философский словарь). Основные функции теории: синтетическая (объединение отдельных достоверных знаний в целостную единую систему), объяснительная (выявление причинных и иных зависимостей, многообразия связей данного явления, его существенных характеристик, законов его происхождения и развития), методологическая (формулировка методов, способов и приемов исследовательской деятельности), предсказательная, практическая.

- Закон – ключевой элемент теории. Научный закон – это всеобщая необходимая, повторяющаяся, объективная связь явлений. Многие законы описывают не связь явлений, а сих структуру (структурные законы). В общем виде закон можно определить как связь (отношение) между явлениями, процессами, которая является: объективной (присуща прежде всего реальному миру, чувственно-предметной деятельности людей, выражает реальные отношения вещей.), существенной (конкретно-всеобщей – закон присущ всем процессам данного класса, определенного типа и действует всегда и везде, где развертываются соответствующие процессы и условия), необходимой, внутренней (отражает самые глубинные связи и зависимости данной предметной области) и повторяющейся, устойчивой.

Ключевая  задача научного исследования – найти  законы данной предметной области, определенной сферы реальной действительности, выразить их в соответствующих понятиях, абстракциях, теориях, идеях, принципах.

Законы  открываются сначала в форме  предположений, гипотез. Дальнейший опытный  материал, новые факты приводят к  очищению этих гипотез, устраняют одни из них и исправляют другие, пока не будет установлен в чистом виде закон. Одно из важнейших требований к научной гипотезе – ее принципиальная проверяемость на практике (в опыте, эксперименте)., что отличает гипотезу от умозрительного построения.

Открытие  и формулирование закона – важнейшая, но не последняя задача науки, которая  должна еще показать, как открытый ею закон работает.

Выделим методы теоретического познания:

1) Формализация – отображение содержательного знания в знаково-символическом виде (формализованном языке). Последний создается для точного выражения мыслей с целью исключения возможности для неоднозначного понимания. При формализации рассуждения об объектах переносятся в плоскость оперирования знаками (формулы), что связано с построением искусственных языков.

2) Аксиоматический метод – способ построения научной теории, при котором в ее основу кладутся некоторые исходные положения – аксиомы (постулаты), из которых все остальные утверждения этой теории выводятся чисто логическим путем, посредством доказательств. Для вывода теорем из аксиом (и вообще одних формул из других) формулируются специальные правила вывода.

Аксиоматический метод – лишь один из методов  построения уже добытого научного знания. Он имеет ограниченное применение, поскольку требует высокого уровня развития аксиоматизированной содержательной теории.

3) Гипотетико-дедуктивный метод – метод научного познания, сущность которого заключается в создании системы дедуктивно связанных между собой гипотез, из которых в конечном счете выводятся утверждения об эмпирических фактах.

Этот  метод основан на выведении (дедукции) заключений из гипотез и других посылок, истинное значение которых неизвестно. А это значит, что заключение, полученное на основе данного метода, неизбежно будет иметь вероятностный  характер.

Общая структура  гипотетико-дедуктивного метода:

- ознакомление с фактическим материалом, требующим теоретического объяснения и попытка такового с помощью уже существующих теорий и законов. Если нет, то:

- выдвижение догадки (гипотезы) о причинах и закономерностях данных явлений с помощью разнообразных логических приемов;

- оценка основательности и серьезности предположений и отбор из их множества наиболее вероятной;

- выведение из гипотезы следствий с уточнением ее содержания;

- экспериментальная проверка выведенных из гипотезы следствий. Тут гипотеза или получает экспериментальное подтверждение, или опровергается. Лучшая по результатам проверки гипотеза переходит в теорию.

4) Восхождение от абстрактного к конкретному – метод теоретического исследования и изложения, состоящий в движении научной мысли от исходной абстракции («начало» - одностороннее, неполное знание) через последовательные этапы углубления и расширения познания к результату – целостному воспроизведению в теории исследуемого предмета.

Перейдем  теперь к анализу теоретического уровня познания. Здесь тоже можно  выделить (с определенной долей условности) два подуровня. Первый из них образует частные теоретические модели и  законы, которые выступают в качестве теорий, относящихся к достаточно ограниченной области явлений. Второй - составляют развитые научные теории, включающие частные теоретические  законы в качестве следствий, выводимых  из фундаментальных законов теории.

Примерами знаний первого подуровня могут  служить теоретические модели и  законы, характеризующие отдельные  виды механического движения: модель и закон колебания маятника (законы Гюйгенса), движения планет вокруг Солнца (законы Кеплера), свободного падения  тел (законы Галилея) и др. Они были получены до того, как была построена  ньютоновская механика. Сама же эта теория, обобщившая все предшествующие ей теоретические знания об отдельных аспектах механического движения, выступает типичным примером развитых теорий, которые относятся ко второму подуровню теоретических знаний.

Теоретические модели в структуре  теории

Своеобразной  клеточкой организации теоретических  знаний на каждом из его подуровней является двухслойная конструкция - теоретическая модель и формулируемый  относительно нее теоретический  закон.

Рассмотрим  вначале, как устроены теоретические  модели.

В качестве их элементов выступают абстрактные  объекты (теоретические конструкты), которые находятся в строго определенных связях и отношениях друг с другом.

Теоретические законы непосредственно формулируются  относительно абстрактных объектов теоретической модели. Они могут  быть применены для описания реальных ситуаций опыта лишь в том случае, если модель обоснована в качестве выражения существенных связей действительности, проявляющихся в таких ситуациях.

Например, если изучаются механические колебания  тел (маятник, тело на пружине и т.д.), то чтобы выявить закон их движения, вводят представление о материальной точке, которая периодически отклоняется  от положения равновесия и вновь  возвращается в это положение. Само это представление имеет смысл  только тогда, когда зафиксирована  система отсчета. А это - второй теоретический  конструкт, фигурирующий в теории колебаний. Он соответствует идеализированному  представлению физической лаборатории, снабженной часами и линейками. Наконец, для выявления закона колебаний необходим еще один абстрактный объект - квазиупругая сила, которая вводится по признаку: приводить в движение материальную точку, возвращая ее к положению равновесия.

Система перечисленных абстрактных объектов (материальная точка, система отсчета, квазиупругая сила) образуют модель малых колебаний (называемую в физике осциллятором). Исследуя свойства этой модели и выражая отношения образующих ее объектов на языке математики, получают формулу, которая является законом малых колебаний.

Этот  закон непосредственно относится  к теоретической модели, описывая связи и отношения образующих ее абстрактных объектов. Но поскольку  модель может быть обоснована как  выражение сущности реальных процессов  колебания тел, постольку полученный закон можно применить ко всем подобным ситуациям.

В развитых в теоретическом отношении дисциплинах, применяющих количественные методы исследования (таких, как физика), законы теории формулируются на языке математики. Признаки абстрактных объектов, образующих теоретическую модель, выражаются в  форме физических величин, а отношения  между этими признаками - в форме  связей между величинами, входящими  в уравнения. Применяемые в теории математические формализмы получают свою интерпретацию благодаря их связям с теоретическими моделями. Богатство  связей и отношений, заложенное в  теоретической модели, может быть выявлено посредством движения в  математическом аппарате теории. Решая  уравнения и анализируя полученные результаты, исследователь как бы развертывает содержание теоретической  модели и таким способом получает все новые и новые знания об исследуемой реальности.

Теоретические модели не являются чем-то внешним по отношению к теории. Они входят в ее состав. Их следует отличать от аналоговых моделей, которые служат средством построения теории, ее своеобразными  строительными лесами, но целиком  не включаются в созданную теорию. Чтобы подчеркнуть особый статус теоретических моделей, относительно которых формулируются законы и которые обязательно входят в состав теории, назовем их теоретическими схемами. Они действительно являются схемами исследуемых в теории объектов и процессов, выражая их существенные связи.

Соответственно  двум выделенным подуровням теоретического знания можно говорить о теоретических  схемах в составе фундаментальной  теории и в составе частных  теорий.

В основании  развитой теории можно выделить фундаментальную  теоретическую схему, которая построена  из небольшого набора базисных абстрактных  объектов, конструктивно независимых  друг от друга, и относительно которой  формулируются фундаментальные  теоретические законы.

Например, в ньютоновской механике ее основные законы формулируются относительно системы абстрактных объектов: "материальная точка", "сила", "инерциальная пространственно-временная система отсчета". Связи и отношения перечисленных объектов образуют теоретическую модель механического движения, изображающую механические процессы как перемещение материальной точки по континууму точек пространства инерциальной системы отсчета с течением времени и как изменение состояния движения материальной точки под действием силы.

Кроме фундаментальной  теоретической схемы и фундаментальных  законов в состав развитой теории входят частные теоретические схемы  и законы.

В механике это - теоретические схемы и законы колебания, вращения тел, соударения упругих  тел, движение тела в поле центральных  сил и т.п.

Когда эти  частные теоретические схемы  включены в состав теории, они подчинены  фундаментальной, но по отношению друг к другу могут иметь независимый  статус. Образующие их абстрактные  объекты специфичны. Они могут  быть сконструированы на основе абстрактных  объектов фундаментальной теоретической схемы и выступать как их своеобразная модификация. Различию между фундаментальной и частными теоретическими схемами в составе развитой теории соответствует различие между ее фундаментальными законами и их следствиями.

Как уже  отмечалось, частные теоретические  схемы и связанные с ними уравнения  могут предшествовать развитой теории. Более того, когда возникают фундаментальные  теории, рядом с ними могут существовать частные теоретические схемы, описывающие  эту же область взаимодействия, но с позиций альтернативных представлений. Так, например, обстояло дело с фарадеевскими моделями электромагнитной и электростатической индукции. Они возникли в период, когда создавался первый вариант развитой теории электричества и магнетизма - электродинамика Ампера. Это была достаточно развитая математизированная теория, которая описывала и объясняла явления электричества и магнетизма с позиций принципа дальнодействия. Что же касается теоретических схем, предложенных Фарадеем, то они базировались на альтернативной идее - близкодействия.

Нелишне подчеркнуть, что законы электростатической и электромагнитной индукции были сформулированы Фарадеем в качественном виде, без  применения математики. Их математическая формулировка была найдена позднее, когда была создана теория электромагнитного  поля. При построении этой теории фарадеевские модели были видоизменены и включены в ее состав.

Это обстоятельство характерно для судеб любых частных  теоретических схем, ассимилируемых развитой теорией. Они редко сохраняются  в своем первоначальном виде, а  чаще всего трансформируются и только благодаря этому становятся компонентом  развитой теории.

Итак, строение развитой естественно-научной теории можно изобразить как сложную, иерархически организованную систему теоретических схем и законов, где теоретические схемы образуют своеобразный внутренний скелет теории.

Функционирование  теорий предполагает их применение к  объяснению и предсказанию опытных  фактов. Чтобы применить к опыту  фундаментальные законы развитой теории, из них нужно получить следствия, сопоставимые с результатами опыта. Вывод таких следствий характеризуется  как развертывание теории.