Наука и научное познание

Релевантность (от англ. relevant - уместный, относящийся  к делу) гипотезы характеризует её отношение к фактам, для объяснения которых она создается. Если факты подтверждают или опровергают гипотезу, она считается релевантной.

Проверяемость гипотезы предполагает возможность  сопоставления её результатов с  данными наблюдений и экспериментов. Имеется в виду именно возможность  такой проверки, а не требование обязательного её проведения. Многие гипотезы современной науки оперируют ненаблюдаемыми объектами, что требует совершенствования экспериментальной техники для их проверки. Те гипотезы, которые нельзя проверить в настоящее время, возможно будут проверены позже, с появлением более совершенных экспериментальных средств и методов. Совместимость гипотез с существующим научным знанием означает, что она не должна противоречить установленным фактам и теории. Это требование относится к нормальному периоду в развитии науки и не распространяется на периоды кризисов и научных революций.

Объяснительная  сила гипотезы состоит в количестве дедуктивных следствий, которые из неё можно вывести. Если из двух гипотез, претендующих на объяснение одного и того же факта, выводится разное количество следствий, то, соответственно, они обладают разными объяснительными возможностями. К примеру, гипотеза Ньютона об универсальной гравитации не только объясняла факты, обоснованные до этого Галилеем и Кеплером, но и дополнительное количество новых фактов. В свою очередь, те факты, которые остались за пределами объяснительных возможностей ньютоновской теории гравитации, были позже объяснены в общей теории относительности А.Эйнштейна.

Предсказательная  сила гипотезы заключается в количестве событий, вероятность которых она в состоянии предугадать.

Критерий  простоты гипотезы относятся к ситуациям, когда конкурирующие научные гипотезы удовлетворяют всем вышеуказанным требованиям и, тем не менее, нужно делать выбор в пользу одной из них. Серьёзным доводом может служить простота. Она предполагает, что одна гипотеза содержит меньше число посылок для выведения следствий, чем другая.

Выдвижение  новых гипотез и их обоснование  представляют очень сложный творческий процесс, в котором решающую роль играют интуиция и научная квалификация ученого. Какого-то определенного алгоритма в этом деле не существует. Общеизвестно, что большая часть научного существует в форме гипотез

Закон - следующая форма существования  научного знания, в которую трансформируются гипотезы в результате всестороннего обоснования и подтверждения. В законах науки отражаются устойчивые, повторяющиеся, существенные связи между явлениями и процессами реального мира. В соответствие с принятой двухступенчатой структурой научного познания выделяют эмпирические и теоретические законы. На эмпирической стадии развития науки устанавливаются законы, в которых фиксируются связи между чувственно воспринимаемыми свойствами объектов. Такие законы называются феноменологическими (от греч. phainomenon - являющееся). Примерами таких законов могут служить законы Архимеда, Бойля-Мариотта, Гей-Люссака и другие, в которых выражаются функциональные связи между различными свойствами жидкостей и газов. Но такие законы многое не объясняют. Тот же закон Бойля-Мариотта, утверждающий, что для данной массы газа, при постоянной температуре, давление на объем является постоянной величиной, не объясняет, почему это так. Подобное объяснение достигается с помощью теоретических законов, которые раскрывают глубокие внутренние связи процессов, механизм их протекания. Эмпирические законы можно назвать количественными, а теоретические - качественными законами.

По степени  общности законы подразделяют на универсальные  и частные. Универсальные законы отображают всеобщие, необходимые, повторяющиеся и устойчивые связи между всеми явлениями и процессами объективного мира. Примером может служить закон теплового расширения тел, выражаемый с помощью предложения: "Все тела при нагревании расширяются". Частные законы либо выводятся из универсальных законов, либо отображают законы ограниченной сферы действительности. Примером могут служить законы биологии, описывающие функционирование и развитие живых организмов.

С точки  зрения точности предсказаний различают  статистические и динамические законы. Динамические законы имеют большую предсказательную силу, поскольку абстрагируются от второстепенных и случайных факторов. Предсказания статистических законов носят вероятностный характер. Это законы демографии, статистики населения, экономики и другие, которые имеют дело с множеством случайных и субъективных факторов. Вероятностно-статистический характер имеют и некоторые природные законы, в первую очередь - законы микромира, описываемые в квантовой механике.

Теоретические законы составляют ядро научной теории - высшей формы организации научного знания. Теория представляет собой систему базовых, исходных понятий, принципов и законов, из которых по определенным правилам могут быть выведены понятия и законы меньшей степени общности. Она появляется в результате длительного поиска научных фактов, выдвижения гипотез, формулирования вначале простейших эмпирических, а затем - фундаментальных теоретических законов.

В структуре  научной теории выделяют следующие  компоненты:

1. Исходный  эмпирический базис, включающий  множество зафиксированных в данной области знания фактов, подтвержденных в ходе экспериментов и требующих теоретического объяснения.

2. Исходную  теоретическую основу, включающую  множество первичных допущений, постулатов, аксиом и общих законов.

3. Множество  правил логического вывода и доказательства, образующих в своей совокупности логику теории.

4. Основной  массив теоретического знания  в виде совокупности выведенных  в теории утверждений с их доказательствами.

 Основу любой теории составляет идеализированный объект, представляющий собой теоретическую модель наиболее существенных связей реальности, представленных с помощью определенных гипотетических допущений. Примером идеализированного объекта может служить идеальный газ, под которым понимают теоретическую модель газа, не принимающую во внимание взаимодействие между частицами газа. Наука чаще всего оперирует не реальными объектами, а их теоретическими моделями, которые допускают такие познавательные процедуры, которые невозможны с реальными объектами. В зависимости от формы идеализации различают описательные теории, в которых осуществляется описание и систематизация обширного эмпирического материала, математизированные теории, в которых объект выступает в виде математической модели и дедуктивные теоретические модели. По степени точности предсказаний теории бывают детерминистские и стохастические. Первые отличаются точностью и достоверностью предсказаний, но, в силу сложности многих явлений и процессов в мире и наличия значительной доли неопределенности, применяются редко. Стохастические теории дают вероятные предсказания, основанные на изучении случайностей. Теории естественнонаучного типа называют позитивными, поскольку их задачей является объяснение фактов. Если же теория ставит своей целью не только объяснение, но и понимание объектов и событий, её называют нормативной. Она имеет дело с ценностями, которые не могут быть научными фактами в классическом смысле этого слова. Поэтому часто высказываются сомнение в научном статусе философских, этических, социологических теорий.

6. Методы научного познания  

Научное познание, в отличие от обыденного, осуществляется не спонтанно, а использует для достижения своих целей специально разработанные методы. Поиск методов, дисциплинирующих и существенно облегчающих познание, играет важную роль в развитии любой науки и, как правило, кризисы в развитии той или иной отрасли научного знания связан с исчерпанием потенциала существующих принципов и методов. Метод (от греч. мethodos - путь, исследование) - это совокупность средств, приемов и операций, применяемых в ходе познавательной или практической деятельности. Главное требование к методу познания состоит в том, чтобы он соответствовал природе того объекта, для познания которого используется. Подчеркивая это, Гегель называл метод "имманентной душой предмета". Методы разнообразны, поскольку разнообразен мир, выступающий в качестве объекта познания и разнообразна человеческая деятельность. Философия давно, еще с Сократа и Платона интересуется проблемой метода познания, а с XVII века, с появлением экспериментальной науки, изучением природы научного познания и разработкой его методов активно начинают заниматься ученые, работающие в конкретных областях науки, в первую очередь - физики. Постепенно сформировалось специальное учение о методе, получившее название методологии. В настоящее время методологические исследования хотя и носят междисциплинарный характер, но ведущую роль в них по-прежнему играет философия. Существуют различные классификации методов научного познания. В зависимости от сферы действия того или иного метода различают всеобщие (универсальные), общенаучные и специальные методы.

Универсальные методы имеют философскую природу  и характеризуют человеческое мышление в целом. Это метод восхождения от абстрактного к конкретному, метод историзма, метод единства исторического и логического способов рассмотрения.

Общенаучные методы подразделяются на методы эмпирического  и теоретического уровней научного познания.

К эмпирическим методам относят наблюдение и  эксперимент.

Наблюдение - это чувственное восприятие фактов действительности с целью получения знания о внешних сторонах, свойствах и признаках рассматриваемого объекта. Результатом наблюдения является описание объекта, зафиксированное с помощью языка, схем, графиков, диаграмм, рисунков, цифровых данных. Структура наблюдения включает в себя субъекта наблюдения, наблюдаемый объект и средства наблюдения - разнообразные приборы, усиливающие зрение, слух и другие чувства наблюдателя. Не следует считать наблюдение пассивным созерцанием действительности, при котором на долю наблюдателя приходится простая констатация происходящих с объектом изменений. Субъект активен в том смысле, что он определяет цель наблюдения, составляет программу наблюдения и подбирает необходимые средства. Ученый, наблюдающий интересующий его объект, обладает о нем определенными теоретическими знаниями, позволяющими видеть объект иначе, чем его видит простой обыватель. Различают два основных вида наблюдения - качественное и количественное. Первое направлено на качественное описание явлений, а второе имеет целью установить и описать количественные параметры объектов. В основе количественного наблюдения лежит процедура измерения, то есть, процесс определения количественного отношения измеряемой величины к другой величине, которая принимается за эталон. Переход науки к количественным наблюдениям знаменовал собой зарождение точного естествознания, поскольку способствовал их математизации и сделал экспериментальную проверку гипотез более эффективной.

Эксперимент - это активный, целенаправленный метод познания, заключающийся в многократно воспроизводимом наблюдении объекта в специально созданных и контролируемых условиях. По сравнению с наблюдением, где объект ведет себя естественным образом и неподконтролен субъекту, в эксперименте исследуемое явление может воспроизводиться столько раз, сколько посчитает необходимым экспериментатор. Кроме того, в ходе эксперимента могут варьироваться условия его протекания, меняться арсенал используемых средств. В современной науке эксперимент занимает центральное место и выступает в качестве связующего звена между эмпирическим и теоретическим уровнями познания. Главная задача эксперимента заключается в проверке гипотез и прогнозов, выдвигаемых теориями. Ценность экспериментального метода состоит в том, что он применим не только к познавательной, но и к практической деятельности человека. Эксперименты проводятся с целью апробирования экономических проектов, социальных программ, новых форм социальной организации. В современной науке используются различные виды эксперимента. Самым простым является качественный эксперимент, который проводится с целью установить наличие или отсутствие предполагаемого теорией явления. Количественный эксперимент имеет целью выявить количественные параметры исследуемого объекта. В фундаментальных исследованиях широко используется мысленный эксперимент, при котором ученые работают не с реальными объектами, а с их идеальными моделями. В зависимости от специфики объекта различают физический, химический, биологический, социальный эксперимент. Развитие компьютерной техники способствовало распространению вычислительного эксперимента, в основе которого лежит компьютерный расчет вариантов математических моделей процесса.

Результаты  любого эксперимента подлежат интерпретации  с точки зрения теории, задающей его рамочные условия.

К методам  теоретического уровня относят абстрагирование, анализ и синтез, индукцию и дедукцию, аналогию, моделирование и другие. Абстрагирование представляет собой метод мысленного отделения познавательно ценного от познавательно второстепенного в исследуемом объекте. Предметы, явления и процессы обладают множеством различных свойств и характеристик, не все из которых важны в данной конкретной познавательной ситуации. Поэтому исследователь сосредотачивается на том, что его интересует и отвлекается от тех сторон объекта, которые не представляются ему важными. Обязательным предварительным условием процедуры абстрагирования является установления относительной самостоятельности отдельных свойств, сторон и характеристик объекта и последующее их обособление. Метод абстрагирования применяется как в обыденном, так и в научном познании.

Анализ  и синтез - это связанные между  собой методы познания, обеспечивающие целостное знание объекта. Анализ - это мысленное расчленение объекта на составляющие его части с целью их самостоятельного изучения. Это расчленение осуществляется не произвольно, а в соответствии со структурой объекта. После того, как составляющие объект части изучены по отдельности, необходимо полученное знание свести воедино, восстановить целостность. Это происходит в ходе синтеза - объединения ранее выделенных признаков, свойств, сторон в единое целое.

Индукция  и дедукция являются распространенными  методами получения знания как в  обыденной жизни, так и в ходе научного познания. Индукция - это логический прием получения общего знания из множества частных посылок. Недостатком индукции является то, что опыт, на данные которого она опирается, никогда не может быть завершен, и поэтому индуктивные обобщения также имеют ограниченную достоверность. Дедукция - это выводное знание. В ходе дедукции из общей посылки выводятся (дедуцируются) заключения частного характера. Истинность выводного знания зависит в первую очередь от достоверности посылки, а также от соблюдения правил логического выведения. Индукция и дедукция органически связаны и взаимно дополняют друг друга. Индукция приводит к предположению о причинах и общих закономерностях наблюдаемых явлений, а дедукция позволяет выводить из этих предположений эмпирически проверяемые следствия и тем самым подтверждать или опровергать эти предположения.

Метод аналогии - это логический прием, с  помощью которого, на основе сходства объектов по одним признакам делается вывод об их сходстве и по другим признакам. Аналогия не произвольная логическая конструкция, а опирается на объективные свойства и отношения предметов. Правило вывода по аналогии формулируется следующим образом: если два единичных предмета сходны в определенных признаках, то они могут быть сходны и в других признаках, обнаруженных в одном из сравниваемых предметов.

На основе умозаключения по аналогии строится метод моделирования, широко распространенный в современной науке. Моделирование - это метод исследования объекта через построение и изучение его аналога (модели). Знания, полученные при изучении модели, переносятся на оригинал на основании его аналогии с моделью. Моделирование применяется там, где изучение оригинала невозможно или затруднено и связано с большими расходами и риском. Типичным приемом моделирования является изучение свойств новых конструкций самолетов на их уменьшенных моделях, помещаемых в аэродинамическую трубу. Моделирование может быть предметным, физическим, математическим, логическим, знаковым. Все зависит от выбора характера модели. С появлением и развитием компьютеров широкое распространение получило компьютерное моделирование, при котором используются специальные программы.