Научные теории

Научная теория, способы и формы ее становления и обоснования.

Многообразию форм идеализации и соответственно типов идеализированных объектов соответствует и многообразие видов теорий, которые могут быть классифицированы по различным основаниям. В зависимости от этого мгут быть выделены следующие теории:

- описательные

- математические: высокая степень абстракции

- дедуктивные и индуктивные

- фундаментальные и прикладные

- формальные и содержательные

- открытые и закрытые

- объясняющие и описывающие и др.

Теории опытных, эмпирических наук можно разделить на 2 класса: феноменологические и нефеноменологические.

Феноменологические – упорядочивание и первичное обобщение фактов, не вникают глубоко во внутренние механизмы и не используют сложные абстракции.

Нефеноменологические – раскрывают глубинный внутренний механизм изучаемых явлений и процессов, их взаимосвязи – законы.

Теории имеют достоверный или вероятностный характер.

Свойства теории:

- это не отдельно взятые достоверные научные положения, а их совокупность, целостная развивающаяся система.

- только зрелая совокупность может быть теорией

- обязательно должно быть обоснование, доказательство

- должна стремиться к объяснению как можно более широкого круга явлений

- характер теории определяется обоснованностью ее определяющего начала

- структура определена системной организацией идеализированных объектов

- не только готовое знание, но и должно рассматриваться вместе со своим возникновением и развитием.

Теория – снежный ком (Гегель).

Принципы построения теории:

1) Логические факторы: служат для установления связи между:

- основными и не основными понятиям посредством определения

- для вывода следствий из исходных посылок

- для индуктивного подтверждения эмпирически проверяемых следствий.

2) Интуитивные факторы: интеллектуальная интуиция

3) Эмпирические и рациональные факторы связаны с оценкой их роли и отношения в построении теории.

Эмпирические факторы составляют наблюдательный базис, т.е. ту первичную информацию, на которой основываются ее понятия и утверждения.

Рациональные факторы – абстрактный, теоретический базис. Исходным пунктом должно быть выдвижение абстрактных понятий.

Способы построения теории:

1) схематизация и идеализация

2) эвристические приемы и методы

3) построение моделей изучаемых процессов

Научные теории.

По своей структуре научная теория представляет собой систему первоначальных, исходных понятий и основных законов, их которых с помощью определения могут быть образованы все другие ее понятия, а из основных законов логически выведены остальные законы.

В точных науках в структуре теории выделяют обычно исходные, или первичные, понятия, которые считаются неопределяемыми. Все другие понятия вводятся с помощью операции логического определения. Костяком теории служат ее основные законы и фундаментальные принципы. Из них по правилам дедуктивной логики выводят вторичные законы.

Классификация теорий:

1) По адекватности отображения исследуемой области явления различают феноменологические и нефеноменологические (аналитические) теории.

Феноменологические теории – описывают действительность на уровне явлений, феноменов, не раскрывая их сущности.

Аналитические теории – раскрывают сущность явлений.

2) По степени точности предсказаний: детерминистические и стохастические.

Детерминистические дают точные и достоверные предсказания.

Стохастические дают вероятные предсказания, основанные на изучении законов случая.

3) По подходу к явлениям: позитивные и нормативные теории.

Позитивными называются теории, которые относятся к фактическому стоянию дел в мире. Могут быть истинными и ложными, но в них отсутствует личностная оценка..

Нормативные теории всегда предполагают определенную оценку, которая основывается на ценностных ориентациях исследователя.

54.Классический вариант формирования развитой теории.

В науке классического периода развитые теории создавались путем последовательного обобщения и синтеза частных теоретических схем и законов.Таким путем были построены фундаментальные теории классической физики - ньютоновская механика, термодинамика, электродинамика. Основные особенности этого процесса можно проследить на примере истории максвелловской электродинамики.Создавая теорию электромагнитного поля Максвелл опирался на предшествующие знания об электричестве и магнетизме, которые были представлены теоретическими моделями и законами, выражавшими существенные характеристики отдельных аспектов электромасштабных взаимодействий (теоретические модели и законы Кулона, Ампера, Фарадея, Био и Савара и т.д.).

По отношению к основаниям будущей теории электромагнитного поля это были частные теоретические схемы и частные теоретические законы.

Исходную программу теоретического синтеза задавали принятые исследователем идеалы познания и картина мира, которая определяла постановку задач и выбор средств их решения.В процессе создания максвелловской электродинамики творческий поиск целенаправляли, с одной стороны, сложившиеся в науке идеалы и нормы, которым должна была удовлетворять создаваемая теория (идеал объяснения различных явлений с помощью небольшого числа фундаментальных законов, идеал организации теории как дедуктивной системы, в которой законы формулируются на языке математики), а с другой стороны, принятая Максвеллом фарадеевская картина физической реальности, которая задавала единую точку зрения на весьма разнородный теоретический материал, подлежащий синтезу и обобщению. Эта картина ставила задачу - объяснить все явления электричества и магнетизма как передачу электрических и магнитных сил от точки к точке в соответствии с принципом близкодействия.Вместе с постановкой основной задачи она очерчивала круг теоретических средств, обеспечивающих решение задачи. Такими средствами послужили аналоговые модели и математические структуры механики сплошных сред. Фарадеевская картина мира обнаруживала сходство между передачей сил в этих качественно различных типах физических процессов и тем самым создавала основу для переброски соответствующих математических структур из механики сплошных сред в электродинамику. Показательно, что альтернативное максвелловскому направление исследований, связанное с именами Ампера и Вебера, исходило из иной картины мира при поиске обобщающей теории электромагнетизма. В соответствии с этой картиной использовались иные средства построения теории (аналоговые модели и математические структуры заимствовались из ньютоновской механики материальных точек).Синтез, предпринятый Максвеллом, был основан на использовании уже известной нам операции применения аналоговых моделей. Эти модели заимствовались из механики сплошных сред и служили средством для переноса соответствующих гидродинамических уравнений в создаваемую теорию электромагнитного поля. Применение аналогий является универсальной операцией построения новой теории как при формировании частных теоретических схем, так и при их обобщении в развитую теорию. Научные теории не являются изолированными друг от друга, они развиваются как система, где одни теории поставляют для других строительный материал.Аналоговые модели, которые использовал Максвелл - трубки тока несжимаемой жидкости, вихри в упругой среде, - были теоретическими схемами механики сплошных сред.Когда связанные с ними уравнения транслировались в электродинамику, механические величины замещались в уравнениях новыми величинами. Такое замещение было возможным благодаря подстановке в аналоговую модель вместо абстрактных объектов механики новых объектов - силовых линий, зарядов, дифференциально малых элементов тока и т.д. Эти объекты Максвелл заимствовал из теоретических схем Кулона, Фарадея, Ампера, схем, которые он обобщал в создаваемой им новой теории. Подстановка в аналоговую модель новых объектов не всегда осознается исследователем, но она осуществляется обязательно. Без этого уравнения не будут иметь нового физического смысла и их нельзя применять в новой области.

Еще раз подчеркнем, что эта подстановка означает, что абстрактные объекты, транслированные из одной системы знаний (в нашем примере из системы знаний об электричестве и магнетизме) соединяются с новой структурой ("сеткой отношений"), заимствованной из другой системы знаний (в данном случае из механики сплошных сред). В результате такого соединения происходит трансформация аналоговой модели. Она превращается в теоретическую схему новой области явлений, схему на первых порах гипотетическую, требующую своего конструктивного обоснования.

55.Неклассический вариант формирование развитой теории.

Стратегии теоретического исследования не являются раз навсегда данными и неизменными. Они исторически меняются по мере эволюции науки.Начиная со времен Бэкона и Декарта в философии и естествознании бытовало представление о возможности найти строгий, единственно истинный путь познания, который бы в любых ситуациях и по отношению к любым объектам гарантировал формирование истинных теорий. Этот идеал включался в основания классической науки. Он не отрицал изменчивости и многообразия ее конкретных методов, но в качестве цели, которой должен руководствоваться исследователь, провозглашал единую стратегию построения теории. Предполагалось, что вначале необходимо найти очевидные и наглядные принципы, полученные как обобщение опыта, а затем, опираясь на них, находить конкретные теоретические законы.Эта стратегия полагалась единственно верным путем, методом, который только и приводит к истинной теории.. Применительно к исследованиям физики она требовала создания целостной картины изучаемой реальности как предварительного условия последующего применения математических средств ее описания.Развитие естествознания XX века заставило пересмотреть эти методологические установки. Критические замечания в адрес классической стратегии исследований начали высказываться уже в конце XIX столетия в связи с обнаружением исторической изменчивости фундаментальных принципов науки, относительности их эмпирического обоснования и наличия конвенциональных элементов при их принятии научным сообществом (эмпириокритицизм, конвенциализм и др.). Выраженные в философии этого исторического периода определенные сомнения в абсолютности классической методологии исследований можно расценить как предварительный этап формирования новой парадигмы теоретического познания. Но сама эта парадигма утвердилась в науке во многом благодаря становлению современной, квантово-релятивистской физики, первой из естественных наук, продемонстрировавшей неклассические стратегии построения теории.Характеризуя их, известный советский физик академик Л.И.Мандельштам писал: “Классическая физика большей частью шла так, что установление связи математических величин с реальными вещами предшествовало уравнениям, т.е. установлению законов, причем нахождение уравнений составляло главную задачу, ибо содержание величин заранее предполагалось ясным и для них искали уравнения....Современная теоретическая физика, не скажу — сознательно, но исторически так оно и было, пошла по иному пути. Это случилось само собой. Теперь прежде всего стараются угадать математический аппарат, оперирующий величинами, о которых или о части которых заранее вообще не ясно, что они обозначают”.

Этот способ исследований, который стал доминирующим в физике XX столетия, был связан с широким применением особого метода, получившего название математической гипотезы или математической экстраполяции.

Общая характеристика этого метода заключается в следующем. Для отыскания законов новой области явлений берут математические выражения для законов близлежащей области, которые затем трансформируют и обобщают так, чтобы получить новые соотношения между физическими величинами. Полученные соотношения рассматривают в качестве гипотетических уравнений, описывающих новые физические процессы. Указанные уравнения после соответствующей опытной проверки либо приобретают статус теоретических законов, либо отвергаются как несоответствующие опыту.В приведенной характеристике отмечена главная особенность развития современных физических теорий: в отличие от классических образцов они начинают создаваться как бы с верхних этажей — с поисков математического аппарата — и лишь после того, как найдены уравнения теории, начинается этап их интерпретации и эмпирического обоснования. Правда, большего из воспроизведенной характеристики математической гипотезы извлечь, пожалуй, нельзя. Дальнейшая конкретизация этой характеристики требует установить, каким образом формируется в науке математическая гипотеза и в чем заключается процедура ее обоснования.В этом направлении сделаны пока лишь первые шаги. Прежде всего следует отметить интересные замечания С.И.Вавилова по поводу существования регулятивных принципов (соответствия, простоты и т. д.), которые целенаправляют поиск адекватных математических средств. Особый круг проблем был поставлен автором термина “математическая экстраполяция” С.И.Вавиловым в связи с обсуждением природы корпускулярно-волнового дуализма. Было отмечено, что специфика математической гипотезы как метода современного физического исследования состоит не столько в том, что при создании теории перебрасываются математические средства из одной области в другую (этот метод всегда использовался в физике), сколько в особенностях самой такой переброски на современном этапе.

С.И.Вавилов подчеркивал, что математическая экстраполяция в ее современном варианте возникла потому, что наглядные образы, которые обычно служили опорой для создания математического формализма в классической физике, в настоящее время в квантово-релятивистской физике потеряли целостный и наглядный характер. Картина мира, принятая в современной физике, изображает специфические черты микрообъектов посредством двух дополнительных представлений - корпускулярного и волнового. В связи с этим оказывается невозможным выработать единую наглядную модель физической реальности как предварительную основу для развития теории. Приходится создавать теорию, перенося центр тяжести на чисто математическую работу, связанную с реконструкцией уравнений, “навеянных” теми или иными аналоговыми образами. Именно здесь и кроется необычность математической экстраполяции на современном этапе. “Опыт доводит до сознания отражение областей мира, непривычных и чуждых нормальному человеку. Для наглядной и модельной интерпретации картины не хватает привычных образов, но логика... облеченная в математические формы, остается в силе, устанавливая порядок и связи в новом, необычном мире”.При таком понимании математической гипотезы сразу же возникает вопрос об ее отношении к картине мира, учитывающей специфику новых объектов. Очевидно, что здесь в неявной форме уже поставлена и проблема эвристической роли картины мира как предварительного основания для поиска адекватных математических средств, применяемых при формулировке физических законов. Весь круг этих проблем нуждается в специальном обсуждении.