Структура и динамика научного познания

 

В структуре научного познания выделяются два уровня: эмпирический и теоретический. Им соответствует два взаимосвязанных вида научной деятельности: эмпирическое и теоретическое исследование.

Основные критерии различия эмпирического и теоретического: 1) по характеру предмета исследования; 2) по применяемым средствам исследования; 3) по методам исследования [3, с. 447].

Предметом эмпирического и теоретического познания является объективная реальность. Но, если эмпирическое исследование направлено на изучение конкретных явлений, добывание и первичное осмысление фактического материала, то теоретическое устанавливает существенные связи и закономерности, лежащие в основании явлений. В эмпирическом исследовании используется научная аппаратура, усиливающая естественные возможности человека; в теоретическом главное средство изучения объекта — интеллект ученого и дополняющий его возможности компьютер. О различии методов исследования речь пойдет в третьем вопросе.

Исходя из сказанного, можно дать следующие определения.

Эмпирическое исследование направлено на непосредственное изучение объекта, имеет целью получение фактов и их первичную обработку (обобщение, классификацию, систематизацию). Теоретическое исследование связано с совершенствованием понятийного аппарата науки и направлено на всестороннее познание действительности в ее существенных связях и закономерностях.

Динамика эмпирического и теоретического познания обнаруживается в их взаимодействии и развитии. На пути от эмпирии к теории выделяются различные формы знания. Эмпирическим базисом научной дисциплины является фактический материал.

Факт — любое состояние объекта, ограниченное во времени и пространстве. Б. Рассел писал: «Все, что существует во Вселенной, я называю «фактом». Солнце – факт, переход Цезаря через Рубикон был фактом; если у меня болит зуб, то моя зубная боль есть факт. Если я что-нибудь утверждаю, то акт моего утверждения есть факт…» [5, с. 643]. Факты бывают реальные и научные. Если реальные факты — любой фрагмент действительности, вовлеченный в сферу человеческой деятельности, то научные факты — не сами события, а их описание с помощью языка науки или специальной системы символов. Одно из требований, предъявляемых к научному факту — воспроизводимость, доступность для многократного повторения.

При изучении научных фактов может обнаружиться, что они не соответствуют теории и тогда в науке возникает проблемная ситуация, которая фиксирует противоречие между старым и новым знанием, когда старое знание нуждается в частичном или полном изменении. Исходя из проблемной ситуации, формируется проблема — научный вопрос, для решения которого надо выйти за пределы уже достигнутого знания. Проблему называют «знание о незнании» [10, с. 142]. «Каждый успех нашего времени ставит больше проблем, чем решает» (Луи де Бройль).

Ступенькой на пути решения проблемы является гипотеза — научное предположение решить проблему определенным способом. Г. Лейбниц выдвигал следующие условия обоснованности гипотезы: гипотеза тем более вероятна, чем более она проста, чем больше явлений на ее основе можно объяснить и чем лучше она помогает предвидеть новые явления. Гипотеза должна быть доступна экспериментальной и практической проверке.

При условии подтверждения, обоснования гипотезы на ее основе корректируется старая или создается новая теория. Теория — система знаний, объясняющая совокупность явлений некоторой области действительности и сводящая открытые в этой области законы к единому общему основанию. Теория — система идей, понятий, принципов, законов какой-либо области науки. В отличие от гипотезы, которая представляет вероятное знание, теория — достоверное, доказанное знание, но к ней не следует относиться, как к абсолютной истине.

Научная теория имеет четкую логическую структуру. Она включает содержательные и формальные элементы и выполняет определенные функции (рисунок 3).

Структура теории

ТЕОРИЯ

ЭЛЕМЕНТЫ

ФУНКЦИИ

объясняющая

прогнозирующая

синтезирующая

СОДЕРЖАТЕЛЬНЫЕ

ФОРМАЛЬНЫЕ

принципы законы категории идеи

знаки символы правила

    рисунок 3 - Структура теории

 

Теория не представляет раз и навсегда данной совокупности истин и догм, она развивается в связи с получением новых эмпирических фактов, постановкой новых проблем и выдвижением гипотез. Процесс научного познания может идти от менее общей к более общей теории, причем старая теория не отбрасывается полностью, а частично включается в новую. Так, механика И. Ньютона рассматривается как частный случай теории относительности А. Эйнштейна. Следует также иметь в виду, что теория — это не «зеркальное» отражение действительности, а ее идеализированная модель, то есть наука конструирует и интерпретирует действительность в соответствии с историческим уровнем познания и практики.

Многообразие принципов, понятий, идей, законов каждой отдельной науки объединено в целостность, систему знаний. Эта целостность обеспечивается не только взаимосвязью эмпирического и теоретического знания, но и метатеоретическими основаниями науки, к которым относятся: научная картина мира, идеалы и нормы научного исследования, философские основания.

Научная картина мира (сокращенно НКМ) бывает общая и специальная. Общая НКМ образуется в результате синтеза научных знаний и дает обобщенное представление о мире, исходя из достижений как естественных, так и гуманитарных наук. Специальная НКМ характеризует какой-либо фрагмент реальности, изучаемый данной конкретной наукой. В соответствии с основными историческими периодами развития науки выделяются классическая, неклассическая, постнеклассическая НКМ.

Классическая НКМ основана на механике Г. Галилея и И. Ньютона. Для нее характерен механицизм (объяснение мира, исходя из законов и принципов механики) и механистический детерминизм, утверждающий однозначную, жесткую причинно-следственную связь. Субъективное исключается из сферы науки.

Неклассическая НКМ складывается на рубеже XIX–XX вв. в связи с созданием квантовой теории и теории относительности. Для нее характерна более гибкая система детерминации — статическая, утверждающая вероятностный характер причинно — следственных связей.

Постнеклассическая НКМ создается с учетом достижений синергетики — науки о сложных самоорганизующихся системах. Основные ее черты: нелинейность и непредсказуемость развития системы, многообразие и многовариантность изменений, бинарная структура взаимодействия порядка и хаоса и т. д. (10, с. 169–180). Для современной НКМ характерны включенность в исследование ценностно-целевых установок и особая роль субъекта познания.

Идеалы и нормы научного познания выражают ценностно-целевые установки науки, которые определяют доказательность и обоснованность знаний, их объяснение и описание, их построение и организацию [3, с. 455–456].

Идеалы и нормы научного познания формируются в зависимости от особенностей исторической эпохи. Например, нормативы доказательности и объяснения знаний в современном естествознании отличаются от классических.

Философские основания науки представляют идеи и принципы, обосновывающие НКМ, а также идеалы и принципы. Так, в античном мире метатеоретические основания науки определялись идеей гармонии и упорядоченности космоса (космоцентризм), в эпоху средневековья – религиозными догматами (теоцентризм). В новое время философия претендовала на роль науки наук, объясняла мир, исходя из разума человека (антропоцентризм). Современная наука основывается на рационально-иррациональных идеях философского принципа единства объекта и субъекта познания.

Природа и типы научных революций. Научное познание представляет единство эволюционных и революционных изменений. Эволюционное развитие предполагает постепенное накопление и рост научных знаний, происходит коммуляция научных знаний, образуется своего рода фонд, постоянно растущий и увеличивающийся. А. Пуанкаре отмечал, что наука «является коллективным творчеством и не может быть ничем иным; она как монументальное сооружение, строить которое нужно века, и где каждый должен принести камень, а этот камень часто стоит ему целой жизни» [6, с. 202]. Эволюционное развитие время от времени прерывается научной революцией, представляющей радикальную, качественную перестройку оснований и принципов науки (электротехническая, информационная и др.)

Т. Кун в книге «Структура научных революций» обосновал модель развития науки, исходя из понятий «научное сообщество», «парадигма», «нормальная наука», «научная революция». Согласно Т. Куну, научное сообщество — коллектив ученых, каждый представитель которого придерживается определенной парадигмы. «Парадигма — это то, что объединяет членов научного сообщества, и, наоборот, научное сообщество состоит из людей, признающих парадигму» [11, с. 261]. Т. Кун называет парадигмой «совокупность убеждений, ценностей, технических средств», достижений, на которые опирается в течение определенного времени научное сообщество в своих исследованиях.

Нормативная наука — исследования, опирающиеся на определенную парадигму. «Ученые в русле нормальной науки не ставят себе цели создания новых теорий, обычно они нетерпимы и к созданию таких теорий другими»  [11, с. 49]. Пока господствует данная парадигма, «нормальная наука» представляет почти алгоритмическую деятельность по выбору проблем и способов их решений. По мере накопления аномалий, несоответствия новых фактов старой теории происходит «смена парадигм», возникают новые стандарты исследования, которые У. Кун трактует как революционный переворот. Вокруг новой парадигмы формируется новое научное сообщество, все большее число ученых усваивают «новый стиль мышления в нормальной науке». Таким образом, наука развивается «посредством катастроф, ставших малопродуктивными, доктринальных построений интеллектуальной элиты» [3, с. 288].

Различают три типа научных революций: «мини-революции», относящиеся к отдельным блокам в рамках той или иной науки (представление о кварках в микрофизике); «локальные революции», охватывающие конкретную науку полностью; «глобальные научные революции», относящиеся к науке в целом.

В. Степин выделяет три типа научных революций в истории естествознания [3, с. 212–213]. Этот вопрос предлагается изучить самостоятельно.

 

2. 3 Понятие метода и методологии. Методы эмпирического и        теоретического исследования. Общелогические методы

Научное исследование производится с использованием исторически выработанных методов. Ф. Бэкон сравнивал метод научного исследования с фонарем, который освещает путнику дорогу в темноте. Т. Лихтенберг писал, что было бы гораздо лучше, если бы людей учили не тому, что надо думать, а тому, как надо думать.

Метод — способ исследования объекта или решения проблемы.

Методология — учение о методах, совокупность методов, используемых в научной и практической деятельности.

Методы делятся на философские (имеют универсальный характер, используются при исследовании всех областей действительности, например, диалектика), общенаучные (используются всеми науками на некоторых этапах исследования), частнонаучные (используются одной наукой, например, химический анализ, спектральный анализ). Общенаучные методы делятся на три группы: эмпирические, теоретические, общелогические.

К методам эмпирического исследования относятся наблюдение, эксперимент, описание, сравнение, измерение.

Научное наблюдение — целенаправленное, систематическое восприятие объекта. Оно имеет целью собирание и первичную обработку фактов, проверку гипотез, опирается на теорию. В процессе наблюдения используются специальные средства (микроскоп, телескоп и т. д.), усиливающие естественные возможности человека.

Процесс наблюдения внутренне противоречив. С одной стороны, наблюдение позволяет получить новый фактический материал, но, с другой стороны, оно ограничивает активность исследования и зависит от субъективных моментов. Наблюдение связано с описани ем, которое переводит эмпирическую информацию в знаковую форму (понятия, схемы, таблицы и др.). Описание подразделяется на качественное и количественное (измерение).

В отличие от наблюдения при эксперименте исследователь активно вмешивается в протекание изучаемого процесса. Эксперимент — научно поставленный опыт, при котором объект или искусственно воссоздается, или изучается в искусственно созданной системе. Эксперимент — изучение объекта в управляемых и контролируемых условиях. В чем преимущество эксперимента перед наблюдением?

1 В процессе эксперимента объект изучается в «чистом» виде, исключая побочные факторы.

2 Могут изучаться объекты, находящиеся в экстремальных (сверхнизкие и сверхвысокие температуры, давления и т. д.) или недоступных для человека условиях.

3 Многократная повторяемость по желанию экспериментатора.

Выделяются основные виды экспериментов: поисковые, проверочные, конструктивные.

Познавательная роль эксперимента велика, он способствует обоснованию гипотез и теорий; в ходе эксперимента возникают новые проблемы, которые предстоит решить в дальнейшем исследовании.

Методы теоретического исследования — формализация, идеализация, аксиоматический метод, восхождение от абстрактного к конкретному, исторический и логический методы.

Формализация — изучение разнообразных объектов путем отображения их содержания и структуры в форме знаков при помощи искусственных языков. При формализации рассуждение об объектах переходит в плоскость оперирования знаками, формулами. Отношения знаков заменяют отношения предметов [3, 470]. Формализация широко применяется в математике, логике, химии. В узком смысле формализация — построение абстрактно-математических моделей объектов.

Формализация выполняет обобщающие и унифицирующие функции. Так, площадь любого прямоугольника, будь то лист бумаги, земельный участок или  поверхность стола можно выразить в знаковой форме .

Идеализация — мысленное конструирование понятий об объектах, несуществующих и неосуществимых в действительности, но имеющих прообразы в реальном мире.

Идеализация происходит в процессе абстрагирования. Она связана с предположением максимального развития каких-либо свойств и исключает конкретные условия. В математике идеализированные объекты — «точка», «прямая», «плоскость», в физике — «идеальный газ», «абсолютно твердое тело» и т. д. Использование метода идеализации позволяет сформулировать научные понятия и законы.

Аксиоматический метод — способ построения научной теории, состоящий в том, что в ее основание кладутся некоторые аксиомы или постулаты, не требующие доказательств, из которых дедуктивным путем выводятся все другие положения, Впервые этот метод был применен Эвклидом при построении геометрии, а затем стал использоваться и в других науках.

Построение формализованных аксиоматических систем привело к большим успехам в математике и породило представление о ее развитие чисто формальными средствами. Однако в 1931 году К. Гедель доказал теорему о принципиальной неполноте достаточно развитых формальных систем             [3, с. 472].

Восхождение от абстрактному к конкретному — метод научного исследования, состоящий в движении теоретической мысли к все более полному, всестороннему, целостному воспроизведению объекта. Методом восхождения от абстрактного к конкретному пользовался Г. В. Ф. Гегель при построении философской системы абсолютного идеализма, а также К. Маркс в работе «Капитал» при исследовании экономических отношений буржуазного общества.

В соответствии с этим методом научное познание делится на два самостоятельных этапа: на первом движение мысли идет от конкретной действительности к ее абстрактному воспроизведению, то есть действительность как бы расчленяется на отдельные объекты, которые изучаются в отдельности. Многообразие свойств объекта не учитывается. На втором этапе научного познания происходит движение от абстрактного к конкретному, то есть исходя из абстрактных понятий и представлений действительность воспроизводится в конкретном многообразии ее свойств и отношений.

Таким образом, метод восхождения от абстрактного к конкретному представляет метод научного познания, в соответствии с которым познание движется от конкретного в действительности к абстрактному в мышлении, а от него — к конкретному в мышлении [13, с. 294].

Исторический и логический методы. Природа, общество, наука, техника имеют свою историю, возникают и развиваются в ходе эволюции. Так, можно говорить об истории солнечной системы, общества, религии и т. д. Вместе с тем, в истории любого объекта есть своеобразная внутренняя «логика», структурность, закономерность. Раскрытию «истории» и «логики» объекта способствуют исторический и логический методы.

Исторический метод — изучение процесса развития объекта, его конкретной истории со всеми поворотами, событиями, особенностями (история партизанского движения в Беларуси, история создания компьютеров). Логический метод — выделение существенного, необходимого, закономерного в истории объекта. Логическое исследование исходит из исторического, но освобождает его от конкретности и представляет в обобщенном виде.

Исторический и логический методы взаимно дополняют друг друга. Логическое — закономерность, в соответствии с которой происходит исторический процесс, а историческое — логическое, наполненное конкретным содержанием (эволюционная теория Ч. Дарвина и конкретная история видов растений и животных).

Общелогические методы исследования — анализ и синтез, индукция и дедукция, моделирование.

Анализ и синтез. Анализ — мысленное или практическое расчленение объекта на составные элементы, синтез — мысленное или практическое объединение выделенных путем анализа элементов в единое целое (химический анализ и синтез). Значение отдельных свойств само по себе не даст знание объекта, но целостное знание объекта может быть достигнуто на основе изучения отдельных свойств. Говорят, чтобы узнать человека, надо с ним съесть пуд соли, то есть длительно общаться в разных ситуациях, но никакой «пуд» не поможет, если нет целостного системного знания.

Индукция и дедукция. Индукция – процесс выведения общих положений из частных фактов (выведение Д. Менделеевым периодического закона на основе изучения множества химических элементов). Дедукция – рассуждение от общего к частному, распространение общих понятий, принципов, закономерностей на изучение частных явлений. Используется во всех науках, в особенности, в математике, где представляет один из главных методов.

В отличие от индукции, которая по большей части дает вероятное знание, поскольку трудно учесть все факты, относящиеся к изучаемому объекту, дедукция дает достоверное знание при условии истинности исходных данных. В современной науке возрастает роль дедуктивного метода, так как с его помощью можно изучать объекты, недоступные восприятию, и формализованные системы, а также обосновывать неприемлемость антинаучных идей и теорий.

Моделирование. Классическая схема процесса познания есть взаимодействие объекта (О) и субъекта (S) . Однако в научном познании большую часть информации о мире S получает через средства познания (СП), которые делятся на приборы (П) и модели (М) (рисунок 4).

S

O

СП

П

М

Рисунок 4 – Средства познания

Моделирование — использование моделей в процессе познания, а модель — предмет, замещающий объект в процессе познания. Между моделью и объектом — отношение идентичности, соответствия, которое никогда не бывает полным. По словам академика А. Ф. Иоффе, модель — не точная копия объекта, а его упрощенная, схематичная картина, основанная на аналогии.

Модели используются в экспериментах, при изучении объектов, находящихся в недоступных и экстремальных условиях (микромир, мегамир и т. д.). Основные виды моделей: наглядные, выраженные в материально-чувственной форме и идеальные (знаковые). Особый вид моделирования - кибернетическое. Компьютер, работающий по заданной программе, может смоделировать реальные процессы (выход на орбиту искусственного спутника Земли, колебание рыночных цен) или отдельные мыслительные способности человека.