2015-02-18
22461
Одной из наиболее существенных особенностей научного познания является использование особых познавательных средств. Наука – единственный вид познания, в котором в течение длительного времени специально разрабатывались собственные методы и формы организации научного знания.
Наиболее общую структуру науки составляет ее разделение на эмпирический и теоретический уровни познания. Термин «эмпирия» означает «опыт». Эмпирическое познание – это опытное познание, т.е. приобретение информации в научно-практической деятельности – наблюдении, эксперименте. Теоретическое познание – это уровень интерпретации, объяснения, рационального анализа. На эмпирическом уровне происходит сбор фактических данных, на теоретическом уровне происходит построение общей модели ситуации, в рамках которой отдельные факты получают объяснение.
Эмпирическое и теоретическое познание различаются:
а) по объекту: в эмпирическом познании исследователь имеет дело с реальным объектом, объект теоретического познания представляет собой идеальную конструкцию и может наделяться признаками, которых нет ни у одного реального объекта;
б) по направленности отражения: эмпирическое познание направлено на явления, теоретическое – на существенные, непосредственно не наблюдаемые связи, законы реальности;
в) по задачам: для эмпирического познания это описание и первичное обобщение, для теоретического – объяснение и предсказание.
Эмпирическое и теоретическое познание тесно взаимосвязаны. Очевидно, что теоретическое познание происходит на основе эмпирического: на основе установленных в опыте фактов делаются теоретические выводы, выделяются и подтверждаются общие закономерности. С другой стороны, опыт планируется исходя из определенных теоретических построений, т.е. теория, в свою очередь, служит основой для эмпирии.
Наряду с эмпирией и теорией, в структуре научного знания выделяется еще, как относительно самостоятельный элемент, научная картина мира. НКМ – это совокупность ключевых обобщений, фиксирующих базовое представление науки об исследуемой области реальности; на них опираются и эмпирические исследования, и теоретические построения. Научная картина мира включает наиболее принципиальные теоретические идеи (например: «Вещество состоит из атомов») и самые важные наглядные модели (например, планетарная модель атома), формирующие обобщенный образ реальности. Не случайно этот уровень научного знания называется картиной мира: это не теория, это базовое описание – как устроен мир вообще, как он устроен с точки зрения физики, химии, астрономии и т.д. Выделяют частнонаучные картины мира, создаваемые в важнейших направлениях науки, и общенаучную картину мира, складывающуюся в их синтезе при активном участии философии.
На эмпирическом и теоретическом уровнях используются различные методы научного познания.
В целом методы, используемые в науке, могут быть разделены на три большие группы:
1. Общие логические методы – они образуют методологическую основу всякого познания; в науке они часто приобретают вид специально разработанных процедур.
Абстрагирование (от латинского «отвлечение») – это процесс мысленного выделения наиболее важных для рассмотрения в данном познавательном контексте признаков и отношений объекта с отвлечением от всех других его свойств и связей. Абстрагирование – базовая операция человеческого мышления, лежащая в основе образования понятий. Даже самые простые понятия строятся на мысленном объединении объектов по некоторым сходным признакам в класс, при отвлечении от всех остальных признаков (создавая понятие «дерево», мы выделяем признаки, обязательные для всех деревьев – крона, ствол – и оставляем вне рассмотрения признаки, отличающие пальму от березы). В научном мышлении на абстрагировании основана не только большая часть терминологии, но и классификации, в том числе многоуровневые, в которых выделяются виды и роды объектов, соотнесенные по ряду объединяющих и специфицирующих признаков.
Анализ (от греческого «разложение», «разбор») – мысленное или реальное разделение целого на части, которые впоследствии подвергаются более подробному изучению в относительно изолированном виде. Вариантом реализации этого метода в научном мышлении является, например, химический анализ – разделение сложного состава на образующие его элементы и определение доли каждого из них. С анализом же связаны такие процедуры практического и теоретического мышления, как периодизация, составление алгоритма (т.е. разложение действия на отдельные шаги, операции), составление плана (т.е. логическое разбиение задачи на составные части). Необходимым методологическим дополнением анализа является синтез (от греческого «составление», «сочетание») – реальное или мысленное соединение выделенных частей в целостный предмет или гносеологический образ.
Дедукция (от латинского «выведение») – вывод из общего знания относительно частных заключений по поводу отдельных взаимосвязей или единичных объектов. Индукция (от латинского «наведение») – переход в процессе исследования от единичного, частного, отдельных сторон объекта к общему, вывод общей закономерности на основе знаний, полученных для отдельных элементов класса. В науке дедукция рассматривается в основном как средство развертывания и обоснования знания: по дедуктивной схеме строится приложение общих принципов, законов, уравнений к конкретной предметной области, развертывание теории от базовых утверждений к эмпирически интерпретируемым и проверяемым выводам. Дедуктивное мышление достоверно и лежит в основе логического развития и применения знаний. Индукция в науке выступает как способ получения нового знания из опыта, как средство построения гипотез.
Аналогия – это заключение о свойствах объекта на основе его сходства с другим, ранее изученным объектом. Имеющееся знание об уже изученном объекте переносится на другой, новый объект, который представляется с ним сходным. Аналогия является традуктивным заключением – не индуктивным и не дедуктивным движением мысли, а выводом от частного к частному.
В науке аналогия используется как способ выдвижения и объяснения новой идеи, риторический прием аргументации, форма представления позиции. С аналогией связан фундаментальный общенаучный метод моделирования, а также такая универсальная научная процедура, как экстраполяци я – распространение теории за пределы первоначальной области ее применения. При этом в науке аналогия не считается строгим доказательством. Аналогия способствует рождению нового знания, но это метод предположения: для обоснования требуются более строгие и достоверные построения.
2. Общенаучные методы – они подразделяются на эмпирические (наблюдение, эксперимент) и теоретические (восхождение от абстрактного к конкретному, гипотетико-дедуктивный метод, аксиоматический метод и др.). Данное деление является относительным: эмпирические методы имеют свои теоретические аналоги (например, реальному эксперименту как эмпирическому методу соответствует теоретический – мысленный эксперимент), некоторые методы имеют как эмпирическую, так и теоретическую разновидность (например, моделирование подразделяется на физическое, когда создается реальная вещественная копия объекта, и логическое, в котором модель объекта строится теоретическими средствами).
Наблюдение – это преднамеренное, целенаправленное и планомерное восприятие выделенного для изучения фрагмента реальности. Например, эмпирической базой астрономических дисциплин являются регулярные наблюдения звездного неба. На протяжении всей ранней истории науки именно наблюдение было основным «поставщиком» эмпирических сведений о мире. От обычного житейского восприятия наблюдение как научный метод отличают большая целенаправленность, подготовленность определенными теоретическими основаниями, осуществление по плану, документированность, а в современных условиях, как правило, и техническая оснащенность. Наблюдение – активный метод: очень часто оно требует определенной подготовки объекта (например, для изучения тканей гистологические препараты должны специально обработаны). Тем не менее общий принцип сохраняется: в наблюдении мы имеем дело с данным исследователю процессом, в эксперименте – с процессом, создаваемым исследователем.
Эксперимент – это воспроизведение или изменение объекта, осуществленное в специально созданных и контролируемых условиях. В самом общем определении в эксперименте мы выделяем или формируем некоторый процесс и, изменяя один или несколько его параметров, анализируем происходящие изменения, раскрывая тем самым закономерности взаимосвязи. К преимуществам эксперимента по сравнению с наблюдением относятся многократная воспроизводимость, возможность варьирования условий, в которых рассматривается объект, возможность выделения отдельных свойств и соотношений в чистом виде, возможность изучения объекта в пограничных и не присущих ему в естественном бытии условиях (например, в невесомости, в вакууме). Этими особенностями обусловлена эффективность эксперимента.
В классической науке было весьма значимым понятие «решающий эксперимент», т. е. опыт, позволяющий сделать выбор между конкурирующими гипотезами (если они предсказывают различные результаты одного и того же эксперимента, ясно, как решить вопрос об их истинности).
Классическая модель научного познания предполагает, что научная мысль движется от эмпирии – стадии накопления фактического материала – к теории. Но нельзя представить эмпирический уровень в науке как независимый. Как правило, и наблюдение, и тем более эксперимент проектируются, планируются и осуществляются, исходя из определенных теоретических представлений.
Важнейшими процедурами эмпирического уровня, входящими в состав как наблюдения, так и эксперимента, являются измерение и описание.
Измерение – это определение количественных значений тех или иных свойств изучаемого объекта с использованием специальных средств (измерительных приспособлений, приборов). Результат измерения всегда выражается в некотором числе единиц измерения; измерить – значит сравнить с некоторым эталоном. Именно процедура измерения обеспечивает необходимый для науки уровень точности в установлении взаимосвязей.
Описание – это выражение полученных в опыте данных в определенной понятийной (терминологической) системе. Описание в науке – это фиксация средствами языка того, что получено в опыте. Первичное описание в науке может использовать только естественную лексику («В осадок выпало серое порошкообразное вещество…»), более строгое описание требует использования специальных терминов («Слизистая оболочка гиперемирована…») и подведения исследуемого объекта под какие-то классификационные разделы («Хвойное растение…»).
Рассматривая переход от эмпирического к теоретическому познанию, выделим сначала методы, которые имеют как эмпирическую, так и теоретическую модификации.
На теоретическом уровне научного познания особым методом является мысленный эксперимент. Это теоретическое конструирование ситуации с введением определенного допущения (которое может быть невозможным фактически) и анализ развития ситуации с учетом этого допущения. Например: допустим, что посреди сосуда, наполненного газом, поставлена перегородка, охраняемая мифическим персонажем – демоном. Демон пропускает в одну часть сосуда только быстро движущиеся молекулы газа, в другую – только медленно движущиеся. Что произойдет через достаточно продолжительное время такой регулировки? «Демон Максвелла» (этот мысленный эксперимент описал Дж. Максвелл в 1867 г.) обеспечит нагревание одной части сосуда и охлаждение другой без дополнительного подвода энергии к системе, что противоречит Второму началу термодинамики.
Еще одним фундаментальным общенаучным методом, который реализуется и на эмпирическом, и на теоретическом уровне, является моделирование. Под моделью понимается некоторая реально существующая или мысленно представляемая система, которая замещает в познавательном процессе систему-оригинал и находится с ней в отношении сходства (подобия), благодаря чему изучение модели позволяет приобретать информацию об оригинале. Соответственно моделирование – это создание такого объекта, связанного с основным объектом исследования отношением подобия, и его изучение. Метод моделирования основан на логике аналогии, устанавливаемой между объектом и его моделью. При этом модель, как правило, должна быть сходной с объектом не во всех отношениях, а только в тех аспектах, которые наиболее важны и специально выделены в рамках исследования.
Поскольку модель может быть как материальной, так и идеальной, разграничивается, с одной стороны, предметное (физическое), с другой стороны, логико-символическое и математическое моделирование. Особым видом логического моделирования, является информационное моделирование, в котором модель объекта имеет вид компьютерной программы.
К важнейшим общенаучным теоретическим методам наряду с логико-символическим и математическим моделированием относится идеализация.
Идеализация – это мысленное построение понятий об объектах, не существующих и не осуществимых в действительности, но имеющих прообразы в реальном мире. Например, используемая в физике идеализация «идеальный газ» описывает этот газ как состоящий из абсолютно твердых и упругих молекул-шариков, причем уже при введении этого понятия известно, что молекулы реальных газов не таковы. Идеализации используются для максимально точной формулировки устанавливаемых закономерностей.
Большую группу теоретических общенаучных методов составляют так называемые методы построения теории. К ним относятся в первую очередь аксиоматический метод, гипотетико-дедуктивный метод и метод восхождения от абстрактного к конкретному.
При использовании аксиоматического метода построение теории начинается с формулировки некоторых базовых определений и аксиом (постулатов), которые принимаются как достоверно-истинные без доказательства в пределах данной теоретической системы. Затем задается система правил вывода, и путем применения этих правил выводятся теоремы и остальные положения теории, обычно дедуктивным образом, посредством доказательства. Древнейшая из систем, построенных аксиоматическим способом – это геометрия Эвклида.
В гипотетико-дедуктивном методе построение концепции также начинается с того, что в качестве допущений принимаются некоторые общие положения. Но, в отличие от аксиоматического метода, эти постулаты представляют собой не очевидно-истинные утверждения, а гипотетические положения. Например: «Скорость света постоянна во всех инерциальных системах отсчёта» – один из базовых постулатов теории относительности, который отнюдь не самоочевиден. В дальнейшем развертывании теории из базовых постулатов выводятся следствия, которые являются все более конкретными, вплоть до утверждений об эмпирических фактах.
Метод восхождения от абстрактного к конкретному – это способ движения мысли к полному, всестороннему и целостному воспроизведению объекта через совокупность абстрактных, односторонних определений. В рамках этого метода построение теории начинается с попыток зафиксировать сущность объекта исследования. Первые из таких попыток дадут лишь абстрактные формулировки, фиксирующие лишь какие-то моменты или аспекты объекта. Но наращивание комплекса таких абстрактных определений и установление связей между ними делает гносеологический образ объекта все более полным, и, в конце концов, возникает достаточно конкретная и точная его теоретическая репрезентация.
Базовой процедурой в составе теоретического уровня научного познания, составляющей необходимое основание многих методов, является формализация – введение и использование специальной символики для отображения объектов теории в знаково-символическом виде. Примерами могут служить математическая символика, химические обозначения, логические знаки и др. В процессе формализации разрабатывается своеобразный искусственный язык. Формализация не только оптимизирует процессы представления и обработки информации, но и может быть способом достижения нового содержания путем интерпретации осуществленного формального преобразования.
3. Конкретно-научные методы – они разрабатываются в каждой науке или группе наук, дополняют общенаучные методы и должны строиться с соблюдением общих методологических требований. Например, в естественных и технических науках широко применяются математические методы, являющиеся приложениями разделов математики. К методам социологии относятся анкетный опрос, интервью, метод фокус-группы и др. К методам психологии наряду с наблюдением и экспериментом – самонаблюдение (интроспекция), тестирование и др.
Рассматривая движение научной мысли на эмпирическом и теоретическом уровнях, можно выделить также основные формы, в которых фиксируется научное знание на разных фазах развития научных идей.
Исходным эмпирическим основанием науки являются непосредственные данные наблюдения и эксперимента. На основе непосредственных данных формируются эмпирические факты – фиксация полученной информации уже в определенной концептуальной системе. Для превращения в эмпирические факты непосредственные данные проходят концептуальную обработку: отсеиваются случайные детали, проверяется регулярность и достоверность замеченных явлений, проводятся точные измерения и т.д.
Сопоставляя и систематизируя эмпирические факты, можно установить эмпирическую закономерность – регулярную повторяющуюся взаимосвязь между эмпирически обнаруживаемыми процессами. Эмпирическая закономерность фиксирует повторяемость фактов и выводит количественную характеристику их соотношения. Но эмпирическая закономерность не содержит объяснения устанавливаемой взаимосвязи, поиск объяснения – это задача уже теоретического уровня научного познания.
Соответственно исходной формой представления знания на теоретическом уровне науки является проблема. Проблема – это форма мышления, фиксирующая недостаточность имеющихся средств для достижения намеченной цели в познании. С логической точки зрения проблема – это вопрос, на который пока не существует ответа. При этом постановка проблемы определяет и базу решения: в процессе формулировки проблемы связываются определенные факты, намечаются взаимосвязи, которые следует проверить, устанавливаются цели, которые должны быть достигнуты, происходит выбор методов и процедур, необходимых для решения.
В процессе поисков решения проблемы выдвигается гипотеза, т.е. предлагается решение или объяснение, которое нуждается в дальнейшей разработке и проверке. Гипотеза – обоснованное предположение, сформулированное при этом на базе информации, которой не вполне достаточно для однозначного решения. Гипотеза опирается, с одной стороны, на факты, а с другой – на научную картину мира и общие мировоззренческие представления.
Гипотеза является формой вероятностного знания, и это основная форма роста науки.
Гипотеза в своем развитии обычно проходит следующие стадии:
- догадка – выдвижение и формулировка предположения;
- эмпирический анализ – обрастание фактами и формулировка их объяснений;
- этап теоретически правдоподобной гипотезы – логическая разработка, оформление аппарата, в ходе которых гипотеза приобретает стройность и законченность;
- и стадия проверки, в результате которой гипотеза либо сходит со сцены, либо превращается в теорию.
Когда гипотеза в достаточной степени разработана и подтверждена, можно говорить, что в данной области сформировалась научная теория. Теория – форма достоверного научного знания о некоторой совокупности объектов, представляющая собой систему взаимосвязанных утверждений и доказательств и содержащая методы объяснения и предсказания явлений данной предметной области.
