Методы и функции научного объяснения

Типы и методы научного объяснения

В науке объяснением называют дедуктивный вывод некоторых утверждений о факте из обобщений, законов и теорий, а также тех начальных условий (их называют пограничными), которые относятся к характеристике данного факта.

Каузальные, или причинные объяснения

Когда в естествознании господствовало механистическое мировоззрение, многие явления природы объясняли с помощью простейших каузальных, или причинных, законов. Еще у Галилея для объяснения механических явлений в качестве причины выступала внешняя сила, а следствием было изменение состояния движущегося тела.

Однако причинное объяснение не сводится только к указанию предшествующего и последующего явлений. Ведь одно явление, например. День, хотя и предшествует наступлению другого явления – ночи, но истинной причиной смены суток является периодическое вращение Земли. Итак, для причинного объяснения обязательно следует определить тот общий причинный закон, который устанавливает регулярную, необходимую связь между причиной и следствием.

Развивая идеи Ф.Бэкона, английский логик Дж.Ст.Милль связывал причинные объяснения с индуктивными методами исследования. само объяснение сводилось к дедукции высказываний о фактах из эмпирических причинных законов. Однако, поскольку сами причинные связи устанавливались с помощью индуктивных методов, то их объяснительная сила была невысока. Такие исследования были продуктивны на предварительных стадиях научного исследования.

Вставка из Канке

Переход на более глубокий уровень исследования был связан с возникновением теоретических законов различной степени общности, и новая модель научного объяснения получила название дедуктивно-номологической. В ней объяснение сводится к дедукции явлений из законов. В качестве законов в этой модели стали рассматриваться не только причинные, но и функциональные, структурные и другие виды регулярных и необходимых отношений.

Дедуктивно-номологическая модель объяснения.

С обоснованием логической структуры такого способа объяснения выступил немецкий логик и философ науки, представитель неопозитивизма Карл Гемпель (1905 – 1997). Он обозначил проблему объяснения того, как научные термины (электрон, идеальный газ), соответствующие ненаблюдаемым сущностям и качествам, могут иметь наблюдательный смысл. Он сформулировал дилемму теоретика: возможна частичная интерпретация теоретической системы таким образом, что совокупность теории и ее интерпретативной системы будут иметь проверяемые наблюдаемые следствия. Таким образом, термины теории не могут быть редуцированы к терминам наблюдения.

Суть дедуктивной модели, или модели охватывающих законов, в том, что событие объясняется, когда утверждение, описывающее это событие, дедуцируется из общих законов и утверждений, описывающих предшествующие условия, общий закон является объясняющим, если он дедуцируется из более исчерпывающего закона.

Как известно, теория черпает свое эмпирическое обоснование в изучаемых ею предметных областях реальности. Вот это движение от предметного мира к теоретическому, сопровождается и обратным движением – от теоретического мира к предметному на пути рационализации. Рационализирование находит свое выражение в двух дополняющих друг друга операциях: в объяснении, или в предсказании и понимании. Собственно, цель науки и состоит в том, чтобы предоставить людям объяснение окружающего мира.

Объяснение представляет собой ответ на вопрос: почему данное явление происходит. Чтобы объяснить, почему тело при свободном падении за первую секунду проходит путь длиной 4,9 метра, мы ссылаемся на закон Галилея, который в общей форме описывает поведение разнообразных тел под действием силы тяжести. Если требуется объяснить сам этот закон, мы обращаемся к общей теории гравитации Ньютона, и, получив из нее закон Галилея в качестве логического следствия, мы тем самым объясняем его.

Выделяют два типа объяснения:

-подведение объясняемого явления под известное общее положение, функционирующее как описание;

-утверждение каузальной, или причинной связи.

Объяснение через закон науки, или номологическое объяснение, называют объяснением посредством охватывающего закона. В основе этой модели лежит следующая схема рассуждения:

-для всякого объекта верно, что если он имеет свойство S, то он имеет свойство P;

-данный объект А имеет свойство S;

-следовательно, А имеет свойство P.

Например: для каждой нити верно, что, если она нагружена выше предела прочности, она разрывается. Данная нить нагружена выше предела прочности. Данная нить разрывается.

В основе каузальной модели лежит другая схема рассуждения:

-А является причиной В;

-А имеет место;

-следовательно, В также имеет место.

Например, если «поезд ускорит ход, он придет вовремя; поезд укорил ход; значит, он придет вовремя».

Гипотетико-дедуктивный метод заключается в создании системы дедуктивно связанных между собой гипотез, из которых выводятся утверждения об эмпирических фактах. Этот метод основан на выведении (дедукции) заключений из гипотез и других посылок. Заключение неизбежно будет иметь вероятностный характер.

Общая структура метода такова:

-имеется фактический материал, требующий теоретического объяснения на основе известных теорий и законов;

-при помощи разнообразных логических приемов выдвигается догадка в виде гипотезы о причинах и закономерностях фактического материала или явления;

-проводится оценка гипотез;

-дедуктивным путем из гипотезы выводятся следствия, уточняется их содержание;

-проводится экспериментальная проверка следствий, лучшие переходят в теорию (теория – форма научного знания в виде системы взаимосвязанных утверждений и доказательств, содержащая четко разработанные методы объяснения и предсказания явлений данной предметной области).

Изучение и оправдание гипотетико-дедуктивного метода как само­стоятельного методологического образования начинается еще в XVIII в. (Д. Гартли, Дж. Лесаж), но его признание приходит лишь к концу XIX в. Обоснование этого метода принято связывать с именами ученых XIX в., Г. Гершеля и У. Уэвелла. Теоретики гипотетико-дедуктивного метода первыми осознали, что прогресс в науке существенно связан с выдвижением смелых гипотез,в т.ч. о ненаблюдаемых сущностях.

Рассмотрим подробнее, как выглядит структура теории, развертывае­мой гипотетико-дедуктивным методом. Оказывается, что для гипотетико-дедуктивного продвижения характерна асимметриявзаимоотношений области гипотез и области фактов: эти отношения, с одной стороны, явля­ются логическими (логическое следование, дедукция), с другой — вне ло­гическими. В гипотетико-дедуктивной системе переход отгипотезы к фактамсовершается по правилам логического вывода, а переход от эмпирического базиса к гипотезе (скажем, выдвижениегипо­тезы на основе анализа фактов или же ее корректировкапри расхождении с данными экспериментов) логически никак не обоснован, не регламенти­рован. Поэтому получается так, что переход от фактов к гипотезене относится к компетенции логики.

Специфика гипотетико-дедуктивной методологии выявляется при сравнении ее с аксиоматической.

Во-первых, по сравнению с аксиоматическимпостроением научной теории, которое более характерно для относительно завершенных теорий (например, многие физические теории), гипотетико-дедук­тивныйметод демонстрирует научное познание в его движении,развитии. Ход научного познания разворачивается в поле напряжения между гипотезами и фактами, при этом логическое отношение между гипотезами и фактами является односторонним. Исследователь имеет возмож­ность логически строго двигаться в своих рассуждениях от области гипотез к эмпирическому базису, но столь же надежной обратной дороги у него нет.

Во-вторых, логическим каркасом аксиоматизированнойтеории выступает логическоеисчисление, т.е. совокупность логических аксиом и правил логи­ческого вывода. Логическое исчисление действует подобно маши­не, автоматически порождающей из набора исходных аксиом бесконечное множество выводимых следствий (теорем). Это означает, что если мы зада­ли начальное множество аксиом и правила вывода, то мы потенциально уже имеем и множество всех логических следствий из этих аксиом. Что же касается гипотетико-дедуктивнойтеории, то ее логическая структура несколько иная. Одним из первых логиков, осознавших, что реальное на­учное рассуждение отлично от процесса «порождения» теорем из не­скольких аксиом, был известный польский логик Ян Лукасевич.Он обратил внимание на то, что даже в математике действительные рассуждения весьма далеки от аксиоматического вида и выдвинул идею построения более естественной логической системы, которая была впоследствии реализована в виде построения логических нитей различной структурной сложности. Талантливый немецкий математик Г.Генцен разработал исчисление натуральных выводов, которое воспроизводит процесс введения предположений т получения из них логических следствий. Именно системы натурального вывода являются более адекватными логическими моделями реальных гипотетико-дедуктивных рассуждений. Эти системы интенсивно изучаются в современной логике. (см. Д.Правиц. Натуральный вывод. М., 1997).

Соответственно типу посылок, гипотетико-дедуктивные рассуждения разделяются на две основные группы:

-к первой, наиболее многочисленной группе относятся рассуждения, посылками которых являются гипотезы и эмпирические обобщения, истинность которых еще нужно установить;

-ко второй группе относятся гипотетико-дедуктивные выводы из таких посылок, которые заведомо ложны или ложность которых может быть установлена.

Выдвигая некоторое предположение в качестве посылки, можно из него дедуцировать следствия, противоречащие хорошо известным фактам или истинным утверждениям. Таким путем, в ходе дискуссии можно убедить оппонента в ложности его предположений. Примером является метод приведения к абсурду: тщеславие существует, и тщеславия не существует – вот пример абсурда. (Следует иметь в виду, что абсурд отличается от бессмысленного: бессмысленное не истинно и не ложно, его не с чем сопоставить в действительности, чтобы решить, соответствует ли оно ей или нет. В огороде бузина, а в Киеве дядька, вот пример бессмысленного предложения. Абсурдное высказывание осмысленно и в силу своей противоречивости является ложным – яблоко было разрезано на три неравные половины, вот пример абсурдного высказывания. Еще один широко известный пример, когда на выражение «я лгу» накладывается дополнение о том, что «мое высказывание истинное». Логический закон непротиворечия говорит о недопустимости одновременно утверждения и отрицания. Абсурдное высказывание представляет собой прямое нарушение этого закона. Хотя в обычном языке абсурдным называют и внутренне противоречивое выражение, и бессмысленное, а иногда и все нелепо преувеличенное).

В научном познании гипотетико-дедуктивный метод получает развитие в 17 – 18 веках, когда были достигнуты значительные успехи в области изучения механического движения земных и небесных тел, начиная с работ Г.Галилея. Теория механики Ньютона представляет собой гипотетико-дедуктивную систему, посылками которой служат основные законы движения.

С логической точки зрения гипотетико-дедуктивная система представляет собой иерархию гипотез, степень абстрактности и общности которых увеличивается по мере удаления от эмпирического базиса. На вершине располагаются гипотезы, имеющие наиболее общий характер и потому обладающие наибольшей логической силой. Из них как из посылок выводятся гипотезы более низкого уровня. На самом низшем уровне системы находятся гипотезы, которые можно сопоставить с эмпирическими данными.

Такое построение научных теорий имеет большое методологическое значение в связи с тем, что он не только дает возможность исследовать логические взаимосвязи между гипотезами разного уровня абстрактности, но и позволяет осуществлять эмпирическую проверку и подтверждение научных гипотез и теорий. Гипотезы самого низкого уровня проверяются путем сопоставления их с эмпирическими данными. Если они подтверждаются этими данными, то это служит косвенным подтверждением и гипотез более высокого уровня, из которых логически выведены первые гипотезы. Наиболее общие принципы научных теорий нельзя непосредственно сопоставить с действительностью, с тем, чтобы удостовериться в их истинности, ибо они, как правило, говорят об абстрактных или идеальных объектах, которые сами по себе не существуют в действительности. Для того, чтобы соотнести общие принципы с действительностью, нужно с помощью длинной цепи логических выводов получить из них следствия, говорящие уже не об идеальных, а о реальных объектах. Эти следствия нужно проверить непосредственно. Поэтому ученые и стремятся придавать своим теориям структуру гипотетико-дедуктивных систем.

Разновидностью гипотетико-дедуктивного метода считают метод математической гипотезы, который используется как важнейшее эвристическое средство для открытия закономерностей в естествознании. Обычно в качестве гипотез здесь выступают некоторые уравнения, представляющие модификацию ранее известных и проверенных соглашений. Изменяя эти соотношения, составляют новое уравнение, выражающее гипотезу, которая относится к неисследованным явлениям. Например, М.Борн и В.Гейзенберг приняли за основу канонические уравнения классической механики, однако вместо чисел ввели в них матрицы, построив таким способом матричный вариант квантовой механики.

В целом гипотетико-дедуктивный метод играет вспомогательную роль, поскольку с его помощью не выдвигаются новые гипотезы, а только выводятся и проверяются вытекающие из них следствия. Гипотетико-дедуктивный метод не универсален и далеко не во всех случаях может быть применен. Поэтому была разработана иная структурная модель теоретического знания на основе конструктивно-генетического метода, который предполагает наряду с аксиоматико-дедуктивной организацией теорий достаточно обширный слой неформализуемых компонент. Генетический метод построения теории имеет дело не столько с логическими действиями над высказываниями, сколько с абстрактными объектами в знаковой форме, моделями, мысленный эксперимент с которыми становится ведущей операцией. Так, механическое движение представляют не в абстрактных понятиях и операциях с ними по правилам логики, но как перемещение идеального объекта, например, точки, в пространственно-временной системе и изменение его движения под действием силы. Точки представляют реальные физические тела в мысленном эксперименте, теоретические выводы, соответственно, получают не за счет логических операций, а с помощью такого воображаемого эксперимента с абстрактными объектами теории.

В этом основная идея академика РАН В.С.Степина относительно теоретических схем.

В.А.Канке указывает на то обстоятельство, что гипотетико-дедуктивный метод не лишен спорных мест. Аргументация его такова.

Во-первых, выводы, которые имеют место в дескриптивных и прагматических науках, далеко не всегда имеют чисто дедуктивный характер. В той или иной степени приходится использовать сведения, не содержащиеся в исходных законах. Это особенно часто имеет место в случае, если используются законы не самой большой степени общности, которые сами подлежат выводу.

Во-вторых, значительные трудности связаны с определением статуса гипотез. Гипотеза – это, по сути, теория, которая не включена в научный строй определенной дисциплины, и, следовательно, имеет предварительный характер. Гипотезу часто характеризуют в качестве предположительного знания, но в таком случае она ничем бы не отличалась от самой развитой теории, ибо она и есть предположительное знание. Гипотеза становится полновесной теорией лишь после включения в ее структуру уже известного научного знания. С этой точки зрения термин гипотетико-дедуктивный не во всем удовлетворителен. Лучше говорить не о гипотезах, а о законах. Поэтому часто вместо термина гипотетико-дедуктивный метод используется термин дедуктивно-номологический метод (от греч. номос – закон).

В-третьих, оба упомянутых выше термина никак не выражают специфику соответственно дескриптивных и прагматических наук. Гемпель полагал, что в прагматических науках используется тот же самый способ объяснения, что и в семантических науках: объясняемое высказывание должно дедуцироваться из универсального закона. Многие исследователи считают, однако, что в исторических науках объяснение через подведение под «охватывающий» закон недостаточно. В этих науках следует реконструировать мотивы, намерения, интенции людей, вживаться в эпоху, учитывать ценностные представления людей.

В-четвертых, следует иметь в виду, что законы имеют статистический характер. Вопреки этому обстоятельству их часто рассматривают в качестве непреложных истин.

Таким образом, в составе гипотетико-дедуктивного вывода дедукция непременно дополняется ссылками на фактическое положение вещей, т.е. она сопровождается индукцией.

Альтернативные модели научного объяснения

Канадский философ У.Дрей выразил мнение некоторых ученых относительно того, что задача рационального исторического объяснения заключается в установлении связи между убеждениями и мотивами людей с одной стороны, их поступками, действиями и поведением – с другой стороны. Хотя эта связь имеет рациональный характер, но ссылка на общие законы оказывается при этом не только ненужной, но и вредной, ибо ограничивает свободу воли человека. (см. Рузавин Г.И. Философия науки: учеб. пособие для студентов вузов. – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2005. – 400с.). У.Дрей считает, что применение законов в дедуктивно-номологической модели навязывает ненужный детерминизм историческим и социальным процессам. По его мнению, историки и политики никогда не обращаются к законам и не знают, что собой представляет исторический или политический закон. Законы истории действительно имеют некий ретроспективный характер, часто связанный с индивидуальными пристрастиями, убеждениями и мнениями историка. В этой связи довольно странно звучит крылатое выражение, бытующее среди профессоров истории: «история – это вся правда о том, что было».

Возражая против включения целей и мотивов поведения людей в историческое объяснение, К.Гемпель предлагает их отнести к предшествующим условиям мотивационного поведения, и на этом основании устранить формальное различие между мотивационным и причинным объяснением. Но именно вследствие различия между ними возникли альтернативные модели и методы объяснения. Укажем на следующие:

-интенциональные (от лат. интенция – стремление) модели при объяснении истории во главу угла ставят установление стремлений, намерений или мотиваций действующих субъектов. Такого рода объяснения могут быть включены в состав более общих телеологических объяснений;

-телеологические (от греч. цель и учение) объяснения включают такой способ объяснения, при котором основное внимание обращается на цели, смысл и намерения деятельности людей. Понятие энтелехии (от греч. то, что содержит в себе цель) рассматривалось Аристотелем как скрытая цель, заложенная в природе, которая должна объяснить переход возможности в действительность;

-функциональное объяснение по своему назначению близко к телеологическому, поскольку отвечает не на вопросы «как и почему», а на вопрос «для чего». Такие объяснения применяются тогда, когда приходится выяснить роль и функцию какого-либо элемента или подсистемы в целостной системе;

-нормативные объяснения пытаются выявить значение и роль норм для объяснения поведения людей в обществе. Поскольку человек является не только сознательным и рационально действующим, но и нравственным существом, постольку в нормативных моделях стремятся объяснить и такую важную сторону его деятельности, которая связана с нормами поведения и правилами поведения.

Альтернативные модели объяснения обращают внимание на специфические особенности сознательной и целенаправленной деятельности человека, которая выражена в постановке целей, выяснении его функций и роли в обществе, анализе норм и правил поведения. Основное при этом – осознание глубокой связи между объяснением и пониманием, которое выпало из поля зрения неопозитивистов.