Формирование первичных теоретических моделей и законов

Модели играют большую роль в научно-теоретическом познании. Они позволяют представить в наглядной форме объекты и процессы, недоступные для непосредственного восприятия: на­пример, модель атома, модель Вселенной, модель генома человека и пр. Теоретические модели отражают строение, свойства и поведение реальных объектов. Известный западный философ науки Имре Лакатос отмечал, что процесс формирования первичных теоретических моделей может опираться на программы троякого рода, каждая из которых исходит из организации знания как дедуктивной си­стемы:

1) Эмпиристская программа;

2) Индуктивистская программа;

3) Система Евклида (Евклидова программа).

Евклидианскую программу, которая предполагает, что все можно дедуцировать из конечного множества тривиальных ис­тинных высказываний, состоящих только из терминов с триви­альной смысловой нагрузкой, принято называть программой тривиализации (упрощения) знания. Данная программа содержит сугубо истин­ные суждения, но она не работает ни с предположениями, ни с опровержениями. Знание как истина вводится на верхушку тео­рии и без какой-либо деформации «стекает» от терминов-прими­тивов к определяемым терминам.

В отличие от Евклидовой, эмпиристская программа строится на основе базовых положений, имеющих общеизвестный эмпи­рический характер. Эмпиристы не могут допустить иного введе­ния смысла, чем снизу теории. Если эти положения оказываются ложными, то данная оценка проникает вверх по каналам дедук­ции и наполняет всю систему. Следовательно, эмпиристская тео­рия предположительна и фальсифицируема. И если евклидианская теория располагает истину наверху и освещает ее естествен­ным светом разума, то эмпиристская - располагает ее внизу и освещает светом опыта. Но обе программы опираются на логи­ческую интуицию.

Об индуктивистской программе Лакатос говорит так: «Из­гнанный с верхнего уровня разум стремится найти прибежище внизу. Индуктивистская программа возникла в рамках уси­лий соорудить канал, посредством которого истина течет вверх от базисных положений, и, таким образом, установить дополнитель­ный логический принцип, принцип ретрансляции истины».

По мнению академика В. С. Степина, «главная особенность теоретических схем состоит в том, что они не являются результатом чисто дедуктивного обобщения опыта». В развитой науке теоретические схемы вначале строятся как гипотетические модели с использованием ранее сформулированных абстрактных объектов. На ранних стадиях научного исследования конструкты теоретических моделей создаются путем непосредственной схематизации опыта.

Важными характеристиками теоретической модели являются ее структурность, а также возможность переноса абстрактных объектов из других областей знания. Лакатос считает, что основ­ные структурные единицы — это жесткое ядро, пояс защитных гипотез, положительная и отрицательная эвристика. Отрицатель­ная эвристика запрещает применять опровержения к жесткому ядру программы. Положительная эвристика разрешает дальней­шее развитие и расширение теоретической модели.

Теоретические объекты передают смысл таких поня­тий, как «идеальный газ», «абсолютное черное тело», «точка», «сила», «окружность», «отрезок» и пр. Абстрактные объекты на­правлены на замещение тех или иных связей действительности, но они не могут существовать в статусе реальных объектов, так как представляют собой идеализации.

Перенос абстрактных объектов из одной области знания в дру­гую предполагает существование прочного основания для анало­гий, которые указывают на сходства между вещами. Современные интерпретаторы выделяют: 1) аналогию нера­венства, когда разные предметы имеют одно имя (тело небес­ное, тело земное); 2) аналогию пропорциональности (здоровье физическое - здоровье умственное); 3) аналогию атрибуции, когда одинаковые отношения по-разному приписываются объекту (здоровый образ жизни - здоровый организм - здоровое обще­ство и т. п.). Таким образом, умозаключение по аналогии позволяет упо­доблять новое единичное явление другому, уже известному яв­лению. Аналогия с определенной долей вероятности позволяет расширять имеющиеся знания путем включения в их сферу но­вых предметных областей. Примечательно, что Гегель очень высоко ценил возможности метода аналогий, называя последний «инстинктом разума».

Абстрактные объекты должны удовлетворять связям и взаи­модействиям складывающейся области знания. Поэтому всегда актуален вопрос о достоверности аналогии. Различают аналогии предметов и аналогии отношений, а также строгую аналогию и нестрогую. Стро­гая аналогия обеспечивает необходимую связь переносимого при­знака с признаком сходства. Аналогия нестрогая носит проблем­ный характер. Важно отметить, что отличие аналогии от дедук­тивного умозаключения состоит в том, что в аналогии имеет мес­то уподобление единичных объектов, а не подведение отдельного случая под общее положение, как в дедукции.

Как отмечает В. Н. Порус, «важную роль в становлении клас­сической механики играла аналогия между движением брошен­ного тела и движением небесных тел; аналогия между геометри­ческими и алгебраическими объектами реализована Декартом в аналитической геометрии; аналогия селективной работы в ското­водстве использовалась Дарвином, в его теории естественного отбора; аналогия между световыми, электрическими и магнит­ными явлениями оказалась плодотворной для теории электромаг­нитного поля Максвелла. Обширный класс аналогий использует­ся в современных научных дисциплинах: в архитектуре и теории градостроительства, бионике и кибернетике, фармакологии и меди­цине, логике и лингвистике; в сфере технических наук, для которых огромное значение имеет процедура схематизации, которая замещает реальный инженерный объект идеализированным пред­ставлением (схемой, моделью).

Известны также многочисленные примеры ложных аналогий. Таковы аналогии между движением жидкости и распространени­ем тепла в учении о «теплороде» XVII—ХVШ вв. (гипотетическая тепловая материя (невесомая жидкость), присутствием которой в телах пытались объяснять наблюдаемые тепловые явления (нагрев тел, теплообмен, тепловое расширение, тепловое равновесие и т. п.); специфическая жидкость, которая якобы переливается в нагреваемые тела).

Формирование законов предполагает, что обоснованная экс­периментально или эмпирически гипотетическая модель имеет возможность для превращения в схему. Причем «теоретические схемы вводятся вначале как гипотетические конструкции, но за­тем они адаптируются к определенной совокупности эксперимен­тов и в этом процессе обосновываются как обобщение опыта». Затем следовал этап ее применения к качественному многообра­зию вещей, т. е. ее качественное расширение. И лишь после этого следовал этап количественного математического оформления в виде уравнения или формулы, что знаменовало собой фазу появ­ления закона.

Итак, модель → схема → качественные и количественные рас­ширения → математизация → формулировка закона. На всех без исключения стадиях реально осуществлялась как корректировка самих абстрактных объектов, так и их теоретических схем, а так­же их количественных математических формализации. Теорети­ческие схемы также могли видоизменяться под воздействием математических средств, однако все эти трансформации оставались в пределах выдвинутой гипотетической модели.

B.C. Степин под­черкивает, что «в классической физике можно говорить о двух стадиях построения частных теоретических схем как гипотез: ста­дии их конструирования в качестве содержательно-физических моделей некоторой области взаимодействий и стадии возможной перестройки теоретических моделей в процессе их соединения с математическим аппаратом». На высших стадиях развития эти два аспекта гипотезы слива­ются, а на ранних они разделены. Понятие «закон» указывает на наличие внутренне необходимых, устойчивых и повторяющихся связей между событиями и состояниями объектов. Закон отража­ет объективно существующие взаимодействия в природе и в этом смысле понимается как природная закономерность. Законы на­уки прибегают к искусственным языкам для формулировки этих естественно-природных закономерностей. Законы, выработанные человеческим сообществом как нормы человеческого сосущество­вания, имеют, как правило, конвенциальный (четко структурированный) характер.

Законы науки стремятся к адекватному отображению зако­номерностей действительности. Однако сама мера адекватности и то, что законы науки есть обобщения, которые изменчивы и подвержены фальсификации, вызывают к жизни весьма острую философско-методологическую проблему. Не случайно Кеплер и Коперник понимали законы науки как гипотезы. Кант вообще был уверен, что законы не извлекаются из природы, а предпи­сываются ей.

Поэтому одной из наиболее важных процедур в науке всегда считалась процедура научного обоснования теоретических зна­ний, да и сама наука частенько трактовалась как чисто «объясни­тельное мероприятие». Однако последние достижения науки пока­зывают, что многие про­цессы современной физической картины мира принципиально не представимы и невообразимы. Это говорит о том, что обоснова­ние лишается своего модельного характера, наглядности и долж­но опираться на чисто концептуальные приемы, в которых сомне­нию подвергается сама процедура сведения (редукции) неизвест­ного к известному.

Возникает и еще один парадоксальный феномен: объекты, ко­торые необходимо объяснить, оказывается, нельзя наблюдать в принципе (кварк - фундаментальная частица, обладающая электрическим зарядом; ненаблюдаемая сущность). Таким образом, научно-теоретическое познание приобретает, увы, внеопытный характер. Внеопытная реальность позволяет иметь о себе внеопытное знание. Это заключение, у которого остановилась со­временная философия науки, не всеми учеными воспринимается как научное, ибо процедура научного обоснования опирается на то, что объясненным быть не может.

Правильному обоснованию способствует обособление одной или нескольких важных групп фактов, которые должны быть ука­заны в исходных условиях и утверждении того, что рассматрива­емое событие «детерминируется» и, следовательно, должно объяс­няться в терминах только этой группы фактов.

Научное объяснение включает в себя следующие элементы:

а) эмпирическую проверку предложений, говорящих об определенных условиях;

б) эмпирическую проверку универсальных гипотез, на которых основывается объяснение;

в) исследование того, является ли объяснение логически убеди­тельным.

Объяснение закономерности осуществляется на основе подведения ее под другую, более общую, закономер­ность. На основе этого выводится двухчастная структура объясне­ния: экспланандум - это описание явления; эксплананс - класс предложений, которые приводятся для объяснения данного явле­ния. Эксплананс в свою очередь разбивается на два подкласса: один из них описывает условия; другой - общие законы.

Экспланандум должен быть логически выводим из эксплананса - таково логическое условие адекватности. Эксплананс дол­жен подтверждаться всем имеющимся эмпирическим материалом, должен быть истинным - это эмпирическое условие адек­ватности.

Неполные объяснения опускают часть эксплананса как оче­видную. Причинные или детерминистские законы отличаются от статистических тем, что последние устанавливают то, что в перс­пективе определенный процент всех случаев, удовлетворяющих данному набору условий, будет сопровождаться явлением опре­деленного типа.

Предсказание в отличие от объяснения состоит в утвержде­нии о некотором будущем событии. Здесь даны исходные усло­вия, а следствия еще не имеют места, но должны быть установле­ны. Можно говорить о структурном равенстве процедур обоснова­ния и предсказания. Очень редко, однако, объяснения формули­руются столь полно, что могут проявить свой предсказательный характер, чаще объяснения неполны. Выделяют объяснения «при­чинные» и «вероятностные», основанные скорее на вероятност­ных гипотезах, чем на общих «детерминистических» законах, т. е. законах в форме универсальных условий.

Самый общий взгляд на механизм развития научного знания с позиций рационализма говорит о том, что знание может быть обобщающим (синтетичес­ким) и расчленяющим (аналитическим). Синтетическое знание ведет не просто к обоб­щению, но к созданию принципиально нового содержания, кото­рое ни в разрозненных элементах, ни в их суммативной целостно­сти не содержится. Суть аналитичес­кого подхода состоит в том, что основные существенные стороны и закономерности изучаемого явления полагаются как нечто, со­держащееся в заданном, взятом за исходный материал. Синтетический подход ориентирует исследователя на нахождение зависимостей за пределами самого объекта, в кон­тексте извне идущих системных отношений. Именно синтетичес­кое движение предполагает формирование новых теоретических смыслов, типов мысленного содержания, новых горизонтов, но­вого слоя реальности. Синтетическое - это то новое, которое вы­водит к обнаружению качественно иной, отличной от прежней, имеющейся в наличии, основы.

Аналитическое знание позволяет прояснить детали и част­ности, выявить весь потенциал содержания, присутствующий в исходной основе. Аналитическое движение предполагает логику, направленную на выявление элементов, о которых еще не знали, но которые содержались в предшествующей основе. Аналитическая форма получения нового знания фиксирует но­вые связи и отношения предметов, которые уже попали в сферу практической деятельности человека. Она тесно связана с дедук­цией и с понятием «логического следования». Примером такого аналитического приращения нового знания выступает нахожде­ние новых химических элементов в периодической таблице Мен­делеева.