1.2.Методы теоретического исследования
Идеализация. Идеализация есть процесс создания мысленных, не существующих в действительности объектов, посредством мысленного отвлечения от некоторых свойств реальных предметов и отношений между ними или наделения предметов и ситуаций теми свойствами, которыми они не обладают с целью более глубокого и точного познания действительности. Объекты такого рода служат важнейшим средством познания реальных предметов и взаимоотношений между ними. Они называются идеализированными объектами. К их числу относятся такие объекты как, например, материальная точка, идеальный газ, абсолютно черное тело, объекты геометрии и т. п.
Идеализацию иногда смешивают с абстракцией, однако это неправомерно, т. к. хотя идеализация существенно опирается на процесс абстракции, но не сводится к нему. В логике к абстрактным, в отличие от конкретных, относятся только такие объекты, которые не взаимодействуют в пространстве и времени. Идеальные объекты нельзя считать реально существующими, это квазиобъекты. Всякая научная теория изучает либо определенный фрагмент действительности, определенную предметную область, либо определенную сторону, один из аспектов реальных вещей и процессов. При этом теория вынуждена отвлекаться от тех сторон изучаемых ею предметов, которые ее не интересуют. Кроме того, теория часто вынуждена отвлекаться и от некоторых различий изучаемых ею предметов в определенных отношениях. Этот процесс мысленного отвлечения от некоторых сторон, свойств изучаемых предметов, от некоторых отношений между ними и называется абстрагированием.
Абстрагирование. Создание идеализированного объекта необходимо включает в себя абстракцию — отвлечение от ряда сторон и свойств изучаемых конкретных предметов. Но если мы ограничимся только этим, то еще не получим никакого целостного объекта, а просто уничтожим реальный объект или ситуацию. После абстрагирования нам нужно еще выделить интересующие нас свойства, усилить или ослабить их, объединить и представить как свойства некоторого самостоятельного объекта, который существует, функционирует и развивается согласно своим собственным законам. Все это, конечно, представляет собой гораздо более трудную и творческую задачу, чем простое абстрагирование. Идеализация и абстрагирование являются способами формирования теоретического объекта. Им может стать любой реальный предмет, который мыслится в несуществующих, идеальных условиях. Таким образом, возникают, например, понятия «инерция», «материальная точка», «абсолютно черное тело», «идеальный газ».
Формализация (от лат. forma вид, образ). Под формализацией понимается отображение объектов некоторой предметной области с помощью символов какого-либо языка. При формализации изучаемым объектам, их свойствам и отношениям ставятся в соответствие некоторые устойчивые, хорошо обозримые и отождествимые материальные конструкции, дающие возможность выявить и зафиксировать существенные стороны объектов. Формализация уточняет содержание путем выявления его формы и может осуществляться с разной степенью полноты. Выражение мышления в естественном языке можно считать первым шагом формализации. Дальнейшее ее углубление достигается введением в обычный язык разного рода специальных знаков и созданием частично искусственных и искусственных языков. Логическая формализация направлена на выявление и фиксацию логической формы выводов и доказательств. Полная формализация теории имеет место тогда, когда совершенно отвлекаются от содержательного смысла ее исходных понятий и положений и перечисляют все правила логического вывода, используемые в доказательствах. Такая формализация включает в себя три момента: 1) обозначение всех исходных, неопределяемых терминов; 2) перечисление принимаемых без доказательства формул (аксиом); 3) введение правил преобразования данных формул для получения из них новых формул (теорем). Ярким примером формализации являются широко используемые в науке математические описания различных объектов, явлений на основе соответствующих теорий. Несмотря на широкое применение формализации в науке, существуют границы формализации. В 1930 году Курт Гедель сформулировал теорему, получившую название теоремы о неполноте: нельзя создать такую формальную систему логически обоснованных формальных правил доказательства, которой было бы достаточно для доказательства всех истинных теорем элементарной арифметики.
Модели и моделирование в научных исследованиях [9] . Модель - это такой материальный или мысленно представляемый объект, который в процессе изучения замещает объект-оригинал, сохраняя некоторые важные для данного исследования типичные его черты. Модель позволяет научиться управлять объектом, апробируя различные варианты управления на модели этого объекта. Экспериментировать в этих целях с реальным объектом в лучшем случае бывает неудобно, а зачастую просто вредно или вообще невозможно в силу ряда причин (большой продолжительности эксперимента во времени, риска привести объект в нежелательное и необратимое состояние и т.п.). Процесс построения модели называется моделированием. Итак, моделирование это процесс изучения строения и свойств оригинала с помощью модели.
Различают материальное и идеальное моделирование. Материальное моделирование, в свою очередь, делится на физическое и аналоговое моделирование. Физическим принято называть моделирование, при котором реальному объекту противопоставляется его увеличенная или уменьшенная копия, допускающая исследование (как правило, в лабораторных условиях) с помощью последующего перенесения свойств изучаемых процессов и явлений с модели на объект на основе теории подобия. Примеры: планетарий в астрономии, макеты зданий в архитектуре, макеты летательных аппаратов в самолетостроении, экологическое моделирование – моделирование процессов в биосфере и т.д. Аналоговое или математическое моделирование основано на аналогии процессов и явлений, имеющих различную физическую природу, но одинаково описываемых формально (одними и теми же математическими уравнениями). Символический язык математики позволяет выражать свойства, стороны, отношения объектов и явлений самой различной природы. Взаимосвязи между различными величинами, описывающими функционирование такого объекта, могут быть представлены соответствующими уравнениями и их системами.
Индукция (от лат. induction – наведение, побуждение), есть умозаключение, которое приводит к получению общего вывода на основе частных посылок, это есть движение мышления от частного к общему.Важнейшим, а иногда и единственным методом научного познания долгое время считали индуктивный метод. Согласно индуктивистской методологии, восходящей к Ф. Бэкону, научное познание начинается с наблюдения и констатации фактов. После того как факты установлены, мы приступаем к их обобщению и построению теории. Теория рассматривается как обобщение фактов и поэтому считается достоверной. Однако, еще Д. Юм заметил, что общее утверждение нельзя вывести из фактов, и поэтому всякое индуктивное обобщение недостоверно. Так возникла проблема оправдания индуктивного вывода: что позволяет нам от фактов переходить к общим утверждениям? Большой вклад в разработку и обоснование индуктивного метода внес Д. Миль.
Осознание неразрешимости проблемы оправдания индукции и истолкование индуктивного вывода как претендующего на достоверность своих заключений привели Поппера к отрицанию индуктивного метода познания вообще. Поппер затратил много сил, пытаясь показать, что та процедура, которую описывает индуктивный метод, не используется и не может использоваться в науке. Ошибочность индуктивизма, по мнению Поппера, заключается главным образом в том, что индуктивизм пытается обосновать теории с помощью наблюдения и эксперимента. Но, как показал, постпозитивизм, нет прямого пути от опыта к теории, такое обоснование невозможно. Теории всегда остаются лишь необоснованными рискованными предположениями. Факты и наблюдения используются в науке не для обоснования, не в качестве базиса индукции, а только для проверки и опровержения теорий — в качестве базиса фальсификации. Это снимает старую философскую проблему оправдания индукции. Факты и наблюдения дают повод для выдвижения гипотезы, которая вовсе не является их обобщением. Затем с помощью фактов пытаются фальсифицировать гипотезу. Фальсифицирующий вывод является дедуктивным. Индукция при этом не используется, следовательно, не нужно заботиться о ее оправдании.
По мнению К. Поппера, не индуктивный метод, а метод проб и ошибок является основным в науке. Познающий субъект противостоит миру не как tabula rasa, на которой природа рисует свой портрет, человек всегда опирается на определенные теоретические установки в познании действительности. Процесс познания начинается не с наблюдений, а с выдвижения догадок, предположений, объясняющих мир. Свои догадки мы соотносим с результатами наблюдений и отбрасываем их после фальсификации, заменяя новыми догадками. Пробы и ошибки — вот из чего складывается метод науки. Для познания мира, утверждает Поппер, нет более рациональной процедуры, чем метод проб и ошибок — предположений и опровержений: смелое выдвижение теории; попытки наилучшим образом показать ошибочность этих теории и временное их признание, если критика оказывается безуспешной.
Дедукция (от лат. deduction – выведение) есть получение частных выводов на основе знания каких-то общих положений, это движение мысли от общего к частному. Гипотетико-дедуктивный метод. В его основе лежит выведение (дедукция) заключений из гипотез и других посылок, истинностное значение которых неизвестно. В научном познании гипотетико-дедуктивный метод получил широкое распространение и развитие в XVII—XVIII вв., когда были достигнуты значительные успехи в области изучения механического движения земных и небесных тел. Первые попытки применения гипотети-ко-дедуктивного метода были сделаны в механике, в частности, в исследованиях Галилея. Теория механики, изложенная в "Математических началах натуральной философии" Ньютона, представляет собой гипотетико-дедуктивную систему, посылками которой служат основные законы движения. Успех гипотетико-дедуктивного метода в области механики и влияние идей Ньютона обусловили широкое распространение этого метода в области точного естествознания.
2.2.Формы теоретического познания. Проблема. Гипотеза. Закон. Теория.
Основной формой организации знания на теоретическом уровне является теория. Предварительно можно дать следующие определение теории: теория – знание о предметной области, которое охватывает предмет в целом и в частностях и представляет собой систему идей, понятий, определений, гипотез, законов, аксиом, теорем и т.д., связанных строго логическим образом. Какова структура теории, как она формируется – основная проблема методологии науки.
Проблема. Познание не начинается с наблюдений и фактов, оно начинается с проблем, с напряжения между знанием и незнанием, отмечает Л.А. Микешина[10]. Проблема – это вопрос, ответом на который является теория в целом. Как подчеркивает К. Поппер, наука начинается не с наблюдений, а именно с проблем, и ее развитие идет от одних проблем к другим – более глубоким. Научная проблема выражается в наличии противоречивой ситуации. Еще Платон заметил, что вопрос труднее ответа. Определяющее влияние на постановку проблемы и способ решения имеет характер мышления эпохи, уровень знания о тех объектах, которых касается проблема.: «в деле выбора проблемы традиция, ход исторического развития играют существенную роль»[11]. Научные проблемы следует отличать от ненаучных (псевдопроблем), примером таковой является проблема вечного двигателя. А.Эйнштейн отмечал важность процедуры постановки проблемы в научном исследовании: «Формулировка проблемы часто более существенна, чем ее разрешение, которое может быть лишь делом математического или экспериментального искусства. Постановка новых вопросов, развитие новых возможностей, рассмотрение старых проблем под новым углом зрения требуют творческого воображения и отражают действительный успех в науке»[12]. С целью решения проблем науки выдвигаются гипотезы.
Гипотеза. Гипотезой называют предположение о свойствах, причинах, структуре, связях изучаемых объектов. Основная особенность гипотезы заключается в ее предположительном характере: мы не знаем, окажется она истинной или ложной. В процессе последующей проверки гипотеза может найти подтверждение и приобретет статус истинного знания, однако не исключена возможность того, что проверка убедит нас в ложности нашего предположения и нам придется от него отказаться. Научная гипотеза обычно отличается от простого предположения определенной обоснованностью. Совокупность требований, предъявляемых к научной гипотезе можно обобщить следующим образом: 1. Гипотеза должна объяснять известные факты; 2. Гипотеза должна не иметь противоречий, которые запрещаются формальной логикой. Но противоречия, являющиеся отражением объективных противоположностей, вполне допустимы; 3. Гипотеза должна быть простой («бритва Оккама»); 4. Научная гипотеза должна допускать возможность проверки; 5. Гипотеза должна быть эвристичной («достаточно сумасшедшей» Н. Бор).
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 поэтому обладающие наибольшей логической силой. Из них, как из посылок, выводятся гипотезы более низкого уровня. На самом низшем уровне системы находятся гипотезы, которые можно сопоставлять с эмпирическими данными. В современной науке многие теории строятся в виде гипотетико-дедуктивной системы. Имеется еще одна разновидность гипотез, привлекающая большое внимание философов и ученых. Это так называемые гипотезы ad hoc (для данного случая). Гипотезы данного вида отличаются тем, что их объяснительная сила ограничена лишь небольшим кругом известных фактов. Они ничего не говорят о новых, еще неизвестных фактах и явлениях.
Хорошая гипотеза должна не только давать объяснение известным данным, но и направлять исследование на поиск и открытие новых явлений, новых фактов. Гипотезы ad hoc только объясняют, но ничего нового не предсказывают. Поэтому ученые стараются не использовать подобных гипотез, хотя часто бывает довольно трудно решить, имеем ли мы дело с плодотворной, эвристически сильной гипотезой или перед нами гипотеза ad hoc. Гипотетический характер научного знания подчеркивали К.Поппер, У.Куайн и другие. К Поппер характеризует научное знание как гипотетическое, он вводит термин пробабилизм (от лат. probable – вероятный), отмечая, что для научного мышления характерен вероятностный стиль. Ч.Пирс для характеристики научного знания ввел термин «фаллибилизм» (от лат. fallibilis — подверженный ошибкам, погрешимый), утверждая, что в любой данный момент времени наше знание о реальности носит частичный и предположительный характер, это знание не абсолютно, а есть точка в континууме недостоверности и неопределённости.
Важнейшей составляющей системы теоретического знания являются законы. Своеобразной клеточкой организации теоретических знаний на каждом из его подуровней является, отмечает В.С. Степин, двухслойная конструкция - теоретическая модель и формулируемый относительно нее теоретический закон.
Закон. Понятие «закон» является одним из основных в системе научного мировоззрения и отражает генезис науки в контексте культуры. Убеждение в существовании фундаментальных законов природы опиралось на веру в божественные законы, столь характерную для иудейско-христианской традиции: «Бог управляет всеми вещами через безжалостный закон судьбы, который он установил и которому он сам подчиняется»[13]. А. Уайтхед, поставив задачу понять, как возникла идея закона науки, показал, что вера в возможность научных законов являлась производной от Средневековой теологии. В системе мира, обозначаемой как Универсум, и понимаемой как иерархизированная целостность, сущее характеризуется через принцип универсализма. В контексте стоицизма были установлены абстрактные принципы права, которые воплощали традицию имперского закона, а затем были транслированы из римского права в научное мировоззрение. Закон (от греческого «nomos» - закон, порядок) противостоит фюзису, как человеческое противостоит природному. Природный порядок, как считали греки, изначален, это Космос. У латинян понятие «закон» изначально возникло для обозначения и регуляции общественных отношений. Уайтхед обращает внимание на решающую роль культурно-исторического контекста, явившегося средой, в которой зарождались фундаментальные идеи будущего научного мировоззрения. «Средневековье образовало одну длительную тренировку западноевропейского интеллекта, приучающую его к порядку...Привычка к определенному точному мышлению была привита европейскому уму в результате доминирования схоластической логики и схоластической теологии»[14]. Сформировавшаяся ранее идея судьбы, демонстрирующая безжалостный ход вещей, оказалась полезной не только для иллюстрации человеческой жизни, но повлияла и на формирующееся научное мышление. Как заметил Уайтхед, «законы физики суть веления судьбы»[15]
Идея закона является ключевой в миропонимании и подтверждение этому находим в высказываниях выдающихся деятелей Средневековой культуры, например у Ф. Аквинского, утверждавшего, что существует вечный закон, а именно рассудок, существующий внутри сознания Бога и управляющий всей Вселенной, и у мыслителей Нового времени. В частности, Р. Декарт писал о законах, которые Бог вложил в природу. И. Ньютон считал своей целью сбор доказательств существования законов, предписанных природе Богом.
Если сравнить этот стиль западного мышления с мыслительной традицией других цивилизаций, то увидим, что их культурное своеобразие задает иные стандарты объяснения. Например, в китайском языке, как отмечал Нидэм, нет слова, соответствующего западному «закон природы». Ближе всего слово «Ли», которое Нидэм переводит как принцип организации. Но в западной культуре, ядром которой является наука, идея закона отвечала основной целевой установке научного мировоззрения на объективное объяснение реальности через постижение естественных закономерностей природы.
Характеризуя динамику науки в западной культуре, сегодня принято выделять три основных типа научной рациональности: классическую, неклассическую и постнеклассическую парадигмы научной рациональности (B.C. Степин). Вопрос поставленный вначале, предполагает анализ трансформации понятия «закон» в этих парадигмах, а также, в разных стандартах научности, поскольку сегодня физический образец научности уже не единственный. Опыт биологии в исследовании эволюции, в поиске законов эволюции более значителен и потому актуален для современной физики, в которую проникает «стрела времени» (И. Пригожин). Традиции гуманитарных наук также важны в плане анализа вопроса: возможен ли некий закон эволюции?
Еще один контекст, в котором следует анализировать трансформацию в научном познании понятия «закон», обозначается, когда выявляем различные когнитивные практики или эпистемологические схемы, представляющие модели научного познания. Например, в конструктивистских моделях познания, будь то радикальный конструктивизм, или социальный конструктивизм, сохраняет ли смысл понятие «закон» науки? Не случайно тенденция релятивизации и субъективации научного познания, отмечаемая в современной философии науки, приводит к необходимости обсуждать проблему соотношения закона и интерпретации.
Сегодня понятию закон придают четыре основных смысла. Во-первых, закон как необходимая связь между событиями, как «спокойное в явлении». Здесь закон отождествляется с объективными закономерностями, существующими независимо от нашего знания о них (объективные закономерности). Во вторых, закон как утверждение, претендующее на отображение внутреннего состояния объектов, входящих в состав теорий (законы науки). В-третьих, законы понимают как аксиомы и теоремы теорий, предметом рассмотрения которых являются объекты, смысл которых задается этими же теориями (логические и математические теории). В-четвертых, закон как нормативные предписания, вырабатываемые сообществом, которые должны выполнять субъекты морали и права (нравственные законы, уголовные законы, государственные законы).
В плане проблематики философской эпистемологии важен вопрос о соотношении между объективными закономерностями и законами науки. Сама постановка такого вопроса подразумевает мировоззренческую позицию о существовании объективных закономерностей. В этом сомневались Д. Юм, И. Кант, Э. Мах. Скептицизм Юма связан с отрицанием закона причинности Юма, который гласит: нельзя с достоверностью экстраполировать прошлый опыт на будущий. Тот факт, что событие происходило n раз, не позволяет утверждать, что это событие произойдет n+1 раз. «Любая степень повторяемости наших восприятий не может служить для нас основанием для того, чтобы заключить о большей степени повторяемости некоторых объектов, которые мы не воспринимаем»[16]. Сторонники объективного существования закономерностей принимают точку зрения Юма, понимая законы науки как гипотезы. Так, А. Пуанкаре утверждал, что законы науки как наилучшее выражение внутренней гармонии мира есть основные начала, предписания, отражающие отношения между вещами. «Однако, произвольны ли эти предписания? Нет, иначе бы они были бы бесплодны. Опыт представляет нам свободный выбор, но при этом он руководит нами»[17].
Согласно И. Канту законы не извлекаются рассудком из природы, а предписываются ей. Основываясь на этой точке зрения, законы науки можно понимать как когнитивный порядок, который привит нашему разуму в ходе адаптивной эволюции. Подобная позиция близка эволюционной эпистемологии К. Поппера. Э. Мах полагал, что законы субъективны и порождаются нашей психологической потребностью не заблудиться среди явлений природы. В современной когнитивной науке допускается сопоставление законов с субъективными привычками, которые в сою очередь объясняются как следствие объективной эволюции.
Итак, в эпистемологии понятие закона науки отражает принятие объективно существующих взаимодействий в природе. Законы науки являются концептуальными реконструкциями закономерностей, связанными с принятием определенного понятийного аппарата и различных абстракций. Законы науки формулируются с использованием искусственных языков своей дисциплины. Выделяют «статистические», основанные на вероятностных гипотезах, и «динамические» законы, выраженные в форме универсальных условий. Изучение законов действительности находит выражение в создании теорий, отражающих предметную область. Закон – ключевой элемент теории.
Теория. Теория в переводе с греческого означает «созерцание» того, что есть на самом деле. Научное знание эпохи Античности было теоретично, но смысл этого термина был совсем иной, теории у древних греков умозрительны и в принципе не ориентированы на эксперимент. В классической науке Нового времени теория начинает пониматься как концептуальная символическая система, построенная на основе опыта. В структуре теоретического знания выделяют фундаментальные теории и частные.
По В.С. Степину, в структуре теории, в качестве ее основания находится фундаментальная теоретическая схема, связанная с соответствующим математическим формализмом. Если эмпирические объекты могут быть сопоставлены с реальными объектами, то теоретические объекты являются идеализациями, их называют конструктами, они являются логическими реконструкциями реальности. «В основании сложившейся теории всегда можно обнаружить взаимосогласованную сеть абстрактных объектов, определяющую специфику данной теории. Эту сеть объектов называют фундаментальной теоретической схемой» [18].
Соответственно двум выделенным подуровням теоретического знания можно говорить о теоретических схемах в составе фундаментальной теории и в составе частных теорий. В основании развитой теории можно выделить фундаментальную теоретическую схему, которая построена из небольшого набора базисных абстрактных объектов, конструктивно независимых друг от друга, и относительно которой формулируются фундаментальные теоретические законы. Структура теории рассматривалась по аналогии со структурой формализованной математической теории и изображалась как иерархическая система высказываний, где из базисных утверждений верхних ярусов строго логически выводятся высказывания нижних ярусов вплоть до высказываний, непосредственно сравнимых с опытными фактами. Иерархической структуре высказываний соответствует иерархия взаимосвязанных абстрактных объектов. Связи же этих объектов образуют теоретические схемы различного уровня. И тогда развертывание теории предстает не только как оперирование высказываниями, но и как мысленные эксперименты с абстрактными объектами теоретических схем.
Теоретические схемы играют важную роль в развертывании теории. Вывод из фундаментальных уравнений теории их следствий (частных теоретических законов) осуществляется не только за счет формальных математических и логических операций над высказываниями, но и за счет содержательных приемов - мысленных экспериментов с абстрактными объектами теоретических схем, позволяющих редуцировать фундаментальную теоретическую схему к частным. В качестве их элементов теоретических схем выступают абстрактные объекты (теоретические конструкты), которые находятся в строго определенных связях и отношениях друг с другом. Теоретические законы непосредственно формулируются относительно абстрактных объектов теоретической модели. Они могут быть применены для описания реальных ситуаций опыта лишь в том случае, если модель обоснована в качестве выражения существенных связей действительности, проявляющихся в таких ситуациях.
Теоретические знания создаются для объяснения и предсказания явлений и процессов объективной и субъективной реальности. В зависимости от уровня проникновения в сущность изучаемого объекта научные теории делятся на описательно-феноменологические (эмпирические) и дедуктивные (математизированные, аксиоматические).
Итак, теория – абстрактно-обобщенная, конструктивно построенная, целостная и логически развертывающаяся концептуальная модель объекта исследования, являющаяся логически сокращенным знанием, обладающим объяснительной и эвристической способностями.
В целом рассмотренные выше эмпирический и теоретический уровни научного исследования представляют собой условные этапы целостного научного процесса. Охарактеризованное таким образом здание науки опирается на фундамент, обозначаемый как основания науки.