Понятие эмпирического и теоретического

Тема IV. Эмпирическое и теоретическое в структуре научного исследования

Понятие эмпирического и теоретического

Предваряя рассмотрение темы, отметим, что достаточно четкая фиксация эмпирического и теоретического уровней познания была осуществлена еще в позитивизме 30-х годов XX века, когда анализ языка науки выявил различие в смыслах эмпирических и теоретических терминов. Такое различие касается средств исследования. Но кроме этого можно провести демаркацию двух уровней научного познания, принимая во внимание специфику методов и сам характер предмета исследования.

Рассмотрим более детально эти различия. Начнем с особеннос­тей средств теоретического и эмпирического исследования. Эм­пирическое исследование базируется на непосредственном прак­тическом взаимодействии исследователя с изучаемым объектом. Оно предполагает осуществление наблюдений и эксперименталь­ную деятельность. Именно поэтому средства эмпирического исследования с необходимостью включают в себя приборы, приборные установки и другие средства реального наблюдения и эксперимента.

В теоретическом же исследовании отсутствует непосредствен­ное практическое взаимодействие с объектами. На этом уровне объект может изучаться только опосредованно, в мысленном эксперименте, но не в реальном. Кроме средств, которые связаны с организацией эксперимен­тов и наблюдений, в эмпирическом исследовании применяются и понятийные средства. Они функционируют как особый язык, который часто называют эмпирическим языком науки. Последний имеет сложную организацию, в которой взаимодействуют собственно эмпирические термины и термины теоретического языка.

Смыслом эмпирических терминов являются особые абстрак­ции, которые можно было бы назвать эмпирическими объектами. Их следует четко отличать от объектов реальности. Сразу подчеркнем, что эмпирические объ­екты — это абстракции, выделяющие в действительности некото­рый набор свойств и отношений вещей. Итак, реальные объекты представлены в эмпирическом познании в образе идеальных объектов, обладающих жестко фиксированным и ограниченным набором признаков. Как нетрудно догадаться, реальному объекту присуще бесконечное число признаков. Любой такой объект практически неисчерпаем в своих свойствах, связях и отношениях.

Для примера можно взять опыты Био и Савара, в которых было обнаружено магнитное действие электрического тока. Можно вспомнить, что это действие фиксировалось по поведению магнитной стрелки, нахо­дящейся вблизи прямолинейного провода с током. И провод с током, и магнитная стрелка обладают, как можно предположить, бесконечным числом при­знаков: они имеют определенную длину, толщину, вес, конфигу­рацию, окраску, находятся на некотором расстоянии друг от друга, от стен помещения, в котором проводится опыт, от Солнца, от центра Галактики и т.п.

Вместе с тем, из этого бесконечного набора свойств и отношений в эмпи­рическом термине «провод с током », как он используется при описании данного опыта, было выделено всего лишь несколько таких признаков: 1) быть на определенном расстоянии от магнитной стрелки; 2) быть прямолинейным; 3) проводить электрический ток опреде­ленной силы. Все остальные свойства здесь не имеют значения, и от них мы абстрагируемся в эмпирическом описании. Точно так же по ограниченному набору признаков конструируется тот иде­альный эмпирический объект, который образует смысл термина «магнитная стрелка». Необходимо отметить, что каждый признак эмпирического объекта можно обнаружить в реальном объекте, но отнюдь не наоборот.

Что же касается теоретического познания, то в нем, вполне естественно, применя­ются иные исследовательские средства. Во-первых, здесь отсутствуют средст­ва материального, практического взаимодействия с изучаемым объектом. Но и язык теоретического исследования отличается от языка эмпирических описаний. В качестве его основы выступают теоретические термины, смыслом которых являются теоретичес­кие идеальные объекты. Их также называют идеализированными объектами, абстрактными объектами или теоретическими кон­структами. И снова подчеркнем, что это особые абстракции, которые являются логически­ми реконструкциями действительности. Заметим, что ни одна теория не стро­ится без применения таких объектов.

Их примерами могут служить материальная точка, абсолютно черное тело, идеальный товар, который обменивается на другой товар строго в соответствии с законом стоимости (здесь происхо­дит абстрагирование от колебаний рыночных цен), идеализиро­ванная популяция в биологии, по отношению к которой форму­лируется закон Харди — Вайнберга (бесконечная популяция, где все особи скрещиваются равновероятно и т.п.). Можно обратить внимание, что идеализированные теоретические объекты, в отличие от эмпи­рических объектов, наделены не только теми признаками, которые мы можем обнаружить в реальном взаимодействии объектов опыта, но и признаками, которых нет ни у одного реального объекта. Например, материальную точку определяют как тело, лишенное размеров, но сосредоточивающее в себе всю массу тела. Как известно, таких тел в природе не существует. Они выступают как результат мысленного конструирования, когда мы абстрагируемся от несущественных (в том или ином отношении) связей и признаков предмета и строим идеальный объект, который выступает носителем только сущностных связей. Задачей теоретического иссле­дования является познание сущности в чистом виде. Введение в теорию абстрактных, идеализированных объектов как раз и позво­ляет решать эту задачу.

Однако эмпирический и теоретический типы познания различаются не только по средствам, но и по методам исследовательской деятельности. На эмпирическом уровне в качества основных методов применяются реальный эксперимент и реальное наблю­дение. Важную роль так же играют методы эмпирического описа­ния, ориентированные ни максимально очищенную от субъектив­ных наслоений объективную характеристику изучаемых явлений. Что же касается теоретического исследования, то здесь приме­няются особые методы: идеализация (метод построения идеали­зированною объекта); мысленный эксперимент с идеализирован­ными объектами, который замещает реальный экспери­мент с реальными объектами; особые методы построения теории (например, восхождение от абстрактного к конкретному, аксиоматический и гипотетико-дедуктивный методы); методы логического и исторического исследования и т.п.

Следует подчеркнуть, что названные особенности средств и методов связаны со спецификой предмета эмпирического и теоретическою исследования. На каж­дом из этих уровней исследователь может иметь дело с одной и той же объективной реальностью, но он изучает ее в разных предметных срезах. Именно поэтому ее видение, ее представление в знаниях будут даваться по-разному. Эмпиричес­кое исследование в основе своей ориентировано на изучение явлений и зависимостей между ними. На этом уровне познания сущностные связи не выделяются еще в чистом виде, но они как бы высвечиваются в явлениях, проступают через их конкретную оболочку. На уровне же теоретического познания происходит выделение сущностных связей в чистом виде. Сущность объекта представляет собой взаимодействие ряда законов, которым подчиняется данный объект. Задача теории как раз и заключается в том, чтобы, расчленив эту сложную сеть законов на компоненты, затем воссоздать шаг за шагом их взаи­модействие и таким образом раскрыть сущность объекта.

Изучая явления и связи между ними, эмпирическое познание способно обнаружить действие объективного закона. Однако, оно фиксирует это действие, как правило, в форме эмпирических зависимостей, которые следует отличать от обобщения теоретического характера как особого знания, получаемого в результате теоретического исследования объектов. Эмпирическая зависимость является результатом индуктивно­го обобщения опыта и представляет собой вероятностно-истинное знание. Теоретический же закон — это всегда знание достоверное. Получение такого знания требует особых исследовательских процедур. Рассмотрим это обстоятельство подробнее.

Широко известен, к примеру, закон Бойля — Мариотта, описывающий корреляцию между давлением и объемом газа: РV = const, где Р — давление газа, V — его объем. Вначале этот закон был открыт Р. Бойлем как индуктивное обобщение опытных данных, когда в эксперименте была обнаружена зависи­мость между объемом сжимаемого под давлением газа и величи­ной этого давления. Сама история открытия этого закона весьма интересна и поучительна. Отметим, что рассматриваемый закон как эмпирическая зависимость был получен во многом случайно, в качестве побочного результата спора между двумя известными физиками XVIII столетия Р. Бойлем и Ф. Линнусом. Сам спор шел по поводу интерпретации опытов Бойля, обнаруживших явление барометрического давления. Ученый проделал следующий опыт: трубку, запаянную сверху и наполненную ртутью, он погру­жал в чашку с ртутью. Согласно принципу сообщающихся сосудов следовало ожидать, что уровень ртути в трубке и в чашке будет выровнен. Но опыт показал, что лишь некоторая часть ртути выливается в чашку, а остальная часть в виде столбика стоит над поверхностью ртути в чашке. Ученый интерпретировал этот опыт следующим образом: давление воздуха на поверхность ртути в чашке удерживает столбик ртути над этой поверхностью. Высота столбика является показателем величины атмосферного давления. Тем самым был предложен принцип барометра — прибора, изме­ряющего давление.

Однако его оппонент Ф. Линнус выдвинул следующие возражения: воздух состоит из легких частиц, он подобен тонкой и податливой жидкости, которая не может устоять под давлением тяжелых частиц ртути. Поэтому воздух не может удерживать столб ртути. Удерживает его притяжение ртути к верхнему концу барометри­ческой трубки. Линнус писал, что, затыкая сверху барометричес­кую трубку пальцем, он чувствовал нити притяжения, когда опу­скал ее в чашку. Сам по себе этот исторический факт весьма показателен. Он свидетельствует о том, что один и тот же результат опыта может получить различные интерпретации и использовать­ся для подтверждения весьма отличных друг от друга концепций.

Чтобы доказать Линнусу, что воздух способен удерживать столб ртути, Бойль поставил новый опыт. Он взял изогнутую в виде сифона стеклянную трубку со спаянным коротким коленом и стал постепенно наполнять ее ртутью. По мере увеличения столбика ртути воздух в колене сжимался, но не вытеснялся полностью. Исследователь составил таблицу отношения объемов воздуха и величины столбика ртути и послал ее Линнусу как доказательство правиль­ности своей интерпретации.

Казалось бы, история с объяснением барометрического давле­ния пришла к закономерному итогу. Однако она получила весьма неожиданное развитие. У Бойля был ученик, молодой человек по имени Тоунлей, которого известный ученый обучал основам физики и математики. Именно этот молодой ученый, изучая таблицу опытов Бойля, подметил, что объемы сжимаемого воздуха пропорциональны высоте давящего на воздух столбика ртути. После этого Бойль увидел свои опыты в новом ракурсе. Можно предположить, что столбик ртути - это своеобразный поршень, сжимающий воздух, и вес столбика соответствует давлению. Поэтому пропорция в табличных данных означает зависимость между величиной давле­ния и объема газа. Так, собственно, было получено соотношение РV = const, которое Бойль подтвердил множеством опытов с давлениями, большими и меньшими атмосферного.

Зададимся вопросом: имела ли эта зависимость статус достоверного знания? Очевидно нет, хотя и выражалась математической формулой. Это была зависимость, полученная путем индуктивного обобщения результатов опыта и имевшая поэтому статус вероятностно-истинного высказывания, а не достоверного знания, каковым является лишь теоретический закон. Если бы Бойль перешел к опытам с большими давлениями, то он обнаружил бы, что эта зависимость нарушается. Физики подчеркивают, что закон РV = const применим только в случае очень разреженных газов, когда система приближается к модели идеаль­ного газа и межмолекулярными взаимодействиями в данном случае можно пренебречь. А при больших давлениях существенными становятся вза­имодействия между молекулами, и тогда закон Бойля нарушается. Зависимость, обнародованная этим ученым, являлась, стало быть, вероятностно-истинным знанием, обобщением такого же типа, как и известное утверждение "все лебеди белые", которое считалось справедливым до тех пор, пока в человеческой практике не были обнаружены черные лебеди. Теоретический же закон РV = const был получен позднее, когда была построена модель идеаль­ного газа.

Необходимо отметить, что вывел этот закон физик Даниил Бернулли (академик Петер­бургской Академии Наук) в 1730 году. Ученый исходил из атомистических представлений о газе и представил его частицы в качестве материальных точек, соударяющихся наподобие упру­гих шаров. К идеальному газу, находящемуся в идеальном сосуде под давлением, исследователь применил законы ньютоновской механики и путем расчетов получил формулу РV = const. Как видим, это была та же самая формула, которую ранее получил Р. Бойль. Однако смысл ее был уже существенно иной. У Бойля зависимость РV = const соотносилась со схемой реальных экспериментов и таблицами их результатов. Тогда как у Бернулли она была связана с теоретической моделью идеального газа. В этой модели были выражены сущностные характеристики поведения любых газов при относительно небольших давлениях. Именно поэтому закон, непосредственно описывающий эти сущностные связи, выступал уже как достоверное, истинное знание.

Итак, выделяя эмпирическое и теоретическое познание в качестве двух особых типов исследовательской деятельности, можно сказать, что предмет их разный, т. е. теоретическое и эмпирическое исследование имеют дело с разными срезами одной и той же действительности. Эмпирическое исследование изучает явления и их корреляции; в этих корреляциях, взаимосвязях явлений можно уловить проявление закона. Однако в чистом виде он дается только в результате теоретического исследования. Следует еще раз подчеркнуть, что увеличение количества опытов само по себе не делает некую эмпирическую зависимость достоверным фак­том, потому что индукция всегда имеет дело с незаконченным, неполным опытом. Сколько бы мы ни проделывали опытов и ни соотносили их друг с другом, простое индуктивное обобщение опытных резуль­татов не ведет к теоретическому знанию. Теория не строится путем индуктивного обобщения опыта. Это непреложное положение во всей его глубине было осознано в науке сравнительно поздно, когда она достигла достаточно высоких степеней теоретизации. Подводя итоги данному разделу, отметим, что эмпирический и теоретический уровни познания отли­чаются по предмету, средствам и методам исследования. Однако само выделение и самостоятельное рассмотрение каждого из них представляет собой необходимую в изучении этих феноменов абстракцию. В реальной ткани познания эти два слоя познавательной деятельности всегда взаимодействуют.