Постановка вопроса – формулировка научной проблемы – догадка – выдвижение гипотезы – формулирование научной теории:
Вопрос – самостоятельная форма мысли. Представляет суждение в вопросительной форме. Возникает у человека на уровне логического познания.
На основе основных вопросов формулируются проблемы. Проблемы – вопрос о сложных свойствах, явлениях, законах действительности, для изучения которых необходимы специальные научные средства познания, т.е. система научных понятий, методология и методика исследования и техническое оснащение. Проблема в отличие от вопросов имеет сложную структуру и может состоять из более частных проблем. Проблема – это некое противоречивое единство знания и незнания. Когда сформулированы проблемы наступает очередь их решения.
На уровне догадки начинается научная теория.
На основе догадки строится гипотеза – предположительное решение проблемы. В создании гипотезы есть три момента:
1. Поиск гипотезы не сводится к методу проб и ошибок, так как существуют идеалы познания и картина мира, т.е. поиск осуществляется в соответствии с философскими идеями. Философские идеи показывают, в какую сторону можно развивать эту идею.
2. Формирование гипотезы не является чисто индивидуальной практикой ученого. Человек, его мышление и воображение формируется в контексте культуры. В культуре транслируются образцы научных знаний и образцы деятельности по их производству. Например, когда изучались антибиотики, казалось смешным, что ученый копался в помойке в поисках чего-то ценного для медицины. Казалось бы, не дело ученого там ползать. Образцы исследовательской деятельности, экспериментов существуют в любом обществе. При усвоении накопленных обществом знаний ученый усваивает общие схемы мыслительной деятельности, обеспечивающих генерацию новых гипотез.
3. В основе формирования гипотетических моделей лежит соединение абстрактных объектов из одной области знания со структурой или сеткой отношений из других областей знания. Говорят, Демокрит получил представления об атомах из наблюдения за роем пылинок. Кеплер к вычислению орбит планет применил теорию конических сечений и оказалось, что они почти точно этому соответствуют. В этом случае астрономия соединяется с разработками из геометрии.
Теоретический уровень исследования состоит из подуровней:
• Частные теоретические модели и законы, которые являются теориями сравнительно узких ограниченных областей и явлений.
• Развитые научные теории. Включают в себя частные теоретические модели и законы в качестве следствий, выводимых из фундаментальных законов теорий. Например, частные теоретические модели и законы: закон колебания маятника (Гюйгенс), движение планет вокруг солнца(Кеплер), свободное падение тел; все эти законы получены до создания развитой теории механики Ньютона, которая включает в себя их и они могут рассматриваться как ее следствия и ее проявления.
Каждый подуровень включает в себя теоретическую модель или схему и теоретический закон, формулируемый относительно данной модели или схемы.
Теоретические модели - это абстрактные объекты или конструкты. Теоретические законы формулируются относительно абстрактных объектов теоретические модели. Теоретические модели адекватно выражают реальные связи действительности в том случае, если формулируемые теоретические законы будут описывать реальные взаимосвязи объектов. При изучении механических колебаний маятника вводятся теоретические (абстрактные) объекты: материальная точка, система отсчета, квазиупругая сила, которая приводит в движение материальную точку и возвращает ее в положение равновесия. Этими объектами описывается модель малых колебаний. Закон малых колебаний: mẍ + k2x = 0. Поскольку такая модель адекватно отображает реальное взаимодействие объектов, то возможно ее применение в реальных условиях.
Признаки абстрактных объектов выражаются в форме физических величин. Отношения между ними выражаются в форме связей между величинами. Математические модели получают реальную интерпретацию благодаря теоретическим моделям (схемам). Формулировки теоретических законов непосредственно относятся к системе теоретических конструктов (абстрактных объектов), эти законы описывают объективную реальность с той степенью точности, с которой построенные на этих законах теоретические модели репрезентируют (выражают) сущностные связи исследуемой реальности.
Закон Харди-Вейнберга. Популяция рассматривается как идеализированный объект неограниченных размеров со свободным скрещиванием особей, нет мутаций, миграций и естественного отбора. Закон: количество особей с определенным признаком не будет изменяться с течением времени. В такой идеализированной популяции нет эволюции. Физические идеальные объекты (например, материальная точка) являются аналогами такой идеализированной популяции.
При моделировании реальных ситуаций к идеальным моделям постепенно (последовательно) добавляются различные признаки, приближающие ее к реальным объектам. Формулирование новых законов требует создания новых абстрактных моделей. Каждая частная теория или схема содержится в составе фундаментальной теории. Фундаментальная схема построена на основе небольшого числа базисных объектов, относительно которых формулируются законы. В основе механики Ньютона лежат абстрактные объекты: материальная точка, сила…, инерциальная система отсчета… Связи и отношения абстрактных объектов образуют теоретическую модель механического движения.
Развитая теория включает частные явления и законы. Когда отдельные законы включены в состав общей теории, они подчиняются ее законам, при этом между собой они могут оставаться независимыми. Частные законы могут предшествовать появлению общих законов. Появившаяся новая общая теория может объединить частные законы, возможно с небольшими изменениями, уточнениями. Строение развитой научной теории можно изобразить как сложную иерархически-организованную систему теоретических схем и законом. Теоретические схемы образуют своеобразный внутренний скелет, объединяющий отдельные законы.
Каким образом в системе научного знания функционируют уже созданные теории? Функционирование теорий – это применение ее к предсказанию опытных фактов. Из фундаментальных законов развитой теории получают следствия, сопоставимые с результатами опыта. Вывод таких следствий – это развертывание теории. В прошлом господствовало мнение,
что теория – это гепотетико-дедуктивная система. Т.е. любая теория рассматривалась как формализованная математическая теория – иерархическая система высказываний. В этой системе из базисных общих утверждений строго логически выводятся частные утверждения, вплоть до конкретных применений. В процессе вывода приходится уточнять некоторые положения теории, вводя в нее дополнительные допущения. По Гегелю из общего можно всегда вывести частное (общее – плод, частное - яблоко). Развертывание теорий включает в себя мысленные эксперименты с абстрактными объектами теоретических схем. Система теоретических моделей для своего развития должна иногда включать в себя новые результаты экспериментальных наблюдений. Устанавливаются связи между теоретическими объектами и экспериментальными объектами. На основе фундаментальной схемы формулируются частные схемы. Функционирование фундаментальных теории можно рассматривать как порождение частных схем и специальных теорий.
Специальные (частные) теории бывают двух типов:
1. Специальные теории входят целиком в обобщающую фундаментальную теорию на правах ее раздела.
2. Ситуация, когда теоретические схемы, лежащие в основе специальных теорий, являются гибридными, т.е. созданными на основе нескольких фундаментальных теорий.
Операции построения частных теоретических схем на базе конструктов фундаментальной схемы не описываются в явном виде. Такое описание демонстрируется на отдельных примерах, образцах. Каждый раз приходится обращаться к исследуемому объекту и учитывать его особенности при конструировании частных теоретических схем.
Творческие задачи решаются с помощью следующих вспомогательных конструктов:
1. Идеалы и нормы исследовательской деятельности.
2. Научная картина мира.
3. Философские основания науки.
До сих пор рассматривался только 3-ий конструкт.