Филосовская база и методология естествознания

ФИЛОСОВСКАЯ БАЗА И МЕТОДОЛОГИЯ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ

Логика  науки и закономерности ее развития

Первый и, безусловно, важнейший этап в создании методологии  научного познания относится к периоду, с которым можно связывать  возникновение науки в античной Греции. Заслуга античных натурфилософов, в первую очередь Аристотеля, состоит  в том, что благодаря пристальному вниманию к содержанию самого процесса мышления они научились доказывать посредством логического выведения нового знания из уже известного по определенным правилам.

Следует особо подчеркнуть, что второе, сопоставимое с первым по масштабу и значимости, завоевание методологии относится уже к  новому времени, когда в ХVII в. стали широко применяться экспериментально-математические методы, положившие начало становлению классического естествознания.

Принципиальное  значение имеет то обстоятельство, что объектом изучения теории доказательств  – аристотелевой логики – явились мыслительные аналоги предметов и явлений, а именно: абстракции, понятия, числа и, наконец, законы. Знание приобрело важнейший признак научности, сформировав особую, изолированную от материального мира, сферу теории.

Во многом благодаря  указанному методологическому прорыву  античная наука за весьма короткий в историческом отношении срок на все времена обогатила человечество такой совершенной системой теоретических  знаний, как геометрия Евклида, такими поистине гениальными предвосхищениями открытий далекого будущего, как гелиоцентрическая  космологическая модель Аристарха Самосского, атомистическая концепция Левкиппа и Демокрита.

Для понимания логики естествознания и закономерностей  его развития, в частности феномена научных революций (см. ниже), необходимо привлечение общефилософских законов, которые, в сущности, составляют философскую базу естественных наук. Это:

– закон единства и борьбы противоположностей;

– закон перехода количественных изменений в качественные;

– закон отрицания  отрицания.

Совместное действие этих универсальных законов задает алгоритм (порядок) эволюционного развития систем любой природы. У любой  характеристики материальной системы  имеется взаимодействующая с  ней противоположность. Накопление количественных изменений в системе  рано или поздно приводит ее в противоречивое, неупорядоченное состояние, выход  из которого возможен только посредством  скачкообразного перехода системы  в качественно новое состояние. Такой качественный скачок сопровождается отрицанием ранее принятых (имевшихся) характеристик и заменой их (самопроизвольно  или сознательно) соответствующими противоположностями. Следующий качественный скачок реализует операцию отрицания  ранее состоявшегося отрицания, и система возвращается к первоначальным характеристикам, но непременно на качественно  новом уровне. Именно это мы и  имеем в виду, говоря, что развитие идет «по спирали».

Теория самоорганизации  систем, концепции которой подробно будут рассмотрены ниже, раскрывает естественные механизмы эволюционных процессов в живой и неживой  природе. В протекании этих процессов  существенную роль играет фактор случайности  – на уровне как количественных изменений (флуктуации), так и качественных скачков (случайный и неоднозначный выход системы из точки (бифуркации).

Подпадает ли под  действие подобного алгоритма развитие науки, которое принято характеризовать  понятием научно-технического прогресса? Ведь под прогрессом, как правило, понимается сознательная реализация определенных планов и программ, когда фактор случайности, казалось бы, исключается. Следует, однако, принимать во внимание то обстоятельство, что в научном  творчестве случайные процессы объективно неизбежны. Никогда невозможно, например, однозначно предсказать, какой будет  гипотеза, способная вывести теорию на новый уровень обобщения. Науку  делают живые люди, поэтому субъективный фактор никак нельзя сбрасывать со счетов. Кроме того, концентрация ресурсов на тех или иных направлениях исследования нередко определяется «социальным  заказом» на разных этапах развития общества, в котором экономика и политика то и дело пересматривают критерии прогресса.

Таким образом, имеются  достаточные основания рассматривать  развитие естествознания как процесс  эволюции системы научного знания.

В рамках определения  философской базы современного естествознания нельзя не коснуться основного вопроса  философии – вопроса о взаимодействии материи и сознания. Наука исходит  из признания первичности материи, тем более что появление в  природе носителя сознания – человека – рассматривается как результат  восходящей эволюции материи. Однако, продвигаясь в глубины микромира  и мегамира (космоса), познание все в большей степени лишается образной наглядности, адекватной человеческому ассоциативному мышлению. Математические гипотезы, лежащие в основе современных физических теорий, диктуют выработку представлений о материальных объектах, недоступных чувственному восприятию человека-наблюдателя.

Творческая мысль, идея формирует абстрактный образ  элементарных частиц, кварков, квазаров, черных дыр и множества других материальных структур.

Говоря о закономерностях  развития естествознания, следует вернуться  к принципу соответствия Бора (см. выше). Новая теория, обладающая большей общностью по сравнению с предшествующей, утверждается после надежного эмпирического подтверждения продуктивной гипотезы, устраняющей противоречия в интерпретации всей совокупности установленных фактов. Однако и прежняя теория имела обширный эмпирический базис. Возникает вопрос: не была ли она ошибочной? На самом деле речь идет не об ошибочности, а об ограниченности области применения. Научные, т. е. достоверно подтвержденные, теории не выводятся из арсенала науки, их средства широко применяются в тех случаях, когда нецелесообразно привлекать теорию более общую, а значит, и более сложную в математическом отношении.

 

 

 

 

Наука как процесс познания

За два с половиной  века своего развития наука стала  чрезвычайно сложным и разветвленным  образованием, в котором, однако, явно прослеживается системная организация  и внутренняя структура. В иерархическом  порядке основные элементы структуры  научного знания располагаются следующим  образом:

– достоверно установленные  факты;

– закономерности, обобщающие совокупности фактов;

– теоретические  построения, отражающие системы закономерностей, которые в совокупности описывают  некоторые области реального  мира;

– научные картины  мира, создающие обобщенные образы реальности, объединяющие в системное  единство все не противоречащие друг другу теории.

Достоверно установленные  факты (т. е. факты, подтвержденные многочисленными  наблюдениями, результатами экспериментов, их проверок и перепроверок) составляют эмпирический базис науки. Накапливаемые в процессе исследований факты по определенным правилам систематизируются и обобщаются. В случае достоверного обнаружения общности фактов, повторяющегося их единообразия и причинно-следственных связей можно говорить о том, что найден эмпирический закон – общее правило, которому подчиняются наблюдаемые явления.

Однако закономерности, устанавливаемые на эмпирическом уровне, особенно если речь идет о непосредственном наблюдении явлений, а не о специальным образом организованном эксперименте, зачастую мало что объясняют, поскольку не вскрывают движущие силы, первопричины этих явлений. Поэтому эмпирические закономерности, как правило, малоэвристичны. Для выяснения природы тех или иных явлений, а также для определения направления дальнейших исследований необходимо рассмотрение вопроса на другом – теоретическом – уровне познания.

Цель научного познания, как уже отмечалось, состоит в  установлении законов – существенных, устойчивых связей между явлениями, т. е. в выявлении общего для определенной области действительности. Для установления такой общности наука прибегает  к абстрагированию, оперируя общими, повторяющимися характеристиками идеализированных объектов и не принимая во внимание все другие характеристики реальных объектов, несущественные с точки зрения решаемой задачи.

Возникает естественный вопрос: как определить, какие характеристики объекта являются существенными, а  какие таковыми не являются? Дело в  том, что любой процесс исследования начинается не с накопления фактов, а с выдвижения проблемы, или, по крайней мере, задачи. Необходима некая  начальная идея, предположение –  что же именно мы намерены выяснить. В противном случае множество  разрозненных фактов, фиксируемых в  процессе наблюдения, создадут столь  интенсивный «информационный шум», что из-под него практически невозможно будет выделить ускользающий «сигнал» той или иной закономерности.

На эмпирическом уровне, таким образом, фиксируются  внешние общие характеристики (признаки) реальных предметов и явлений. Что  же касается вычленения существенных с точки зрения задачи исследования внутренних признаков, то здесь-то и  проявляется феномен научного творчества – предвидение, догадка, озарение, наконец. Далее следует объяснение и обоснование идеи на теоретическом уровне познания.

Теория оперирует  в основном идеализированными объектами, такими как материальная точка, абсолютно  твердое тело, идеальный газ и  множество других. Такого рода абстракции совершенно необходимы для построения математических моделей (ведь современная  теория – это продукт глобальной математизации науки). Более того, принцип абстрагирования заложен  в процедуру современного эксперимента, который еще со времен Г. Галилея  составляет неотъемлемую часть двуединого экспериментально-математического  метода.

По сути дела, любой  эксперимент организуется и проводится таким образом, чтобы исследовать  тот или иной процесс при возможно минимальном воздействии посторонних  с точки зрения поставленной задачи факторов. Конечно же, эксперименты проводятся с реальными объектами, но и сами объекты исследования подбираются  и готовятся специальным образом, и процедура (методика) эксперимента, как правило, строится так, чтобы  можно было проследить зависимость  хода изучаемого процесса от управляемого изменения одного определенного  параметра, когда все остальные  параметры остаются неизменными (фиксируются). Поэтому результаты проведенного таким  образом эксперимента оказываются  пригодными для их математической обработки. Этим эксперимент качественно отличается от наблюдения в натурфилософском смысле, оставаясь, тем не менее, методом  исследования на эмпирическом уровне.

В настоящее время  экспериментальные исследования связаны  с изучением сложных и тонких процессов, поэтому для их проведения требуются серьезное техническое  оснащение, значительные энергозатраты, а также трудозатраты на обработку больших объемов информации. Усложняется также взаимодействие эксперимента с теорией, что нашло свое отражение в развитии теории планирования эксперимента и методов статистической обработки его результатов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Структура научного познания

Проследим теперь в обобщенном виде стандартную модель построения научного знания, имея в  виду, что при структурировании, расчленении на этапы столь сложного процесса не обойтись без элементов  абстрагирования его частных  особенностей.

Процесс познания начинается с установления посредством  наблюдения определенной совокупности фактов. Если в ходе систематизации накопленных фактов обнаруживается некоторая регулярность или устойчивая, повторяющаяся зависимость, то можно  считать, что получено первичное  эмпирическое обобщение, или найден эмпирический закон.

Как правило, наряду с фактами, укладывающимися в  рамки эмпирического закона, обнаруживаются и такие факты, которые не вписываются  в обнаруженную регулярность, противоречат ей. На этом этапе неизбежно возникает необходимость выдвижения теоретической гипотезы, которая позволила бы чисто умозрительно, мысленно видоизменить известную (принятую) реальность так, чтобы противоречащие закономерности факты вписались в некую общую схему (модель), которая должна удовлетворять требованию непротиворечивости.

В условиях развитой современной науки, как правило, накопление совокупности фактов, потенциально нуждающихся в новом теоретическом  осмыслении, происходит в течение  достаточно длительного времени  и участвуют в нем многие ученые и научные коллективы. Необходимо появление определенного «критического  объема» таких фактов, чтобы стало  очевидным наличие проблемной ситуации, когда вновь обнаруженные факты не могут быть объяснены и поняты на основе существующих теорий. Появление такой проблемы с неизбежностью требует выдвижения адекватной гипотезы.

Теоретическая гипотеза, как пробное решение по устранению имеющегося противоречия, всесторонне  анализируется на предмет ее подтверждения имеющимися эмпирическими данными и теоретическими знаниями.

Далее, при условии  такого подтверждения, из гипотезы согласно правилам логики выводятся следствия, допускающие эмпирическую проверку. Эти следствия выводятся как умозрительным путем, так и на основе применения адекватного математического аппарата.

Если тщательная эмпирическая проверка на основе проведения серии специально спланированных экспериментов  не подтверждает следствий из гипотезы, то можно считать, что эта гипотеза логически опровергнута. В случае подтверждения следствий из гипотезы в принципе можно говорить о рождении новой теории.

Итак, стандартная  модель построения научного знания «вытягивается» в такую цепочку: установление и  накопление эмпирических фактов –  первичное эмпирическое обобщение  – обнаружение новых, отклоняющихся  от правила, фактов – выдвижение проблемы (гипотезы, дающей адекватное объяснение) – логический (дедуктивный) вывод  из гипотезы эмпирически проверяемых  следствий – опытная проверка наличия предсказываемых гипотезой  фактов.

Надежное подтверждение  гипотезы сообщает ей статус теоретического закона. Заметим, что такая модель носит название гипотетико-дедуктивной и принято считать, что именно по такой схеме построена основная часть здания современной науки. Казалось бы, всё очень просто – достаточно действовать согласно приведенной схеме, и научный закон будет открыт, ведь каждый новый элемент знания логически выводим из предыдущих. Однако вот мнение по этому поводу выдающегося ученого-физика Альберта Эйнштейна: «Нет ясного логического пути к научной истине, ее нужно угадать неким интуитивным скачком мышления». Действительно, феномен научного творчества в том и состоит, что на определенном этапе процесса познания дальнейшее продвижение возможно только неординарным образом – ученый, выдвигая удачную гипотезу, предугадывает истину, если угодно, обнаруживает ее мысленным взором и лишь затем строит к ней логический мост в виде доказательства.