Научное знание и научный метод

Естественнонаучное и гуманитарное знание: проблема двух культур. О существовании в современной постиндустриальной цивилизации «двух культур» – научно-технической и художественно-гуманитарной – и об их конфликте впервые заявил в 60-х годах прошлого столетия известный английский писатель Ч. Сноу. Сама идея расчленения мира науки на две части – на науки о природе и науки о духе – впервые была сформулирована немецким философом В. Дильтеем в конце XIX века. К этому времени в достаточной степени сформировались многие гуманитарные науки, такие как экономическая теория, религиоведение, эстетика, теория государства и права и др.

Противостояние естественнонаучной и гуманитарной культур возникло не случайно. В первую очередь, это противостояние обусловлено спецификой объектов и методов исследования. Кроме того, в природе действуют стихийные процессы, а изменения в обществе зачастую происходят благодаря интеллекту или воле отдельных людей. Поведение природных объектов чаще всего однозначно определяется теми или иными законами, а о предсказуемости поведения конкретного человека или группы людей говорить очень сложно. Нельзя не отметить здесь и двойственный характер мира культуры, что, по сути, и лежит в основе ее деления на два типа. Суть этой двойственности заключается в том, что мир человеческой культуры не соседствует с миром природы, а существует внутри него, является его частью.

В вопросе о соотношении гуманитарного и социального познания, с одной стороны, и естествознания – c другой, в современном науковедении есть несколько точек зрения. Сторонники одной из них считают, что естествознание с его точными методами исследования должно быть образцом для гуманитарного знания. Радикальные представители подобных взглядов (их называют позитивистами) считают идеалом науки математическую физику, а методом построения любого научного знания – аксиоматико-дедуктивный метод.

Защитники противоположной точки зрения не без оснований утверждают, что подобный подход не учитывает всей сложности и специфики гуманитарных наук (в частности, существенно более высокой сложности объектов исследования) и поэтому является для них непродуктивным. Крайние сторонники таких взглядов вообще отказываются признавать какую-либо общность гуманитарного и естественнонаучного знания.

Наиболее взвешенной представляется та точка зрения, согласно которой науки о природе и науки о духе различаются по предмету и методу, при этом признается научный характер обеих сфер исследования. Подобный подход принят в философии жизни, экзистенциализме, герменевтике.

В последние десятилетия, естествоиспытатели и гуманитарии все больше стремятся понять и использовать методы друг друга. В гуманитарных исследованиях начинают все чаще применять системный подход, использовать концепции эволюции и самоорганизации, методы кибернетики и теории информации. Гуманитарии начинают понимать не только важность и необходимость использования в своих науках и в своей деятельности технических и информационных средств, но и эффективность тех методов исследования, которые возникли и были разработаны в рамках естествознания. С другой стороны, становится все более понятной ущербность однобокого технократического подхода к решению любых, даже узкопрофессиональных задач естественнонаучного характера, важность осознания единства мира и наличия взаимосвязей между явлениями и процессами, происходящими в различных его сферах.

Дифференциация и интеграция научного знания. В развитии науки отчетливо прослеживаются две противоположные, и в то же время взаимодополняющие тенденции – дифференциация и интеграция научного знания. Первая из этих тенденций, т.е. движение по пути специализации, по пути отделения (и отдаления) наук друг от друга, имеет многовековую историю, до конца Х1Х в. в развитии науки преобладала именно эта тенденция. В результате дифференциации (известный математик Д. Гильберт назвал этот процесс растеканием реки знаний) объект науки оказался расчлененным на множество составляющих – число отдельных научных дисциплин в конце ХХ в. составляло около 15 тысяч.

Дробление науки – это неминуемый этап и весьма эффективный метод познания: не изучив части, невозможно понять целое. По мере специализации науки методы и инструменты исследований становятся все более тонкими и изощренными. Совершенствуются не только оснащение науки, не только методы наблюдений и регистрации, но и математический аппарат, бурно развиваются численные методы эксперимента. Однако с повышением филигранности научные исследования становятся все уже, поэтому в ряде случаев с течением времени результаты этих исследований начинают интересовать лишь небольшую группу ученых, работающих в том же направлении.

Легко понять, что тщательному анализу могут быть подвергнуты только отдельные фрагменты реального мира. Не менее понятно и то, что, изучая только фрагменты, легко упустить из виду связи между ними, а также связи между изучаемыми объектами и окружающей их средой. Суть противоречия заключается в том, что наука фрагментарна, а реальный мир представляет собой некую целостность, все части которой тесно взаимосвязаны.

В основе процессов интеграции, которая в настоящее время является ведущей тенденцией развития естественнонаучного знания, лежат несколько факторов. Во-первых, для объяснения тех или иных полученных результатов или с целью получения новых результатов в рамках какой-либо конкретной науки весьма полезным, как показала практика, может оказаться использование методов и средств, разработанных ранее в рамках других наук. Многие научные методы (весьма характерным примером может служить спектральный анализ) используются учеными самых различных специальностей. В результате действия данного фактора происходит сближение наук, границы между ними иногда размываются, время от времени появляются т.н. «смежные» научные дисциплины. Примерами смежных наук являются такие как химическая физика, астрофизика, биофизика, физическая химия, биохимия, геохимия, биогеохимия и многие другие.

Второй фактор, способствующий интенсификации интеграционных процессов, связан с тем, что с течением времени ученым приходится решать все более и более сложные задачи. Проблемы, стоящие перед современной наукой – это, как правило, проблемы комплексного характера, для их решения требуются ученые самых различных научных направлений. С этим же фактором связано появление теорий общеметодологического характера, таких как кибернетика, синергетика или общая теория систем.

Суть третьего фактора заключается в том, что поиск неких «объединительных» принципов, законов и теорий, к которым можно было бы свести огромное многообразие природных явлений, является одной из основных задач любой фундаментальной науки (и целью научной деятельности каждого ученого). Так, например, уже нескольких поколений физиков-теоретиков бьются над созданием теории «Великого объединения», в рамках которой можно было бы установить универсальный характер всех фундаментальных сил природы.

Критерии научного знания. Понятие научной парадигмы. Является ли то или иное знание научным, или же оно не имеет к науке никакого отношения? Чтобы ответить на подобный вопрос, необходимо определить критерии научности знания (критерии отделения научного знания от ненаучного). Формирование подобных критериев является достаточно сложной философской проблемой, тесно связанной с проблемой поиска критериев научной рациональности

К основным критериям отличия научного знания от ненаучного относят критерии верификации (от лат. verus – истинный, и facio – делаю) и фальсификации. Верифицируемость знания означает возможность его проверки эмпирическим путем, т.е. проверки соответствия теоретических положений и выводов фактическим данным или результатам экспериментов. В соответствии с верификационной концепцией научными являются лишь те результаты, которые могут быть проверены на соответствие опыту, а неверифицируемые результаты не только ненаучны, но и бессмысленны. Суть критики данной концепции сводится к тому, что в науке кроме верифицируемых результатов могут иметь место и такие, которые не сводятся только к экспериментам и непосредственно из них не следуют.

Проверка полученного знания на принадлежность к науке, по мнению сторонников справедливости второго критерия – критерия фальсификации – должна заключаться не только в поиске подтверждающих фактов, но и в реализации попыток опровержения знания. Другими словами, фальсифицируемость (возможность фальсификации) знания эквивалентна возможности его экспериментального опровержения. Данный критерий также подвергается критике, т.к он неприменим к тем положениям, которые не могут быть сопоставлены с опытом. Кроме того, опровержение некоторой теории может являться не столько результатом ее фальсификации, сколько вытеснения другой (более полной) теорией.

Наряду с критериями верификации и фальсификации в современной научной практике используются и другие гносеологические критерии отличия и предпочтения знания – полезность, систематичность, непротиворечивость, когерентность, простота, красота.

С середины XX века разграничение научного и ненаучного знания перестали связывать с определением четких границ раздела, решение этой проблемы базируется теперь на использовании другого подхода – определении соответствия нового знания господствующему в данное время научному мировоззрению. С этой целью американский ученый Т. Кун (1922-1996) ввел термин «парадигма» (от греч. paradeigma – образец, пример). Парадигма – это совокупность общепризнанных исходных концептуальных научных положений, определяющих постановку научных задач и способы их решения, являющихся источниками методов решения научных задач, стандартов научного знания. На основе парадигм формируются принципы и критерии научного знания, в рамках которых не только создаются и развиваются научные теории, но и генерируются и интерпретируются результаты (как экспериментальные, так и теоретические). Со сменой парадигм происходит смена стандартов научного знания, поэтому научные теории, сформулированные в рамках разных парадигм, не могут быть корректно сопоставлены, поскольку они основаны на разных стандартах научного знания.

Характеристики и структура научного знания. Познание (последовательное движение к знанию) может существовать не только в форме интересующего нас научного знания (науки), но и в других формах, таких как обыденное знание, мифологическое знание, искусство, ремёсла и пр. Достаточно широкое распространение, к сожалению, имеет и такой вид как псевдонаучное знание (астрология, магия, мистические и эзотерические учения, экстрасенсорика, и другие разновидности псевдонауки). Отметим, что научное знание далеко не всегда является истинным знанием, характерным примером научного знания, истинность которого под вопросом, является любая научная гипотеза. К основным характерным особенностям научного знания, отличающих его от других форм, относят рациональность, объективность, доказательность, структуированность и др.

Рассматривая научное знание как систему, в его структуре следует выделить два основных компонента и два способа ведения исследований: эмпирический (экспериментальный) и теоретический. Важным элементом этой структуры является также мировоззренческий (концептуальный) компонент.

Эмпирический способ научного познания основан на непосредственном изучении реально существующих объектов исследования и осуществляется на основе сбора информации об исследуемых объектах путем проведения наблюдений, выполнения различных измерений, постановки экспериментов и обработки их результатов (систематизация получаемых фактических данных в виде диаграмм, таблиц, блок-схем, графиков и т.п.).

Теоретический подход к научному познанию, основанный на обобщении исходных экспериментальных данных (научных фактов), имеет целью найти и сформулировать закономерности, присущие изучаемым (наблюдаемым) объектам. Результатами теоретических исследований являются гипотезы, принципы, закономерности и законы, теоремы, теории и т.п.

Отметим, что теоретическое знание почти всегда в значительной степени базируется на результатах экспериментов, однако эти результаты можно осмысливать, интерпретировать и обобщать, исходя из различных теоретических предпосылок. Перефразируя известное высказывание А. Эйнштейна, можно сказать, что экспериментальный ответ природы на задаваемый ей вопрос будет выражен на том же теоретическом языке, на котором был задан этот вопрос.

Мировоззренческий компонент научного знания включает в себя не только общие представления об окружающем мире, но и стиль мышления, основанный на нормах и критериях научного исследования, а также философские основания (идеи, принципы, идеалы и нормы научного знания), обеспечивающие согласование научных результатов с общепринятой парадигмой или обосновывающие отказ от нее.

Методы и методология познания. Термин «метод» (от греч. methodos – путь к чему-либо) в общем случае означает способ достижения какой-либо цели. Английский философ Ф. Бэкон, характеризуя метод применительно к процессу познания, уподоблял его фонарю, который освещает в ночи дорогу путнику.

Научный метод – это определенная совокупность приемов, процедур и операций практического или теоретического познания действительности. Любой научный метод основан на системе принципов, следуя которым исследователь может достичь поставленной цели. Владение методом означает не только знание того, как и в какой последовательности совершать определенные действия для решения поставленной задачи, но и умение эти действия совершить.

Отрасль знания, связанная с целенаправленным изучением методов, называется методологией (буквально – «учение о методах»). Именно в рамках методологии на основе изучения основных закономерностей познавательной

деятельности вырабатываются различные методы ее осуществления. По степени общности и широте применения в научных исследованиях методы научного познания подразделяют на три уровня: всеобщие (диалектический и метафизический методы), общенаучные (наблюдение, эксперимент, измерение, моделирование, идеализация и абстрагирование, формализация, дедукция и индукция, анализ и синтез) и частные (частнонаучные), т.е. такие, которые применяются только в конкретных (частных) науках.

Отметим, что первые три из перечисленных выше общенаучных методов (наблюдение, измерение и эксперимент) применяются только при эмпирическом подходе к исследованиям. Другие методы, такие как идеализация, формализация, индукция и дедукция, наоборот, используются только при теоретическом подходе. Есть и такие методы, которые являются универсальными в том смысле, что их можно использовать при проведении как теоретических, так и экспериментальных исследований. К универсальным методам можно отнести, в частности, моделирование, анализ, синтез, поиск аналогий.

Общенаучные методы эмпирического познания. Дадим краткую характеристику общенаучных методов, относящихся к эмпирическому способу познания.

Наблюдение - это чувственное (преимущественно визуальное, в том числе с использованием технических средств) осознанное отражение исследователем (наблюдателем) объектов окружающей действительности. Как правили, наблюдение заключается в сборе первичной информации путем непосредственной регистрации параметров и характеристик исследуемых объектов.

Исследуемый объект в большинстве случаев недостаточно только наблюдать, необходимо также составить его научное описание, в котором должны быть зафиксированы те качества наблюдаемого объекта, которые относятся к предмету изучения. Научное описание исследуемого объекта наблюдения должно быть полным, достоверным, корректным, однозначным и объективным. Используемые термины должны иметь четкий смысл и быть понятными для разных исследователей.

Целью измерений является определение количественных характеристик тех или иных свойств изучаемого объекта при помощи специальных технических средств (измерительных устройств). Измерение различных параметров объекта исследования (предмета, процесса, явления) является необходимым компонентом большинства научных наблюдений и экспериментов. Результатом измерения является количественная величина – некоторое число, соотнесенное с единицей измерения. Единица измерения – это эталон, с которым сравнивается измеряемая характеристика объекта. В научной и практической деятельности используются самые разные единицы измерения, которые в большинстве случаев входят в состав той или иной системы единиц. Единицы измерения подразделяются на основные (независимые) единицы, которые служат базисными при построении системы единиц, и производные, которые образуются из базисных единиц путем математических преобразований.

Многие известные ученые считали, что измерения имеют основополагающее значение для науки. Так, например, английский физик У. Томсон (лорд Кельвин) считал, что «каждая вещь известна лишь в той степени, в какой ее можно измерить», а создатель периодической системы химических элементов Д. И. Менделеев утверждал, что «наука начинается с той поры, когда начинают измерять».

Эксперимент, являющийся основным методом эмпирического способа познания, основан на активном, целенаправленном, контролируемом и результативном воздействии на исследуемый объект. Основное отличие эксперимента от наблюдения состоит в том, что при наблюдении ученый лишь пассивно следит за объектом исследования, в то время как экспериментатор может его изменять, преобразовывать, ставить в специально созданные искусственные условия, целенаправленно вмешиваясь в ход событий. Методы измерения и наблюдения в подавляющем большинстве случаев являются компонентами эксперимента как метода эмпирического исследования.

Общенаучные методы теоретического познания. Возникновение и разработка научных теорий неразрывно связаны с процессами идеализации и абстрагирования, в результате которых рождаются научные понятия, а те, в свою очередь, требуют формулирования научных терминов.

Понятие – это логически оформленная наиболее общая мысль об объекте. Понятие является отражением объекта в части его наиболее существенных свойств и отношений (связей); проявлением формы мышления, связанной с обобщением и выделением предметов и явлений по их общим признакам. Образование понятия является достаточно сложным процессом, осуществляемым с помощью таких методов, как сравнение, анализ, синтез, абстрагирование, обобщение и др. Возникновение и существование понятия невозможно, если нет его названия, т.е. с соответствующего термина.

Термин - слово или словосочетание, предназначенное для обозначения определенного понятия из какой-либо области науки. Научные понятия и термины формируются главным образом в результате абстрагирования (формирования абстракций).

Абстракция – это результат мысленного отвлечения от действительности, форма познания, основанная на мысленном выделении наиболее существенных (устойчиво повторяющихся) и отвлечении от других (несущественных, частных) признаков, свойств и связей объекта. В результате абстрагирования рождается новый (искусственный, абстрактный) объект, который хотя и аналогичен реальному объекту, но является по сравнению с ним в значительной мере упрощенным, обедненным, т.к. из рассмотрения исключаются различного рода побочные факторы.

В качестве примеров абстракций можно привести такие как «абсолютно черное тело», «абсолютно упругая жидкость», «идеальный газ», «закрытая система» и т.п. Отметим, что для создания абстрактного объекта необязательно использовать реальные свойства и отношения реальных объектов. Примерами подобных абстракций, весьма широко используемых при построении различных естественнонаучных теорий, являются такие гипотетические объекты как «бесконечно малая величина» и «материальная точка». Отметим, что диапазон применения подобных понятий очень широк. Так, например, понятие материальной точки используется не только при решении задач статистической механики или атомной физики, но и при описании движения таких больших тел, как планеты и звезды.

Использование абстракций особенно продуктивно при реализации такого метода теоретического познания, как мысленный эксперимент, т.к. в рамках этого специфического метода ученые вынуждены оперировать абстрактными объектами, замещающими реальные. Чаще всего мысленный эксперимент является предварительным (виртуальным) вариантом реального эксперимента с тем или иным материальным объектом. однако он может играть и значительную самостоятельную роль в процессе научного познания. Кроме того, существуют такие ситуации, когда проведение реальных экспериментов является принципиально невозможным, в этих случаях мысленный эксперимент является единственно возможным.

Анализ и синтез, индукция и дедукция. Анализ (от греч. analysis – разложение) – расчленение, разделение (мысленное или реальное) исследуемого объекта на части (компоненты) с целью их отдельного изучения. В качестве таких компонентов могут выступать не только материальные, но и нематериальные элементы объекта (его свойства, признаки и т.п.). Анализ является важным и необходимым компонентом познания, однако для постижения сущности объекта как единого целого нельзя ограничиваться изучением лишь его составных частей. Анализ должен быть дополнен изучением объекта исследования как единого целого, для чего необходимо раскрыть существующие связи между компонентами объекта, рассматривать их в совокупности, в единстве и во взаимозависимости. Другими словами, анализ должен быть дополнен другим методом – синтезом.

Синтез (от греч. synthesis – соединение) – метод познания, противоположный анализу, его суть заключается в соединении (мысленном или реальном) отдельных элементов объекта в единое целое (систему). Синтез не должен сводиться к механическому соединению разъединенных элементов, этот метод предполагает установление места и функции каждого элемента и установление связей между ними.

Таким образом, анализ и синтез не являются оторванными друг от друга методологическими процедурами, выступая в органическом единстве, они, по существу, представляют собой две стороны единого (аналитико-синтетического) метода познания. При проведении гуманитарных и социально-экономических исследований объекты исследования могут быть подвергнуты лишь мысленному расчленению и воссоединению, однако в естественных науках анализ и синтез используются не только теоретически, но и практически.

Индукция (от лат. inductio – наведение) – метод познания, основанный на таких умозаключениях, результатом которых является получение какого-либо общего вывода (утверждения) на основе исходных частных посылок (фактов). Например, установив, что многие металлы хорошо проводят электрический ток, можно сделать вывод о том, что все металлы должны обладать малым удельным электрическим сопротивлением.

Можно сказать, что индукция – это движение мышления от частного, единичного к общему, переход от анализа к синтезу. Следует отметить, что знание, полученное с использованием индуктивного метода, нельзя считать достоверным, оно может быть и ошибочным.

Индукцию нельзя рассматривать в отрыве от другого метода познания – дедукции. Дедукция (от лат. deduction – выведение) – это получение частных выводов на основе знания соответствующих общих положений, процесс рассуждений на основе движения мысли от общего к частному. Например, из общего положения, что все металлы являются хорошими проводниками электричества, можно вывести дедуктивное заключение о высокой электрической проводимости конкретного металла. Получение новых научных знаний при помощи дедукции характерно для естественных наук, однако особенно большое значение дедуктивный метод приобрел в математике.

Метод использования аналогий. Моделирование. Аналогия – (от греч. analogia – соответствие, сходство) – сходство предметов (процессов, явлений) в каком-либо отношении. При использовании аналогии знание, полученное ранее при изучении какого-либо объекта, переносится на менее изученный, но сходный по существенным качествам объект. Установление сходства (или различия) между объектами осуществляется посредством их сравнения по какому-либо признаку. Таким образом, реализация метода использования аналогии неизбежно связана с процедурой сравнения.

Для того, чтобы использовать аналогии, необходимо убедиться в наличии значительного сходства сравниваемых объектов, для чего необходимо выявить у них как можно больше общих свойств, а также убедиться в том, что эти общие свойства являются существенными..

При использовании аналогии необходимо иметь в виду, что непосредственно исследуется один объект, а вывод делается о другом объекте. При этом исследуемый объект можно рассматривать как модель, а объект, на который переносится информация, полученная в результате исследования модели, - как оригинал. Таким образом, модель и отображаемый с ее помощью моделируемый объект (оригинал) находятся в определенном сходстве.

В общем случае исследование оригинала, основанное на исследовании его модели, включающее в себя построение модели, ее изучение и перенос полученных данных на моделируемый объект называется моделированием. Любое моделирование базируется на соответствии (хотя бы в определенной части свойств) оригинала и замещающей его модели. В зависимости от характера используемых в научном исследовании моделей различают несколько видов моделирования.

Мысленное моделирование связано умозрительными представлениями реального объекта в форме тех или иных воображаемых моделей. Например, модель атома, предложенная Резерфордом, напоминает Солнечную систему, не случайно эта модель получила название планетарной. Мысленные модели часто являются первым этапом при создании моделей других видов (например, математических, компьютерных) и могут быть реализованы в виде материальных физических моделей.

Для физического (материального) моделирования характерно физическое или геометрическое подобие модели оригиналу, а также воспроизведение в модели тех процессов, которые свойственны оригиналу. По результатам исследования физических свойств модели делают выводы о явлениях, происходящих (или тех, которые могут произойти) в реальных условиях. При физическом моделировании явления одной природы можно моделировать явлениями другой природы, например, механические колебания могут моделироваться электрическими колебаниями.

Символьное (знаковое, графическое) моделирование основано на использовании условных графических представлений свойств объекта-оригинала. К знаковым моделям можно отнести графики, номограммы, схемы, диаграммы и т.п., характеризующие исследуемые объекты.

Математическое моделирование связано с тем, что многие сложные системы (технические, экологические, экономические и т.п.) не могут быть исследованы с требуемой точностью при использовании обычных теоретических методов, а прямые (натурные) эксперименты над ними либо невозможны, либо требуют значительных финансовых или временных затрат. В ряде случаев исследуемые системы существуют в единственном числе, цена ошибок в экспериментах с подобными системами чрезвычайно высока. В таких случаях математическое моделирование является наиболее приемлемым, а иногда – единственно возможным инструментом исследования.

Численное (компьютерное) моделирование (вычислительный эксперимент) основано на использовании математической модели изучаемого объекта и применяется в случаях, требующих огромного объема вычислений. Существенно, что вычислительный компьютерный эксперимент позволяет анализировать нелинейные и нестационарные явления в физике, химии, биологии, социологии, экономике и других науках. Эффективное использование методов численного моделирования позволяет существенно сократить сроки научных и конструкторских разработок.

Дата добавления: 2014-01-11