Методологический инструментарий современной науки

Научная деятельность людей, как и любая другая, осуществляется с помощью определенных средств, а также особых приемов и способов, т.е. методов, от правильного использования которых во многом зависит успех в реализации поставленной задачи исследования. Поэтому весьма значимой об­ластью философской рефлексии над наукой выступает методология научного познания.

Под методологией очень часто понимают систему методов, используе­мых в некоей области деятельности (в науке, искусстве, технике, технологии и т.д.). Но в контексте философского исследования акцентируется иное смыс­ловое содержание термина «методология». Это прежде всего учение о мето­дах научной деятельности, общая теория научного метода. Включая в сферу своего рассмотрения соответствующие вопросы, методология решает их с гносеологических позиций, дает им гносеологическую оценку, в минимальной степени занимаясь технической стороной дела. Ее задачи заключаются в ис­следовании возможностей и перспектив развития соответствующих методов в ходе научного познания. Методология науки представляет собой теорию научного познания, исследующую познавательные процессы, происходящие в науке, формы и методы научного познания. В этом отношении она выступает метанаучным знанием философского характера.

Современная наука представляет собой сложное системное образование, содержательное развертывание которого происходит под влиянием многих факторов, в том числе и в силу действия самых различных методов, в сово­купности образующих методологический инструментарий науки. Многоуров­невая концепция методологического знания позволяет выделить среди них основные группы с учетом степени общности и широты применения входящих в них отдельных методов. К ним относятся:

1)философские методы, задающие самые общие регулятивы исследова­ния (диалектический, метафизический, аналитический, феноменологический, герменевтический и многие другие);

2)общенаучные подходы и методы познания, использование которых характерно для целого ряда отраслей научного знания (аксиоматический, ги-потетико-дедуктивный методы, эксперимент, описание и т.д.);

3)частнонаучные методы, применение которых не выходит за рамки отдельных научных дисциплин (количественный анализ в химии, спектраль­ный анализ в физике и т.д).

Научный метод — это система регулятивных принципов и приемов, с по­мощью которых достигается объективное познание действительности, гене­рируется новое знание. Методы в науке складываются в результате рефлексии над уже полученными теоретическими результатами в освоении определенной предметной области исследования. Имманентная эвристика сформировав­шихся теоретических моделей реальности позволяет осуществить на их основе процедурное развертывание метода, трансформируя содержание теоретиче­ского знания в систему принципов и регулятивов вплоть до отдельных опера­ций, направляющих дальнейшее развитие научного поиска.

Каждая научная дисциплина вырабатывает свои специфические приемы и методы исследования, во многом обусловленные особенностями осваиваемых объектов, их характеристик и связей. Вместе с тем в исследовательской прак­тике имеют место эмпирические и теоретические методы, к использованию которых прибегают в разных отраслях научного исследования. Для философии науки первоочередной интерес представляют именно такие общенаучные ме­тоды, составляющие важнейшую часть методологического арсенала научного познания.

В процессе генезиса математизированного экспериментального естество­знания в XVII—XVIII веках произошло становление основополагающих мето­дов эмпирического и теоретического исследования. Развитие научного знания на последующих этапах его эволюции существенно обогатило методологичес­кий инструментарий, стремительное обновление которого особенно интенсив­но происходит в условиях современной информационно-компьютерной рево­люции и формирования постнеклассической науки.

Сообразно специфике исследовательских процедур, применяемых для решения научных задач различного характера, общенаучные методы можно разделить на два класса: методы эмпирического исследования и методы теоретического исследования. Кроме названных в научном поиске немало­важную роль играют общелогические методы познания, представляющие собой процедурную адаптацию общелогических приемов к решению научных задач и эмпирического, и теоретического характера. К общелогическим ме­тодам научного исследования относятся процедуры абстрагирования, обоб­щения, анализа и синтеза, индукции и дедукции, аналогии и моделирования. Они играют важную роль в развертывании научного исследования, но все же специфика методологического инструментария науки в первую очередь обна­руживается при обращении к методам эмпирического и теоретического уров­ней научного познания.

Ориентиры познавательной деятельности, сконцентрированные в содер­жании общенаучных методов, представляют собой развернутые, системно организованные комплексы, отличающиеся сложной структурой. К тому же сами методы состоят в непростой связи друг с другом (она не сводится к от­ношениям линейной иерархии, когда более сложный метод просто включает в себя ряд исходных, более простых исследовательских процедур). В реальной практике научного поиска методы познания применяются в совокупности, за­давая стратегию решения поставленных задач. Вместе с тем специфика любо­го из методов позволяет осуществить содержательное рассмотрение каждого из них в отдельности с учетом принадлежности к эмпирическому либо теоре­тическому уровню научного исследования.

Основные методы эмпирического уровня — наблюдение, измерение, экс­перимент и описание.

Наблюдение представляет собой систематическое и целенаправленное восприятие явлений действительности, в результате которого достигается знание о внешних свойствах, связях и отношениях исследуемой реальности. Наблюдение всегда носит не созерцательный, а активный деятельный харак­тер. Оно подчинено решению конкретной научной задачи и поэтому отлича­ется целенаправленностью, избирательностью и систематичностью. Научное наблюдение всегда опосредуется теоретическим знанием, поскольку именно последнее определяет объект и предмет наблюдения, цель наблюдения и спо­соб его реализации.

Осуществлением развитых форм наблюдения, носящего опосредованный характер, предполагается использование особых средств — ив первую оче­редь приборов, разработка и воплощение которых также не обходится без привлечения теоретических представлений науки. Средства и инструменты наблюдения, применяемые в современной исследовательской практике, де­монстрируют огромные возможности науки в расширении области объектов, доступных эмпирическому познанию.

По мере развития эмпирического познания относящиеся к нему исследо­вательские процедуры, в том числе и наблюдение, вбирают в себя измерение, в основе которого лежит сравнение объектов по каким-либо параметрам, вы­раженное численным значением. Выявление количественных параметров ос­ваиваемых предметов, их свойств и отношений предполагает, с одной стороны, введение эталонов, систем и единиц измерения, а с другой — позволяет ис­пользовать математические средства, точнее эксплицировать научные факты и представлять эмпирические зависимости в виде математических выражений, требующих дальнейшего теоретического анализа.

Наиболее сложным и эффективным методом эмпирического исследования является эксперимент. Суть его сводится к изучению объекта в искусствен­но созданных для этого условиях. Обращение к такого рода условиям помога­ет преодолеть ограниченность наблюдений и определяет основные достоинс­тва эксперимента. К их числу можно отнести: 1) воспроизводимость корректно поставленного эксперимента, позволяющую восполнить пробелы в получении информации об изучаемом объекте; 2) нарастающую (по сравнению с наблю­дением) избирательность и активность субъекта в исследовании; 3) возмож­ность использовать в экспериментальных установках разнообразные факторы, способствующие проявлению глубинных внутренних свойств и характеристик изучаемых объектов; 4) применение в развитых формах экспериментальной деятельности сложных приборных комплексов, обеспечивающих выявление новых объектов исследования и т.д.

Существуют различные виды научных экспериментов (исследовательский, решающий, иллюстративный, модельный и др.). Каждый из них представляет собой форму целенаправленного и теоретически детерминированного измене­ния хода естественных процессов и явлений с целью получения знаний о них в «чистом» виде, т.е. в рамках искусственно смоделированной познавательной ситуации, когда становится возможным получить знания об интересующих ис­следователя свойствах и отношениях изучаемых объектов без деформирую­щего влияния на них случайных и побочных факторов.

В ходе развития научного познания, несмотря на огромные заслуги в этом процессе теоретического исследования, эксперимент не только не утрачива­ет свою ценность, а приобретает все большую значимость. Особенно ярко она проявляется, например, при изучении мега- или микромира. И в том, и в другом случае весьма значительную роль играют современные эксперимен­тальные установки и входящие в них сложные приборные комплексы, без об­ращения к которым невозможно даже просто выявить объект исследования и сделать его точкой приложения исследовательских усилий, не говоря уж о фиксации важнейших параметров изучаемой предметной области.

Закрепление результатов эмпирического исследования и трансляция их в процессе научной коммуникации осуществляются с помощью описания. Научное описание представляет собой фиксацию разнообразных сведений, полученных в ходе наблюдения, измерения (сравнения) или эксперимента, с помощью искусственных языков науки. По мере развития науки меняется и характер этой процедуры — она приобретает все большую строгость, все чаще выступает в виде количественного описания при помощи таблиц, графи­ков, матриц, т.е. в виде т.н. протоколов наблюдения, представляющих собой результаты различных измерительных действий.

В отличие от эмпирического теоретическое исследование, стремясь к рас­крытию глубинной сущности изучаемых процессов и явлений, преследует цель не описать, а объяснить выявленные научные факты и эмпирические законо­мерности. Этому способствует обращение к разнообразным познавательным процедурам, исходное место среди которых принадлежит методу идеализации.

Идеализация — это метод, позволяющий сконструировать особые абс­трактные объекты, которыми оперирует теоретическое познание, создавая модельные представления об изучаемой предметной области (частные или фундаментальные теоретические схемы). По сути идеализация есть разновид­ность процедуры абстрагирования, конкретизированной с учетом потребнос­тей теоретического исследования. Полученные в ходе идеализации абстракт­ные объекты носят название конструктов и могут существовать лишь в языке научной теории, фиксируя смыслы соответствующих терминов теоретического языка.

Формирование идеализации может идти разными путями: 1) последова­тельно осуществляемое многоступенчатое абстрагирование. Так, могут быть получены абстрактные объекты математики — плоскость, прямая, геометри­ческая точка; 2) вычленение и фиксация некоего свойства изучаемого объекта в отрыве от всех других его свойств. К примеру, если зафиксировать только свойство физических предметов поглощать падающее на них излучение, то возникнет идеализированный объект «абсолютно черное тело». Подобным же образом конструируются идеализированные объекты в химии («идеальные растворы»), геоботанике («идеальный континент») и в других отраслях науки; 3) рассмотрение отдельных свойств и характеристик объекта в режиме пре­дельного перехода, в результате чего получаются, например, такие идеальные объекты, как «абсолютно твердое тело», «несжимаемая жидкость» и др.

Полные аналоги в объективной действительности у конструктов отсут­ствуют, поэтому для каждого из них нельзя экспериментально обосновать правомерность и продуктивность его введения и использования. Проверке в конечном счете подвергается теоретическая модель, собранная из идеальных объектов и лежащая в основе некоей научной теории. Успех эксперименталь­ного обоснования теории косвенным образом подтверждает правильность и оправданность проведенной процедуры идеализации.

В рамках теоретической схемы, собранной из идеализированных объектов, может быть реализован мысленный эксперимент, в ходе которого создаются такие комбинации идеальных объектов, которые в реальной действительности не могут быть воплощены. Он позволяет ввести в контекст научной теории но­вые понятия, сформулировать основополагающие принципы научной концеп­ции, осуществить содержательную интерпретацию математического аппарата научной теории. Именно поэтому он знаменует собой один из магистральных путей построения теоретического научного знания. Использование познава­тельных возможностей мысленного эксперимента обнаруживается еще на ранних этапах формирования теоретического естествознания (например, в творчестве Г. Галилея) наряду с осмыслением и утверждением в науке метода реального натурного эксперимента. По мере развития научного знания сфера применения мысленного эксперимента неуклонно расширяется.

Строгость и логическая выверенность частных и фундаментальных схем в структуре научной теории позволяет соотнести с ними определенные матема­тические модели, выбор и содержание которых в каждом конкретном случае определяется спецификой решаемой научной задачи. Это, в свою очередь, дает возможность перенести акцент исследовательских усилий на работу в рамках определенного математического формализма, оперировать со знаками, формулами. Так создается обобщенная знаковая модель изучаемой предмет­ной области, позволяющая эксплицировать структуру исследуемых явлений и процессов при отвлечении от их качественной специфики. Суть и последо­вательность операций, производимых в рамках названной модели, задается правилами используемого математического или логического исчисления, на основе которого она построена, т.е. формально, по определенному шаблону, алгоритму. Эти операции составляют суть метода формализации, одним из несомненных достоинств которого является возможность ограничить влияние логики здравого смысла и сложившихся стереотипов научного исследования, облегчая таким образом генерацию оригинальных результатов. Благодаря ме­тоду формализации новое знание иногда выглядит как полученное букваль­но «на кончике пера» без непосредственного соотнесения всех проведенных мыслительных операций с реальными процессами в исследуемой предметной области. Более того, метод формализации помогает выработать общий подход к исследованию целого класса объектов (со сходными структурными характе­ристиками), несмотря на существующие различия между ними.

Метод формализации открывает возможности для использования более сложных методов теоретического исследования, например метода математи­ческой гипотезы. Этот метод предполагает:

1) привлечение новых или поиск уже использовавшихся в научном позна­нии математических моделей;

2) перенос их на новую изучаемую область действительности с последую­щей трансформацией, требуемой для моделирования круга вновь исследуемых явлений;

3) использование правил соответствующих математических исчислений для решения задач, имманентных применяемым математическим моделям;

4) необходимость в последующей оценке и содержательной интерпретации полученных новых научных результатов, т.е. в поиске правил, позволяющих соотнести их с опытными данными.

Метод математической гипотезы позволяет повысить результативность на­учного поиска благодаря усиливающемуся в науке общественному разделению труда. Кроме того, он вбирает в себя многие достоинства метода формализа­ции и обнаруживает особую эффективность в теоретическом освоении таких объектов и областей реальности, которые не осваиваются в наличных формах практики и повседневного опыта. Не случайно метод математической гипоте­зы сыграл большую роль в становлении неклассической науки, в частности, квантовой механики, которая исследует явления и законы микромира.

Метод формализации является отправной точкой для внедрения в научное познание аксиоматического метода, который широко применяется не только в математике, где в первую очередь обнаруживает свою продуктивность, но и в тех естественнонаучных дисциплинах, где используется метод формализации (например, в физике).

При аксиоматическом построении научного знания изначально задает­ся набор независимых друг от друга исходных аксиом, или постулатов, т.е. утверждений, доказательство истинности которых в данной системе знания не требуется и не обсуждается. Из аксиом по определенным формальным пра­вилам строится система выводов. Совокупность аксиом и выведенных на их основе предложений образует аксиоматически построенную теорию. Такая теория может быть использована для модельного представления уже не од­ного, а нескольких классов явлений, для характеристики не одной, а несколь­ких предметных областей. Отыскание правил соотнесения аксиом формально построенной системы знания с определенной предметной областью называют интерпретацией. Эвристика аксиоматического метода позволяет выстраивать теоретическую систему знания до того, как подвергнута экспликации соот­ветствующая ей область действительности, а затем отыскивать эту область в процессе интерпретации теории, что значительно расширяет прогностические функции научного исследования. В современном естественнонаучном позна­нии примером формальных аксиоматических систем являются фундаменталь­ные физические теории, что влечет за собой ряд специфических проблем их интерпретации и обоснования (особенно применительно к теоретическим по­строениям неклассической и постнеклассической науки).

Когда в качестве правил выведения следствий из аксиом используются положения математической логики, аксиоматический метод приводит к пост­роению формализованных аксиоматических систем ■— абстрактных знаковых моделей, интерпретируемых на различных классах объектов. Таким путем со­здаются научные теории с большой степенью общности, отличающиеся строй­ной и прозрачной логической структурой.

В силу специфики аксиоматически построенных систем теоретического знания для их обоснования особое значение приобретают внутритеоретиче-ские критерии истинности. К ним следует отнести требования о непротиво­речивости теории и ее полноты. Первое требование предполагает, что в акси­оматической теории должны отсутствовать логические противоречия, т.е. из системы независимых аксиом не должны вытекать положения, исключающие друг друга. Второе сводится к требованию достаточных оснований для доказа­тельства или опровержения любого положения, сформулированного в рамках содержания такой теории.

Особое место в современном теоретическом исследовании принадлежит методу вычислительного эксперимента, широкое использование которого началось в последние десятилетия XX века благодаря стремительному раз­витию информационно-компьютерной базы научного поиска. Вычислитель­ный эксперимент — это эксперимент над математической моделью объекта на ЭВМ. Сущность его заключается в том, что по одним параметрам модели вычисляются другие ее характеристики и на этой основе делаются выводы о свойствах явлений, репрезентированных математической моделью. Основные этапы вычислительного эксперимента включают в себя:

1) построение математической модели изучаемого объекта в тех или иных условиях. Как правило, она представлена системой уравнений высокого порядка;

2) определение вычислительного алгоритма решения базовой системы уравнений;

3) построение программы реализации поставленной задачи для ЭВМ.

Вычислительный эксперимент, базирующийся на триаде «математическая модель — алгоритм — программа», носит междисциплинарный характер, объединяя в одном цикле деятельность теоретиков, специалистов в области прикладной математики и программистов. На основе накопленного опыта математического моделирования, банка вычислительных алгоритмов и про­граммного обеспечения такой эксперимент позволяет быстро и эффективно решать сложные исследовательские задачи практически в любой области ма­тематизированного научного знания — от анализа фундаментальных проблем науки (например, проблемы управляемого термоядерного синтеза), расчетов в области космической техники и наукоемких технологий (диагностики плаз­мы, технологий создания материалов с заданными свойствами, разработок в области вычислительной томографии) до исследования глобальных экологиче­ских проблем, гео- и астрофизических явлений (моделирования климатиче­ских процессов и их трансформаций под воздействием факторов антропогенно­го и техногенного характера). Обращением к вычислительному эксперименту в ряде случаев удается резко снизить стоимость научных разработок и интен­сифицировать процесс научного поиска, что обеспечивается многовариан­тностью выполняемых расчетов и простотой модификаций математических моделей для имитации тех или иных условий эксперимента.

В качестве основных типов вычислительного эксперимента выделяют по­исковый, прогностический, оптимизационный, диагностический и др. Особый интерес вызывает распределенный вычислительный эксперимент, поз­воляющий привлечь к поиску решения той или иной задачи многочисленных пользователей персональных компьютеров, берущих на себя реализацию части общей программы эксперимента путем установки на свой компьютер специальной программы, выполняющей небольшой фрагмент требуемых вы­числений. В результате тысячи персональных компьютеров, подключенных к Интернету, работают совместно над одной и той же программой, образуя огромный виртуальный «суперкомпьютер». Примерами распределенного вы­числительного эксперимента могут служить проект 5ЕТ1@Ноте, нацеленный на поиск контактов с внеземными цивилизациями, а также проект Оепот@ Ноте, призванный, в частности, точнее расшифровать функции отдельных генов в геноме человека.

Таким образом, вычислительный эксперимент предстает в качестве новой технологии научных исследований, фундирующей перспективные стратегии научного поиска. Сложность и своеобразие этого вида исследований ставят вопрос о появлении новых научных дисциплин: компьютерной математики, вычислительной информатики, вычислительной физики.

Использование вычислительного эксперимента приводит, в частности, к появлению новой формы научного закона в сфере теоретического знания. Наряду с лингвистической, модельной и процедурной формами какого-либо закона появляется компьютерная форма научного знания. Она имеет место тогда, когда при отсутствии математической модели исследуемых явлений они вполне удовлетворительным образом отслеживаются и контролируются в заданном диапазоне параметров с помощью компьютерных устройств, ре­ализующих определенные вычислительные программы и скрывающиеся за ними алгоритмы. В подобных случаях система алгоритмов и составленных на их основе программ вычислений выступает в качестве одной из формулировок процедурной формы закона — компьютерной формулировки. В результате в современном физическом исследовании, к примеру, закладываются основы т.н. вычислительной физики, для которой формулировки законов в виде уравнений и их систем не являются необходимыми, а эволюция изучаемой реальной сис­темы, начиная от некоего состояния, принимаемого за исходное, моделируется как численный процесс обработки имеющейся информации о системе и на­чальном ее состоянии.

Таким образом, информационные технологии в современном научном по­знании обеспечивают плюрализм методологических новаций и стратегий на­учного поиска.

Работа со сложными исследовательскими задачами предполагает исполь­зование не только различных методов, но и различных стратегий научного поиска. К числу важнейших из них, играющих роль общенаучных методоло­гических программ современного научного познания, относится системный подход, в основе которого лежит исследование объектов как системных об­разований. Методологическая специфика системного подхода определяется тем, что он ориентирует исследование на раскрытие целостности объекта и фундирующих ее механизмов, на выявление многообразных типов связей сложного объекта и сведение их в единую картину. Широкое использование системного подхода в современной исследовательской практике обусловлено рядом обстоятельств и прежде всего интенсивным освоением в современном научном знании сложных объектов, состав, конфигурация и принципы функ­ционирования которых далеко не очевидны и требуют специального анализа. Несомненным достоинством системного подхода является не только прису­щая ему возможность выявления более широкой области познания в сравне­нии с уже освоенной в науке, но и генерируемая им новая схема объяснения, в основе которой лежит поиск конкретных механизмов, определяющих целос­тность объекта, а также экспликация достаточно полной типологии его связей, требующая своего операционального представления.

Одним из наиболее ярких воплощений системной методологии является системный анализ, представляющий собой особую отрасль прикладного зна­ния, в рамках которой (в отличие от других дисциплин прикладного характера) практически отсутствует субстратная специфика. Иными словами, системный анализ применим к системам любой природы.

В последние десятилетия XX века происходит становление нелинейной методологии познания, связанной с разработкой междисциплинарных на­учных концепций — динамики неравновесных процессов и синергетики. В рамках названных концепций складываются новые ориентиры познаватель­ной деятельности, задающие рассмотрение исследуемого объекта в качест­ве сложной самоорганизующейся и тем самым исторически развивающейся системы, воспроизводящей в динамике своих изменений основные характери­стики целого как иерархии порядков. Утверждение нелинейной методологии познания в современной науке выступает как одно из проявлений процесса становления постнеклассической научной рациональности. Она нацелена на освоение уникальных открытых и саморазвивающихся систем, среди которых особое место занимают сложные природные комплексы, в качестве одного из компонентов включающие самого человека с характерными для него формами познания и преобразования мира.

Дата добавления: 2014-11-18