Формы научного знания

Научное знание – это сложное и разнородное образование. Оно включает в себя отношения эмпирического и теоретического уровней познания. В качестве форм научного знания можно указать проблемы, гипотезы, теории, факты, законы, принципы, идеи, аксиомы, теоремы, эмпирические обобщения, концепции, научная картина мира. Иногда формы научного знания являются выражением промежуточных фаз в проведении исследований – являются предварительными результатами. А иногда они имеют характер окончательного результата, смыслом и целью проведенных исследований. Некоторые формы знания имеют место исключительно на эмпирическом уровне познания (эмпирические обобщения, факты), а иные – исключительно на теоретическом уровне познания (теории, принципы, научная картина мира). И еще, стоит здесь подчеркнуть, что перечисленные формы представляют собой знания, выраженные и зафиксированные в языке науки, т.е. знания, которые могут быть общедоступными, о которых исследователь может сообщить научному сообществу и другим людям, – в отличие, скажем, от интуиции, тоже представляющую собой форму знания.

Охарактеризуем некоторые из форм научного знания.

Научная проблема (от греч. problema – преграда, трудность, задача) представляет собой вопрос или совокупность вопросов, совокупность исследовательских задач, которую формулирует ученый относительно изучаемого им предмета.

Научная проблема, в отличие от псевдопроблемы, должна быть актуальной, теоретически или практически значимой, поскольку настоящая научная проблема порождается не только ученым, сформулировавшим ее, но самим ходом развития науки; это отклик на возникшие потребности науки и общества.

По своей природе научная проблема парадоксальна. Она представляет собой «знание о незнании». Чтобы сформулировать научную проблему, нужно уже многое знать о предмете познания. В некотором смысле, развитие науки происходит как совершенствование формулировок старых проблем и постановка новых. Так, например, К. Поппер в развитии науки выделяет следующие стадии: Р(1) – ТТ – ЕЕ – Р(2), где Р(1) – исходная проблема, ТТ – пробные теории, ЕЕ – стадия устранения ошибок, стадия выбора, уточнения теории, Р(2) – новая научная проблема. Таким образом, наука движется, по Попперу, от проблемы к проблеме.

Чаще всего научные проблемы возникают из проблемных ситуаций, а они, в свою очередь, возникают из противоречий, несоответствий в науке.

А какие несоответствия могут быть в науке? В действительности, многообразные несоответствия и противоречия, всегда присущие научному познанию, являются одним из основных источников и движущих сил развития науки.

Несоответствия в науке могут обнаруживаться между эмпирическими данными и теорией. Например, корпускулярные представления о природе света, разработанные И. Ньютоном, прекрасно описывали явления отражения и преломления света, но не позволяли объяснить явления интерференции и дифракции. Это несоответствие между корпускулярной теорией света и эмпирическими данными о явлениях интерференции и дифракции породило в оптике проблемную ситуацию. Затем были сформулированы соответствующие проблемы, которые разрешили Т. Юнг и О. Френель, разработав новый подход, согласно которому свет уже понимался не как поток корпускул, частиц, а как волновой процесс. Или другой пример. На рубеже XVII-XVIII веков немецкий химик Г. Э. Сталь разработал флогистонную теорию. По этой теории разные вещества содержат в себе «начало горючести» – флогистон. В процессе горения или при прокаливании вещества теряют флогистон. Поэтому, скажем, окисление металлов всегда должно сопровождаться уменьшением их массы из-за потери в их составе флогистона. Однако опыты показывали, что окисляющиеся вещества не уменьшаются в массе, а наоборот – увеличиваются. Это несоответствие между теорией и эмпирическими данными породило в химии проблемную ситуацию. Затем были сформулированы соответствующие проблемы, на которые ответила новая, кислородная теория окисления, созданная в 80-е годы XVIII века французским химиком А. Л. Лавуазье.

Несоответствия в науке могут обнаруживаться внутри научной теории. Так, например, в начале XX века были обнаружены противоречия в основаниях теории множеств, построенной Г. Кантором. Противоречия были связаны с введением в теорию абстракции актуальной бесконечности. Главной особенностью множеств с бесконечным числом элементов являлось то, что они могут содержать себя в качестве своего же подмножества, – они могут, другими словами, находиться во взаимнооднозначном соответствии со своей частью, со своим подмножеством. Эта черта множеств с бесконечным числом элементов и стала причиной логических парадоксов, сформулированных уже вскоре после создания теории. Обнаружение противоречий вызвало сильнейший кризис в математике, так как теория множеств выступала в качестве фундамента всей классической математики. Попытки преодолеть этот кризис привели к формулировке целого ряда проблем, некоторые из которых получили свое разрешение в рамках новых возникших логико-математических направлений, таких как формализм, интуиционизм, логицизм.

Несоответствия в науке могут обнаруживаться между различными научными теориями. Например, существовали противоречия между электродинамикой Максвелла и классической механикой Ньютона. В электродинамике Максвелла скорость света выглядела предельной величиной, тогда как в механике Ньютона не было никаких ограничений на скорость движения тел. Можно считать, что специальная теория относительности, созданная Эйнштейном, разрешила те проблемы, которые возникли в результате обнаружения противоречий между этими двумя фундаментальными физическими теориями.

Огромное количество научных проблем возникает после того, как сформируется новая теория и ее начинают применять для объяснения и описания все новых процессов и систем.

Гипотеза (от греч. hipothesis – основание, предположение) – это предположение, вводимое в качестве предварительного условного объяснения некоторого явления.

Гипотеза, по сути своей, является формой вероятного знания.

Гипотеза проходит через стадию эмпирического подтверждения или опровержения; подтверждаясь, она принимает форму достоверного знания, после же опровержения она отбрасывается.

Эмпирическая проверка (подтверждение или опровержение) гипотезы чаще всего осуществляется через сопоставление следствий, выводимых из гипотезы, с результатами наблюдений, экспериментов, измерений. Например, решающим экспериментальным подтверждением гипотезы Н. Коперника о том, что Земля вращается, стал знаменитый опыт французского физика Фуко, проведенный им в 1851 году, т.е. почти через три столетия после выдвижения гипотезы. Фуко сделал огромный маятник (шар весом в 28 кг был подвешен на 67 метровом стальном тросе) и обнаружил, что плоскость колебания такого маятника постоянно проворачивается. Это необычное явление можно объяснить, только если предположить наличие сил, связанных с неинерциальной системы отсчета. В данном случае на маятник действует сила инерции Кориолиса. Таким образом, этот опыт прекрасно продемонстрировал, что Земля вращается…

Иногда возможны прямые эмпирические проверки гипотезы. Такая возможность имеет место, когда гипотеза указывает на существование нового объекта (звезды, планеты, элементарной частицы) или нового явления. Так, например, наблюдая за движением Урана, ученые обнаружили несоответствие данных с результатами расчетов. В качестве объяснения этого несоответствия астрономы выдвинули гипотезу о существовании неизвестной планеты и рассчитали ее положение. Как известно, эта гипотеза привела к открытию новой планеты, названной Нептуном.

Научные факты (с лат. factum – сделанное, свершившееся) – это зафиксированные в языке науки знания о действительных событиях, связях, свойствах изучаемых объектов.

Научные факты – это результат познания действительности на эмпирическом уровне. Иногда научные факты могут относиться к тем же предметам и явлениям, что и факты здравого смысла, которые человек приобретает при обыденно-практическом познании, – и там, и тут факты служат как фиксация происшествий, событий, явлений. Тем не менее, научные факты несут несколько иную информацию. Во-первых, они устанавливаются на основе научных методов познания, проходят через процедуру эмпирического обобщения, статистической обработки и обладают более высокой степенью достоверности. Во-вторых, научные факты – это результат осмысления в свете определенных научных теорий. Научные факты всегда соотнесены с определенными теоретическими представлениями. Это проявляется, в частности, в том, что научные факты всегда выражены на языке некоторой теоретической системы. Например, такой объект, как Луна на языке доклассической науки (в птолемеевой системе мира), был назван планетой, а на языке классической науки он именовался уже как спутник; и за этими разными терминами стояли разные теоретические представления; в птолемеевой системе у планет не было спутников.

Научные факты образуют эмпирический базис соответствующей научной теории. В значительной мере научные теории определяются эмпирическим базисом: они создаются таким образом, чтобы объяснять и описывать факты, представляющие предметную область этой теории. Если обнаруживаются факты, не укладывающиеся в рамки данной теории, то теория корректируется; выдвигаются гипотезы, ограничения; либо же начинается формирование новой научной теории. В то же время новая научная теория не только описывает и объясняет уже известные факты, но и предсказывает новые факты, т.е. участвует в формировании новых научных фактов.

Законы науки составляют отличительный признак научного знания от ненаучного. Наука формулирует законы.

Что такое закон? Закон представляет собой утверждение, фиксирующее определенную связь между явлениями и предметами. И эта связь характеризуется такими чертами, как общность, т.е. связь относится не к отдельным явлениям и предметам, а ко всем предметам и явлениям определенного типа (другими словами, выделяет не индивидуальное, а общее); существенность, т.е. связь выделяет наиболее важные, значимые стороны явления или предмета; необходимость, т.е. связь проявляется с необходимостью при соответствующих условиях; повторяемость; устойчивость.

Существуют разные типы законов.

Так как предметные области могут быть более или менее широкими, то и законы в научной теории могут различаться по степени общности. Большей степенью общности обладают те законы, которые относятся к более широким предметным областям. Так, например, законы движения в специальной теории относительности обладают большей степенью общности, чем законы классической механики, поскольку область применения последних гораздо ýже и ограничивается лишь «малыми скоростями» (малыми по сравнению со скоростью света)… Есть общие законы – законы, характерные для большого круга явлений и применяющиеся в разных науках; пример тому – закон сохранения энергии. А есть частные законы – законы, отражающие связи определенного класса явлений; например, динамические законы, биологические или социальные законы.

Однако здесь нужно подчеркнуть, что возможность вывода согласно формальным правилам одних законов из других ещё не определяет их степени общности. Так, например, закон сохранения импульса в классической механике можно рассматривать как следствие основных постулатов Ньютона, и тем не менее, их степени общности будут одинаковы, поскольку по определению каждая группа законов является предельно общей для соответствующей предметной области, а предметные области закона сохранения импульса и законов Ньютона совпадают. К тому же, и из закона сохранения импульса тоже можно вывести второй закон Ньютона…

Законы подразделяют на законы функционирования и законы развития. Законы функционирования фиксируют моменты устойчивости, повторяемости, стабильности в функционирующих системах. Отличительной чертой функционирующих систем является то, что последующие состояния этих систем закономерно воспроизводят предыдущие состояния; например: колебательные движения маятника или процессы в двигателе внутреннего сгорания. Законы же развития фиксируют связь между различными стадиями развивающейся системы. Отличительной чертой развития является то, что это необратимый, инновационный процесс; например: закон перехода количественных и качественных изменений или закон смены формаций.

Законы также можно подразделять на динамические и статические. Динамические законы устанавливают однозначную связь между предметами или между разными состояниями изучаемой системы; например, законы классической механики. Прогнозы, построенные на основе таких законов, дают однозначное предсказание. Статистические же законы устанавливают вероятностную связь между предметами или между разными состояниями изучаемой системы; например, законы статистической физики, законы квантовой механики.

Главное отличие закона от эмпирического факта состоит в том, что закон позволяет получить на основе формальных преобразований некоторые новые знания, тогда как эмпирический факт, сколь бы он общим ни был, не позволяет перейти к другому факту без соответствующего обращения к наблюдениям. Так что факты науки – это ещё не законы.

В составе научной теории законы выполняют ряд важнейших функций, которые здесь стоит перечислить:

1) Законы ограничивают предметную область, к которой могут относиться приобретаемые с их помощью эмпирические знания. (Например, первый закон Ньютона выделяет предметную область, ограниченную инерциальными системами отсчёта.)

2) Законы содержат в себе информацию об условиях, в которых могут проводиться наблюдения и эксперименты. (Например, соблюдение таких условий требует действие закона Кулона: электрически заряженные частицы должны быть неподвижными и достаточно малыми по сравнению с расстоянием между ними.)

3) Законы позволяют осуществить формальный вывод одних единиц знания из других. Ибо от законов требуется не только соответствие их явлениям действительности, но и возможность применения к ним некоторых формальных преобразований, на основе которых можно было бы получить новые эмпирические знания, находящиеся во взаимосвязи с изучаемыми системами объектов.

4) Законы формулируют запреты и выполняют в этом смысле защитную функцию. Они указывают, какие ситуации, свойства, отношения и процессы запрещено рассматривать в рамках данной теории. (Например, такую функцию выполняет второй закон термодинамики, запрещающий, в частности, перенос тепла от холодного тела к горячему.)

Здесь добавим еще, что предсказание новых фактов, выведенных как следствие из законов, а также оценка, опровержение или подтверждение законов полученными эмпирическими данными предполагают наличие системы связанных законов и гипотез. Ибо формальный вывод из какого-нибудь изолированного теоретического утверждения не предоставит нам возможность получить новое знание и даст лишь переформулировку этого теоретического утверждения. Другими словами, для роста научного знания необходимо, чтобы теоретическая система была достаточно богатой и представляла собой сеть взаимосвязанных законов и гипотез.

Научная теория представляет собой наиболее развитую форму научного знания. Научная теория дает целостное, систематическое описание соответствующей области действительности, она раскрывает существенные характеристики и закономерности, свойственные этой области. Наличие теории в составе той или иной науки свидетельствует о достижении определенной стадии зрелости.

Теория формируется только тогда, когда есть условия, предпосылки для ее формирования. Если вести речь об эмпирических науках (а большинство наук является именно таковыми), то для создания теории необходимо наличие солидного эмпирического базиса. Эмпирический базис образуется совокупностью результатов наблюдений, экспериментов, измерений, описывающих предметную область теории. Например, механике Ньютона предшествовал этап накопления и систематизации эмпирического материала, описывающего свойства механических систем и процессов; теории Дарвина об эволюции видов живых организмов предшествовал этап накопления и систематизации эмпирического материала, описывающего процессы изменчивости, наследственности, борьбы за существование; теории Максвелла предшествовал этап накопления и систематизации эмпирического материала, описывающего взаимосвязь электрических, магнитных и световых явлений.

Развитым формам теории нередко предшествуют частные теоретические разработки. Так, например, до того как появилась классическая механика Ньютона, Кеплер разработал частную теорию, описывающую движение планет, а Галилей открыл закон свободного падения тел.

Научная теория достаточно сложна по своему составу. В состав научной теории входят:

1) основания – фундаментальные понятия (к примеру, понятия «энергия», «сила»), принципы (принцип дальнодействия, принцип суперпозиции полей), законы (закон равенства действия противодействию, закон сохранения энергии), уравнения, аксиомы;

2) идеализированные объекты – абстрактные модели свойств и связей изучаемых предметов (к примеру, «планетарная модель атома», «абсолютно черное тело», «идеальный газ», «материальная точка»);

3) совокупность логических правил, методов, приемов обоснования, способов доказательства;

4) философские установки (к примеру, абсолютность пространства и времени и их независимость друг от друга в классической механике) и ценностные ориентиры (такие, к примеру, как точность);

5) совокупность законов и утверждений, выводимых из основоположений теории.

В период создания теории большую роль могут играть такие требования, как простота (отвечая этому требованию, и по сей день в науке действенно правило, сформулированное еще средневековым мыслителем У. Оккамом – «не вводить сущностей сверх необходимого»), завершенность, как можно более широкая область применения, симметрия, согласованность с другими научными теориями и фундаментальными принципами.

В конце XIX – начале XX века в научных и философских кругах обсуждался вопрос о познавательных функциях научной теории. Этот вопрос обсуждался в связи с проблемой разграничения научного и вненаучного знания. Мыслители и учёные стремились найти такие познавательные функции науки, которые позволили бы выделить её на фоне других форм познания.

Так, В. Дильтей – представитель неокантианствав философии – в качестве главной позитивной функции «наук о природе» выделил объяснение.

Ибо суть всех наук о природе состоит в том, чтобы подвести единичный объект под общий закон (понятие, теорию), а объяснение как раз и подводит единичное под общее. В результате такого преобразования индивидуальные свойства изучаемого объекта полностью уничтожаются этими науками. Как противоположность наукам о природе Дильтей выделяет также «науки о духе», к которым можно отнести весь комплекс гуманитарных дисциплин. Главной познавательной функцией всех наук о духе, как считает мыслитель, является понимание. Ибо эти науки стремятся постичь смысл изучаемого объекта в его индивидуальности, а понимание именно это в себе и подразумевает…

Далее, французский учёный и мыслитель П. Дюгем – представитель эмпириокритицизма в философии – выделил такую познавательную функцию естественных наук, как описание.

Свой выбор Дюгем обосновал следующими доводами. Естественно–научная теория, согласно его убеждениям, основывается на эмпирическом материале. Именно поэтому у учёного появляется возможность оценивать правильность этой теории посредством сопоставления её следствий с эмпирическими данными. Однако если теория будет производить не только описание, но и объяснять сущность явлений, тогда как же учёный сможет судить об истинности теории? (Иными словами, если описание ещё позволяет определить истинность теории, – соответствует ли это описание действительности или нет, – то попытки объяснить что-либо вовлекает учёного в область неопределенного – в область, где невозможно сказать, истинно или ложно то или иное утверждение.) Таким образом, Дюгем стремился «очистить» научные теории от утверждений философского характера, смысл которых и состоит в объяснении сущности явлений. «Учёный – писал Дюгем, – стремящийся достичь успеха в науке, не нуждается ни в какой философии. Информировать о результатах научных исследований, профессиональное владение специальными методами, хорошее чувство здравого смысла и немного везения – вот всё, что ему нужно»…

Наконец, по мнению О. Конта – одного из главных представителей позитивизма в философии – основная функция научной теории состоит в предвидении. Ибо, как утверждал Конт, «главное назначение всех положительных законов – рациональное предвидение».

Вероятно, не так уж и много было бы пользы от науки, если бы она ограничивалась только пределами наблюдаемого мира. Отличительная черта естественных (позитивных) наук, по убеждению мыслителя, как раз и заключается в «прорыве» из настоящего в будущее, в выходе за пределы изучаемого мира. Именно через научное предвидение и проявляется значимость теории. (Эту важнейшую функцию естественных наук Конт и попытался воплотить в социологии, объектом изучения которого является общество.)

В научных и философских кругах обсуждался также вопрос о познавательной ценности научной теории. Почему – стоял вопрос – наука не обходится только знаниями эмпирического уровня? В чем познавательная ценность научной теории? По поводу того, что именно описывает теория и в чем заключается ее познавательная ценность, существуют различные точки зрения. Одну из них можно охарактеризовать как эссенциализм (от лат. essentia – сущность). Сторонники ее полагают, что научные теории описывают и объясняют особый уровень действительности, который в философии называется сущностью. С такой точки зрения уровень эмпирического знания описывает явления, а уровень теоретического знания – сущность. Например, атомная физика описывает и объясняет структуру и свойства атомов (закономерности строения элементарных оболочек атомов) – это уровень сущности. А исследование свойств различных химических элементов посредством наблюдений и экспериментов, это уровень явления. Другую точку зрения можно охарактеризовать как феноменализм (от греч. слова – явление). Феноменалисты утверждают, что разговоры о сущности бессодержательны; задача науки – систематизированное описание явлений, феноменов; научные теории – это удобная форма хранения и передачи знаний об обширных и разнообразных классах явлений. Феноменалистскую точку зрения на научные теории развивал австрийский философ и физик Э. Мах.

Дата добавления: 2014-12-27