CC BY
80История и философия науки==========================================
С.В.ДЕВЯТОВА
доктор философских наук, профессор
В.И. КУПЦОВ доктор философских наук, профессор, академик РАО
Феномен науки*
Эмпирическое познание
Основой науки является эмпирическое познание. Оно осуществляется посредством взаимодействия с познаваемым объектом. А знания, получаемые таким образом, называются эмпирическими.
Эмпирические знания описывают:
-объекты и их системы (элементарные частицы, атомы, химические элементы, вещества, космические объекты, минералы, породы, клетки, виды организмов, организмы и их органы, совокупности организмов, биосфера, человек, человечество, народы, страны, культуры, феномены культуры и т.п.),
- процессы (пространственные перемещения объектов, изменение объектов и взаимодействие между ними),
- свойства объектов и процессов (физические, химические, биологические, географические, геологические, социальные и т.п.),
-эмпирические закономерности («все металлы электро-проводны», «при нагревании тела расширяются», «существует периодическая смена времён года» и т.п.).
Эмпирическое познание поставляет науке факты. Под фактом понимают некое утверждение о реальности, безусловно ей соответствующее. Такого рода знания учёные стремятся получить в
* Продолжение. Начало см. № 6, 2008 г.
процессе эмпирических исследований, т.е. в результате прямого соприкосновения с изучаемыми явлениями. Однако следует иметь в виду, что установление факта может быть связано с ошибками, сопровождающими применение эмпирических методов познания. Поэтому полученный эмпирически результат обязательно должен быть воспроизводимым. Он должен, кроме того, подтверждаться различными учёными.
В рамках позитивизма была реализована трактовка результатов науки как совокупности фактов. Поэтому призванием науки считалось описание фактов и их систематизация. Эта позиция оказалась несостоятельной. И крупнейшие учёные, и философы отвергли такое примитивное понимание науки.
«Сто лет назад, - писал по этому поводу Р. Якобсон, -русский писатель-романтик Владимир Одоевский написал повесть о человеке, которого маг наградил способностью всё видеть и всё слышать: «Всё в природе разлагалось пред ним, но ничто не соединялось в душе его», и звуки речи несчастный воспринимал как лавину артикулярных движений и механических колебаний, лишённых смысла и цели. Нельзя было более точно предвидеть и более проникновенно описать торжество слепого эмпиризма!» (1).
Хотя и говорят вполне справедливо, что «факты - воздух учёного», постижение реальности невозможно без построения теорий. Без определенной теоретической установки даже эмпирическое исследование действительности не может начаться. В самом деле, допустим, мы хотим изучать человека. Что мы собираемся изучать? Его болезни - и тогда мы должны опираться на медицинские знания, его социальные отношения -здесь нам необходим будет арсенал социологических понятий, его способности к обучению - и тогда нам понадобятся психология и педагогика и т.д.
«...Во всякий момент, - отмечал И.П. Павлов, - требуется известное
общее представление о предмете, для того чтобы было на что цеплять факты, для того чтобы было с чем двигаться вперед, для того чтобы было что предполагать для будущих изысканий. Такое предположение является необходимостью в научном деле» (2).
«Чистое описание, «нестеснённое теорией», «беспристрастное в отличие от истолкования», полностью свободное от гипотез, - писал М. Бунге, - является мифом, изобретённым традиционным позитивизмом, интуитивизмом и феноменологией» (3).
Полученные знания всегда требуют истолкования, без которого они не могут быть поняты. А это значит, что они не станут частью наших знаний о реальности, а, следовательно, и не смогут быть фактами. Это становится совершенно очевидным в современной космологии, изучающей эволюцию Вселенной на протяжении около 14 млрд. лет, или в физике микромира.
«Факты не имеют значения для науки, если они не поняты. Но они могут быть поняты только при их теоретическом истолковании». Дж. Г. Симпсон (4).
Именно поэтому знания, получаемые в результате эмпирических исследований, как показывает история науки, вовсе не всегда являются абсолютными свидетельствами того, что происходит в реальности. Они превращаются в факты только в результате определённых истолкований. Классическим примером является «факт» движения Солнца вокруг Земли, который принимался за таковой вплоть до Н. Коперника и его активного пропагандиста Г. Галилея. В этой связи вполне уместно вспомнить замечательные стихи А.С. Пушкина:
«Движенья нет, сказал мудрец брадатый.
Другой смолчал и стал пред ним ходить. Сильнее бы не мог он возразить; Хвалили все ответ замысловатый, Но, господа, забавный случай сей
Другой пример на память мне приводит:
Ведь каждый день пред нами Солнце ходит, Однако ж прав упрямый Галилей» (5).
Теоретическое познание
Сведение задач науки только к сбору фактического материала, по мнению А. Пуанкаре, означало бы «полное непонимание истинного характера науки». «Ученый должен систематизировать, - писал он, -наука строится из фактов, как дом из кирпичей; но простое собрание фактов столь же мало является наукой, как куча камней - домом» (6, с. 91).
Эта синтезирующая роль выполняется в науке главным образом посредством построения теорий. Сущностью теоретического познания является не только описание и объяснение многообразия фактов и закономерностей, выявленных в процессе эмпирических исследований в определенной предметной области, она выражается также и в раскрытии гармонии мироздания, к чему, в конечном счёте, устремлены помыслы учёных.
Без теории невозможно целостное восприятие действительности, в рамках которого многообразные факты укладываются в некоторую единую систему.
Теория, в отличие от эмпирического познания, имеет дело с идеальными объектами (материальная точка, несжимаемая жидкость, абсолютно твердое тело, идеальный газ, организм, популяция, человек, социальная группа, общество и т.п.), используя которые, учёный строит модели реальных явлений. Любой реальный объект обладает бесконечным количеством свойств и отношений, поэтому он не может быть описан полностью. Идеальный же объект характеризуется в полной мере небольшим числом параметров, поэтому он может интеллектуально контролироваться. Правильное построение идеального объекта даёт возможность учёному точно описать реальность в определённом отношении и в заданных условиях.
Конечно, теория должна быть непротиворечивой. Она должна также находиться в согласии с известными принятыми теориями данной науки. Важным качеством теории является её возможность предсказывать существование неизвестных объектов, процессов, а также их свойств. Подтверждение этих предсказаний в последующих эмпирических исследованиях служит важнейшим свидетельством истинности построенной теории.
Теории имеют в науке огромную ценность. В каждой науке имеется небольшое число теорий. Важнейшими функциями теории являются:
- систематизация всего эмпирического материала, относящегося к данной предметной области;
- объяснение этих эмпирических знаний на основе небольшого числа исходных законов и принципов;
- расширение круга задач для эмпирических исследований;
- предсказание новых явлений.
Предсказательная возможность научной теории чрезвычайно эффективна. Она особенно убедительно свидетельствует о возможности науки адекватно отображать действительность.
Существует большое количество замечательных случаев предсказании, осуществленных на основе научных представлений о мире. Приведём некоторые из них.
- Комета Галлея. В 1705 г. английский астроном Э. Галлей в «Очерках кометной астрономии» предсказал возвращение в 1758 г. кометы, которая проходила в поле видимости с Земли в 1682 г. Его расчёты уточнили в 1758 г. французский математик А. Клеро и помогавшая ему Гортензия Лепот. Они ошиблись всего на 31 день. Это был подлинный триумф науки. Наблюдаемая комета получила имя Галлея, а в честь помощницы А. Клеро согласно одной из версий Парижская академия наук назвала гортензиями цветы, привезённые в это время из Японии.
- Нептун. Английский астроном Дж. Адаме в сентябре 1845 г. на
основании изучения особенностей движения Урана пришёл к выводу, что существует ещё одна планета. Свои расчёты он не публиковал, а сообщил о них директору Гринвичской обсерватории Дж. Эри и директору Кембриджской обсерватории Дж-. Челлису. Однако ни тот, ни другой не занялись поисками новой планеты.
Тем временем в ноябре 1845 г. французский астроном Ж. Леверье сделал доклад о проблеме Урана на заседании Парижской академии наук, а затем опубликовал три статьи на эту тему. Дж. Челлис, наконец, обращает внимание на сообщение Адамса и 29 июля 1846 г. приступает к наблюдениям. 18 сентября 1846 г. Ж. Леверье обращается с письмом к немецкому астроному И. Галле, в котором сообщает о координатах новой планеты. В первый же день после получения письма - 23 сентября 1846 г. И. Галле открывает восьмую планету Солнечной системы - Нептун.
- Плутон. Эта планета (в 2006 г. Плутон потерял этот статус) была открыта в 1930 г. К. Томбо (США) по расчётам американских астрономов П. Лоувелла и Э. Пикеринга, которые определили в 1915 г. орбиту этой планеты на основе анализа орбиты Урана.
- Сириус В. Сириус - самая яркая звезда на небе. Она находится на расстоянии в 8,6 световых лет от нас. Сириус больше Солнца приблизительно в 2 раза по размерам и в 2,35 раза по массе. В 1834 г. немецкий астроном Ф. Бессель обнаружил, что в собственном движении Сириус описывает волнистую линию. Через 10 лет он объяснил этот факт наличием у звезды невидимого спутника с периодом обращения в 50 лет. Это замечательное предсказание получило подтверждение в 1862 г., когда американский учёный А. Кларк смог наблюдать слабо светящийся спутник Сириуса, используя построенный им лучший в то время телескоп. Его светимость была в 10 000 раз меньшей, чем у Сириуса. В 1925 г. было установлено, что этот спутник является белым карликом. Его масса оказалась почти равной массе Солнца (0,96), а по размерам он в три раза
больше Земли. В результате плотность вещества на нём в 30 000 раз превосходит плотность воды.
- Позитрон. Эта частица была открыта в 1932 г. американским физиком К. Андерсоном. Её существование следовало из разработанной английским физиком П.А.М. Дираком в 1930 г. теории релятивистской квантовой механики, представлявшей синтез идей квантовой механики и теории относительности.
- Мезоны. В 1935 г. японский физик X. Юкава обратил внимание на то, что радиус взаимодействия частиц зависит от массы тех обменных частиц, посредством которых осуществляется это взаимодействие. На основе этой идеи он разработал теорию ядерных сил, в которой предполагалось, что протоны и нейтроны взаимодействуют посредством обмена гипотетическими частицами с массой около 300 электронных масс. В силу того, что масса этих обменных частиц столь значительна, радиус действия этих сил оказывается равным примерно размеру атомного ядра. Эти обменные частицы были названы пи-мезонами. Они были открыты в 1947 г. английским физиком С. Пауэллом.
- Нейтрино. Существование этой незаряженной частички, как предполагают, обладающей ничтожной массой (меньшей в 25 000 раз массы электрона), было предсказано в 1931 г. швейцарским физиком В. Паули: Обнаружена она была в 1953 г. Ф. Райнесом и К. Коуэном (США).
- Галлий, скандий, германий. Д. И. Менделеев, создав периодическую систему химических элементов в 1869 г., предсказал на её основе существование трёх новых ещё неизвестных элементов, которые затем были открыты в течение 17 лет. Галлий был открыт в 1875 г. П. Лекоком де Буабодраном (Франция); скандий - открыт в 1879 г. Я Нильсоном (Швеция); германий - открыт в 1886 г. К. Винклером (Германия).
- А. С. Эддингтон обнаружил в 1919 г. отклонение луча света, проходящего вблизи от Солнца, предсказанное А. Эйнштейном на основе
общей теории относительности в 1915 г.
-Американские физики Я Оппенгеймер и Х. Снайдер в 1939 г. предсказали существование чёрных дыр, которые были открыты через 30 лет.
- А. Фридман (Россия) на основе анализа модели Вселенной, предложенной А. Эйнштейном, исходя из общей теории относительности, предсказал нестационарность Вселенной.
«Александр Фридман показал, что Вселенная, представленная такой моделью, начинается взрывом, расширяется, достигает максимального радиуса и сжимается, стремясь ко всеобщему коллапсу - конечному схлопыванию...
Из всех великих предсказаний, сделанных наукой в течение столетий, каждый из нас выделяет свой собственный список наиболее удивительных предсказаний. Но было ли когда-нибудь среди них более великое - и притом правильное, чем это фантастическое, противоречившее всем ожиданиям предсказание расширения Вселенной? Получал ли человек когда-нибудь ещё от природы более убедительное подтверждение правильности его веры в то, что он в конце концов постигнет тайну бытия?» Дж. А. Уилер (7).
- Дж. Гамов разработал (1948) теорию «горячей Вселенной» в начальном этапе её эволюции, правильность которой была установлена после открытия в 1965 г. А. Пензиасом и Р.В. Вильсоном реликтового излучения.
- Остров Визе. Советский картограф В.Ю. Визе, изучая дрейф шхуны «Св. Анна», плававшей под руководством Г.Л. Брусилова в Карском море в 1912-1913 гг., предсказал в 1924 г. существование неизвестного дотоле острова и нанёс его на карту. Этот остров был найден в 1930 г. экспедицией на ледоколе «Седов», руководимой О.Ю. Шмидтом.
- Питекантроп. Существование питекантропа как существа,
представлявшего примитивную форму человека, было предсказано Э.Геккелем. Им же был предложено название этой формы - питекантроп (обезьяночеловек). Остатки питекантропа были найдены на Яве Е. Дюбуа (1892, Нидерланды).
Теории могут быть изложены различными способами. Нередко мы встречаем склонность учёных к аксиоматическому построению теорий, которое имитирует образец организации знания, созданный в геометрии Евклидом.
- Геометрия Евклидом была построена следующим образом:
• были даны определения исходных понятий на основе аксиом и постулатов;
• показано, как на их основе можно конструировать производные понятия;
• сформулированы постулаты и аксиомы, которые, являясь очевидными, не требовали доказательств;
• любое геометрическое утверждение должно было быть, в конечном счёте, сведено к этим аксиомам и постулатам на основе общепринятых правил логического рассуждения.
В этом же стиле была изложена механика И.Ньютоном:
• были введены исходные понятия;
• сформулированы три закона механики и принцип относительности;
• неявно использовался также принцип дальнодействия.
Однако чаще всего теории излагаются генетически, постепенно вводя в предмет и раскрывая его последовательно от простейших до всё более и более сложных аспектов.
Вне зависимости от принятой формы изложения теории её содержание, конечно, определяется теми основными законами и принципами, которые положены в её основу.
Теории могут описывать непосредственно наблюдаемые явления. Такие теории называются феноменологическими. Они легко
сопоставляются с опытом. Классическим примером такой теории является термодинамика. Но существуют и теории, которые относятся к ненаблюдаемым объектам. Эти теории, конечно, должны иметь наблюдаемые следствия. Иначе их невозможно было бы подтвердить. При этом огромное значение имеет интерпретация наблюдаемых явлений в языке теории. Примерами таких теорий являются молекулярно-кинетическая теория газов, квантовая механика, теория Большого взрыва.
Геометрия, построенная Евклидом (ок. 300 до н.э.), была первой фундаментальной научной теорией. А первая такого рода теория в естествознании была создана спустя почти 2 тыс. лет И. Ньютоном. Это была механика Ньютона (1687). Эти теории базировались на очевидных, легко понимаемых основаниях.
Однако в XIX в. появились необычные теории - построенные на неочевидных основаниях. Первой теорией, построенной на неочевидных основаниях, была геометрия Лобачевского (1826). В этой теории вместо пятого постулата геометрии Евклида, согласно которому утверждалось, что через точку, лежащую вне данной прямой, можно провести прямую параллельную данной и притом только одну, вводился совершенно невероятный постулат. В нём утверждалось, что через точку, лежащую вне данной прямой, можно провести бесконечное количество прямых параллельных данной. В этой геометрии оказывалось, например, что сумма углов в треугольнике зависит от его площади, в ней не существует подобных фигур.
В естествознании первой неочевидной теорией была созданная Дж. К. Максвеллом электродинамика (60-е гг. XIX в.). Она описывала неизвестный прежде вид материи - поле, а уравнения, описывающие поле, не допускали наглядной интерпретации. Последующее развитие науки дало большое количество теорий, построенных на неочевидных основаниях, и они стали привычными для учёных.
Важным событием в истории науки было появление вероятностно-статистических теорий. Первые попытки построения вероятностно-статистической теории принадлежали А. Кетле (1830-е гг.). Его поразили открытые им статистические закономерности в поведении человека.
«Печальное свойство рода человеческого! - восклицал он. - Доля тюрем, и эшафота предназначена для него с тою же вероятностью, как и доходы государства. Мы можем заранее исчислить, сколько людей запятнают руки кровью себе подобных, сколько будет подделывателей, сколько отравителей, - так же, как можно определить количество рождений и смертей» (8).
Он считал, что обнаруженные им закономерности дают основание для построения социальной физики, в которой можно будет, описывая совокупности людей, установить законы «согласно которым воспроизводится род человеческий, по которым в человеке развивается его рост, интеллектуальная сила, большая или меньшая наклонность к добру и злу; законы, по которым развиваются его страсти и вкусы, законы, по которым изменяются предметы его производства и потребления; законы, по которым он вымирает, и т.д.» (9). И хотя А. Кетле не удалось реализовать свой замысел, его сенсационные работы, несомненно, способствовали утверждению в науке вероятностно-статистического мышления.
Этому процессу активно способствовала также книга Г.Т. Бокля «История цивилизации в Англии» (1859). В этой книге автор, опираясь на работы А. Кетле, резко критиковал историков за их методологическую беспомощность, приводящую к тому, что история оказывается описательной, наполненной политическими и нравственными суждениями авторов. Он был убеждён в том, что всё в мире подчиняется законам, а задача любой науки раскрыть эти законы. «В природе, - писал Г.Т. Бокль, - явления, по-видимому самые неправильные и случайные, были
объяснены и подведены под известные неизменные и общие законы. Это произошло оттого, что люди с дарованиями и, что важнее всего, терпеливые и неутомимые мыслители изучали физические явления с целью открыть в них правильность. Если б было обращено такое же внимание и на явления в жизни людей, то мы были бы в полном праве ожидать подобных же результатов...» (10).
Первой вероятностно-статистической теорией, утвердившейся в естествознании, была молекулярно-кинетическая теория газов, основы которой были созданы А. К. Кренигом, Дж.П. Джоулем, Р.Ю.Э. Клаузиусом, Дж.К. Максвеллом и Л. Больцманом (сер. XIX в.). «Путь каждой молекулы, - писал А. К. Крёниг, - настолько неупорядочен, что вычислить его не представляется возможным. Однако, привлекая законы теории вероятностей, можно тем не менее вместо полного беспорядка получить полный порядок» (11). Вслед за этой теорией уже в XX столетии в физике на вероятностно-статистической основе были построены статистическая механика, физическая кинетика, статистическая электродинамика, квантовая механика, квантовая электродинамика.
В биологии такого рода теорию впервые создал Г. Мендель, заложив своей классической работой «Опыты над растительными гибридами» (1865) основы современной генетики. Однако его исследования не были известны ученым вплоть до XX столетия. Теория эволюции, построенная Ч. Дарвином, также была по существу вероятностно-статистической, что в полной мере стало осознанным, когда в рамках синтетической теории эволюции (1930-е) произошёл синтез идей Ч. Дарвина и генетики популяций. Один из творцов генетики популяций С.С. Четвериков писал:
«И ничего нет принципиально недопустимого в том, что в основу закономерного процесса эволюции мы ставим случайное появление геновариаций, ибо теория вероятности учит нас тому, что случай подчиняется таким же законам, как и всё на свете. И строить закономерный
процесс эволюции на случайной игре отдельных возникающих геновариа-ций ничем не менее закономерно и логично, как строить закономерную теорию упругости газов на игре случайных ударов молекул газа о стенки сосуда» (12).
Интересно, что теория рыночной экономики А. Смита, изложенная им в книге «Исследование о природе и причинах богатства народов» (1776), по существу своему также была статистической. А. Смит утверждал, что на рынке само собой установится равновесие спроса и предложения, если на нём будут свободно действовать производители, продавцы и покупатели.
«Каждому человеку, - писал А. Смит, - пока он не нарушает законов справедливости, предоставляется совершенно свободно преследовать по собственному разумению свои интересы и конкурировать своим трудом и капиталом с трудом и капиталом любого другого лица и целого класса... Преследуя свои собственные интересы, он часто более действенным образом служит интересам общества, чем тогда, когда сознательно стремится делать это» (13).
Вероятностные и статистические методы в XX столетии стали широко применяться при создании теоретических моделей во всех науках, в том числе в географии, психологии, лингвистике, экономике, информатике, экологии. Одним словом, история науки показала, что создание вероятностно-статистических теорий - это не эпизод, а массовое явление в науке.
Методы науки
В целом для научных методов характерна их воспроизводимость и интерсубъективность, без чего невозможно говорить об объективности, истинности получаемых через их применение результатов.
Следует, во-первых, отметить, что в науке широко используются, по сути дела, обычные приемы рассуждений, применяемые в любом роде человеческой деятельности, а также в обыденной жизни людей. Они
характерны для всех наук, как для эмпирического, так и для теоретического уровней познания. К ним относятся абстрагирование и обобщение, логические заключения от общего к частному (дедукция) и от частного к общему (индукция), заключение по аналогии, использование гипотез, их подтверждение и опровержение, анализ и синтез, сравнение, идеализация, описание, классификация, экстраполяция, объяснение, предсказание, интерпретация, обоснование, моделирование и др. Огромную роль в познании играет интуиция.
Умение отвлекаться от несущественного, т.е. абстрагироваться -основа познания. Без абстрагирования оно не может даже начаться. Мир бесконечно разнообразен. Чтобы начался познавательный процесс, необходимо вычленить то, что вы собираетесь изучать, отвлекаясь от остального. Без элементов абстрагирования невозможно даже обыденное мышление.
«Всякий анализ жизненных явлений сопровождается упрощением проблемы, так как для анализа мы всегда должны выделить какую-то часть сложнейшей, исторически сложившейся и находящейся в непрестанном изменении системы живого организма; и мы изучаем эту часть без связи с целым, стремясь в то же время разложить её на всё более и более простые и понятные нам физические и химические компоненты». Н.К. Кольцов (14).
Одной из важнейших процедур в науке является обобщение. Оно может применяться как в частном исследовании на эмпирическом уровне, так и в теоретических построениях. На основе этой процедуры учёный переходит от отдельных наблюдаемых фактов к формулированию эмпирических законов. Этот метод используется при построении теорий, он позволяет увидеть особенности исторического развития научных областей и даже науки в целом.
Замечательным примером обобщения в науке является развитие представлений о числе.
Древние греки считали, что числом следует называть величины, составленные из единиц. Таким образом, числами оказывались лишь положительные натуральные числа. Практика оперирования с этими числами, особенно при появлении алгебры, привела к представлениям о том, что для чисел характерными являются операции сложения, умножения, возвышения в степень и обратные им вычитание, деление, извлечение корня. Однако использование операций сложения, умножения, возвышения в степень всегда давало число в понимании древних греков, а вот применение обратных операций оказывалось и не всегда возможным (например, из меньшего нельзя было вычесть большее) и, кроме того, в большинстве случаев не приводило к числам (ведь дроби не считались числами, да и из большинства чисел невозможно было, извлекая корень, получить целое число). В результате довольно длительного исторического развития математики пришли к тому, что ввели отрицательные числа, ноль и дроби. Так появилось представление о рациональных числах, для которых операции вычитания и деления, подобно тому, как это было раньше со сложением и умножением, приводили всегда к числам.
Сложнее дело обстояло с извлечением корня. Уже древние греки поняли, что операция извлечения корня не только не приводит в большинстве случаев к числу, но самое страшное - она во многих случаях вообще оказывалась не представимой даже в отношениях чисел (например, корень квадратный из 2). Таким образом, древние греки столкнулись с количественными величинами, не выразимыми рациональными числами. Эти величины уже в новое время назовут иррациональными числами и вместе с числами рациональными они станут называться действительными или вещественными числами. Им найдется хорошая, всем понятная интерпретация. Оказалось, что все они располагаются на числовой оси, которая стала привычной после создания аналитической геометрии Декартом и Ферма.
Всё бы хорошо. Ведь теперь все привычные операции с числами выполнимы и приводят к действительным числам. Но нет, оказывается, мы забыли про корни из отрицательных чисел. Что они собой представляют? Их нет на числовой оси! Но если любая из стандартных операций должна быть применима к числам и приводить вновь к числам, следует и эти величины считать числами. С ними так и поступили. Нашли правила их сложения, вычитания, умножения, деления. Но учитывая их экстравагантность, непонятность того, что же они описывают в реальности, стали называть их мнимыми числами. Почтительное отношение к мнимым числам сложилось в результате формулирования и затем доказательства великой теоремы алгебры. Она утверждала, что в любом уравнении столько корней, какова его степень. Сохранить это замечательное красивое утверждение оказывается возможным лишь в том случае, если признать корнями не только действительные числа, но и числа мнимые. В начале XIX в. была найдена простая интерпретация этих чисел в двухмерном пространстве. А вскоре оказалось, что эти мнимые числа, которые стали называть комплексными, являются самыми совершенными, поскольку все применяемые к числам операции приводили к этого же рода числам. Ни рациональные, ни действительные числа таким свойством не обладают.
Каждая из наук имеет свои особенности, проявляющиеся в том числе и в существовании специфических методов исследования. На эмпирическом уровне познания в различных науках характерными являются следующие методы:
-для астрономии - наблюдение;
-для физики и химии - эксперимент;
-для биологии - наблюдение и эксперимент;
-для медицины - наблюдение, использование анализов, вивисекция; -для истории - сбор, описание и классификация памятников материальной и духовной культуры;
-для экономической науки - сбор и анализ статистических данных; -для социологии - наблюдение и социологические опросы, изучение письменных источников, социальная статистика.
Важнейшими методами получения эмпирического знания являются наблюдение и эксперимент.
При наблюдении учёный либо не может изменить состояние изучаемого процесса (например, в астрономии), либо он стремится как можно меньше воздействовать на изучаемое явление (например, в биологии или социологии). В психологии практикуется самонаблюдение, в социологии специфическим видом наблюдения является включённое наблюдение. Наблюдение является самым древним способом научного познания. Все научные знания в античности и в средние века получались на основании наблюдений и умозрения.
Наблюдение является важнейшим компонентом научного познания. Вместе с тем оно не является всюду применимым. Мы не можем, например, наблюдать за прошлым. Существуют ограничения в наблюдении за человеком, которые связаны с его неотъемлемыми правами. Каждый из нас имеет право решить сам вопрос о возможности наблюдать за ним. Ну и, конечно, следует отличать ситуации, в которых наблюдение в принципе неприменимо, и те, когда речь идёт о невозможности наблюдения в данных условиях, наличными средствами.
В эксперименте, который включает наблюдение как необходимый элемент, изучение реальности осуществляется посредством активного, но контролируемого приборами воздействия на изучаемый процесс, в результате чего учёный получает значительно большую информацию о реальности. Этот вид познания реальности стал широко распространяться с XVII в., хотя о необходимости применения в науке эксперимента говорили отдельные мыслители ещё в XIII в. (Р. Гооссетест, Р. Бэкон). Опытная наука, как считал Р. Бэкон, «учит разбираться во всех сумасбродствах магов не для того, чтобы подтвердить их, а чтобы их
избежать, подобно тому как логика учит разбираться в софистических доводах» (15, с. 875). «Она одна даёт совершенное знание того, что может быть сделано природой... Ведь если кто не знает из опыта, что магнит притягивает железо, и не слышал об этом от других и станет искать этому обоснование, то он никогда не найдет его до опыта» (15, с. 874-875).
Эксперимент - это наиболее эффективное средство познания. Он даёт возможность увидеть не только то, что осуществляется в реальности, но и то, что может произойти при иных условиях. Естественно, каждый конкретный эксперимент даёт информацию лишь об ограниченном количестве возможных ситуаций. Поэтому для описания какого-либо явления, как правило, приходится ставить множество экспериментов. Вместе с тем очевидно, что этот метод познания несравненно более информативен, чем наблюдение. Учёные, как только начали применять эксперимент, сразу же высоко оценили его познавательные возможности. Вот как об этом писал немецкий естествоиспытатель А. Галлер (1708-1777). «Сколь жестокой ни кажется нам вивисекция, но не следует забывать, что для физиологии она полезнее всех прочих методов и что один единственный подобный эксперимент часто кладёт конец самым закоренелым заблуждениям» (16).
И эксперимент как метод познания имеет ограничения в применимости. Весьма затруднительно его использование в изучении космических объектов, прошлого природы и общества. Весьма ограничен он и при изучении человека. Во-первых, он может осуществляться здесь только с согласия человека, а во-вторых, он, как правило, не может производиться, если существует угроза жизни человека. Существуют этические ограничения в методах экспериментирования и над животными. Эксперименты над природной окружающей средой должны проводиться с минимальными разрушительными для неё последствиями.
Особое значение в эмпирическом познании имеет измерение, которое позволяет выявить количественные характеристики изучаемой
реальности. Измерение предполагает использование измерительных приборов и устройств, единиц измерения и эталонов. Они делают возможной саму процедуру измерения, обеспечивают её надёжность и сопоставимость различных полученных данных.
Результаты эмпирических исследований могут быть представлены в различных формах. Ход какого-либо процесса, зависимость свойств от тех или иных параметров могут быть в итоге представлены таблицей, графиком или математической функцией. Обработка результатов эмпирического познания предполагает оценку возможных ошибок.
Проблема ошибок результатов, получаемых в эмпирическом познании, начала обсуждаться в связи с развитием технологии измерения. В связи с изобретением телескопа стали практиковаться систематические наблюдения небесных тел. Г. Галилей был одним из первых, кто поставил вопрос о том, как правильно оценить результат наблюдения или измерения в условиях случайных ошибок, которые при этом неизбежны. Об этом свидетельствуют его знаменитые «Диалоги о двух главнейших системах мира» (1632). Эта проблема становилась всё более актуальной по мере развития естествознания. И. Ламберт, Я. Бернулли, Т. Симпсон, Д. Бернулли обсуждали возможность наилучшего представления истинной величины через отдельные результаты измерения. Наиболее приемлемым казалось использование в качестве оптимальной её оценки среднего арифметического. Однако должного обоснования такому предпочтению не существовало. Более того, некоторые учёные, например Д. Бернулли, указывали, что такая оценка не является универсальной. Она может быть обоснована лишь в том случае, когда ошибки распределены равномерно, что, как правило, не соответствует действительности. Разрешение этой проблемы дал в начале XIX в. К.Ф. Гаусс, который нашёл так называемое нормальное распределение (распределение Гаусса). Его фундаментальные работы в этой области привели к созданию теории ошибок, широко применяемой в науке. В настоящее время статистические
методы обработки эмпирических данных применяются во многих науках. Их использование всегда сопровождается оценкой возможной ошибки. Так, например, в социологии или археологии учёные обычно имеют дело с выборками, по которым приходится судить о генеральных совокупностях. При этом всегда необходимо доказывать, что наблюдаемые сходства или различия, корреляции, а также иные закономерности не являются случайными.
У каждой науки имеется свой особый язык, своя система понятий. Довольно значительна вариативность и в стилистике, и в степени строгости рассуждений. Чтобы убедиться в этом, достаточно сопоставить математические или физические научные тексты с текстами, относящимися к гуманитарным или общественным наукам. Эти различия определяются не только спецификой самих предметных областей, но и уровнем развития науки в целом.
Надо иметь в виду, что науки развиваются не изолированно друг от друга. В науке в целом происходит постоянное взаимопроникновение методов и средств отдельных наук. Поэтому развитие конкретной области науки осуществляется не только за счёт выработанных в ней приемов, методов и средств познания, но и за счёт постоянного заимствования научного арсенала из других наук.
В этом отношении чрезвычайно показательно использование в науке математики. Как показывает история, математические методы и средства могут разрабатываться не только под влиянием потребностей науки или практики, но и независимо от области и способов их приложения. Аппарат математики может быть использован для описания областей реальности, прежде совершенно неизвестных человеку и подчиняющихся законам, с которыми он никогда не имел никакого соприкосновения. Эта, по выражению Ю. Вигнера, «невероятная эффективность математики» делает перспективы её применения в самых разных науках, по существу, неограниченными.
Вот что пишут Дж. фон Нейман и О. Моргенштерн по этому поводу:
«Часто аргументация против применения математики состоит из ссылок на субъективные элементы, психологические факторы и т. п., а также на то, что для многих важных факторов до сих пор нет способов количественного измерения. Эту аргументацию следует отбросить как совершенно ошибочную... Представим себе, что мы живем в период, предшествующий математической или почти математической фазе развития физики, т. е. в XVI веке, или в аналогичную эпоху для химии и биологии, т. е. в XVIII веке... Для тех, кто относится скептически к применению, математики в экономике, заметим, что положение дел в физических или биологических науках на этих ранних этапах едва ли было лучше, чем в настоящее время в экономике» (17).
Вместе с тем, хотя и очевидно, что науки будут дальше развиваться и продемонстрируют нам совершенно новые возможности познания действительности, вряд ли следует ожидать универсализации методов и средств, используемых в науках. Особенности самих объектов познания и соответственно различные познавательные задачи будут, видимо, и в будущем стимулировать появление специфических методов и средств, характерных не только для различных наук, но и для отдельных областей исследования.
«Итак, - писал известный французский историк М. Блок, - мы ныне лучше подготовлены к мысли, что некая область познания, где не имеют силы Евклидовы доказательства или неизменные законы повторяемости, может, тем не менее, претендовать на звание научной. Мы теперь гораздо легче допускаем, что определенность и универсальность -это вопрос степени. Мы уже не чувствуем своим долгом навязывать всем объектам познания единообразную интеллектуальную модель, заимствованную из наук о природе, ибо даже там этот шаблон уже не может быть применен вполне. Мы ещё не слишком хорошо знаем, чем станут в будущем науки о человеке. Но мы знаем: для того, чтобы существовать - продолжая,
конечно, подчиняться основным законам разума, - им не придется отказываться от своей оригинальности или её стыдиться» (18).
Самой удивительной, непохожей на другие науки, является математика. Она поражает своей строгостью, удивительно продуктивна в применениях, а вместе с тем у неё нет как у других наук тесных контактов с реальностью, обеспечивающих истинность её утверждений. В математике, прежде всего, обращает на себя внимание процедура доказательства. Оно осуществляется на основе дедукции от общего к частному. Его важными вариациями являются доказательство от противного и метод математической индукции. Во второй половине XX столетия для доказательства математических утверждений стали использовать вычислительную технику. Одним из наиболее ярких достижений в этом стиле было доказательство в 1976 г. К. Аппелом и В. Хакеном одной из знаменитых задач о четырёх красках, сформулированной Ф. Гутри в 1852 г. Необходимо было доказать, что любая плоская карта может быть раскрашена четырьмя цветами таким образом, что никакие смежные области не будут окрашены одинаково. Любопытно то, что нередко эти машинные доказательства не могут быть проверены без использования компьютерных технологий. Вместе с тем к такого рода ситуациям современные математики, похоже, уже привыкли.
Однако видеть в математике лишь царство метода дедукции было бы большим заблуждением. Как отмечает Д. Пойа, широко распространённое представление о математике как строгом доказательном знании основано на том, что обычно люди имеют дело с уже сложившимся математическим знанием. «Но математика в процессе создания, - пишет Д. Пойа, - напоминает любые другие человеческие знания, находящиеся в процессе создания. Вы должны догадаться о математической теореме, прежде чем вы её докажете; вы должны догадаться об идее доказательства, прежде чем вы его приведёте в деталях. Вы должны сопоставлять наблюдения и следовать аналогиям; вы
должны пробовать и снова пробовать. Результат творческой работы математика - доказательное рассуждение, доказательство; но доказательство открывается с помощью правдоподобного рассуждения, с помощью догадки» (19, с. 10).
Такое понимание математики было свойственно ещё Л. Эйлеру. Он отмечал, что свойства чисел, известные сегодня, по большей части были открыты путём наблюдения и открыты задолго до того, как их истинность была подтверждена строгими доказательствами. Имеется даже много свойств чисел, с которыми мы хорошо знакомы, но которые мы всё ещё не в состоянии доказать; только наблюдения привели нас к их познанию. Отсюда мы видим, что в теории чисел, которая всё ещё очень несовершенна, наши самые большие надежды мы можем возлагать на наблюдения; они непрерывно будут вести нас к новым свойствам, которые позже мы будем стараться доказать» (19, с. 21).
Начиная с нового времени активно обсуждался вопрос о том, как создаются научные теории. Сегодня есть ясное осознание того, что теории не появляются как прямое обобщение эмпирических фактов. Вопреки надеждам основателей методологии науки Ф. Бэкона и Р. Декарта никакой логики открытия не существует. Это убедительно продемонстрировала история науки.
«Не существует логического пути от факта к теории, - писал М. Борн. - Здесь источником творческих достижений, как и везде, являются одновременно и сила воображения, и интуиция, и фантазия. А критерием правильности служит способность предсказывать явления, которые ещё не исследованы или не открыты» (20).
Теории возникают в сложном взаимодействии теоретического мышления и эмпирического познания реальности, в результате разрешения внутренних, чисто теоретических проблем, взаимодействия науки и культуры в целом.
Теоретики широко применяют в своих исследованиях процедуры
моделирования реальных процессов, выводя затем на основе анализа построенных моделей проверяемые эмпирически следствия. Они используют так называемые мысленные эксперименты, в которых учёный как бы проигрывает возможные варианты поведения созданных его разумом идеализированных объектов. Развитием этого способа теоретического мышления, который впервые стал широко применяться Галилеем, является так называемый математический эксперимент, когда возможные последствия варьирования условий в математической модели просчитываются на современных компьютерных системах.
В науке большую роль играют гипотезы, которые оказываются не только плодом рациональных размышлений, но и проявлениями фантазии. Как писал Луи де Бройль, «наука по существу рациональная в своих основах и по своим методам, может осуществлять свои наиболее замечательные завоевания лишь путём опасных, внезапных скачков ума, когда проявляются способности, освобождённые от тяжёлых оков строгого рассуждения...» (21).
Конечно, это профессиональная фантазия, основанная на хорошем понимании предмета исследования, развитой профессиональной интуиции. С помощью фантазии учёный создаёт интеллектуальное пространство возможных решений анализируемой проблемы, а далее путём тщательного изучения следствий из полученных гипотез и сопоставления их с эмпирическим материалом им осуществляется формирование решения проблемы. Как писал Я.Х. Вант-Гофф, «фантазия проверяется; если она не находится в противоречии с нашими фактами, то она становится гипотезой; когда она непосредственно исследуется и признаётся правильной, то она становится истиной» (22).
А вот что писал о роли интуиции И. Ленгмюр: «В сложных ситуациях нам приходится решать многочисленные и сложные проблемы. И было бы абсурдным полагать, что рассудок должен быть нашим гидом во всех случаях. Мышление - это слишком медлительное и слишком трудное дело.
Мы не всегда можем иметь необходимые данные или не в состоянии бываем научно упростить нашу проблему для приложения рассудочных методов. Как же в таком случае поступить? Почему бы нам не делать того, что всегда делало человечество, - использовать имеющиеся у нас способности и применить здравый смысл, суждение и опыт? Мы недооцениваем важность интуиции.
Почти в каждой из научных проблем, которые мне удалось успешно разрешить, даже если та или иная из них потребовала многих дней или месяцев работы, конечное решение приходило ко мне в какие-то доли секунды, и притом интуитивно, а не путём сознательного рассуждения. Такие интуитивные идеи часто бывают ошибочными. Но это не страшно, ибо хорошее может и должно быть отделено от плохого - иногда при помощи здравого смысла и интуиции, иногда научным путём. Сила человеческого разума значительно выше, чем её обычно считают» (23).
Этот подход к пониманию особенностей процесса познания развивали и выдающиеся французские математики XX в., которые в течение 30 лет публиковали свои труды под псевдонимом Н. Бурбаки.
«Математик, - писали они, - не работает подобно машине; мы должны особенно подчеркнуть, что в рассуждениях математика основную роль играет особая интуиция, отличная от обыденной чувственной интуиции и заключающаяся скорее в непосредственном угадывании (предшествующем всякому рассуждению) нормального положения вещей, которое, как кажется, он вправе ожидать от математических объектов, ставших в результате его частого оперирования с ними столь же для него привычными, как и объекты реального мира» (24).
Создавая научные теории, учёные регулируют свой выбор методологическими установками, которые часто формулируются в виде принципов. Методологические принципы, лежащие в основе теоретических построений, могут быть общими для всех наук и специфическими, отображающими особенности группы наук или даже
отдельной науки.
Общие методологические принципы
Принцип непротиворечивости.
Принцип простоты. Презумпция простоты устройства реальности -один из основных методологических принципов науки. Он восходит ещё к воззрениям древних греков. Впервые в чёткой форме этот принцип был сформулирован У. Оккамом (1285 -1349) и получил название «бритвы Оккама»:
Сегодня мы могли бы добавить, что просто объяснить что-либо сложно, сложно объяснить это просто!
«Природа столь проста в своих путях, что всякая гипотеза, по мере её усложнения, теряет свою вероятную достоверность». Ш. Бонне (25).
«...Вера в простую математическую сущность всех закономерных взаимосвязей природы (в том числе и тех, о которых мы ещё не подозреваем) настолько жива в современной науке, что математическая простота считается высшим эвристическим принципом при отыскании законов природы в открывающейся благодаря новым экспериментам области». В. Гейзенберг (26).
Принцип соответствия. Этот принцип утверждает, что старое знание не отмирает, а лишь корректируется. Он был чётко сформулирован И. Бором (1918) в связи с необходимостью соотнести принципиально новую квантовую механику с классической механикой. Однако такое понимание соотношения нового знания со старым было присуще учёным с давних пор. Вот как писал по этому поводу А. Пуанкаре (1854-1912):
«Движение науки нужно сравнивать не с перестройкой какого-нибудь города, где старые здания немилосердно разрушаются, чтобы дать место новым постройкам, но с непрерывной эволюцией зоологических видов, которые беспрестанно развиваются и в конце концов становятся неузнаваемыми для простого глаза, но в которых опытный глаз всегда откроет следы предшествовавшей работы прошлых веков» (6, с. 158).
Для эмпирических наук важен принцип эмпирической проверяемости. «В физике, - писал П. Ланжевен, - существует одно очень здравое положение, которое, в частности, оказало неоценимые услуги Эйнштейну при разработке им теории относительности. Оно гласит: теория не должна содержать ничего такого, что не имело бы экспериментального смысла и не соответствовало бы опыту, если и не легко осуществимому, то хотя бы воображаемому» (27).
Принцип детерминизма. Согласно этому принципу всё в мире причинно обусловлено и подчиняется законам. Этот принцип действует во всех науках. С нарушением его столкнулись учёные при изучении микромира. Так, оказалось, например, что из двух нейтронов, которые тождественны, находящихся в совершенно одинаковых условиях, один распадётся, а другой нет.
Кроме универсальных принципов в различных науках применяются и специфические принципы. Так, в физике важное значение имеют принцип относительности и принцип близкодействия, во многих науках применяется принцип историзма, системности.
Большое значение для научного познания и особенно теоретических исследований имеет философское осмысление сложившихся познавательных традиций, рассмотрение образа реальности, изучаемой ученым, в контексте целостной картины мира.
Обращение к философии становится особенно актуальным в переломные этапы развития науки.
В истории развития научного познания в целом, а также в отдельных его дисциплинах складывается особый стиль мышления, который определяется наиболее значимыми в этой области теоретическими концепциями и наиболее эффективными конкретными методами эмпирического познания. Вот что писал по этому поводу М. Борн: «...я думаю, что существуют какие-то общие тенденции мысли, изменяющиеся очень медленно и образующие определенные философские
периоды с характерными для них идеями во всех областях человеческой деятельности, в том числе и в науке. Паули в недавнем письме ко мне употребил выражение «стили»: стили мышления - стили не только в искусстве, но и в науке. Принимая этот термин, я утверждаю, что стили бывают и у физической теории и именно это обстоятельство придает своего рода устойчивость ее принципам» (28).
Умение вырваться из плена сложившихся стандартов присуще далеко не каждому учёному. Однако без этого невозможно развитие науки. Философское осмысление опыта научного познания позволяет учёным прокладывать новые пути в постижении действительности. Великие достижения науки всегда были связаны с выдвижением смелых философских обобщений и оказывали воздействие не только на отдельные области науки, но и на её развитие в целом.
Философия содействует не только поиску эффективного описания и объяснения изучаемой реальности, но и её пониманию. Она способствует выработке у учёного интуиции, позволяющей ему свободно двигаться в интеллектуальном пространстве, актуализируя не только явное, зафиксированное знание, но и так называемое неявное, невербализованное восприятие реальности. Философия выводит работу учёного за грани стандартности и ремесла и превращает её в подлинно творческую деятельность.
Эмпирический и теоретический уровни познания органически связаны друг с другом. Теории, как правило, строятся на основании обобщения эмпирических знаний. Правда, имеются и случаи, когда теории появляются в результате осмысления чисто теоретических проблем, не вызванных непосредственно появлением каких-либо новых эмпирических данных, как это произошло, например, при создании общей теории относительности.
С другой стороны, эмпирическое исследование не может осуществляться без теоретической основы. Любое такого рода
исследование предполагает теоретически формулируемую задачу или мыслительную установку, без чего оно просто не может начаться. Кроме того, эмпирическое знание всегда истолковывается, интерпретируется на основе теоретических или квазитеоретических представлений.
Ссылки
1. Якобсон Р. Избранные работы. М., 1985, с.41.
2.Павлов И.Л. Поли. собр. соч. В 6 т. Изд 2-е, М.-Л. 1951-1952, т. 3, ч. 1, с.107.
3.Бунге М. Причинность. М., 1962, с. 339-340.
4.Симпсон Дж.Г. Темпы и формы эволюции. М., 1948, с.25.
5.Пушкин А.С. Полн. собр. соч., М., 1957, т. 2, с.279.
6.Пуанкаре А. О науке. М.,1983.
7.Проблемы физики: классика и современность. М., 1982, с.94.
8.Кетле А. Социальная физика. Киев, 1913, т. II, с.113-114.
9.Кетле А. Социальная физика. Киев, 1913, т. I, с.56.
10.Бокль Г .Т. История цивилизации в Англии. СПб., 1896, с.2.
11.Цит. по: Гельфер Я.М. История и методология термодинамики и статистической физики. М., 1969, с.313.
12.Четвериков С. С. О некоторых моментах эволюционного процесса с точки зрения современной генетики // Бюллетень Московского общества испытателей природы. Отдел биологический (МГУ), 1965, № 4, с.71.
13.Майбурд Е.М. Введение в историю экономической мысли. М., 2000, с.178.
14.Коль^ов Н.К. Организация клетки // Сборник экспериментальных исследований, статей и речей. 1903-1935 гг. М.-Л., 1936, с. 5.
15.Антология мировой философии. М., 1969, т. 1, ч. 2.
16.Даннеман Ф. История естествознания. М. -Л. 1938.
17.Дж. фон Нейман, О. Моргенштерн. Теория игр и экономическое поведение. М., 1970, с.502.
18.Блок М. Апология истории. М., 1986, с.13.
19.ПойаД. Математика и правдоподобные рассуждения. М., 1957, с. 10.
20.Борн М. Эйнштейновская теория относительности. М., 1964, с.401.
21.Луи де Бройль. По тропам науки. М., 1962, с.295.
22.Учёные о науке и её развитии. М., 1971, с.111.
23.Философские проблемы современной химии. М., 1971, с.148.
24.Бурбаки Н. Очерки по истории математики. М., 1963, с. 253-254.
25.Гайсинович А.Е. К. Вольф и учение о развитии организмов. М.,1961 ,с.68.
26.Гейзенберг В. Философские проблемы атомной физики. М., 1953, с. 51-53.
27.Ланжевен П. Избр. произв. М., 1949, с.365.
28.Борн М. Физика в жизни моего поколения. М., 1963, с. 227-228.
Продолжение следует
