Теоретические основы

Развитие науки неразрывно связано с непрерывным совершенствованием методов.

Для теоретического познания характерны такие общенаучные познавательные методы исследования, как абстрагирование, выдвижение гипотез, моделирование, идеализация, обобщение, мысленный эксперимент и др.

Абстрагирование – процесс мысленного выделения, вычленения отдельных или общих интересующих в данный момент признаков, свойств и отношений предмета и мысленного отвлечения от множества других признаков, свойств и отношений этого предмета [6].

Моделирование – метод исследования, основанный на построении моделей.

Идеализация – мыслительный акт, связанный с образованием некоторых абстрактных объектов, которые не могут быть созданы на практике опытным путём [4].

Обобщение – логический процесс перехода от единичного к общему, от менее общего к более общему знанию, а также результат этого процесса: обобщённое понятие, суждение, закон науки, теория [4].

Модель – объект, который отображает или воспроизводит свойст­ва другого объекта (оригинала) и используется для его исследования.

Особая роль при выполнении исследований принадлежит математическим моделям - аналитическим и имитационным.

Математическая модель – это модель, представленная в виде совокупности математических соотношений.

Математическое соотношение – математическая структура, отображающая взаимосвязь понятий (конкретных или абстрактных), представленных в символьной форме.

Аналитическая модель – математическая модель, представленная в виде совокупности математических утверждений.

Математическое утверждение – математическое соотношение, описывающее взаимное соответствие (равенства, неравенства, принадлежности, истинности, ложности и др.) понятий, представленных в символьной форме.

Имитационная модель – математическая модель, представленная в виде совокупности математических предписаний.

Математические предписания – математические соотношения, устанавливающие последовательность операций (арифметических, логических и др.) над понятиями, представленными в символьной форме.

Результатом теоретического познания является развитие теоретических основ предметных наук и теоретических основ методологических наук, возникающих как на прикладной, так и на философской ступенях познания (см. табл. 1).

В составе теоретических основ как предметной, так и методологической науки в наиболее общем случае могут быть выделены следующие основные элементы (см. табл. 2):

– исходные научные основы (эмпирические и теоретические);

– научно-методические основы;

– теоретические результаты.

Исходные научные основы – это множество относящихся к предмету изучения данной науки элементов первичных фактографических и процедурных знаний, необходимых для выполнения теоретических построений.

Исходные эмпирические основы представляют собой неопровергаемые (на данном этапе развития науки) знания, воспринимаемые как отправные от науки эмпирического уровня, выступающей в роли предшественницы, к науке более высокого – теоретического уровня.

Исходные теоретические основы – это первичные фактографические знания, включающие понятийный аппарат, множества первичных идеализаций ("абсолютно твёрдое тело", "точечный объект поражения"), теоретических гипотез и концепций (представление об электрическом токе как о жидкости, о группировке оборонительных средств как системе массового обслуживания), исходных допущений, аксиом (постулатов), а также формализованные (в понятиях и терминах данной теории) формулировки решаемых задач.

Как известно [3,4,5,6 ]:

понятийный аппарат – совокупность специфических терминов, понятий, категорий и определений, вводимых в рамках создания теоретических основ соответствующей науки;

термин – слово или словосочетание, являющееся названием определённого понятия какой-нибудь специальной области науки, техники, искусства;

понятие – целостная совокупность суждений об отличительных признаках исследуемого объекта;

категория – основное понятие, отражающее наиболее общие свойства, стороны, отношения явлений действительности и познания;

определение – пояснение, раскрывающее смысл понятия, даваемое, как правило, в виде одного повествовательного предложения;

аксиома – отправное, исходное положение какой-либо теории, лежащее в основе доказательства других положений этой теории, в пределах которой они принимаются без доказательства;

постулат – принцип или положение научной теории, принятое в ней в качестве исходного, не доказуемого в её рамках.

Научно-методические основы науки включают два элемента:

научно-методический аппарат (научно-методический ап­парат методологической науки может быть назван научно-ме­тодологическим);

методологические основы данной науки.

Научно-методический аппарат – часть теории в виде арсенала процедурных знаний, основными элементами которых являются методы, алгоритмы, методики, имитационные модели, технологии решения научных и практических задач.

Алгоритм

общенаучное понятие: предельно формализованное описание метода (или методики) в виде совокупности точных предписаний, задающих конечную последовательность действий, приводящих при одинаковых варьируемых исходных данных к одному и тому же результату;

в вычислительной технике: совокупность точных предписаний, задающих конечную последовательность действий, которые надо выполнить при варьируемых исходных данных для получения требуемого результата [7].

В различных видах деятельности алгоритмы, как и методы, реализуются в виде технологий.

Технология – комплекс знаний о способах, методах, приёмах и средствах осуществления того или иного процесса или вида деятельности в интересах достижения заданного результата.

В простейших случаях: предельно строгая технология соответствует алгоритму, а нестрогая технология – методике.

В сущности, элементы научно-методического аппарата представляют собой совокупность научно-инструментальных средств, разработанных и разрабатываемых в ходе развития науки и соответствующей ей практики, реально апробированных, прошедших экспертизу специалистов, официально признанных, опубликованных или материально воплощённых, приводящих к получению научных (в том числе и практических) результатов в интересах научной и практической деятельности в соответствующей предметной области науки и практики, обладающих обоснованной степенью достоверности.

Элементы научно-методического аппарата создаются с учё­том вполне определённых ограничений и допущений, что влияет на область их применимости и на целесообразное разнообразие.

Допущения – предположения, положенные в основу упрощения описания реального объекта (процесса), используемые при исследовании.

Ограничения – требования к форме представления и пределам изменения варьируемых данных, вводимые при исследовании.

Допущения и ограничения, характеризующие границы, определяющие масштаб исследования в целом (по времени, пространству, исходным данным), называют рамками исследования (например, рассматривается класс линейных систем, прогнозируемые перспективы развития техники – до … года ...).

Термины «теоретические основы», «научно-методиче­ские основы», «научно-методический аппарат», «методологичес­кие основы» обычно не упоминаются в энциклопедиче­ских изданиях, но применяются в практике названия учебных дисциплин (например, «Теоретические основы радиотехники») и в научной деятельности, особенно при экспертизе научных работ, потому что при частом обращении к ассоциируемым с ними совокупностям элементов требуются краткие названия.

Методологические основы предметной науки объединяют в своём составе методы научного обоснования конкретных элементов научно-методического аппарата и сами обоснования (см. табл.2).

Следует акцентировать внимание на диалектической взаимосвязи и частичном пересечении методологических основ предметной науки с методологией предметной области (ПО). Создание, анализ, оценка, выбор, совершенствование элементов научно-методического аппарата предметной науки осуществляются методами, развиваемыми в рамках методологи ПО (иногда и с привлечением философии). При этом обоснование применимости некоторого (например, математического) метода в конкретной предметной науке – знания, относящиеся к методологическим основам данной предметной науки, в то время как обоснование применимости того же метода в различных предметных науках рассматриваемой ПО – это знания, относящиеся к методологии ПО.

Теоретические результаты (какпредметной, так и методологической науки) это арсенал вторичных (главным образом фактографических) знаний, полученных исходя из исходных первичных знаний с применением располагаемого научно-методического аппарата.

Теоретические результаты включают в свой состав логические основы науки и теоретические данные.

Логические основы – множество допустимых правил логического вывода, обоснования и доказательства.

Фактически логические основы предметной науки представляют собой совокупность обоснований (и доказательств) вторичных знаний.

Теоретические данные представляют собой вторичные знания об основных объектах изучения и их элементах, полученных с применением научно-методического аппарата науки как в интересах непосредственной отдачи практике, так и в целях дальнейшего развития самой науки.

К основным элементам теоретических данных относятся теоретические конструкции в виде общих и частных моделей, формульных описаний, расчётных соотношений, а также научные положения, в том числе научные выводы, гипотезы, соотношения, принципы, концепции, закономерности законы и обусловленные ими научные рекомендации.

Наиболее совершенными формами организации знаний в рамках создания научно-методического аппарата любой науки являются методы, а в рамках возникновения (путём систематизации различных элементов знаний) научных основ (в том числе теоретических, методических, методологических и др.) различных уровней познания – теории.

Теория – высшая, самая развитая форма организации научного знания, дающая целостное представление о закономерностях и существенных связях определённой области действительности – объекта данной теории [1].

Теория и метод не представляют собой два совершенно различных, независимых объекта [1,3], так как понятие теории может быть рассмотрено с двух точек зрения, одна из которых тяготеет к отражению формы, а другая – к выражению содержания.

С точки зрения содержания теория есть систематизированные и обобщённые знания о закономерностях и особенностях развития явлений рассматриваемой предметной области.

Например, "Теория военная - систематизированные и обобщённые знания о явлениях войны и военного дела, закономерностях и особенностях их развития" [2].

С точки зрения формы теория есть метод (или некоторая совокупность методов) объяснения и предсказания явлений в рассматриваемой области.

Как отмечено в [1], "любая теория по существу выступает в функции метода при построении других теорий в данной или даже в иных областях знаний или в функции метода, определяющего содержание и последовательность экспериментальной деятельности. Поэтому различие между методом и теорией носит функциональный характер".

К необходимым признакам теории следует отнести:

нетривиальность, т.е. неочевидность теоретических положений, способов получения результатов и/или самих получаемых результатов, исключающая ситуации, когда "и без теории все ясно";

прагматичность - теория как метод должна быть приложима к практике, т.е. должна давать научные обоснования выводов и рекомендаций, полезных для практической деятельности.

Всякая теория создается при вполне определённых допущениях и ограничениях, что влияет на область её применимости: она описывает, объясняет и предсказывает вполне определённую совокупность фактов, свойств и явлений той предметной области, к науке которой эта теория относится.

Подводя итог сравнению теории и метода, следует особо отметить, что теория во многом представляет собой описывающие, объясняющие и доказывающие (декларативные, непроцедурные) знания, отвечающие на вопросы "каково то или иное: что, зачем и почему".

Метод – это предписывающие (процедурные) знания, дающие ответы на вопросы "как, каким образом: что за чем и когда". Каждый метод воплощает соответствующую теорию (либо теории). Каждая теория в качестве своей важнейшей составной части включает ту или иную совокупность методов (объяснения, доказательства и др.).

Методы предметной науки, возникая (как правило, с привлечением методологии или философии) в процессе развития данной науки в качестве необходимого инструмента получения и применения знаний, обычно оказываются среди важнейших научных результатов предметного исследования, определяющих последующее развитие предметной науки.

В наиболее развитом виде теория включает в качестве элементов своего научно-методического аппарата набор взаимосвязанных ме­тодов, охватывающих все основные этапы познания, который, соглас­но ленинской формуле "от живого созерцания к абстрактному мышлению и от него к практике", может быть представлен следующей классификацией:

– методы наблюдения, сбора и регистрации научных фактов с требуемыми измерениями и расчётами;

– методы содержательного, формализованного и формального описания научных фактов, вытекающих из них свойств идеализи­рованного объекта исследования, а также параметров и факторов, определяющих развитие исследуемых явлений (процессов);

– методы анализа, оценки, сопоставления, сравнения, классификации, упорядочения, систематизации и моделирования исследуемых научных фактов, свойств, параметров, факторов и явлений (процессов) по тем или иным показателям и критериям;

– методы обоснования, оценки, построения (синтеза), моделирования, выбора, оптимизации, интерпретации, экспериментальной проверки и технико-экономической (военно-экономиче­ской) оценки научных выводов и рекомендаций.

Содержательное описание – это описание на естественном (профессиональном или литературном) языке.

Формальное описание – описание в специфических терминах и символических обозначениях той или иной теории.

Формализованное описание – содержательное описание с элементами формального описания.

Процесс перехода от содержательного к формализованному и формальному описанию (процессформализации) развивается от использования первичных идеализаций через выдвижение теоретических концепций к построению на основе располагаемого научно-методического аппарата (или вновь создаваемого) более или менее общей теоретической модели рассматриваемых явлений (процессов).

Понятия факторы, параметр, показатель и критерий неоднозначно трактуются в энциклопедической, справочной и учебной литературе и даже в ГОСТах, поэтому акцентируем на них особое внимание.

Факторы – это причины, обстоятельства, движущие силы, определяющие причинно-следственные связи в рассматри­ваемом явлении (процессе).

Параметр –это показатель с пределами допустимых значений, определяемыми конкретной семантической интерпретацией.

Показатель – качественная или количественная характеристика, вводимая для оценки отдельного свойства или совокупности свойств рассматриваемого объекта (процесса).

Показатель обычно имеет наименование, обозначение и значение.

Различают количественные показатели (значение – численная величина) и качественные показатели (значение – словесное, неколичественное описание меры проявления рассматриваемого свойства или свойств).

Критерий – правило, необходимый и/или достаточный признак выбора чего-либо.

Используемые в критериях показатели называют критериальными.

Обычно критериальный выбор осуществляется на основе оценки значения одного критериального показателя либо нескольких частных критериальных показателей (многокритериальный выбор). Соотношение, в соответствии с которым вычисляется значение критериального показателя, называется целевой функцией.

Очень часто наблюдается неоправданное смешивание понятий показателя и критерия, проникшее в большое количество солидных научных и учебных публикаций. Возникающая при этом семантическая путаница проявляется, например, в высказываниях об оптимальном значении критерия (спрашивается: оптимальном по какому критерию?), когда нужно говорить о значениикритериального показателя.

В общем случае на начальном этапе теоретического познания теоретические основы представляют собой элементы несозревших теорий. По мере созревания в науке может появиться то или иное множество теорий как созревших элементов теоретических основ.

Так, математика включает теорию дифференциального и интегрального исчисления, теорию чисел и т.д. В некоторых науках в рамках единых научных основ возникают альтернативные теории (например, теории света – карпускулярная и волновая) и осуществляются попытки создания единой теории.

Для науки в целом исходные эмпирические основы, исходные теоретические основы, научно-методические и методологические основы, а также логические основы и теоретические данные выглядят как объединение соответствующих элементов теорий.

Таким образом, научные основы– это характерные струк­турные элементы знаний любой частной науки, не только предметной, но и методологической, причём как на прикладной, так и на философской ступенях познания.

К научным основам, в первую очередь, относятся теоретические основы, которые являются интегрирующими и объединяют в своём составе (в наиболее развитой форме в виде теории или теорий) исходные эмпирические и исходные теоретические основы данной предметной науки, а также её научно-методи­ческие основы, содержащие в качестве своей составляющей методологические основы частной науки и, кроме того, логические основы, составляющие важнейшую часть теоретических результатов рассматриваемой частной науки.

Естественным образом понятия научные, эмпирические, тео­ретические, научно-методические и методологические основы, а также научно-методический аппарат распространяются с частных наук на науку в широком смысле.

Кроме того, вполне допустимо говорить о теоретических, научно-методических, методологических основах и научно-ме­то­дическом аппарате конкретного научного исследования (в том числе диссертационного) или научной разработки, а также той отрасли знаний, к которой относится исследование или разработка.

В рамках развития методологических наук наиболее совершенной формой организации знаний является методологическая теория. Основным объектом изучения методоло­гической теории, в отличие от предметной, является та или иная совокупность методов.

Методологическая теория включает некоторую совокупность взаимосвязанных частных методологических методов, применяемых по отношению к методам и теориям тех или иных наук, выступающим в качестве объекта методологической теории, при этом изучаются факты, факторы и получаются выводы и рекомендации методологического характера.

Примером методологической теории, возникшей в довольно широкой предметной области, а именно в области технических наук, является теория принятия технических решений.

Результатом наиболее глубокого развития методологиче­ских теорий является возникновение метатеорий.

Метатеория – теория, анализирующая структуру, методы и свойства другой, так называемой содержательной теории.