Уровни и методы научного познания

Не следует смешивать знания, получаемые в результате научной деятельности, с другими формами знания. Например, элементарные знания, обусловленные биологическими закономерностями, свойственны и животным, и человеку. Они служат необходимым условием их жизнедеятельности, реализации поведенческих актов (при чувстве голода человек «знает», что нужно принять пищу). Житейские знания, основанные на здравом смысле и обыденном сознании, являются важной ориентирующей основой социального поведения человека. В отличие от этих и других форм, научное знание возникает в результате осмысления фактов в системе обобщенных понятий и категорий той или иной науки и формулируется в виде объективных законов.

Существующие уровни научного знания - эмпирический и теоретический - связаны с соответствующими формами научного исследования. Эмпирическое1 исследование направлено непосредственно на объект и опирается на данные наблюдения и эксперимента. Полученный в результате эмпирического исследования массив информации проходит предварительную обработку, направленную на обнаружение качественных или количественных корреляций (соответствий) между экспериментальными фактами. Так как при этом исследователь старается за «частными» результатами увидеть «общие» закономерности, то основным логическим методом обработки данных становится индукция. Индуктивное обобщение экспериментальных результатов обычно рассматривается как опытные истины или эмпирические законы. В качестве примеров таких законов можно привести законы Кеплера о движении планет вокруг Солнца, закон Ома, связывающий электрическое напряжение и ток в проводнике, законы феноменологической термодинамики, законы Менделя в биологии и многие другие.

Основной проблемой, связанной с индуктивным обобщением опытных фактов, является обоснование истинности эмпирических законов, так как никакое конечное число подтверждающих наблюдений не может считаться исчерпывающим доказательством. Поэтому в определенном смысле индуктивный эмпирический закон - это предвосхищение обоснования, гипотеза, которая в дальнейшем требует проверки и подтверждения в системе более надежных принципов. Тем не менее в ряде случаев эмпирические законы считаются настолько убедительными (например, классический закон сохранения энергии), что применяются как аксиома.

Теоретический уровень научного знания связан с совершенствованием и развитием понятийного аппарата науки и направлен на всестороннее познание объективной реальности в ее существенных связях и закономерностях. Этот уровень возникает как следствие необходимости обоснования истинности эмпирических законов и заключается в построении идеализированной модели того или иного объекта или явления. Фактически речь идет о конструировании такой идеальной структуры, состоящей из связанных между собой абстрактных объектов, что поведение этой структуры было бы «похоже» на поведение ее реального прототипа. Описание такой идеальной структуры, особенностей ее поведения и составляет содержание теории рассматриваемого реального явления. Классическими примерами таких теорий могут служить динамика материальной точки Ньютона, электростатика Кулона, молекулярно-кинетическая теория идеального газа, специальная и общая теория относительности, квантовая хромодинамика и другие.

Идеализированный объект теоретического знания может выступать в различных формах, предполагать или не предполагать математическое описание, содержать или не содержать того или иного момента наглядности, но при всех условиях он должен выступать как конструктивное средство развертывания всей теории. Этот объект, таким образом, выступает не только как теоретическая модель реальности, он вместе с тем неявно содержит в себе определенную программу исследований, которая реализуется в построении теории. Соотношение элементов идеализированного объекта - как исходных, так и выходных - представляет собой теоретические законы, которые, в отличие от эмпирических законов, формулируются не непосредственно на основе изучения опытных данных, а путем определенных мыслительных действий с идеализированным объектом.

Легко видеть, что логический метод теоретического знания противоположен индукции и представляет собой процесс перехода от некоторых общих принципов, постулатов, лежащих в основе теории, к их следствиям, определяющим поведение рассматриваемой теоретической модели в тех или иных конкретных ситуациях. Такой метод получения знания называется дедукцией. Он использовался еще древними греками, в частности, Аристотелем. Декарт противопоставлял дедукции интуицию, посредством которой, по его мнению, человеческий разум «непосредственно усматривает истину», в то время как дедукция доставляет разуму лишь опосредованное (полученное путем рассуждений) знание. Бэкон и другие логики-«индуктивисты» считали дедукцию второстепенным методом, в то время как подлинное знание дает лишь индукция. Другие ученые (например, Лейбниц), напротив, именно дедуктивные знания считали «истинными во всех возможных мирах».

Теоретическое знание может развиваться относительно самостоятельно от эмпирических исследований - посредством знаково-символических операций по правилам математического или логического формализмов, посредством введения различных гипотетических допущений, а также путем мысленного эксперимента с идеализированными объектами. Однако если для эмпирических законов основной проблемой было обоснование их истинности, то теоретические модели истинны сами по себе, так как являются логическими конструкциями, созданными человеком (если, конечно, не считать, что такие конструкции могут «содержать ошибку», т.е. быть внутренне противоречивыми). В связи с этим наиболее важным вопросом для теоретического уровня знаний является адекватность предлагаемой теоретической схемы тем реальным явлениям, которые эта схема должна отражать. Решение этого вопроса во многом зависит от тех критериев, которые выбираются для подтверждения этой адекватности. Ясно, что абсолютного соответствия теоретических и экспериментальных результатов требовать нельзя, так как теоретическая модель не является копией реального прототипа. Как подтверждение теории отдельными эмпирическими примерами не может служить безоговорочным свидетельством в ее пользу, так и противоречие теории отдельным фактам не есть основание для отказа от нее. Теоретические выводы должны, во-первых, в целом не противоречить реальной действительности (именно в этом смысле следует понимать известный тезис «практика - критерий истины»), во-вторых, предсказывать новые результаты и условия их получения, в-третьих, обладать возможностью развертывания, т.е. распространения на возможно более широкую область явлений, в-четвертых, служить основой для самоуглубления (построения все более обобщенных моделей и конструкций).

В различных областях естествознания соотношение эмпирического и теоретического уровней знаний различно. В современной физике теоретическое знание занимает столь большое место, что иногда теоретическую физику справедливо считают одним из разделов математики. С другой стороны, в биологии, медицинских науках удельный вес идеализированных построений значительно меньше, чем эмпирической информации.

В зависимости от уровня выделяют эмпирические и теретические методы. Если первые связаны с непосредственным чувственным контактом с действительностью (например, измерение, наблюдение), то вторые – характеризуются с той или иной степенью опосредованности и обеспечивают создание, построение и разработку научной теории (например, идеализация, научная абстракция, гипотеза). Особо выделяют индуктивный и дедуктивный методы. Рассмотрим их.

Индуктивный метод. Разработка индуктивного метода традиционно связывается с именем английского мыслителя Фрэнсиса Бэкона. Считается, что он и Галилео Галилей сделали революционный гносеологический вклад в виде развитого ими эмпирического метода. Но, если быть точным, то эмпирический или индуктивный метод не являлся, конечно, только их изобретением. Основы его были заложены Аристотелем и его комментаторами; в XII и XIII вв. мастера логики подняли его на неизмеримо более высокий уровень, а период католической контрреформации совпал с триумфом метода, предложившего рациональное знание в обстановке расцвета скептицизма, астрологии и магии эпохи Возрождения.

Итак, Ф. Бэкон, если выразить это в предельно общей форме, следующим образом сформулировал суть индуктивного метода:

Производить наблюдения и регистрировать факты.

Проводить возможно большее количество экспериментов и сводить результаты в таблицы.

Извлекать правила и законы методом индукции.

Современную интерпретацию индуктивного метода можно представить следующим образом:

Производить наблюдения и эксперименты для извлечения из них правил и законов

Формулировать гипотезы.

Выводить следствия из гипотезы и уже известных законов.

Производить эксперименты для проверки этих следствий.

Дедуктивный метод. Другой общий метод естественнонаучного познания называется дедуктивным. Суть его заключается в следующем: мы исходим из каких-то общих правил или представлений, а затем путём логических рассуждений выводим из них частные следствия или предсказания. Если эксперимент подтверждает предсказания, то мы продолжаем развивать свою схему. Если же результаты эксперимента расходятся с нашими выводами, мы подвергаем сомнению первоначальные предположения и пытаемся видоизменить их. Например, мы могли бы предположить, что затмения Луны вызываются тем, что Земля оказывается на пути солнечных лучей и отбрасывает тень на Луну; затем мы делаем предположение о характере движения Солнца и Луны и затем путём дедукции приходим к выводу, что затмение снова должно произойти через промежуток времени достаточный для того, чтобы Солнце и Луна вернулись в то же самое положение. Так комбинируя простые наблюдения и разумные предположения, мы могли бы сделать дедуктивный вывод о восемнадцатилетнем цикле повторения затмений. Хороший пример использования дедуктивного метода в науке даёт исследовательская деятельность И. Ньютона. Он начинал исследование с того, что обращался к какой-то идее, но сразу же отбрасывал её, если её положения приходили в противоречие с наблюдаемыми фактами.

Не следует отдавать предпочтения какому-то одному методу. Каждый вид поиска по своему полезен и лучшим исследователем является тот, кто сочетает оба метода, руководствуясь своей идеей для проверки гипотез и одновременно будучи готов к появлению новых фактов. Выдающийся американский физик П. Бриджмен так выразил общую для многих исследователей точку зрения по вопросу использования правил исследования: «Я бы сказал, что не существует научного метода как такового, и самая существенная особенность методики научной работы состоит просто в том, что учёный должен действовать во всю силу своего ума, не гнушаясь ничем, за что можно было бы ухватиться».