Теория и гипотеза

Теория
Сущность теории
Теория - это высшая, самая развитая организация научных знаний, которая дает целостное отображение закономерностей некоторой сферы действительности и представляет собой знаковую модель этой сферы. Эта модель строится таким образом, что некоторые из ее характеристик, которые имеют наиболее общую природу, составляют ее основу, другие же подчиняются основным или выводятся из них по логическим правилам. Например, классическая механика может быть представлена как система, в фундаменте которой находится закон сохранения импульса («Вектор импульса изолированной системы тел с течением времени не изменяется»), тогда как другие законы, в том числе известные каждому студенту законы динамики Ньютона, являются его конкретизациями. Строгое построение геометрической теории, предложенной древнегреческим математиком Евклидом, привело к системе высказываний (теорем), которые последовательно выведены из немногих определений основных понятий и истин, принятых без доказательств (аксиом).
Как и эссенциальные факты, положения теории отображают определенные существенные связи действительности. Но, в противоположность фактам, они представляют их в обобщенном виде. Каждое положение теории является истиной для множества обстоятельств, в которых проявляется эта связь. Поэтому оно выражается с помощью общего высказывания, в то время как факт - с помощью единичного.
На ранних этапах развития науки устанавливаются эмпирические (феноменологические) обобщения, которые отображают связи чувственно воспринимаемых свойств вещей и явлений. К таким обобщениям относится, например, закон Бойля-Мариотта, в соответствии с которым для любого газа произведение его объема на давление есть величина постоянная (pv - const). Этот закон сформулирован, видимо, следующим образом. Сначала на основе статистической обработки табличных данных, которыми экспериментально зафиксирована зависимость между давлением и объемом некоторых газов, получен соответствующий факт, а затем он распространен на весь класс газов.
Закон Бойля-Мариотта, однако, имеет крайне ограниченный характер, поскольку не учитывает поведения газов при высоких давлениях. Более общие выводы потребовали введения допущений о так называемых идеализированных предметах, которые не поддаются изучению опытными методами, а требуют мысленного освоения. Так, было допущено, что, во-первых, газ представляет собой набор идеально упругих и бесконечно малых соударяющихся частиц; во-вторых, что сосуд переменного объема, в который заключены эти частицы, также является идеальным. Благодаря таким допущениям познание поднялось с эмпирического на теоретический уровень, где математическая зависимость не только подтверждается в отдельных случаях, но, фиксируя «чистые», свободные от случайностей и привнесений ситуации, приобретают единый, необходимый и всеобщий характер. На этом уровне научное познание получает возможность отвечать на вопросы не только о том, «что есть» или «что будет», но и о том, «почему это есть» и «почему оно будет». Подчеркнем еще раз, что это вопросы, специфические для теоретического познания.
Развитие закона Бойля-Мариотта иллюстрирует то, что научные обобщения, как и их системы - научные теории, могут находиться в отношениях субординации между собой, если одни из них подчиняются другим или вообще ими поглощаются.
Обобщая факты и опираясь на них, теория, между тем, согласуется с господствующим мировоззрением, картиной мира, которые направляют ее возникновение и развитие. Известны случаи, когда теория или ее отдельные положения отклоняются не в связи с противоречиями фактическому материалу, а по причинам мировоззренческого, философского характера. Так случилось с известными физиками Э. Махом, В. Оствальдом и др., которые не признали в свое время атомной теории. «Предвзятость этих ученых против атомной теории, - писал А. Эйнштейн, - можно бесспорно отнести за счет их позитивистской философии. Это - интересный пример того, как философская предвзятость мешает правильной интерпретации фактов даже ученым со смелым мышлением и тонкой интуицией».
Типы теорий
Теории разделяют по различным основаниям. Исходя из особенностей предметных областей, выделяют математические, физические, биологические, социальные и прочие теории.
С логической точки зрения можно выделить дедуктивные и недедуктивные теории. Основу дедуктивной теории составляет понятие логического следования. Как известно, из высказывания А логически следует высказывание B тогда и только тогда, когда истинность А гарантирует истинность В, или всякий раз, когда истинно А, истинно также и В.
Для построения фундамента дедуктивной теории важно отобрать положения соответствующей ветви знания (аксиомы), которые бы, во-первых, не противоречили одно другому. В противном случае, соответственно с законами логики, в пределах теории можно получить любое положение и она теряет свою познавательную ценность. Во-вторых, из множества аксиом должно следовать максимальное количество истинных положений данной ветви знания (система аксиом, из которой выводятся все истинные положения области знания, называется полной). В-третьих, аксиомы должны быть независимы друг от друга, т.е. не должны находиться между собой в отношении логического следования. В противном случае система аксиом окажется избыточной.
Дедуктивный способ построения теории используется прежде всего в математике, логике, математическом естествознании. Но нужно иметь в виду ограниченность применения дедуктивного метода в науке. Напомним о том, что К. Гёдель доказал теорему о неполноте формализованных систем. В соответствии с этой теоремой ни одна дедуктивная теория содержательно богатой области знаний (например, арифметика) не может быть полной. Это означает, что существуют такие истинные положения этой области, которые не следуют из множества первоначально взятых аксиом. Поэтому надежды на возможности дедуктивных теорий не должны быть слишком большими.
Недедуктивные теории характерны для опытных наук. Здесь «господствуют» вероятностные формы выводов - аналогия, редукция, индукция. Недедуктивным путем идет большинство естественных наук, а также науки гуманитарного и обществоведческого циклов. Теории в этих науках опираются на изучение действительности, используя наблюдения, эксперименты, реконструируя ход событий по отображению в памятниках культуры.
Недедуктивный характер теорий в опытных науках не означает полного исключения из них дедуктивных методов. Без них невозможна ни одна наука. Объяснение тех или иных явлений, видение новых фактов направляется ранее добытыми знаниями и связано и использованием дедуктивных процедур. Также и дедуктивные науки не обходятся, в частности, без аналогии или индукции, особенно на этапах своего становления. Многие свойства чисел, например, были открыты путем наблюдений задолго до того, как были засвидетельствованы строгими доказательствами. Поэтому, видимо, прав Д. Пойа, формулируя афоризм, что «когда вы убедитесь, что теорема верна, вы начинаете ее доказывать».
С точки зрения глубины проникновения в сущность изучаемых явлений большой интерес вызывает деление теорий на феноменологические и эссенциальные. Глубина познания в феноменологических теориях не выходит за рамки сферы явлений и поэтому характеризуется использованием близких к опыту понятий. Эссенциальные теории идут значительно дальше и отображают внутренние механизмы изучаемых процессов. В эссенциальных теориях широко применяются абстрактные понятия, которые характеризуют ненаблюдаемые объекты. Феноменологические теории, как правило, возникают на начальных стадиях развития науки и с течением времени поглощаются эссенциальными.
В последнее время среди исследователей в различных областях знаний особого внимания заслуживает разделение эссенциальных теорий на теории простых и сложных систем. К простым системам относятся такие, что отличаются однородностью, линейностью и устойчивостью протекающих процессов. Знания об эволюции простой системы позволяют иметь всю информацию и по любому моментальному состоянию однозначно предсказать ее будущее и восстанавливать прошлое. Классическим примером простой теории служит механика Ньютона.
Но большинство систем окружающего мира имеют неоднородный, нелинейный, неустойчивый и необратимый характер. Их поведение во многом зависит от случайных факторов и поэтому характеризуются неопределенностью и непредсказуемостью. Владея теорией сложной системы, можно делать достоверные предсказания, как правило, на коротких временных интервалах, и по прохождению некоторого времени предсказания не совпадают с ходом событий. К наиболее сложным системам относится человеческое общество, и именно здесь предсказание связано с особым риском.
Можно выделить теории завершенные и незавершенные. Завершенная теория представляет собой окончательную знаковую модель некоторого целостного фрагмента реальности с точно установленными границами. Положения завершенной теории - научные законы как достоверные высказывания о сущности познаваемых процессов. Незавершенная теория является вариационной, во многом гипотетической знаковой моделью. Границы развития такой теории пока что неизвестны, они носят открытый характер в том смысле, что отсутствуют представления о предметах, к которым она неприменима. О ее обобщениях нельзя утверждать как о достоверно установленных законах. Примерами завершенных теорий могут служить геометрия Евклида, механика Ньютона. Сегодня точно известна сфера применения евклидовой геометрии - трехмерное пространство. Но до открытия неевклидовых геометрий она существовала в виде модели, которая варьировалась в связи с попытками доказательства знаменитого пятого постулата. То же происходило и с механикой Ньютона до начала XX столетия, пока не была уточнена область ее применения - множество макротел. Рожденная XX столетием квантовая теория на сегодняшний день не является завершенной, о чем свидетельствуют многие модели, которые конкурируют между собой в рамках ее развития.
Единство теории и факта
В развитой науке теория и факт - соотносимые понятия. Наличие одного из них немыслимо без наличия другого, одно из этих понятий имеет своей предпосылкой другое. «Не существует эмпирического метода без чисто умозрительных понятий и систем чистого мышления, при более близком изучении которых не обнаруживался бы эмпирический материал, на котором они строятся», - писал А. Эйнштейн.
В факте воплощается некая теоретическая конструкция. В качестве его для теории выступает не все богатство связей, которые можно наблюдать и преобразовывать в повседневной деятельности, а их ограниченный комплекс, выделенный соответственно фиксируемым в теории отношениям. Земля вращается вокруг Солнца, солнечные процессы воздействовали и воздействуют на все, что совершается на Земле. Благодаря им возникли и существуют материки и океаны, горы и долины, био- и ноосфера. Но небесную механику как теорию в данном случае интересует не все. Для нее фактом является, например, то, что материальная точка одной массы движется вокруг материальной точки другой массы с некоторой скоростью на определенном расстоянии.
Ни одна практическая задача не решается математическими средствами до того времени, пока она не будет сведена к соответствующей математической задаче и не преобразуется, таким образом, в факт, соотнесенный с некоторой математической теорией. Сведение сопровождается абстрагированием от многих заключенных в условиях задачи обстоятельств, которые с точки зрения этой теории носят несущественный, привнесенный характер. Об аналогичных процессах в гуманитарной сфере точно сказал А. Блок: «Есть факты неоспоримые, но сами по себе не имеющие никакого значения, например: Бэкон Веруламский - взяточник, Спиноза - стекольщик, Гаршин - переплетчик, Горький - социал-демократ». Такого рода несущественности Гегель назвал дурной единичностью, в отличие от которой единичность факта - форма необходимости.
Таким образом, факт - это не просто «кусочек бытия», а результат сложной мыслительной процедуры, при которой со всей эмпирической данности выделяются характеристики, соотносимые с некоторой теорией. То, что не является фактом в одной теоретической системе, может оказаться им в другой. При переходе от одной теоретической системы к другой, с одного уровня знаний на другой меняется и совокупность характеристик научного факта.
Познавательные функции теории
По отношению к фактам теория выполняет ряд познавательных функций, важнейшими из которых являются объяснительная, систематизирующая, предсказательная и методологическая. Объяснить факт - это значит подчинить его некоторому теоретическому обобщению, которое носит достоверный или вероятный характер. В качестве такого обобщения может выступать научный закон, если факт соотносится с завершенной теорией, или высказывание, фиксирующее некоторое отношение на модели при использовании незавершенной теории. Подчинение факта теории имеет форму дедуктивного вывода, в котором роль объясняемого высказывания о факте (экспланандума) выполняет его заключение, а объясняющего теоретического положения (эксплананса) - его большая посылка. Меньшая посылка фиксирует обстоятельства, при которых имеет место отображаемое в факте положение дел и при которых имеет силу теоретическое обобщение. Так, если социологу нужно объяснение того, что в данной социальной группе происходят сплачивающие процессы, то он может использовать обобщающее положение, утверждающее, что при возрастании внешней опасности в социальных группах происходят сплачивающие процессы. Объяснение принимает форму силлогизма:
Если возрастает внешняя опасность, то в социальных группах
происходят сплачивающие процессы.
Для данной социальной группы возрастает внешняя опасность.
В данной социальной группе происходят сплачивающие процессы.
Объяснительная функция теории тесно связана с другими, в частности с систематизирующей функцией. Как и при объяснении, в процессе систематизации факт подводится под теоретическое положение, которое его объясняет, и он включается в более широкий, теоретический контекст знаний. Тем самым происходит установление связей факта с другими фактами и, таким образом, факты приобретают определенную целостность. Обосновывается их достоверность, они приобретают безупречно доказательную силу. Становление и развитие теоретических знаний стимулировалось прежде всего их способностью предсказывать возможные, в частности, будущие состояния, отсутствующие в нынешней практике людей. В способности к дальним и точным прогнозам реализуется предсказательная функция теории, и, как заметил известный австрийский физик Л. Больцман, нет ничего более практичного, чем хорошая теория.
Предсказательная мощь теории зависит в основном от двух взаимосвязанных факторов: во-первых, от глубины и полноты отображения сущности изучаемых предметов; очевидно, чем глубже и полнее такое отображение, тем надежней опирающиеся на теорию прогнозы. Во-вторых, теоретическое предсказание находится в обратной зависимости от сложности и нестабильности исследуемого процесса, и чем сложнее и неустойчивее этот процесс, тем рискованнее прогноз. К относительно простым системам причисляются, как известно, системы, изучаемые небесной механикой. Уже первоначальные обобщения астрономических таблиц, сделанные древними китайцами более 2000 лет до н.э., позволили им с большой точностью предсказывать солнечные затмения. Геоцентрическая система Птолемея была более мощной в своих предсказаниях и позволяла предвидеть также расположения планет на небосклоне, моменты равноденствий и др. Пользуясь ею, прокладывали пути своих каравелл Диаш и Колумб, Васко да Гама и Америго Веспуччи. Но ее беспомощность во многих предсказаниях, как, например, при определениях длительности года, в конце концов привела к созданию гелиоцентрической теории Коперника, где трудности, с которыми столкнулась тогдашняя астрономия, оказались снятыми.
Сложнее дело с неустойчивыми процессами. Классическим и простым примером неустойчивой системы может служить маятник в его верхнем положении. Можно предсказать, что в конце концов он займет нижнее положение и превратится в стабильную систему, но поскольку альтернативы его движения влево и вправо являются равновероятными и зависят от случайных причин, то предсказать направление движения весьма трудно. Вероятность предсказания увеличивается с улучшением знаний о сущности процесса, т.е. с повышением уровня теоретического владения предметом познания.
Наконец, теория выполняет методологическую функцию, т.е. выступает в качестве опоры и средства дальнейшего исследования. Наиболее эффективный научный метод есть истинная теория, направленная на практическое применение, на разрешение определенного множества задач и проблем. Квантовая теория есть не только отображение закономерностей материальных процессов атомного масштаба, но и действенный метод дальнейшего познания микромира. Генетика - не только теория строения живых систем, но и важнейший метод познания глубинных основ жизни.
Таким образом, теория и метод - внутренне связанные феномены. Но между ними имеется существенная разница. Они соотносятся с разными областями: теория фиксирует знания о познаваемом объекте (предметные знания), а метод - знания о познавательной деятельности (методологические знания), направленной на получение новых предметных знаний. Поэтому сама по себе теория не есть еще метод. Превращение теории в метод означает изменение в ее структуре и приобретение новых качеств, в результате чего достаточно точно определяются способы ее практического применения. Теория остается в структуре метода в качестве базисного знания, под которое по особым правилам в определенном порядке должно подводиться разнообразие частных случаев, чтобы получились новые результаты - факты или более конкретные законы теории.
Противоречивость теории и фактов
История науки свидетельствует о том, что всякая теория носит ограниченный характер. Рано или поздно наступает момент, когда она вступает в столкновение с фактами, по отношению к которым она уже не может выполнять свои познавательные функции. Классическим примером может служить противоречие между ньютоновской механикой и поведением микрообъектов, которые были открыты на рубеже XIX-XX столетия.
Правомерен вопрос: если факт конструируется в соответствии с некоторой теорией, а теория является его обобщением, то как возможно противоречие между ними? Представляется, что ответ этот вопрос может быть найден на следующем пути. Возможности теории не настолько ограничены, чтобы быть, как сказал известный методолог И. Лакатос, «тюрьмой понятий». Развивающаяся теория всегда является «открытой» системой, имеет внутренний источник и резерв для расширения своих рубежей, для вовлечения в свою сферу «чужеродных тел». Полиморфность языка теории позволяет исследователю привлекать новые данные, которые не укладываются в господствующие теоретические представления.
Теория, не выполняющая своих познавательных функций по отношению к новым фактам, ставится под сомнение, но не в смысле ее полной непригодности и абсолютной ошибочности. Устанавливаются границы ее развития и применимости, отчетливо обозначаются рамки, внутри которых она сохраняет свою объяснительную, предсказательную, систематизирующую и методологическую функцию. Например, геометрия Евклида не потеряла своей ценности по отношению к трехмерному пространству, хотя были изобретены неевклидовы геометрии, для которых евклидова - лишь частный случай. В сфере макрообъектов хорошо служит людям старая ньютоновская механика. Не существует более точной экономической теории, которая с таким успехом описывала бы эпоху «дикого» капитализма, как теория К. Маркса, и мы являемся живыми свидетелями ее применимости в постперестроечное время. Теории такого типа отличаются завершенным характером и дальше развиваются только экстенсивно, за счет рассмотрения в принципе уже известных, однородных или подобных по качеству объектов.
В то же время новые факты требуют своего собственного теоретического осмысления (в соответствии с их стимулирующей функцией). Отсутствие соответствующей теории означает кризисное состояние науки. Поиски, которые начинаются в связи с этим, означают, что наука вступает в интенсивный период своего развития, для которого характерны соответствующие формы развития знаний - проблема и задача.
Задача и проблема
Под научной задачей будем понимать решаемый наукой вопрос, характеризующийся достаточностью средств для своего разрешения. Если же средств для разрешения недостаточно, то он называется научной проблемой.
Как и в структуре вопроса, в структуре задачи или проблемы прежде всего выделяются: а) неизвестное (искомое), б) известное (условие и предпосылки задачи или проблемы). Неизвестное тесно связана с известным. Последнее, во-первых, указывает на те признаки, которыми должно обладать неизвестное и, стало быть, в определенной мере раскрывает содержание неизвестного, а во-вторых, фиксирует область неизвестного - класс предметов, среди которых находится неизвестное, т.е. сообщает нечто о его объеме. Таким образом, неизвестное в задаче или проблеме не является абсолютно неизвестным. Оно представляет собой нечто такое, о чем мы кое-что знаем, и эти знания выступают ориентиром и средством дальнейшего поиска.
Противоречия между теорией и фактами - главный источник появления проблем и задач в науке. Источник, но еще не сама проблема или задача. Наличие этого противоречия можно охарактеризовать как предпроблемное состояние научных знаний. Проблема, а затем задача возникают при появлении потребности в устранении противоречия.
Противоречие между теорией и фактами проявляет себя при использовании теории как метода, средства достижения некоторых познавательных целей - объяснения, предсказания, систематизация фактов. Удовлетворяя этому требованию, включающиеся в теорию знания могут оказаться средствами:
а) достаточными и необходимыми для достижения познавательной цели;
б) достаточными, но ненеобходимыми;
в) не достаточными, но необходимыми;
г) не достаточными и не необходимыми;
д) внутренне противоречивыми.
Очевидно, что случаи а) и б) соотносятся с определением задачи, а в) и г) - с определением проблемы. Случай г), как увидим, характеризует наличие мнимых проблем науки. Рассмотрим эти случаи в указанной последовательности.
а) Знания как средства, достаточные и необходимые для достижения познавательной цели. Этот случай характерен для хорошо сформулированных задач. Здесь результат оптимально детерминирован наличными знаниями. Он уже заключен в данных задачи и может быть получен на их основе дедуктивным путем. В качестве элементарной иллюстрации можно взять задачу на сборку механизма по соответствующей схеме (чертежу) при наличии полного набора деталей. По принципу достаточности и необходимости составляются учебные задачи в учебниках и учебных пособиях. Не редки подобные ситуации и в научных исследованиях, особенно на их завершающих этапах.
б) Знания как средства, достаточные и ненеобходимые для достижения познавательной цели. Эта ситуация описывается задачами с избыточными условиями. Избыточность некоторой системы означает превышение объема информации или меры сложности структур системы по сравнению с минимальными значениями, необходимыми для достижения цели. Избыточные условия осложняют вычленение данных, необходимых для нахождения правильного ответа, хотя он неявно заключен в самой формулировке задачи и выводится из нее в соответствии с определенными правилами преобразований. Хорошими моделями задач этого типа являются многие загадки и головоломки. Они составляются так, что в условия вводятся элементы, способные замаскировать правильные ходы по нахождению ответа. Такие модели уже давно используются психологами при сравнении мыслительных способностей людей.
Иллюстрацией задачи с избыточными условиями может служить следующий факт из истории космонавтики. Известно, что идея реактивного принципа перемещения в космическом пространстве у К.Э. Циолковского возникла в 1883 году, но прошло более 10 лет упорного труда, прежде чем для осуществления перемещения в космосе была предложена ракета, о которой люди знали уже в древности. Дело в том, что вопрос о перемещении космических кораблей долгое время связывался с предвзятым мнением (т.е. с избыточным условием), что ракета является транспортным средством только в воздушном пространстве. Такой подход не давал возможности найти путь к правильному решению задачи. Успех провинциального учителя был обусловлен тем, что он отбросил это избыточное условие и взглянул на ракету как на средство передвижения вообще.
Следует различать две разновидности избыточности: во-первых, «шум», т.е. информацию, совместимую с условиями задачи и независимую от них; во-вторых, информацию, совместимую с ними и зависимую от них. Первый случай является особенно характерным на начальном этапе проникновения в сущность вещей и процессов, на уровне их эмпирических описаний. Фиксация наиболее существенных абстракций в условиях задачи позволяет отсеять случайное, второстепенное, поверхностно-ограниченное и, таким образом, оптимизировать задачу. Формулирование правил выделения абстракций такого рода - насущная задача диалектической логики как теории познания сущности явлений. Во втором случае в качестве избыточных средств могут выступать тавтологии, эквивалентные выражения, следствия данных задачи и т.д. В устранении этой избыточности большую роль играют правила формальной логики (частично об этом речь шла в первом параграфе данной главы).
Анализ историко-научного материала убеждает в том, что устранение избыточности нельзя рассматривать как нетворческую, механическую процедуру. Одним из величайших достижений математической мысли является, например, доказательство невозможности «квадратуры круга». Средства для такого доказательства появились на том этапе развития математики, когда были открыты трансцендентные числа и начала разрабатываться их теория. Но на них нужно было обратить внимание, распознать и выделить в накопленном багаже математических знаний, что и сделал немецкий математик Ф. Линдеман в 1882 году.
в) Знания как средства, не достаточные, но необходимые для достижения познавательной цели. В этом случае мы имеем дело с действительными и хорошо сформулированными проблемами. Их условия непротиворечивы, независимы и одновременно неполны. Неполнота условий имеет своим следствием то, что исследователь оказывается как бы на распутье, не может принять обоснованного решения, ответ на проблему колеблется между некоторыми альтернативами. Средства позволяют получить лишь частичный результат -гипотезу, подлежащую дальнейшему исследованию.
Полнота условий проблемы и, следовательно, ее разрешимость достигается в процессе синтетической деятельности в неопределенной среде, путем введения различного рода ограничений и уточнений. Стремление разрешить проблему без принятия такого рода мер ведет, как правило, к бесплодным дискуссиям, к напрасной трате времени и средств. Подходящей моделью такого рода ситуаций служит известная задача Льюиса Кэрролла «Обезьяна и груз»:
«Через блок, прикрепленный к крыше здания, переброшен канат, на одном конце каната висит обезьяна, к другому привязан груз, вес которого в точности равен весу обезьяны. Допустим, что обезьяна взбирается вверх по канату. Что произойдет с грузом?»
Заданные условия здесь недостаточны для того, чтобы в полной мере обосновать какое-либо однозначное решение. Ответ зависит от дополнительных ограничений, используемых при его нахождении. Если не обращать внимание на трение каната о блок, массу каната и блока, то обезьяна и груз будут двигаться вверх с одинаковыми ускорениями. Их скорости в любой момент будут равные, и за равные промежутки времени они пройдут равные расстояния. К иному результату приведет учет массы блока, также трения и массы каната. Именно с этим были связаны разногласия и неоднократно возникавшие на страницах популярных изданий по физике споры относительно того, какое решение считать правильным.
Чем больше не хватает средств для нахождения исчерпывающего ответа, тем шире пространство возможностей решения проблемы, тем шире сама проблема и неопределенней конечная цель. Многие из таких проблем не по силе отдельным исследователям и определяют границы целых наук.
Формулировка всякой действительной проблемы содержит в себе подсказку, где нужно искать средства, которых недостает. Они не находятся в сфере в абсолютно неизвестного и обозначены в проблеме некоторым образом, наделены некоторыми признаками. Например, для физиков долгое время остается загадкой природа шаровой молнии. Вопрос «Какова природа шаровой молнии?» подсказывает, что отыскиваемое должно быть подчиненным понятию причины, неявно зафиксированному в предпосылке данного вопроса.
г) Знания как средства, не достаточные и не необходимые для достижения познавательной цели. Эта ситуация характерна для плохо сформулированных, диффузных проблем. В них, с одной стороны, имеется избыточная, но не противоречивая информация, а с другой - требуются усилия по отысканию данных, сужающих проблему к пределам, позволяющим применить аналитические методы решения.
Использование недостаточных и ненеобходимых средств таит в себе интересные следствия. Деятельность по достижению в условиях недостаточности, как правило, стимулирует интеллектуальную активность исследователя. В своем стремлении найти недостающие средства он испытывает на пригодность имеющиеся у него возможности, находит новые, в том числе такие, что являются избыточными и противоречащими по отношению к намеченной цели. Но последние могут дать только побочный результат. По своей сущности они не детерминированы поставленной целью и потому рассогласованы с ней. Стремясь к цели, субъект познания, образно говоря, «не ведает, что творит». Такого рода результаты древние греки назвали поризмами, и их в творческой деятельности бывает не меньше, чем запланированных результатов.
д) Знания как средства, внутренне противоречивые. Противоречивость можно рассматривать как разновидность избыточности. Ее появление допустимо трактовать как итог присоединения к целестремительной системе некоторого рода ограничений, исключающих достижение цели. Можно, например, построить квадрат, равновеликий данному кругу, но если исходить из ограничивающего условия, что в качестве средств построения должны использоваться лишь циркуль и линейка, то цель окажется недостижимой. Противоречивость средств ведет к возникновению мнимых проблем в науке. История науки и техники знает немало примеров такого рода. Классический из них - проблема вечного двигателя. Его идея противоречила фундаментальным принципам естествознания. Поэтому данная проблема не имела решения. Доказательство невозможности решения, которое считается наиболее трудным с методологической точки зрения, влечет за собой переформулировку некорректно поставленного вопроса, но уже без противоречия. В частности, вопрос «Как построить вечный двигатель?» был в итоге заменен на вопрос «Возможно ли построить вечный двигатель?».
Поризм - постоянный спутник подобного рода ситуаций. Многие из незапланированных результатов в науке и технике появились как продукт «великих ошибок», что сопутствуют процессу познания и преобразованию человеком окружающего мира. Алхимики усовершенствовали технику химического эксперимента, а их напрасные поиски «философского камня» привели к открытию фосфора, изобретению технологии производства фарфора и т.д. История поисков вечного движения тесно переплетена с историей установления основных законов динамики и термодинамики.
Гипотеза
После того, как проблема или задача поставлена, начинается поиск ее разрешения. На этом этапе развития научных знаний центральное место принадлежит гипотезе.
Гипотеза - предполагаемое решение некоторой проблемы. Заведомо истинный, как и заведомо ложный ответ на нее не может выступать в качестве гипотезы. Ее логическое значение находится где-то между истинностью и ложностью и может вычисляться в соответствии с законами теории вероятностей.
Главное условие, которому должна удовлетворять гипотеза в науке - ее обоснованность. Этим свойством гипотеза должна обладать не в смысле своей доказанности. Доказанная гипотеза - это уже достоверный фрагмент некоторой теории.
Основания, на которые опирается гипотеза, являются положениями необходимыми, но не достаточными для ее принятия. Это то, что называется известным в проблеме, ее предпосылками. Между ними и гипотезой имеет место отношение следования: по законам дедукции из гипотезы выводятся предпосылки проблемы, но не наоборот. Если же в качестве посылок взять предпосылки проблемы, а в качестве заключения - гипотезу (естественная ситуация в процессе развития научных знаний), то логическая связь между ними выступит в форме некоторого варианта редукции.
Характерно, что в случае задачи мы имеем дело с «вырожденным» случаем гипотезы - одним полным, строго детерминированным ответом. В случае проблемы с необходимостью выявляется более одной гипотезы, более одного полного ответа, каждый из которых не является строго детерминированным.
Необходимым условием связи между проблемой и гипотезой является единый понятийно-терминологический аппарат - требование, значение которого часто недооценивается. Паранаучные соображения, как правило, игнорируют это требование, и поэтому ошибаются даже выдающиеся ученые. Когда Галилей столкнулся с непредвиденным поведением воды, которая не пошла за поршнем из глубокого колодца, то это не вынудило его отказаться от мысли, что «природа боится пустоты». Связанный концепцией здравого смысла и соответствующим ему разговорным языком, он незначительно изменил ее, посчитав, что природа боится пустоты не беспредельно и может поднять воду только на определенную высоту. Меру этой боязни он определил в 18 флорентийских локтей. И.П. Павлов для объяснения «непроизвольных движений» животных обратился к понятиям воли, цели, желания, своеволия - понятиям, с которыми боролся всю свою сознательную жизнь.
Когда Наполеон, получив экземпляр «Изложения системы мира» Лапласа, сказал автору: «Ньютон в своей книге говорит о боге, в Вашей же книге я не встретил имени бога ни разу», - Лаплас, глубоко верующий человек, ответил: «Я не имел нужды в этой гипотезе, гражданин первый консул»1. Такую реакцию великого ученого нетрудно понять, если учесть последовательность, обусловленную преданностью той понятийно-языковой системе, которая была им принята.
Всякая гипотеза имеет тенденцию превращения в достоверное знание. Это превращение сопровождается дальнейшим обоснованием гипотезы, которое идет теперь не со стороны проблемы, а со стороны внешнего материала, с которым она соотносится. Этот новый этап обоснования называется проверкой гипотезы. Проверка- достаточно сложная процедура и может сопровождаться различными подходами - доказательством, опровержением, подтверждением, оспариванием.
Например, в 1846 году И.Г. Галле доказал гипотезу, выдвинутую У.Ж.Ж. Леверье о местонахождении и траектории новой планеты, которая потом была названа Нептуном. Доказательство состояло в том, что И.Г. Галле просто выявил ее в процессе визуального наблюдения там, куда указал И.Ж.Ж. Леверье.
В 1774 году Дж. Пристли, выделив кислород («дефло-гистированный воздух») и установив, что этот газ поддерживает горение, оспорил флогистоновую гипотезу. Кислородная гипотеза горения нашла дальнейшее подтверждение (и достаточно сильное) в работах А.Л. Лавуазье 1785 года.
Очень часто ученым приходится безвозвратно отказываться от гипотезы в связи с ее опровержением. Такая судьба оказалась у гипотезы истечения Ньютона, в соответствии с которой считалось, что скорость распространения света в стекле, воде т.д. является более высокой, чем в воздухе, у гипотезы вечного двигателя в связи с открытием законов сохранения и др.
В борьбе конкурирующих гипотез большую роль играют так называемые решающие эксперименты. Они проводятся тогда, когда из этих гипотез удается дедуцировать следствия, противоречащие друг другу, но которые можно сопоставить с данными эксперимента. Подтверждение следствий одной гипотезы будет свидетельствовать об опровержении следствий другой. Последнее означает, что и гипотеза, из которой получены такие следствия, также должна быть признана ложной. Гипотеза, альтернативная ей, хотя и не признается пока истинной, но приобретает большую вероятность.
Достижение многих целей невозможно без разрешения комплексов проблем и задач. Рассматривая эти комплексы, мы с необходимостью выходим на одно из важнейших, но слабо изученных понятий методологии науки - понятие научно-исследовательской программы.
Научно-исследовательскую программу можно представить как иерархию задач и проблем по достижению творческого результата. Не исключается, что в качестве такового может выступать некоторая общечеловеческая ценность, например, истина или творчество само по себе. Это делает научно-исследовательскую программу иерархической системой, обладающей нежесткими, даже расплывчатыми характеристиками. Принципиально нежесткими должны быть программы, направленные на исследование самоорганизующихся систем.
Тем не менее в структуре научно-исследовательской программы, жесткая она или же нет, правомерно выделять хотя бы некоторые промежуточные и конечные цели, соотношение которых со средствами означает постановку соответствующих задач или проблем. В зависимости от характера последних нужно различать программы реализуемые и нереализуемые, реализуемые актуально и потенциально, оптимальные и неоптимальные. В отличие от нереализуемой программы реализуемая в своей структуре содержит разрешимые задачи и проблемы. Программу, реализуемую актуально, можно представить как совокупность субординированных разрешимых задач. В ней разрешение задачи Zk по достижению конечной цели упреждается решением задачи Zk-1 по достижению промежуточной, точнее, предконечной цели; Zk-1 предваряется решение Zk-2 и т.д. Структура потенциально реализуемых программ отличается наличием не только актуально разрешимых задач, но и проблем. Оптимальной является актуально реализуемая программа, у которой условия каждой задачи не являются избыточными, т.е. они необходимы.
Таким образом, формы развивающихся знаний находятся между собой в неразрывной связи и взаимообусловленности. В то же время в процессе научного исследования каждая из них соответствует строго определенному этапу. Ориентация в этих формах, знание методологических требований - необходимое качество каждого исследователя.