Формы научного познания.

Факты образуют живую ткань любого знания.

Между тем, широко бытует мнение, что факт и объект — это одно и то же. Так считают и некоторые философы: Л.Витгенштейн, например, говорил, что "мир есть совокупность фактов, а не вещей". Мы здесь будем строго различать объект и знание о нем у субъекта, в связи с чем мы будем понимать под фактом некоторое достоверное знание об объекте в форме суждения. При этом исследователь отображает данное суждение в терминах языка определенной теории, так что одно и то же может выглядеть (описываться) в разных языках по-разному. Например, в обыденном языке (и мышлении) нормой стало выражение "У меня температура" (человек болен). На языке сторонника теории теплорода (была такая) надо бы сказать об увеличении количества теплорода в организме. Сторонник теории, где употребляются понятия энергии, температуры (степени нагретости тела) говорят о повышении температуры как результата увеличения кинетической энергии молекул в организме. И тому подобное.

В научном мышлении факт выражен в виде единичного суждения, даже если речь идет о совокупности многих объектов. Но описание факта в науке всегда, как говорят методологи, "теоретически нагружено", то есть связано с определенной концепцией и теоретическими терминами. Подчеркнем еще раз: в самой действительности никаких фактов нет, они — в головах людей.

В этой связи находится то, что мы часто предполагаем какие-то свойства, отношения и т.п. в виде суждений, — гипотетические факты. Вообще надо различать "наблюдаемые" и "ненаблюдаемые" факты и понимать относительность и историчность их различения. Заметим, что термины "наблюдаемые" и "ненаблюдаемые факты" неудачны и неточны. Лучше бы сказать: "факты наблюдаемого" и "ненаблюдаемого". Пример последних утверждений, что Земля шар, хотя мы ее как шар непосредственно не видим. Для космонавта же это наблюдаемый факт. Наука широко оперирует и теми и другими, исходя из мысли о наличии в мире общего и всеобщего, а не только уникального и неповторимого. Отсюда и возможность конструировать факты, обобщая единичное до общего и всеобщего.

Факты можно подразделить в целом при сравнении их друг с другом на однородные (скажем, все случаи притяжения тел к Земле, рождения живых существ и их смерти, необходимой связи людей друг с другом в обществе и т.п.); неоднородные (как, например, трения тел, магнетизма, питания живых существ, парламентские выборы и т.д. в сравнении друг с другом); массовид- ные (для групп и совокупностей любого рода вроде взаимодействий частиц материи, молекул газа, демографические процессы и т.д.); фундаментальные (как переход тепла от более нагретого тела к менее нагретому, другие факты из физики, химии, биологии, кибернетики и информатики, и др.) и нефундаментальные (например, характер ветвления кроны конкретного дерева, размещение в данном городе сетей коммуникаций, торговых точек, ваше падение на улице, поломка конкретной машины и т. п.).

Заметим, что эти классы фактов пересекаются друг с другом и их принадлежность к этим классам может быть относительной, зависеть от системы отсчета и задач описания и т.п. Однородные факты могут быть обобщены, когда познание схватит более глубокую сущность с помощью тех или иных методов познания. Так, фундаментальный закон природы — закон сохранения энергии — на деле создан за счет обобщения законов сохранения механической, тепловой и электрической энергии. При желании примеры можно продолжить.

Известный физик М.Борн писал: "Все наше познание природы начинается с накопления фактов, многочисленные факты обобщаются в простые законы, а последние в свою очередь обобщаются в более общих законах".

Гипотеза как форма научного познания и (одновременно) как метод ведет на основе фактов разного рода через формулирование законов и принципов к научной теории. В современной науке гипотезы — это своеобразные локомотивы науки. Вместе с тем, в истории науки погибших, не ставших законами, принципами и теориями гипотез, — бесчисленное множество. Поэтому говорят, что наука — это кладбище гипотез. Эти гипотезы, которые вызывались в воображении исследователей теми или иными реальными проблемами (и химерическими тоже — такими как создание "вечного" двигателя), сами подталкивали к сбору новых фактов.

В своем развитии гипотеза как предположение проходит ряд стадий: 1) накопления фактов; 2) выдвижения простейшего предположения, часто на базе аналогии; 3) накопления новых фактов; 4) формулирования зрелой гипотезы и получения следствий из нее, вплоть до развертывания целой теории; 5) подтверждения гипотезы или ее опровержения. В последнем случае гипотеза превращается в закон, принцип (в рамках аксиоматизированной теории) или даже становится теорией. Все зависит здесь от ранга, уровня общности гипотезы.

Формально, гипотеза — это суждение или их целая связанная группа, система суждений. Но настоящая научная гипотеза никогда не строится на пустом месте. Она связана со всем знанием о предмете, междисциплинарным знанием, вроде логики и математики, и из них вытекает.

Иногда гипотезу противопоставляют опыту. Так, Ньютон говорил: "Гипотез я не измышляю". Но, ведь, и сам Ньютон находился среди гипотез, как среди пчел в пчелином рое. Разве не было у него гипотезы о "мировом эфире", о бесконечно большой скорости передачи взаимодействий, о всеобщности Евклидового пространства, об абсолютном пространстве и времени, других гипотез? Другое дело, что это все он не осознавал как гипотезы и считал очевидным. Мы все слишком многое считаем очевидным и в итоге заблуждаемся!

В истории науки известно и преувеличение роли гипотезы. Сторонником такой идеи был, например, известный французский математик и физик- теоретик А.Пуанкаре (см. его книгу "Наука и гипотеза").

Группировку гипотез по их видам мы делать не будем, так как она в основном совпадает с группировкой законов.

Закон — это как бы ставшее знание, чаще всего — результат индукции, аналогии, синтеза и подтверждения гипотез на опыте. Понятия закона и гипотезы однопорядковые. Закон науки схватывает повторяющееся, прочное, необходимое, существенное, устойчивое в законе любой природы. Форма его — суждение. В математике его эквивалент — теорема. Впервые понятие "закон природы" мы найдем в XVII веке у Декарта, Гоббса и Спинозы, позднее появилась мысль, что все существующее в природе может создаваться только по ее законам. При этом закон не лежит на поверхности, а как бы высвечивается через явления, свойства, отношения. Он еще должен быть понят, осмыслен и описан на языке науки. Смысл знания закона — предвидение возможных состояний объекта и тенденций его изменения и развития.

В основе появления закона лежит напряжение между сложившимися сторонами целого, его полюсами, противоречие. На основе этого вначале развивается тенденция. Различают также законы-тенденции (или "закономерности", характерные для сложных систем (биологические, социальные, смешанные системы). Таковы законы эволюции жизни, общественного прогресса, экономики, экологии, развития самой науки и др. Вообще, по разным критериям и основаниям, можно построить целый ряд независимых и пересекающихся группировок и классификаций известных науке законов. Различают всеобщие, частные и конкретные законы. Для всего физического мира всеобщими законами будут законы симметрии или сохранения; частными будут законы отдельных миров физического и духовного (механики, теплоты, языка, мышления и др.); о конкретных законах отдельных объектов мы узнаем нередко сами из практики. По их характеру выделяют качественные и количественные законы. Первые чаще всего можно встретить в сфере очень сложных систем; законы физики, химии, техники, технологии, экономики, управления и др. — в основном количественные и количественно- качественные.

Необходимо выделить законы по их назначению: законы для описания и законы объяснения. Описателен, например, закон всемирного тяготения, так как он не объясняет причину тяготения; напротив, объясняющий закон говорит о том, почему протекает данное явление, почему так-то устроен данный объект. Форма последнего — "Если..., то...". При этом важно оговорить условия ("наложенные связи" как говорят в механике), а также разного рода ограничения. В методологии поэтому различают законы "дозволения" (их большинство) и законы "запрета", невозможности (такие, как недостижимости абсолютного нуля температуры, передачи тепла от холодного тела к нагретому, принцип Паули в теории атома и др.).

Законы можно различать и по уровню абстрактности — как феноменологические, так и абстрактные. Первые — описательны, чаще всего качественные, а не количественные, они — эмпирические по происхождению и слабо математизированы. Их множество в разных областях, особенно в наблюдениях за погодой, в геологии, биологических и социальных науках, в сферах производства и экономики. Часто они лишь первичная форма обоб- щения. Вторые, опираясь на мощный аппарат абстракций, количественный математический аппарат и модели, включая информационные и кибернетические, выражаются в виде функций и уравнений разного рода. Кстати, именно математические модели чаще всего в современной науке и ведут к обобщениям в виде научных законов. Здесь, как нигде, проявляется огромная эвристическая сила математики и моделирования.

Вообще, наука лишь тогда достигает совершенства, когда она выходит на дорогу обобщений на уровне такого рода законов.

Принципы. Вспомним теперь, что было сказано вначале: закон — это нечто подобное математической теореме. Если же закон помещен не в конец, а в начало цепочки познания (вместе с другими), то, формально, его роль такова же, как аксиомы в математике. То же самое можно проделать и с гипотезами. Мы сможем из них развернуть цепочку следствий. В итоге перед нами будет уже в аксиоматической теории то, что в естествознании и в технических теориях называют "принципом" или "началом". Формально говоря, принцип — утверждение, однопорядковое с законом, но помещенное в начало цепочки умозаключений и выводов, а закон — следствие, но не одного принципа, а их группы, входящих в основания, в аксиоматику теории.

Принципы совместно с научной картиной мира, специальной исследовательской программой и парадигмой (то есть особым углом зрения на проблемы некоторой предметной области), фундаментальными понятиями, гипотезами и законами подводят нас к возможности развернуть научную теорию.

Научная теория. Под научной теорией как раз и понимают систему утверждений об объектах, связанных отношениями выводимости и зависимости. Научная теория — это не только форма знания и познания. В широком смысле это так, но это и главная единица теоретического знания, с которой сталкивается всякий, кто учится, исследует, конструирует, проектирует и действует. Говорят, что не ничего практичнее, чем хорошая научная теория.

Подчеркнем, что теория имеет сложную структуру. В ее состав входит "ядро" или основания теории, то есть система принципов и основных понятий теории. В формальных теориях в него включают правила операций над величинами и язык (термины и символы теории). Последний тип теорий — это высший, предельный тип. Он характерен для математики и математической логики — в основном дедуктивных по способу вывода теорем (в содержательных теориях вроде физики — законов) и следствий, а также приложе- ний в практику. Вместе с тем никому еще не удалось выстроить теорию на одном-единственном принципе: как правило, их всегда несколько.

Мы уже говорили о том, в каких отношениях должны находиться аксиомы или принципы теории. В целом, в основаниях не бывает противоречащих друг другу принципов и лишних принципов, хотя могут быть и не все необходимые принципы. Это определяется вмешательством заданного многомерного пространства и его топологии. Что такое возможно, было доказано Б. ван Фраассеном. Заметим, что в основаниях теорий аксиоматического типа содержится также и все возможное количество следствий ( то есть, принципы — это "свертка" всех возможных утверждений теории, их консерв). Подобный концентрат информационно хорошо обозрим, он эвристичен, лишь бы мы сами владели техникой вывода и логикой. Заманчиво было бы уложить хотя бы крупные блоки информации о мире и о нас в подобные "свертки"!

Вообще, в фактуальных теориях, а это все науки, кроме логики и математики, сами прототипы теории суть реальные объекты (как в лингвистике и др.). Материальные прототипы между тем противоречивы, а информация о них чаще всего бывает неполной. Отсюда громадные трудности аксиоматизации содержательного знания и познания.

Заметим, что гипотезы, законы и принципы — на языке методологии и логики — суть номологические утверждения (от гр. "номос" — закон). В познании приходится учитывать роль и философских принципов, когда мы, например, задаем тип причинности (жесткий или вероятностный), тип пространства и времени, роль принципов системности (например, что сумма свойств целого не равна сумме частей) и др. Все это приходится учитывать, когда конструируется аксиоматика теории и её основные утверждения.

В зависимости от соотношения теоретического и эмпирического, возможностей математизации и обобщения, все научные теории разных областей знания развиты сегодня неодинаково. Механика и вся физика, целый ряд их приложений, особенно инженерных, технических дисциплин, некоторые области теории управления и информации и другие - ближе всех к идеальному типу, то есть к аксиоматизированной и формализованной целиком теории. Но различия феноменов в разных областях ведут к различию и самих теорий. Среди них можно выделить математические, естественнонаучные, технические, экономические, кибернетико-информационные (вместе с языкознанием), социальные, философские и др.

Теории можно подразделить, противопоставив описательный и объясняющий подходы и получить цепочку: 1) феноменологические; 2) полуфеноменологические; 3) объясняющие. В первых вообще не пытаются свести описание явлений (феноменов) к внутренним законам (фенология, описательная астрономия и др.). Вторые характерны для технического и технологического знания (теория машин и механизмов, электротехника, химические технологии и др.). Для них важнее всего прагматическая и прикладная стороны. Третий тип — это фундаментальные теории природы, общества и мышления, начиная с космологии и физики, кончая теориями общества и логикой.

Теории можно различать по их целям, методам и функциям: описательные, объясняющие, классифицирующие, жестко детерминированные и вероятностные (статистические).

Для нас важна классификация по уровню развитости, которая обусловлена неизбежным различием в фактуальной базе теорий, языке, методах получения знания и способах проверки его на достоверность. Тогда мы получим три типа теорий: 1) эмпирические; 2) математизированные; 3) дедуктивные. Последний тип подразделяется по степени близости к идеальному: а) на гипотетико-дедуктивные; б) аксиоматические теории. Можно заподозрить, что вся эта классификация отображает исторический ход развития теорий, который математика в общем-то в основном прошла. Историкам математики это известно. Содержательные теории физики, теории управления и информатика близки к тому. Вместе с тем, история науки не закончена, и предельным состоянием ее был бы идеал единой и формализованной науки. Увы! Даже математика еще не достигла такого уровня, а в фактуальных не прекращается напор новых фактов.

Теперь коротко о состоянии каждого из этих типов теорий и о примерах соответствующих теорий.

Эмпирические теории. У них очень велик фактуальный базис, в котором не все обобщено. Соответствующие законы здесь выводятся индуктивно или по аналогии. Велика роль анализа, но невелик по масштабам синтез. Значительное место занимает естественный язык и различные описания, классификации. Правила логики и обработки информации специально не оговариваются, а используется обычная формальная логика и математика. Результаты теории не проверяются на корректность специально. Примеры: теория эволюции Дарвина, физиология высшей нервной деятельности, языкознание, фенология, описательная астрономия и др.

Математизированные теории. Они носят полукачественный, полуколичественный характер, используют широко язык математики и родительский язык предшествующих теорий (как этапов их собственного развития). Логика и операции над объектами тоже не задаются, а проникают в них из применяемой математики и информатики. Примеры: теории элементарных частиц, кроме теорий Великого объединения, теории ядра; молекулярная генетика и цитология; математическая лингвистика; экономико- математические теории и др.

Дедуктивные теории. О них выше уже немало сказано. Исторически первый этап таких теорий — знаменитые "Начала" Евклида. В этих теориях логика и язык, а также операции строго оговариваются и они формализованы. Важнейшая проблема для них — это проблема их интерпретации (в физике ее называют проблемой "физического смысла" и приложений). Исходные принципы и аксиомы считаются доказанными или достоверными. Заметим, что в математике аксиоматика вообще не требует такого обоснования. Весьма острой проблемой в содержательных теориях дедуктивного типа яв- ляется проверка соответствия следствий из оснований самой действительности. Все эти теории подразделяются на три вида:

а) в гипотетико-дедуктивных теориях исходные принципы частично эмпирически обоснованы, частично заимствованы из других теорий, частично являются гипотезами. Принимается определенная логика, язык и система операций над объектами. Фиксируется объект, как продукт идеализаций и обобщения. Примеры: термодинамика, астрофизика и др.;

б) в конструктивных теориях внутри аксиоматики могут быть принципы, принимаемые без доказательства и обоснования. Объекты теории и утверждения вводятся обязательно путем предварительного их конструирования в виде идеализированных объектов, моделей, вводятся специальные язык и операции и т.д. Примеры: электродинамика Максвелла, теория информации и др.;

в) аксиоматические теории, как уже ясно, выше обрисованы. Примеры: геометрические теории, теории множеств и групп, логические теории и др.

В науке существует резкая критика ряда современных теоретиков и методологов против идеала науки аксиоматического типа. Говорят, что аксиоматика — это "смирительная рубашка" и тормоз для развития теорий, и что цель науки — безудержное размножение теорий с целью их последующего отбора путем опровержения (П. Фейерабенд).

Известный математик XX века Д. Гильберт, напротив, считал, что внутри жесткого каркаса дедуктивных теорий происходит наращивание понятий и утверждений, их переосмысление и т.п., а, значит, их развитие. Как пример он приводит углубление понятий числа и вообще теории множеств в математике. Мы укажем здесь также на развитие дискретной математики в связи с компьютеризацией и т.п. Между тем, в методологии науки показано, что на одном и том же фактуальном поле могут быть построены разные теории, которые потом могут долго конкурировать друг с другом, становиться дополнительными и т.д. Как пример — геометрические теории (Евклида, Лобачевского, Римана и др.), механика Ньютона, механика Гамильтона и механика Герца.

Все, хотя и кратко описанные здесь методы не исчерпывают традиционную логико-методологическую проблематику. В методологии науки существует немало новых проблем. К их числу относят развитие общей эволюционной теории в связи с развитием синергетики, проблемы описания сложности и комплексный подход, описание нечетких систем и описания многопараметрических систем, анализ таких форм знания, как проект, роль компьютеров для теории и смысл виртуальных миров, другие проблемы. По этим вопросам существует обширная литература, но нельзя сказать, что все вопросы решены. Наука в своем стремительном развитии ставит перед методологией и всей философией все новые и новые задачи.