Научное познание

Наука понимается и как система знаний, и как деятельность, направленная на получение знаний. Что исследуется и как исследуется? Это фундаментальные вопросы науки. Научное знание в принципе может быть охарактеризовано со следующих позиций:

• системность;

• возможность логического доказательства;

• возможность экспериментальной проверки;

• отчетливое языковое выражение мысли.

Методология науки как философская дисциплина понимается как учение о методах, формах научного исследования, его структуре, движущих силах и т. д. В науках применяются разнообразные методы исследования. Одни – специфические для той или иной науки (например, метод условных рефлексов), другие используются рядом наук (например, метод меченых атомов), третьи применяются во всех науках (например, метод моделирования). Философская методология ставит своей задачей выяснение общих закономерностей, «алгоритмов» научно-познавательной деятельности на основе изучения и обобщения тех методов, средств и форм исследования, которые используются в науках.

С первого взгляда может показаться, что исследовательская деятельность ученого индивидуальна и неповторима, однако эта точка зрения ошибочна. Проведенный методологами анализ творчества классиков науки, специфики и структуры научного исследования показал, что, несмотря на различия изучаемых объектов, исторических условий, социальных и национальных различий исследователей, в их деятельности, поскольку они стремятся достичь истины, обнаруживается некоторая общая закономерность.

Научное исследование проходит последовательно три стадии: эмпирическое, умозрительное и теоретическое исследование. На каждой из этих стадий с помощью определенных познавательных процедур получаются специфические формы знания.

Указанная последовательность стадий обусловлена тем, что конечная цель научного исследования – раскрытие сущности изучаемого класса явлений, т. е. объяснение этих явлений. Но прежде чем объяснять эти явления, нужно их познать, т. е. описать. Эту задачу решает эмпирическое исследование, поэтому именно с него и начинается научное исследование.

После того как изучаемая предметная область описана, обычно вначале делается попытка объяснить ее с помощью имеющегося старого теоретического знания. Когда на этом пути не удается достичь успеха, возникает необходимость в новом теоретическом знании. При этом оказывается, что принципиально новое теоретическое знание не может быть получено ни посредством индуктивного обобщения опытных данных, ни посредством дедуктивного вывода из старого теоретического знания. Приходится прибегать к помощи творческого воображения, фантазии, интуиции, т. е. к умозрительному исследованию. Именно умозрительное исследование генерирует новые идеи, на основе которых затем разворачивается теоретическое исследование, формируется новая теория, объясняющая эмпирическое знание.

Первичной процедурой эмпирического исследования новой предметной области является наблюдение. Наблюдение – это восприятие с помощью органов чувств (а также приборов) исследуемых явлений в условиях, когда исследователь не вмешивается в естественное течение событий. Результатом наблюдения является чувственный образ (ощущения и восприятия). От обычного чувственного познания научное наблюдение отличается своей целенаправленностью и организованностью. Научное наблюдение обычно связано с решением определенной научной проблемы или задачи. Целенаправленность наблюдения связана с наличием предварительных идей, предположений, которые вызывают необходимость в наблюдении. Научные наблюдения должны собрать данные, которые могут стать основой для последующих разработок.

В процессе наблюдения отображаются качественные и количественные параметры изучаемых объектов, их пространственно-временные характеристики, процессы изменения (т. е. объекты со стороны их явления).

Исторически сложились следующие виды наблюдения.

1. Непосредственное наблюдение. Наблюдение идет на основе непосредственного воздействия объекта на органы чувств наблюдателя (субъект).

Непосредственное наблюдение определяется возможностями наших органов чувств. Но возможности органов чувств биологически ограничены. Биологическая ограниченность органов чувств преодолевается благодаря применению приборов. Здесь мы имеем дело с опосредованным наблюдением, которое включает в себя два варианта.

2 Опосредованное наблюдение I типа. Между объектом и органом чувств субъекта помещается прибор П, усиливающий количественно воздействие объекта на субъект.

Примером этому варианту наблюдения может служить использование в качестве прибора лупы, оптического телескопа и микроскопа.

3. Опосредованное наблюдение II типа. Между объектом и органом чувств субъекта помещается прибор П, качественно изменяющий не воспринимаемое действие объекта таким образом, что оно становится наблюдаемым субъектом.

Примером этого варианта может служить использование компаса, преобразующего воздействие магнитного поля земли в зрительно наблюдаемые положения стрелки магнита.

Благодаря использованию приборов расширяется диапазон воспринимаемых явлений (количественно и качественно), все явления материального мира становятся принципиально наблюдаемыми; это обстоятельство положило конец агностическим сомнениям в познаваемости мира.

Результаты наблюдений зависят от органов чувств наблюдателя, средств наблюдения (приборов) и объективных свойств наблюдаемых явлений. Поэтому при анализе результатов наблюдения нужно учитывать ряд обстоятельств:

1) что в результатах наблюдения зависят от самого объекта и что – от специфики органов чувств;

2) что зависит от специфики применяемых приборов и что – от специфики самого объекта;

3) учет того, различается ли состояние и поведение объекта при наблюдении и состояние и поведение, которое имело бы место, если бы не было процесса наблюдения.

Практика научного исследования показала, что нужно учитывать влияние приборов на получаемую информацию. Чтобы результаты наблюдений давали более объективную информацию, необходимо максимально разнообразить условия наблюдения, применять различные приборы. При этом в каждом отдельном наблюдении объект будет выглядеть по-разному, но то сходное, что есть во всех наблюдениях, можно рассматривать как объективную информацию.

Второй метод эмпирического исследования – эксперимент. Различают прямой (натурный) и модельный эксперименты. В отличие от наблюдения в ходе прямого (натурного) эксперимента субъект активно воздействует на объект исследования посредством других материальных объектов – экспериментальных установок ЭУ (инструментов, аппаратов и т. д.). Реакция изучаемого объекта на эти воздействия фиксируется приборами, которыми обычно оснащены экспериментальные установки. Отсюда видно, что между экспериментом и наблюдением есть тесная связь.

В ходе эксперимента обычно производится изолирование объекта от влияния побочных, несущественных связей, осуществляется воздействие экспериментальных средств на объект, устанавливается зависимость между существенными свойствами изучаемых объектов, фиксируются данные.

Модельный эксперимент все более широко применяется начиная с середины XIX в. Необходимость использования модельного эксперимента объясняется тем, что у объекта познания есть такие особенности, которые делают затруднительными или невозможными прямые эксперименты. Так, например, объект может быть удален в пространстве или во времени, иметь очень большие или малые размеры, прямой эксперимент может быть экономически нерентабелен и т. д. Во всех подобных случаях для получения исходной научной информации целесообразно обращаться к эксперименту на моделях.

В модельном эксперименте кроме тех действий, операций, которые характерны для натурного эксперимента, добавляется операция построения модели и перехода от модели к объекту (оригиналу).

В модельном эксперименте исследуется не объект («оригинал»), а модель; оригинал непосредственно в самом эксперименте не участвует. Некоторый объект становится моделью, если он удовлетворяет следующим признакам:

1) между моделью и оригиналом имеется отношение сходства (условие аналогии);

2) модель является заместителем изучаемого объекта (условие репрезентации);

3) изучение модели позволяет получить информацию об оригинале (условие экстраполяции).

Модель должна быть не только сходна с оригиналом, но и должна отличаться от него. Именно отличие и дает возможность «обойти» препятствия, имеющиеся при изучении оригинала.

Объективные основания модельного эксперимента заключаются в существовании общих закономерностей организации и функционирования различных явлений.

Непосредственная цель и результат научного наблюдения и различных форм экспериментирования – получение и накопление фактов. Научный факт – первая, исходная форма эмпирического знания. Факт науки – достоверное знание, отображающее объективно существующие свойства явлений, результат описания и обобщения эмпирических данных.

На следующем этапе эмпирического исследования осуществляется сравнение вновь полученных фактов между собой и с ранее зафиксированными. В результате такого сравнения могут быть обнаружены зависимости фактов – эмпирические законы.

Высшей формой эмпирического знания (об изучаемой предметной области) является феноменологическая конструкция, представляющая собой дедуктивную систему, построенную на основе эмпирических законов, из которых дедуктивно выведены следствия.

Дальше – задача объяснения полученного эмпирического знания. Когда это не удается с использованием уже имеющегося теоретического знания, нужно выходить за рамки старых теорий. Исследование переходит на умозрительную стадию.

Умозрительное исследование начинается с «идеализации» имеющегося знания. Обычно здесь применяется следующая процедура. У некоторого эмпирического понятия есть признаки, имеющие количественные характеристики. Один (или несколько) признак устремляется к нулю, другие при этом принимают некоторые предельные значения. Например, в эмпирическом понятии твердого тела имеются признаки: масса, объем, способность к определенным деформациям. Устремляем объем к нулю, в результате получаем идеализированный объект («идеал») – «материальная точка». Естественно, что реальный объект не является материальной точкой; материальных объектов без объема не существует (а «материальная точка» имеет нулевой объем).

Возникает вопрос: что дает создание идеализированных объектов? Дело в том, что объяснение эмпирических данных, эмпирических законов предполагает переход с уровня явления на уровень сущности; от наблюдаемого явления нужно перейти к их внутренним, сущностным характеристикам. С помощью идеализированных объектов исследователь стремится устранить факторы, мешающие проникновению в сущность. Он мысленно идет по линии отделения сущности от явлений. Ограничив в идеализированном объекте множество признаков, исследователь получает возможность строить мысленные образы того, что происходит с оставшимися в идеализированных объектах признаками.

После формирования идеализированных объектов исследователь ищет и использует некоторый структурный образ. Элементы этого структурного образа замещаются идеализированными объектами, в результате чего в финале получается умозрительное понятие (конструкт). Например, Кеплер для понятия о всемирном тяготении использовал структурный образ магнита, притягивающего железо.

В создании идеализированных объектов и умозрительных понятий важную роль играют творческое воображение и интуиция. Это проявляется в выборе способа идеализации, нахождении структурного образа, замещении его элементов идеалами. Вообще процесс творчества предполагает выход за пределы того, что непосредственно логически вытекает из имеющихся данных опыта и теоретических положений.

Далее, умозрительное исследование продолжается в форме сопоставления и связи конструктов между собой и с имеющимися понятиями. Здесь открывается широкое поле для умозрительной деятельности. Результат ее – высказывания, содержащие конструкты (так называемые умозрительные принципы). История науки знает много примеров умозрительной деятельности. Так, Галилей, представив в воображении идеальный шар, катящийся по идеально гладкой, строго горизонтальной плоскости, пришел к выводу, что в этих условиях шар не остановится. Это умозрительное высказывание (умозрительный принцип) впоследствии легло в основу сформулированного Ньютоном принципа инерции.

Из некоторой совокупности умозрительных принципов можно дедуктивным путем сконструировать систему утверждений (умозрительную концепцию). Практически можно, исходя из разных умозрительных принципов, создать неограниченно много умозрительных различных концепций. Завершается умозрительное исследование анализом различных умозрительных концепций, отбрасыванием некоторых и выделением для последующей работы других.

Теоретическое исследование начинается с того, что из непротиворечивых, осмысленных умозрительных принципов выбираются некоторые в качестве исходных принципов новой теории. Умозрительных принципов может быть очень много, поэтому нужно как можно больше ограничить множество их, принимаемых для теоретического исследования. Здесь существенную роль, кроме их проверки на осмысленность и непротиворечивость, играет философское мировоззрение исследователя. Он не будет работать с теми умозрительными принципами, которые противоречат его философскому мировоззрению.

На основе выбранных принципов из некоторого множества знаковых структур (содержащихся в информационной области исследователя) выбирается некоторая структура для возможного теоретического закона. Из принятого как некоторая догадка предположения о структуре возможного теоретического закона разворачивается комплекс дедуктивно выведенных следствий. Предположение о структуре теоретического закона и выведенные из него следствия образуют научную гипотезу[14].

Гипотеза с гносеологической точки зрения представляет собой такое знание, истинность или ложность которого еще не установлена. Подтверждение («верификация») гипотезы превращает ее в теорию и, наоборот, опровержение («фальсификация») отбрасывает гипотезу как ложное предположение.

В процессе обоснования и проверки гипотезы используются логические и практические процедуры. Во-первых, если окажется, что следствия в гипотезе противоречат друг другу, то это заставляет думать о ложности исходного допущения. Во-вторых, в проверке гипотезы решающую роль играет эксперимент. Сначала мысленный эксперимент, в котором осуществляется переход от конструктов и новых теоретических понятий к наглядным представлениям, имеющим количественные параметры («интерпретация»), выявляются следствия, доступные экспериментальной проверке, определяется план реального эксперимента. В реальном эксперименте осуществляется проверка гипотезы. Если результаты экспериментов совпадают с логически выведенными следствиями, гипотеза подтверждена, если же выведенные из предполагаемого теоретического закона следствия не соответствуют полученным экспериментальным данным, гипотеза отвергается.

Подтверждение гипотезы превращает ее в теорию. Теория – это система логически взаимосвязанных предложений, отражающая существенные, внутренние связи некоторой предметной области. Логическая структура теории имеет дедуктивный характер: из некоторых исходных истинных предложений логически выводятся все другие.

Теория как система знаний характеризуется рядом признаков.

Предметность. Вся совокупность понятий и суждений конкретной теории должна относиться к определенной предметной области. Законы теории ограничивают предметную область, к которой относится данная теория. Они же формулируют своеобразные запреты, указывают, какие ситуации, свойства, отношения и процессы запрещено рассматривать в рамках данной теории.

Адекватность и полнота описания. Предложения теории могут описывать все существующие ситуации в предметной области теории.

Интерпретируемость. Все понятия теории должны быть интерпретируемы, выявлено их объективное содержание.

Проверяемость. Должна быть возможность установления соответствия теории свойствам и отношениям объектов ее предметной области.

Иногда предлагают признак простоты: как отсутствие излишних искусственных построений в теории.

Теория выполняет две основные функции: объяснения и предсказания. Предсказание заключается в выведении из теории следствий, допускающих возможность таких фактов и законов, которые существуют, но неизвестны, или таких событий, которые могут произойти в будущем. Научное предсказание, прогнозирование, предвидение имеют большое значение для практической деятельности людей, для эффективного управления сложными системами в области материального производства и общественного развития и контроля над ними.

Предсказание может вывести научное исследование за рамки той предметной области, относительно которой установлена теория. Тогда более широкая предметная область становится полем нового эмпирического исследования; эта область объектов также должна быть описана и объяснена. Повторяется вышеописанный цикл научного исследования. Относительно более широкой предметной области устанавливается новая теория. Отношение этой новой теории к предыдущей характеризуется принципом соответствия: при формировании новой теории, относящейся к более широкой предметной области, она не должна вступать в противоречие с установленной ранее теорией. Предыдущая теория становится частным случаем новой в пределах начальной, более узкой предметной области.