Тема 6. Методы и формы научного познания

Вопросы

1. Понятие науки. Уровни и формы научного познания.

2. Понятие метода науки. Классификация методов научного познания.

3. Рост научного знания.

Основные понятия: наука, эмпирический и теоретический уровни познания, форма научного знания, метод познания, критерий научности, научная рациональность, научная революция.

1. Наука как явление культуры представляет собой сложное, многоуровневое образование. В науковедческой литературе насчитывается около двухсот пятидесяти её определений. Основными измерениями науки выступают следующие. По способу существования - это социальный институт. Формы институциональности исторически менялись в соответствии с изменением роли науки в обществе: научные и философско – научные школы в античности (Пифагорейский союз, аристотелевский Ликей, Александрийский мусейон и др.), университеты в Средние века, академии, научные институты и лаборатории (начиная с 17 в.).

Общественное назначение наук - обеспечивать людей знаниями. В отличие от обыденных, художественных и мировоззренческих представлений о мире наука – система объективно истинного знания. Системность, целостность науки достигается специальными средствами (формулированием оснований: аксиом, постулатов, принципов, начал, установлением междисциплинарных связей между ее частями, их логической непротиворечивости и др.). Объективная истинность знания предполагает выполнение трёх условий: наличия объекта познания, соответствия знания объекту, практической проверки знания (см. предыдущий раздел). Паранауки, вводящие иллюзорные связи между явлениями вместо действительных, лишены главного качества науки – ее объективности.

В-третьих, наука является особым видом общественной профессиональной деятельности людей с присущими ему методами и инструментарием. Можно указать примеры того, как изобретение нового познавательного средства вело к возникновению новой отрасли науки или к качественной перестройке имеющейся (например, изготовление А. Левенгуком двояковыпуклой линзы положило начало микробиологии, создание электронного микроскопа - современной генетике и др.). С точки зрения интересов развития науки, метод познания в некотором отношении важнее результата, поскольку одно открытие не указывает пути к другому, а правильный метод позволяет целенаправленно добиваться новых открытий.

Итак, науку можно определить как особый вид общественной профессиональной деятельности коллективов учёных по производству объективно истинного знания.

Научное познание имеет два уровня: эмпирический и теоретический. На эмпирическом уровне объектом познания являются предметы, свойства и отношения действительного мира. Задача ученых – исследовать их как можно более точно и полно. Результатом эмпирического познания является факт.

Термин «факт» имеет много значений. Факт как форма научного знания – это высказывание о существовании предмета, о принадлежности признака предмету, об отношении предметов. Знание, содержащееся в факте, представляет собой единство единичного и общего, случайного и необходимого, существенного и несущественного. Научный факт должен быть выражен в терминах определенного, принятого в науке языка. В науке в качестве фактов признаются только те сведения, которые могут быть многократно воспроизведены различными исследователями в разное время и в различных местах. Значение для науки имеют, как правило, не отдельные факты, а вся совокупность фактов, относящихся к данной проблеме. Субъективизм в эмпирическом познании может выражаться либо в игнорировании некоторых неугодных для ученого фактов, либо в фабрикации недостоверных (измышление несуществующих явлений или преувеличение и преуменьшение значения явлений существующих). Это называется фальсификацией фактов. Подобные явления чаще встречаются в общественных науках, выводы которых затрагивают интересы людей, но и естественные науки от них не свободны.

На теоретическом уровне ученый имеет дело с продуктами предыдущего этапа познания – фактами. Они-то и составляют предмет теоретического познания. На их основе создается идеальная модель реального объекта, которая воспроизводит некоторые его существенные признаки (например, модель атома Резерфорда в физике). Характер научной деятельности на эмпирическом и теоретическом уровнях существенно различаются, а это означает, что каждый вид научной деятельности требует специфических способностей и умений. Среди выдающихся ученых немногие, среди них Архимед, И. Ньютон и Э. Резерфорд, одинаково продуктивно работали на обоих уровнях, чаще они были корифеями в одном научном амплуа (М. Фарадей, Г. Герц, П.Л. Капица – экспериментаторы, А. Эйнштейн, Н. Бор, Л.Д. Ландау – теоретики). Следует, однако, подчеркнуть, что не все науки одновременно достигают такой степени зрелости, когда возникает четкая дифференциация на два вышеназванных уровня. В большинстве научных дисциплин опытное и теоретическое познание не разделяются и выступают как стороны единого познавательного процесса (таково большинство гуманитарных и общественных наук, почти все прикладные науки: технические, медицинские, сельскохозяйственные и др.).

Основными формами теоретического познания являются проблема, гипотеза, принцип (начало), теория и др.

С логической точки зрения, проблема - это разновидность вопроса как формы мышления, направленной на уточнение или дополнение знаний. Проблема науки – это осознание взаимной противоречивости, несовместимости отдельных научных положений одной теории или различных теорий, теории и фактов, отдельных фактов. Например, наблюдаемая траектория планеты Уран не совпадала с расчетной, полученной на основе законов небесной механики. Решение проблемы привело к открытию новой планеты.

Гипотеза представляет собой обоснованное предположение о существовании какого-либо явления, его сущности, причинах, а также свойствах или отношениях с другими явлениями. В отличие от предположения научная гипотеза – всегда обоснованное суждение. Знаменитое высказывание Ньютона «гипотез не измышляю» означает не его отказ от гипотезы как формы научного мышления, а отказ от предположений, для которых еще нет оснований (речь шла о сущности всемирного тяготения, закон которого им был установлен).

Высшей формой организации научного знания является теория. Она дает целостное представление о сущности предмета, законах его строения, функционирования и развития. Она должна быть внутренне непротиворечива и практически проверяема. Назначение теории – описание, объяснение и предсказание явлений действительности.

Что значит «объяснить» явление? Эту проблему науки поставил ещё Аристотель, и он же дал ее первое решение. Объяснить – значит, выявить конечные (первые) причины вещей. Выделяя четыре вида таких причин (материальную, формальную, действующую и целевую), Аристотель сформулировал античную модель научного познания – эссенциалистскую (лат. эссенциа – сущность). Согласно Аристотелю, ответ на четыре «почему» даёт окончательное исчерпывающее знание о сущности предмета, т. е. абсолютную истину. Однако ученые Нового времени отвергли такой подход как схоластический на том основании, что никаких конечных причин явлений, а, следовательно, и конечных сущностей не существует. «Учение о конечных причинах так же бесплодно, как дева, посвятившая себя господу» (Ф. Бэкон). В естествознании место причины заняла сила. Благодаря этому понятию Ньютон объяснил движение планет. Такой подход сохранялся в эпоху классического естествознания вплоть до начала 20 в. Но в квантовой теории пришлось отказаться от такого объяснения атомных явлений, поскольку либо неизвестна природа сил, действующих в атоме, либо их нельзя измерить. Таким образом, проблема объяснения в естествознании является достаточно сложной. В целом в современной, прежде всего, математизированной науке объяснить явление – значит, вывести его из законов соответствующей отрасли знания.

Наряду с проблемой объяснения существует проблема понимания, особенно значимая для гуманитарного знания. Суть ее состоит в том, что объектом познания в гуманитарных науках часто выступают тексты и возникает задача раскрытия их смыслов, т. е. того содержания, которое авторы вложили в них. Проблема становится особенно сложной при изучении текстов, относящихся к другим культурам, например, уже умершим. Из этой потребности возникла герменевтика, первоначально частная наука, а затем философское направление. Понимание не тождественно объяснению, хотя и связано с ним. Например, можно знать теорию относительности Эйнштейна и уметь объяснять в её терминах парадоксы сокращения длины или замедления времени, но не понимать этого (на это указывает В. Гейзенберг в книге «Часть и целое», гл.3).

2. Всякий вид деятельности, чтобы быть продуктивным, должен осуществляться с использованием определенных способов, приемов, правил. Наука не составляет исключения. Бэкон назвал их органоном (орудием) познания, Декарт – методом (работа «Рассуждение о методе»). Роль метода в науке ученые осознали давно. Так, при вычислении площадей криволинейных фигур Архимед в качестве эвристического приема использовал взвешивание металлических пластинок соответствующих форм и затем давал математическое решение задачи. Выражаясь современным языком, он проводил эксперимент с использованием механических моделей.

Существует множество методов научного познания. Их можно классифицировать по различным основаниям. Например, по степени общности методы делятся на всеобщие (философские), общенаучные и частнонаучные; по объекту познания – на методы естественных, общественных и гуманитарных наук. Можно выделять методы эмпирического и методы теоретического познания и др.

Всеобщие методы, называемые философской методологией, были предметом рассмотрения предыдущей темы. Это диалектический и метафизический методы познания.

Рассмотрим общенаучные методы. Их целесообразно разбить на три группы: методы, используемые на эмпирическом и теоретическом уровнях научного познания, методы эмпирического познания, методы теоретического познания. К первой группе методов относятся абстрагирование, обобщение, анализ и синтез, индукция и дедукция, моделирование, гипотетико-дедуктивный и др.

Абстрагирование – выделение признака предмета и рассмотрение его в отвлечении от других признаков, т.е. как бы в «чистом виде». На эмпирическом уровне это достигается путем изоляции от всех побочных воздействий или путем их нейтрализации, а на теоретическом – путем мысленного выделения и отвлечения признаков. Существуют различные виды абстрагирования. Абстракция отождествления позволяет объединять предметы в классы и давать им имена (например, растение, животное, человек). Напротив, изолирующая абстракция, состоящая в отвлечении признака от предмета, служит средством получения абстрактных предметов (число, стоимость).

Обобщение – перенесение признака, присущего группе предметов, на более широкий класс. Например, расширение объема понятия «лебедь», относимого к популяции известных в Европе белых лебедей, за счет включения в него популяции сходных с ними по биологическим признакам черных австралийских птиц. В основе этого действия лежит абстракция отождествления. Обобщению подлежат не только свойства и отношения, но и методы, и теории. Например, методы, доказавшие свою продуктивность в одной отрасли науки, применяются в другой. Это, кстати, один из самых перспективных путей развития науки.

Анализ – расчленение целого на части, а синтез – противоположный процесс воссоздания целого из частей. В химии анализ – установление состава сложного вещества или разложение его на элементы, а синтез - образование сложного вещества из более простых ингредиентов. В математике анализ и синтез – это мыслительные процедуры (например, дифференцирование и интегрирование функции).

Индукция – метод познания, заключающийся в переходе от знаний об отдельных предметах класса к знаниям обо всем классе. Первоначально индукция была разработана Бэконом как метод эмпирического познания, как метод построения гипотез и их проверки на основе результатов наблюдений и экспериментов. Однако впоследствии индукция стала общенаучным методом. Дедукция – метод познания, в котором мысль идет от знания большей степени общности к знанию меньшей общности или частному. С античности и до 19 в. дедукция понималась только как теоретический метод познания (например, у Декарта) и использовалась преимущественно в математике. В философии науки даже было предложено деление наук на индуктивные и дедуктивные. В настоящее время такое противопоставление преодолено. Индукция и дедукция в научном познании взаимосвязаны и применяются как на эмпирическом, так и теоретическом уровнях. Дедуктивный метод в эмпирическом познании применяется там, где на основе общности свойств совокупности предметов делается вывод о принадлежности свойства отдельному предмету (например, при постановке диагноза больному). Индукция и дедукция как методы научного познания опираются на аналогичные формы абстрактного мышления, но не сводятся к ним, поэтому их не следует смешивать.

Моделирование – исследование объекта с помощью другого объекта, сходного с оригиналом по ряду существенных признаков. В основе метода лежит умозаключение по аналогии, согласно которому из сходства предметов по ряду существенных признаков делается вывод о принадлежности некоторого признака одному из предметов, если им обладает другой. Этот метод стал широко применяться в науке 20 в., и его значение особенно возросло благодаря ЭВМ. Модели бывают вещественные и знаковые, статические и динамические, искусственные и естественные и др. Так, система алгебраических или дифференциальных уравнений может быть знаковой динамической моделью метеорологических, биологических или экономических процессов.

Гипотетико-дедуктивный метод заключается в выдвижении гипотезы, выведении из нее следствий и их опытной проверке. Например, Н. Бор ввел в теорию атома Э. Резерфорда два квантовых постулата, противоречивших классической электродинамике, и создал новую теорию атома. Полученные на ее основе следствия совпали с результатами экспериментов, что было признано физиками как доказательство истинности теории Бора.

К методам эмпирического познания относятся наблюдение, сравнение, измерение, эксперимент и др.

Наблюдение – целенаправленное восприятие объекта познания, как правило, опосредованное применением приборов, усиливающих возможности органов чувств. Результаты наблюдения фиксируются средствами научного языка. Так, с шаровой молнией встречались многие люди, но до сих пор она не стала объектом научного наблюдения, ее свойства не зафиксированы однозначным образом с помощью приборов на физическом языке. В отличие от житейских наблюдений, имеющих случайный характер, научное наблюдение предваряется формулированием рабочей гипотезы, планируется и организовывается (создаются условия, подбираются средства, обучаются или инструктируются исполнители и т.д.).

Сравнение – метод познания, направленный на выявление сходства и различия объектов познания, принадлежащих к одному классу. Это могут быть предметы, имеющие ряд общих существенных признаков, фазы развития одного и того же предмета, свойства и отношения предметов в разные моменты времени и т.д.

Измерение – один из важнейших методов, поскольку он позволяет переходить от качественного описания объекта к его количественному описанию, что создает возможность применения математических методов. Измерение – это сравнение с объектом, принятым за эталон. Оно предполагает выполнение ряда условий: практическое выделение измеряемого свойства, создание эталонного объекта (эквивалента), установление единицы измерения, разработка процедуры измерения. Как показывает история культуры, даже измерение длин, площадей, объемов наталкивалось на большие трудности. Проблемой часто становится выбор объекта измерения: что, собственно, следует измерять. Возьмем, например, стоимость продукта труда. Сколько бы ни рассматривать товар, стоимости в нем увидеть нельзя. Но при обмене разнокачественные товары приравниваются в определенной пропорции (например, пара сапог и два мешка пшеницы). То, что люди интуитивно чувствовали с момента возникновения обмена в античном обществе, ученые-экономисты поняли лишь в 18 - 19 вв.: субстанцией стоимости является труд, а мерой стоимости – общественно необходимое рабочее время, потраченное на производство данной вещи.

Эксперимент – это целенаправленное наблюдение и измерение объекта в специально созданных и сознательно изменяемых условиях. Он объединяет все другие методы эмпирического познания. В эксперименте достигается абстрагирование измеряемого признака, т. е. его выделение и изолирование от всех побочных признаков, что позволяет наблюдать его в относительно чистом виде.

В теоретическом познании используются методы формализации, идеализации, аксиоматический и др.

Формализация – метод познания, заключающийся в представлении какого-либо знания средствами искусственного формализованного языка. Наиболее распространены математическая и логическая формализации. В первом случае содержание знания будет представлено математической формулой (уравнением, неравенством) или графическим образом (диаграммой, графиком), во втором – логической формулой. Достоинство метода состоит в том, что знание, представленное в формализованном виде, может обладать большей наглядностью и быть подвергнуто различным преобразованиям, в частности, упрощениям по строгим однозначным правилам, исключающим субъективные моменты. Эта работа иногда может быть выполнена на ЭВМ. Итоговое формализованное выражение интерпретируется (истолковывается) в содержательных терминах (в терминах объектного языка) и приобретает физический смысл. Например, П. Дирак, исследуя уравнение квантовой физики для электрона, интерпретировал одно из его решений, которое казалось лишенным физического смысла, как указание на новую неизвестную частицу – позитрон. Два года спустя, в 1934 г., эксперимент подтвердил это предположение. Примеров подобного рода открытий «на кончике пера» история науки знает немало.

Идеализация – вид абстрагирования, в результате которого конструируется идеальный (т. е. существующий посредством сознания) объект, воспроизводящий только некоторые существенные признаки реального предмета при отвлечении от всех несущественных признаков. Только благодаря введению абстрактных идеализированных объектов типа «идеального газа» стало возможным формулирование законов науки как суждений о необходимых существенных общих связях действительности, то есть стало возможным теоретическое познание.

Аксиоматический метод – это способ организации разрозненных знаний в виде логически последовательной дедуктивной системы, основанной на некоторых исходных суждениях. Эти суждения называются аксиомами (постулатами, началами). Поскольку аксиомы нельзя вывести из других суждений, их истинность приходится принять без доказательства. Правомерность выбора аксиом подтверждается косвенно, через применение аксиоматической теории для решения других задач. Доказательство истинности теории свидетельствует об истинности положенных в ее основу аксиом. Исторически первым примером аксиоматической теории была геометрия Евклида.

3. Одной из проблем теории научного познания является проблема его роста. В частности, как соотносятся старая и новые теории, описывающие одну и ту же область явлений?

По вопросу о движущих факторах развития науки сложились две концепции: интерналистская и экстерналистская. Согласно первой, предложенной А. Койре, развитие науки детерминировано исключительно внутренними причинами (противоречиями идей, стремлением к логической завершенности теории, полноте описания явлений и т. д.). Противоположная концепция, развитая Дж. Берналом, источником развития науки считает социальные факторы (общественные потребности: экономические, военные и др.). Однако анализ истории отдельных наук показывает, что решающую роль в отдельных случаях играли то внутренние (например, создание неевклидовых геометрий), то внешние (термодинамика, оптика) факторы. Поэтому однозначный ответ на этот вопрос дать нельзя.

В философии науки выделяют две модели роста науки: кумулятивистскую и антикумулятивистскую. Согласно первой, развитие науки происходит путем накопления знания, т.е. присоединения к имеющемуся знанию новых фактов, идей, теорий. Такой образ науки, впервые данный Аристотелем, сохранялся до 20 в. Однако революция в физике привела к отрицанию кумулятивистской модели. Новые физические факты (см. тему 2) противоречили теориям классической физики, и ученые встали перед дилеммой: либо сохранить классическую физику и пожертвовать новыми открытиями как недостоверными, либо признать новые факты и отказаться от классических теорий. Оба пути вели в тупик, выход из которого состоял в создании новых теорий. В середине 20 в. Т. Кун предложил антикумулятивистскую модель, согласно которой развитие науки идет скачкообразно, проходя последовательно три стадии: нормальная наука, научная революция, нормальная наука с новой парадигмой.

Центральным в концепции Куна является понятие парадигмы. Парадигма науки – это теория, признанная научным сообществом, правила и стандарты научной практики и стандартная система методов познания. Примеры парадигм: аристотелевская динамика, механика Ньютона, релятивистская динамика Эйнштейна. Нормальной наукой называется этап, на котором ученые решают «головоломки» по установленным данной парадигмой образцам. Когда же эта парадигма приходит в противоречие с фактами, не дает способа их объяснения, не указывает новых путей поиска, наступает эпоха научной революции, т. е. поиска новой парадигмы. Создание новой парадигмы и ее принятие научным сообществом означает переход науки на более высокий уровень. Наряду с термином «парадигма» были предложены другие – дисциплинарная матрица, научно-исследовательская программа. Научные парадигмы являются частным видом рациональности как важнейшего структурного элемента духовной культуры.

Рациональность (лат. рацио – разум) – этот термин в философии имеет много различных смыслов: от идеи разумности Космоса (в античной натурфилософии) до идеи разума как высшей познавательной способности человека (в классической философии). Рациональность как духовный феномен открыла элейская философия. Элеаты первыми сделали мышление человека объектом рефлексии, то есть мысль человека была направлена на исследование самого процесса мышления (см. рассуждения Парменида о бытии в теме 1). Чтобы исследовать мысль, надо сделать ее предметом, каким-то образом объективировать ее. Формой объективации мысли является слово. Его исследование привело к появлению таких наук, как грамматика, риторика, диалектика, логика, герменевтика.

В философии науки рациональность – это совокупность методов и норм научного исследования. Исторически первый тип научной рациональности предлагает Аристотель в трактате «Аналитика вторая». Аксиоматико-дедуктивный метод, учение о родах бытия, об объяснении явлений как сведении их к четырем видам причин – вот основные положения его концепции рациональности.

Наука Нового времени, опираясь на астрономию и классическую механику, создает новый тип рациональности. Он включает три основные группы предпосылок:

- онтологические: природа подчиняется объективным законам, имеющим механический характер; сложная система – это механический агрегат элементов, причем свойства системы определяются свойствами ее частей (идея аддитивной целостности); существует однозначная причинная связь явлений (одинаковые причины вызывают одинаковые следствия);

- методологические: наблюдение и эксперимент (в том числе мысленный) как основа индуктивного метода познания; метод принципов (аксиоматико-дедуктивный метод);

- гносеологические: наблюдение не вносит возмущений в поведение объекта, поэтому возможно получение объективного и абсолютно точного знания; возможность абстрагирования (выделения) отдельного свойства или взаимодействия, создания на этой основе его идеальной модели и, как следствие, возможность точного математического описания процессов.

Суммарной характеристикой этого типа рациональности является принцип механицизма, сыгравший в физике положительную роль. Однако в 19 в. он привел физику к ряду неразрешимых в рамках данного типа рациональности проблем, поэтому он начинает ограничиваться и вытесняться вследствие начавшегося процесса диалектизации естествознания (биология, геология). Наряду с динамическими законами в науку приходят вероятностные, лапласовский детерминизм заменяется статистическим. Эта тенденция ограничения механистического стиля мышления усиливается в науке в связи с революцией в физике и созданием теории относительности и квантовой механики. Принцип абсолютности и точности знания заменяется принципом его относительности (относительность к средствам наблюдения).

Конец 20 в. охарактеризовался появлением глобальных проблем, одной из причин которого наряду с причинами политического, экономического, технологического характера был научно-технический разум современного общества с его установкой на преобразование природы, ее покорение, подчинение потребностям человека. Оказалось, что существуют пределы вмешательства человека в природные процессы. Глобальный экологический кризис поставил под вопрос существование не только человека, но и жизни вообще (биосферы). Выход из кризиса невозможен без науки, но науки, иначе ориентированной. Эта новая наука должна выработать иной тип рациональности. Ее отдельные черты просматриваются уже сегодня. Она должна исходить из таких принципов, как системный подход, глобальный эволюционизм, коэволюция (то есть согласование природных, технологических и социальных процессов), принципов синергетики (науки о сложных динамических системах, находящихся в неравновесных состояниях). Идею такой рациональности еще в начале 20 в. выдвинул В.И. Вернадский в учении о ноосфере, то есть учении о разумно организованном сотрудничестве всего человечества и природы.

Важнейшим для теории науки стал вопрос о критериях научности знания. Он является главным в позитивистской философии. К. Поппер сформулировал его как проблему демаркации (разграничения) науки и метафизики. В качестве такого критерия в 20 в. принимались принцип верификации (подтверждения) и принцип фальсификации (опровержения). Согласно первому, научным признается то положение, которое подтверждается наблюдением или экспериментом. Этот метод проверки был ведущим в 17 – 20 вв. Однако иногда подтверждаются предположения, сделанные на основе явно ненаучных предпосылок (астрология, ясновидение и т. п.). Правда, в отличие от научных предсказаний их вероятность довольно низка. Но ведь и прогнозы природных и социальных процессов, делаемые на основе научного знания, не всегда подтверждаются. Поппер предложил принцип фальсификации, в соответствии с которым ученый должен стремиться не подтвердить, а, напротив, опровергнуть теорию путем постановки все более строгих экспериментов. И до тех пор, пока теория не опровергнута, она может использоваться как правильная.

В отдельных науках вырабатываются свои, специфические для них критерии истинности. Так, в математике особо значим принцип непротиворечивости. Если, например, система аксиом содержит противоречие, то для нее не существует предметной области (чисел, фигур, функций и т.д.), к которой она была бы применима. По-видимому, для науки в целом не существует единого критерия научности знания. Его роль может выполнять система методологических требований: обоснованность, достоверность, непротиворечивость, эмпирическая подтверждаемость, принципиальная возможность фальсификации, концептуальная связность, предсказательная сила, практическая эффективность (В.А. Канке). Самым надежным из них является критерий практики, о котором речь шла в предыдущем разделе.