Лекция 6. Методы и формы научного познания

План

1. Логические методы.

2. Структура эвристической деятельности.

3. Эмпирические методы.

4. Теоретические методы.

5. Моделирование и системный подход.

6. Формы научного познания.

1.

Литература: любой учебник логики. Логика – это наука о правильном мышлении, о законах необходимого перехода от одних истинных мыслей к другим, не обращаясь к наблюдению и эксперименту. Она состоит из умозаключений и рассуждений.

Научное знание – это мышление, облеченное в материально-знаковую форму. Следовательно, важное значение имеют логические методы познания. Они подразделяются на индуктивные и дедуктивные методы.

Индукция представляет собой рассуждение, в результате которого мы создаем недостоверное знание; иначе, индукция – переход от частного знания к общему. Действительно, реальность разнообразна, поэтому сходство наблюдаемых вещей непременно должно закончиться. Отсюда – главная проблема индуктивных логических методов, состоящая в том, чтобы избежать ошибки обнаружения общего признака вещей там, где его нет (ошибка «поспешного обобщения»). Рассмотрим конкретные индуктивные методы.

Методы установления причинной связи:

1. Метод сходства-различия. В предшествующих одному и тому же явлению обстоятельствах находим общее обстоятельство, а потом «убираем» его. Если вместе с исключением этого обстоятельства исчезает явление, то считаем его искомой причиной явления. Примеры с экспериментальной и контрольной ситуацией.

2. Метод сопутствующих изменений применяется тогда, когда предшествующие обстоятельства нельзя отделить друг от друга. Например, выявление причинных связей между изменениями давления, объема и температуры газов. В этом случае причинная связь, между изменениями двух параметров, исследуется при постоянном значении третьего параметра.

3. Метод остатков используется тогда, когда при установлении причинной связи имеют дело со сложными явлениями. В этих условиях рассматривается связь каждого известного элемента предшествующего явления с каждым известным элементом последующего явления, и тогда оставшийся элемент предшествующих обстоятельств оказывается причиной оставшегося элемента последующих обстоятельств. Короче, оставшаяся причина определяется таким способом исключением из известных элементов составной причины. Наиболее яркий пример: открытие планеты Нептун по гравитационному воздействию на орбиту планеты Уран.

Ограничения: методы установления причинных связей применяются только при раскрытии всех предшествующих обстоятельств, и тогда, когда эти обстоятельства независимы друг от друга.

Дедукция – это рассуждение, в результате которого мы получаем необходимо достоверное знание; другими словами, дедукция – переход от более общего знания к менее общему.

Существует четыре логических закона: тождества, противоречия, исключенного третьего и достаточного основания.

Закон тождества: каждая мысль, участвующая в рассуждении, при повторении должна иметь одно и то же значение. Если одна из мыслей рассуждения обладает двумя или более значениями, то нарушается необходимость этого и только этого логического вывода. Схема.

Ограничения: все мысли в рассуждении должны быть точными, ясными и однозначными.

Закон запрета противоречия.

Прежде, чем мы его рассмотрим, выясним основные типы суждений, участвующих в рассуждении. Суждение – это мысль, в которой утверждается либо отрицается что-либо о предметах мысли. Различают общие и частные, утвердительные и отрицательные суждения. Общеутвердительное суждение «Все предметы имеют данный признак»; общеотрицательное суждение «Ни один из предметов не имеет этот признак»; частноутвердительное суждение «Некоторые предметы имеют данный признак»; частноотрицательное суждение «Некоторые предметы не имеют этого признака». Строим «логический квадрат», на верхней стороне которого располагаем в его углах общеутвердительное и общеотрицательное суждения, на нижних углах – частноутвердительное и частноотрицательное суждения. Верхнюю сторону «логического квадрата» образует отношение противоположности, боковые стороны – отношения подчинения, диагонали – отношение противоречия.

Закон запрета противоречия: два противоположных суждения, высказанные в отношении одного и того же предмета, в одно и то же время и в одном и том же значении, не могут быть истинны.

Ограничения: суждения должны высказываться в одно и то же время и в одном и том же значении; оба противоположных суждения могут быть ложными. Примеры.

Закон исключенного третьего: из двух противоречащих друг другу суждений одно непременно истинно, другое непременно ложно. Примеры. В научном споре для опровержения общего суждения оппонента логически достаточно приведение противоречащего ему частного суждения.

Ограничение: суждения должны высказываться в одно и то же время и в одном и том же значении.

На схеме «логического квадрата» область закона запрета противоречия охватывает верхнюю его сторону, область закона исключенного третьего – обе его диагонали.

Закон достаточного основания.

Введем понятие доказательства. Доказательство – это процесс обснования истинности какого-либо утверждения с помощью уже установленных истинных утверждений. Оно состоит из тезиса, аргументов и демонстрации. Тезис – положение, которое требуется доказать. Аргументы – суждения, с помощью которых доказывается тезис. Демонстрация – совокупность логических законов и правил, обеспечивающих необходимую логическую связь между аргументами и тезисом.

Закон достаточного основания: любое суждение должно быть достаточно обосновано. Особенно в научном познании. Для признания сообществом ученых научной работы необходимо достаточное аргументированное обоснование созданных автором элементов научной новизны.

Чтобы выявить ошибку приведения недостаточных аргументов в обосновании тезиса, необходимо создать достаточные для обоснования тезиса аргументы. Например, в качестве аргументов в пользу обоснования шарообразности Земли предлагаются факты исчезновения сначала кормы, а потом мачты уходящего от берега в океан корабля. При приближении корабля из океана к берегу эти его детали появляются в обратном порядке. Конечно, указанные аргументы не обосновывают тезис о шарообразности Земли. Они служат обоснованием более широкого тезиса о выпуклости ее поверхности. Достаточными для обоснования данного тезиса аргументами являются факты: линия горизонта в открытом море представляет собой окружность; тень Земли на диске Луны – часть круга; наконец, наблюдения космонавтов, облетающих Землю.

Правила доказательства:

Тезис и аргументы должны быть ясными, точно определенными и одинаковыми на всем протяжении доказательства; не должны противоречить друг другу и самим себе. Аргументы должны быть истинными, обоснованными, в конечном счете, фактами; не зависеть друг от друга и от тезиса. Демонстрация должна быть достаточной и непротиворечивой.

Доказательство может быть прямым и косвенным, с применением закона исключенного третьего («доказательство от противного»).

Опровержение тоже разделяется на два вида: опровержение демонстрации посредством обнаружения логических ошибок; и опровержение тезиса. Дело в том, что наличие логических ошибок не говорит об ошибочности тезиса. Он может быть доказан с помощью других аргументов, поэтому необходимо проводить специальное опровержение тезиса. Опровержение тезиса, в свою очередь, разделяется на два вида: прямое опровержение тезиса и приведение к абсурду, когда из него логически выводится следствие, открыто противоречащее фактам или установленным истинным законам.

2.

Изложенная выше логическая структура научного знания характеризует его в готовом, «результатном» виде. Создаются научные знания с помощью интуиции и методов научного познания.

Интуиция есть процесс непосредственного, прямого усмотрения истинного знания, которое дается сразу, без рассуждений и обоснований. Если логический процесс осознан, идет под контролем «Я» и подчинен его воле. Интуитивный процесс бессознателен, бесконтролен и не подотчетен воле. М. Борн сказал о сути научной творческой, эвристической деятельности: «Мой метод работы состоит в том, что я стремлюсь высказать то, чего, в сущности, я высказать не могу, ибо пока не понимаю этого сам». Под «эвристикой» понимается учение о приемах научной творческой деятельности. На вопрос журналиста, что он подумал при вспышке экрана, возвестившем о новом явлении, В. Рентген ответил: «Я исследовал, а не думал».

Структура эвристической деятельности состоит из четырех стадий: подготовки, инкубационного периода, озарения (инсайта), эпистемной обработке и практической проверке полученного результата. Под «эпистемой» мы понимаем научное знание.

Стадия подготовки заключается в длительных и безрезультатных попытках решить научный вопрос известными методами. В конце этой стадии наше мышление попадает в познавательно-психологический «барьер» (Б. М. Кедров), в данном случае – познавательно-психологический «тупик». Здесь рекомендуется отправить нерешенный вопрос с сознательного уровня на бессознательный уровень: «отключиться» от него и переключиться на другую деятельность, в том числе перейти в состояние пассивного или активного отдыха.

Инкубационный период протекает на бессознательном уровне нашей душевной жизни. Нерешенный вопрос попадает туда только тогда, когда за счет длительной работы с ним накоплена достаточная для такого перехода инерция. Бессознательная сфера нашей жизни представляет собой хаотическое движение ощущений, восприятий, представлений, мыслей, желаний, чувств и побуждений. Попавший туда вопрос порождает возникающие и распадающиеся «цепочки» мыслей.

Если на конце одной из «цепочек» мыслей появляется ответ на вопрос, то он «всплывает» на уровень сознания. Это и есть стадия озарения или инсайта. Прямо подействовать на процесс озарения невозможно. Можно подействовать только косвенными приемами, которые имеют индивидуальную специфику.

К типичным приемам относится длительная прогулка (Д. Уатт, У.Р. Гамильтон, Н.Е. Жуковский, А. В. Погорелов и другие), поэтому «ноги – колеса мысли». Другой прием – сон, который является бессознательным состоянием нашей психики (Ж.А. Пуанкаре, Ф.А. Кекуле, И.П. Павлов и другие), поэтому «учитесь видеть сны, господа». Создатель центробежного насоса Н. Аппольде отработал такую методику эвристического поиска. Когда возникали трудности в решении технической задачи, он обсуждал их сам с собой, вызывал в уме все фактические принципы, относящиеся к исследуемому случаю. Формулировал программу исследования, загружал свое бессознательное работой. Обыкновенно решение приходило ему рано утром, когда он просыпался.

Особо отметим переход от сна к бодрствованию, сходный по психической структуре с озарением. Именно в этот момент приходили открытия Р. Декарту, К.Ф. Гауссу, А. Эйнштейну. Интуитивное решение часто приходит в виде чувственного образа. Ф.А. Кекуле рассказывает сон: «Бал, пары, атомы; ряды их извиваются, как змеи, вдруг одна из змей схватила свой хвост и завертелась перед моими глазами. Словно вспышка молнии озарила меня. Я проснулся и стал думать с ручкой в руках». Поэтому не следует торопиться оформлять интуитивный чувственный образ в старую понятийно-терминологическую оболочку, дабы не потерять в ней новую мысль. Полученный интуитивный результат представляет собой лишь предположение, которое может оказаться ошибочным. Ошибки интуиции:

– неправильная оценка случайностей;

– проявление излишней категоричности тогда, когда этого не позволяют сделать знания о предмете («ошибка эксперта»);

– случайное совпадение трактуется как закон связи событий (ошибка «мнимая корреляция»).

Поэтому необходима стадия эпистемной обработки и практической проверки полученного интуитивного результата. Эпистемная обработка интуитивного результата заключается в проявлении разнообразных связях его с ранее известными научными знаниями. Например, чтобы усилить логическое доказательство полученного теоретического результата, нужно попытаться его… опровергнуть. Практическая проверка состоит в установлении эквивалентной связи его с объектом научного познания.

Личными «врагами» эвристической деятельности ученого являются: страх провала, чрезмерная самокритичность и лень, «трудолюбие лентяя».

Одним из важнейших приемов эвристической деятельности является «перенос», когда мы, занимаясь совершенно другой областью знания, вдруг видим сходство проблемы, решенной на другом материале, с нерешенной проблемой в своей области научного знания. Тогда мы и переносим это решение в свою область знания с учетом ее специфики.

У каждого из нас должна стоять полка-другая книг по психологии творчества. Запишите фамилию Эдварда де Боно, всемирно известного специалиста по психологии творчества. Покупать нужно любую его книгу, даже написанную для развития творческих способностей ребенка. Есть у него и такая книга.

3.

Метод – совокупность приемов и операций научного познания реальности, представляющая деятельность по созданию новых эмпирических и теоретических знаний о законах движения объектов познания. Следовательно, существует способы их создания. Этот способ называется абстрагированием.

Исследуем пример, приведенный А.Ф. Зотовым. С ледяной горки катается малыш лет 5-6-ти. Постараемся увидеть его с механической точки зрения. Для постижения механического движения несущественны все социальные признаки малыша, поэтому мы их исключаем из процесса познания. Так же мы обходимся с биологическими, химическими и всеми физическими явлениями, содержащимися в катающемся малыше, кроме признаков, существенно характеризующих его пространственно-временное движение: «длины», «расстояния», «времени», «массы», «ускорения» и «силы», – которые образуют эмпирические понятия, воспроизводящие те или иные свойства объекта познания в сфере научного знания. Этот способ научного познания называется абстрагированием. Абстрагирование есть процедура отвлечения, исключения из объекта познания несущественных для данного познания признаков или явлений. Применяя такое же последовательное абстрагирование, получаем «твердую поверхность» ледяной горки как эмпирическое понятие-свойство. Термин «понятие-свойство» фиксирует адекватную связь между эмпирическим понятием и той или иной стороной объекта познания. В свою очередь, реальный предмет познания превращается в эмпирическое понятие-предмет. Таким образом, абстрагирование является способом познавательной деятельности, создающим адекватное реальным вещам, предметам и свойствам объекта, эмпирическое знание.

Но установить простые и точные законы пространственно-временного перемещения с помощью эмпирических понятий-свойств невозможно, так как этому мешает принципиально неоднородная структура реальных свойств объекта познания. Существуют два способа ее исключения: 1) искусственное сведение к нулю воздействия других тел, например, в законе инерции или 2) искусственное сведение к нулю количественной определенности эмпирических понятий. В науке большее распространение получил второй способ, идеализация.

Идеализация представляет собой процедуру сведения до количественного нуля одного из эмпирических понятий-свойств. В нашем примере таким эмпирическим понятием-свойством будет понятие «пространственные размеры» механического тела. Сведением их до нуля получаем теоретическое понятие-объект «материальная точка». Произведем такую же «арифметизацию-геометризацию» механическо-эмпирических свойств-понятий и получим соответствующие им теоретические понятия, параметры, создадим искусственную теоретико-эпистемную реальность механического знания. С онтологической точки зрения мы изобрели аналоги реальных вещей и свойств, соответственно, в искусственно однородных идеализированных объектах и их «свойствах», параметрах.

Поэтому теоретические законы классической механики, как и другой математизированной науки, непосредственно воспроизводят не законы движения реальных вещей, а законы движения идеализированного объекта. Поэтому практическое применение знания теоретических законов необходимо нуждается, во-1, в деидеализации; во-2, в дезабстрагировании. Деидеализация представляет собой переход от идеализированных теоретических объектов и теоретических параметров к эмпирическим понятиям-предметам и понятиям-свойствам с учетом практически устанавливаемых коэффициентов усредненной неоднородности реальных свойств и взаимодействий реальных вещей. Например, коэффициентов трения, скольжения и т.д. и т.п. Дезабстрагирование есть переход от эмпирических понятий-предметов и понятий-свойств к объективно существующим вещам и их свойствам, данным нам в чувственно-предметной практической деятельности. Поэтому необходимо четко различать эмпирическое и теоретическое знание для проведения обязательных процедур дезабстрагирования или деидеализации, чтобы не получить отрицательных результатов практической деятельности.

Рассмотрим эмпирические методы познания: наблюдение и эксперимент; описание и измерение; сравнение, аналогия и обобщение. Наблюдение – исследовательская ситуация специального целенаправленного слежения за объектами, явлениями, отношениями и процессами познаваемой реальности. Структура наблюдения: субъект, объект, приборы, условия и обстоятельства наблюдения. Типы наблюдения: по воспринимаемому объекту – прямое и косвенное; по средствам наблюдения – непосредственное и косвенное; по воздействию на объект – нейтральное и преобразующее; по отношению к совокупности изучаемых объектов – сплошное и выборочное; по временным параметрам – непрерывное и прерывное. Признаки наблюдения: организованность, направленность на искомые факты, техническая оснащенность и наличие специального языка. Наблюдение состоит из чувственно-предметного, эмпирического уровней и уровня теоретической интерпретации, теоретической «нагруженности» чувственных данных. Например, до тех пор, пока не появилось теоретическое предположение о волновой природе рентгеновских лучей, исследователи во время наблюдений не отмечали отклоненных лучей либо считали их второстепенным эффектом. Для проведения качественного наблюдения нужны специальные умения и навыки исследователя, длительная подготовительная работа, решение проблемы выделения самого объекта наблюдения и единиц его членения, например, при изучении поведения животных или людей. Познавательная ограниченность наблюдения связана с его пассивным характером.

Эксперимент представляет собой изучение явления в специально создаваемых, контролируемых условиях, позволяющих активно управлять ходом процесса, т.е. вмешиваться в него и изменять в соответствии с исследовательскими задачами, а также воспроизводить это явление при воссоздании данных условий. Основная задача экспериментатора – изолирование изучаемого явления от несущественных влияний, выделение интересующего его феномена «в чистом виде». Достоинства эксперимента: воспроизводимость изучаемого явления; контролируемая вариабельность экспериментальной среды; высокая надежность получаемых результатов; возможность создания объектов, не существующих в естественном виде. Структура эксперимента: конкретная цель, экспериментатор, приборы, средство воздействия на объект, объект, побочные факторы, экспериментальная деятельность. Экспериментатор в ходе эксперимента вмешивается в ход изучаемого процесса, в структуру того или иного явления. Общая цель эксперимента – выделить в изучаемом объекте существенные взаимосвязи. Для оценки проведенного эксперимента вводится понятие «идеальный эксперимент». В идеальном эксперименте ученый действует в абсолютно благоприятной обстановке. Идеальный эксперимент обладает следующими признаками: условия эксперимента абсолютно стабильны; эксперимент идеально воспроизводим; данные, полученные в идеальном эксперименте, адекватно, без искажений, экстраполируются на определенный класс реальных ситуаций. Типы экспериментов: по условиям проведения – естественные и искусственные; по целям исследования – преобразующие объект, контролируемые, проверяющие, поисковые и др.; по количеству факторов – однофакторные и многофакторные. Стадии экспериментального исследования: 1. Разработка программы эксперимента: выдвижение рабочей гипотезы, формулирование цели, подбор адекватного объекта, средства воздействия и приборов, составление плана эксперимента. 2. Проведение экспериментального исследования: полная включенность в экспериментальную деятельность, составление и ведение в лабораторном журнале протокола исследования. 3. Анализ и обобщение результатов эксперимента: Сопоставление реального эксперимента с идеальным, рабочей гипотезы с полученными данными, принятие решения о дальнейшей исследовательской деятельности. Эксперимент состоит из чувственно-предметной практической деятельности, эмпирического уровня знания и уровня его теоретической интерпретации. Познавательная ограниченность эксперимента связана, во-1, с трудностью разделения экспериментальных, «рукотворных» и объективных процессах, происходящих в исследуемом ими объекте; во-2, с этическими нормами; в-3, с экологическими пределами.

Описание представляет собой фиксацию данных наблюдений или экспериментов с помощью определенных систем обозначения, принятых в науке. Оно производится как средствами обычного языка, так и специальными знаковыми средствами. Описание есть получение и репрезентация эмпирических знаний в качественных терминах. В современной науке большое значение имеют стандарты точности и однозначности описаний, потому что научное описание эмпирических данных должно иметь одно и тоже значение для любых исследователей.

Измерение – это процедура определения количественных характеристик, величин изучаемых объектов, их свойств и или отношений. Структура измерения: субъект, средство, объект, получение и интерпретация измерения. Типы измерения: в зависимости от объекта измерения – экстенсивные, аддитивные и интенсивные, неаддитивные; по средствам измерения – прямые и косвенные. Аддитивность означает равенство арифметической суммы измеряемых величин их объективному объединению. Неаддитивность означает их неравенство друг другу. В основе аддитивности лежит однородность, одинаковость объективных элементов измерения, в основе неаддитивности – их неоднородность, неодинаковость. Объективность измерения заключается в соответствии результата измерения реально существующему параметру, и именно ему. Поэтому средство измерения должно это и только это явление. Цель измерения состоит в определении численного отношения измеряемой величины к другой, качественно однородной с ней, величине, принятой за единицу измерения. Выполнение цели предполагает выделение равномерной шкалы и по соглашению выбираемой единицы измерения. При субъективном выборе единицы измерения должна быть объективная инвариантность отношений измеряемых величин. При измерении неоднородных величин мы можем получить только приближенные результаты измерения. Точность измерения характеризует субъективную сторону измерения, нашу возможность по максимально адекватной фиксации значения объективно существующей величины. В физике микромира была обнаружена сотнесенность измерения не только с объектом, но и средством измерения. Как и все эмпирические методы, измерение содержит в себе чувственно-предметную практическую деятельность, эмпирическое знание и теоретическую его интерпретацию.

Сравнение является соотнесением объектов познания друг с другом в плане выявления качественного или количественного сходства или различия.

Аналогия есть установление сходства между сравниваемыми предметами в каком-либо признаке на основе сходства в других признаках. (+)- и (–)- примеры.

Условия, повышающие достоверность знания, получаемого по аналогии:

– обнаружение максимального числа общих признаков;

– выявление существенных общих признаков;

– выяснение связи предполагаемого общего признака с известными общими признаками.

Обобщение представляет собой процедуру экстраполяции, распространения обнаруженного в аналогии сходства на более широкий круг объектов. Абстрагирование, отделяя сходство от различных объектов, создает то или иное тождественное общее понятие о них.

Метод моделирования отличает то, что в нем для изучения объекта познания используется опосредствующее звено – объект-заместитель. Исходный объект исследования называется оригиналом, объект-заместитель – моделью. По В.А. Штоффу, модель – такая мысленная или материальная система, которая воспроизводит объект познания и замещает его так, что ее изучение дает нам новую информацию об этом объекте. Структура моделирования: субъект, объект, модель, получение и интерпретация результатов моделирования. Модель находится в отношении существенного сходства с оригиналом. Она изучается для получения новой информации об объекте познания. Метод моделирования применяется в случаях, когда исследование объекта познания ограничено моральными нормами (например, человека), высокой стоимостью реальных экспериментов (например, испытаний больших технических устройств), труднодоступностью объекта познания или чрезмерной для познания его множественностью (например, изучение массовых явлений). Стадии моделирования: 1. Построение модели; 2. изучение модели; 3. Экстраполяция – перенос полученных данных с модели на область данных об оригинале.