Условия, при которых истинно такое высказывание, никогда не реализуются в действительности полностью, но лишь частично и приблизительно

Потому нельзя буквально говорить, что научные законы обнаруживаются в изучаемой действительности (открываются). Они выдумываются (изобретаются) на основе изучения опытных данных с таким расчетом, чтобы их потом можно было использовать в получении из них новых суждений о действительности (в том числе — для предсказаний) чисто логическим путем. Сами по себе научные законы нельзя подтвердить и нельзя опровергнуть опытным путем. Их можно оправдать или нет в зависимости от того, насколько хорошо или плохо они выполняют указанную выше роль."

Обратимся теперь к вопросу о том, для чего нужно установление законов? Для получения ответа необходимо проанализировать ту роль, которую играют законы в естественных науках. Эта роль имеет два основных аспекта. Во-первых, всякий закон не просто фиксирует, а обобщает результаты наблюдений. Уместно привести здесь высказывание великого физика и математика А. Пуанкаре:

"Если бы мы не имели способности к обобщению, наука не могла бы существовать, она не имела бы для нас никакой ценности, так как не могла бы удовлетворить наше стремление к порядку и гармонии, и в то же время, была бы не способна делать предсказания".

Количество наблюдений по необходимости ограничено возможностями человека. Закон же распространяет результаты, полученные для небольшого числа наблюдений, на бесконечное разнообразие аналогичных ситуаций, в результате чего мы получаем возможность делать априорные предсказания. Надежно выполнить такое обобщение можно только с помощью математических или логических методов — интерполяции, экстраполяции, индукции и др. Именно поэтому результаты наблюдений должны быть, в идеале, представлены в виде чисел, их комбинаций (множеств, векторов, матриц, функций и т.д.) или слов-терминов, значение которых определено как можно более точно. В ходе обобщения конкретная информация, получаемая исследователем, подвергается многоступенчатой логической обработке, осуществляемой средствами профессионального мышления и языка, такими как понятия и их совокупности (классификационные схемы, структурные модели, теории).

В результате получаемые обобщения выявляют и выражают существенные взаимосвязи данного явления с другими. Изучаемое явление отражается в понятийной форме и в таком виде встраивается в определенную иерархическую структуру. Можно сказать, что в итоге такой логической переработки информация превращается в знание и может быть включена в уже имеющуюся в наличии и внутренне согласованную систему научных знаний. По словам А. Пуанкаре,

"Наука строится из фактов, как дом из кирпичей; но простое собрание фактов столь же мало является наукой, как куча камней — домом. Голые факты не могут нас удовлетворить; иными словами, нам нужна наука упорядоченная, или, лучше сказать, организованная".

Сформулированный в виде математического уравнения или логического высказывания закон приобретает свойство универсальности, поскольку он позволяет освободиться от необходимости учета некоторого класса конкретных условий. Так, результат падения тела (например, человека) на землю очень существенно зависит от начальной высоты, с которой начинается падение. Тем не менее, закон свободного падения не содержит никаких указаний на начальные условия, что и делает его в определенном отношении универсальным. Разделение описания на универсальный закон и конкретные условия позволяет вычленить то общее, что свойственно всем явлениям определенного класса (например, механическим движениям или химическим реакциям) и сформулировать это общее в чрезвычайно компактном виде.

Во-вторых, закон всегда в той или иной степени исправляет результаты наблюдений. В формулировке А. Пуанкаре это выглядит так:

"Как бы робок ни был исследователь, ему необходимо делать интерполяцию; опыт дает нам лишь некоторое число отдельных точек: их надобно соединить непрерывной линией. Этого мало: проводимую кривую строят так, что она проходит между наблюденными точками — близ них, но не через них. Таким образом, опыт не только обобщается, но и подвергается исправлению; а если физик захотел воздержаться от этих поправок, то ему пришлось бы высказывать очень странные законы".

Так, никто и никогда не наблюдал реального тела, которое двигалось бы равномерно и прямолинейно. Однако первый закон Ньютона утверждает, что тела должны двигаться именно таким образом, если на них не действуют никакие силы. Кажущееся противоречие между реальностью и идеальными предсказаниями закона легко разрешается тем, что любые отклонения от предсказаний закона приписываются действию различных сил и неконтролируемых возмущений. В результате закон выглядит гораздо "лучше", чем любое конкретное явление, подпадающее под действие данного закона. Другим словами, закон не только отражает реальность, но и приобретает нормативную силу. Ее основание, по словам А. Пуанкаре, заключается в том, что в результате исправления экспериментальных данных "мы видим, как элементы, которые на первый взгляд кажутся лишенными взаимной связи, неожиданно упорядочиваются, образуя гармоническое целое; и мы отказываемся думать, чтобы эта непредвиденная гармония была следствием простого случая".

Другим словами, для любого естествоиспытателя гармония целого представляет бо́льшую ценность, чем объективность непосредственных экспериментальных данных. Это обстоятельство несколько корректирует широко распространенное представление о том, что опыт "главнее" закона. На самом деле, когда наблюдается противоречие между законом и опытом, всегда подвергают тщательной проверке именно опыт и, как правило, находят те или иные методические погрешности в его планировании или осуществлении. В действительности, никакой опыт не может опровергнуть закон, а, в крайнем случае, может только ограничить сферу применимости последнего, как это произошло, например, с законами Ньютона в результате открытия нового типа явлений — квантовых.

Таким образом, естественнонаучные законы, с одной стороны, представляют собой особое и весьма эффективное средство для компактификации информации — они позволяют в кратком и унифицированном виде упаковать бесконечное количество информации определенного вида, а с другой стороны, определяют собой систему норм, благодаря которой информация структурируется, превращается в гармоническую систему знаний и с которой, поэтому, должны быть сообразованы все наши представления о внешнем, реальном мире. Специальная форма научных законов, кроме того, позволяет легко извлекать эту информацию в виде, пригодном для практического использования.

Другими словами, научные законы можно рассматривать как некую разновидность шифрования или кодирования, что подчеркивает фундаментальную роль языка и других знаковых систем в научной деятельности. Следует подчеркнуть, что методы компактификации в любой науке непрерывно развиваются и совершенствуются, становясь все более мощными, эффективными и надежными. Не случайно толщина монографий и учебников обратно пропорциональна степени развития науки. Во времена Лагранжа и Лапласа все учебники по механике были многотомными, тогда как Ландау и Лифшицу для изложения полного курса классической механики потребовалось всего 208 страниц.