Формализация. Язык науки

Под формализацией понимается особый подход в науч­ном познании, который заключается в использовании спе­циальной символики, позволяющей отвлечься от изучения реальных объектов, от содержания описывающих их тео­ретических положений и оперировать вместо этого некото­рым множеством символом (знаков).

Ярким примером формализации являются широко ис­пользуемые в науке математические описания различных объектов, явлений, основывающиеся на соответствующих содержательных теориях. При этом используемая матема­тическая символика не только помогает закрепить уже имеющиеся знания об исследуемых объектах, явлениях, но и выступает своего рода инструментом в процессе дальней­шего их дознания.

Для построения любой формальной системы необходимо:

а) задание алфавита, т. е. определенного набора знаков;

б) задание правил, по которым из исходных знаков это­
го алфавита могут быть получены «слова», «формулы»;

в) задание правил, по которым от одних слов, формул дан­ной системы можно переходить к другим словам и формулам (так называемые правила вывода). В результате создается формальная знаковая система в виде определенного искусственного языка. Важным досто­инством этой системы является возможность проведения в ее рамках исследования какого-либо объекта чисто фор­мальным путем (оперирование знаками) без непосред­ственного обращения к этому объекту.

Другое достоинство формализации состоит в обеспече­нии краткости и четкости записи научной информации, что открывает большие возможности для оперирования ею. Вряд ли удалось бы успешно пользоваться, например, тео­ретическими выводами Максвелла, если бы они не были компактно выражены в виде математических уравнений, а описывались бы с помощью обычного, естественного языка. Разумеется, формализованные искусственные языки не обладают гибкостью и богатством языка естественного. Зато в них отсутствует многозначность терминов (полисе­мия), свойственная естественным языкам. Они характери­зуются точно построенным синтаксисом (устанавливаю­щим правила связи между знаками безотносительно их содержания) и однозначной семантикой (семантические правила формализованного языка вполне однозначно оп­ределяют соотнесенность знаковой системы с определенной предметной областью). Таким образом, формализованный язык обладает свойством моносемичности.

Возможность представить те или иные теоретические положения науки в виде формализованной знаковой сис­темы имеет большое значение для познания. Но при этом следует иметь в виду, что формализация той или иной тео­рии возможна только при учете ее содержательной сторо­ны. Только в этом случае могут быть правильно примене­ны те или иные формализмы. Голое математическое урав­нение еще не представляет физической теории, чтобы полу­чить физическую теорию, необходимо придать математиче­ским символам конкретное эмпирическое содержание.

Поучительным примером формально полученного и на первый взгляд «бессмысленного» результата, который об­наружил впоследствии весьма глубокий физический смысл, являются решения уравнения Дирака, описывающего дви­жение электрона. Среди этих решений оказались такие,

которые соответствовали состояниям с отрицательной ки­нетической энергией. Позднее было установлено, что ука­занные решения описывали поведение неизвестной дотоле частицы — позитрона, являющегося антиподом электрона. В данном случае некоторое множество формальных преоб­разований привело к содержательному и интересному для науки результату.

Расширяющееся использование формализации как ме­тода теоретического познания связано не только с разви­тием математики. В химии, например, соответствующая химическая символика вместе с правилами оперирования ею явилась одним из вариантов формализованного искусст­венного языка. Все более важное место метод формализа­ции занимал в логике по мере ее развития. Труды Лейб­ница положили начало созданию метода логических исчис­лений. Последний привел к формированию в середине XIX века математической логики, которая во второй по­ловине нашего столетия сыграла важную роль в развитии кибернетики, в появлении электронных вычислительных ма­шин, в решении задач автоматизации производства и т. д.

Язык современной науки существенно отличается от естественного человеческого языка. Он содержит много специальных терминов, выражений, в нем широко исполь­зуются средства формализации, среди которых центральное место принадлежит математической формализации. Исходя из потребностей науки, создаются различные искусственные языки, предназначенные для решения тех или иных задач. Все множество созданных и создаваемых искусственных формализованных языков входит в язык науки, образуя мощное средство научного познания.

Вместе с тем следует иметь в виду, что создание како­го-то единого формализованного языка науки не представ­ляется возможным. Дело в том, что даже достаточно бога­тые формализованные языки не удовлетворяют требованию полноты, т. е. некоторое множество правильно сформули­рованных предложений такого языка (в том числе и ис­тинных) не может быть выведено чисто формальным пу­тем внутри этого языка. Данное положение вытекает из результатов, полученных в начале 30-х годов XX столетия австрийским логиком и математиком Куртом Гёделем.

Знаменитая теорема Гёделя утверждает, что каждая нормальная система либо противоречива, либо содержит некоторую неразрешимую (хотя и истинную) формулу, т.е. такую формулу, которую в данной системе нельзя ни дока­зать, ни опровергнуть.

Правда, то, что не выводимо в данной формальной сис­теме, выводимо в другой системе, более богатой. Но тем не менее все более полная формализация содержания никог­да не может достигнуть абсолютной полноты, т. е. возмож­ности любого формализованного языка остаются принци­пиально ограниченными. Таким образом, Гёдель дал строго логическое обоснование невыполнимости идеи Р. Карнапа о создании единого, универсального, формализованного «физикалистского» языка науки.

Формализованные языки не могут быть единственной формой языка современной науки. В научном познании необходимо использовать и неформализованные системы. Но тенденция к возрастающей формализации языков всех и особенно естественных наук является объективной и прогрессивной.