Формы развития научных знаний

Осваивая действительность самыми разнообразными методами, научное познание проходит различные этапы. Каждому из них соответствует определенная форма развития знания. Основными из них являются факт, теория, проблема, гипотеза, программа.

Факт и теория. В обычном смысле слово "факт" (от лат. factum - сделанное, свершившееся) является синонимом слова "истина", "событие", "результат". Как категория методо­логии науки факт - это достоверное знание о единичном в рамках некоторой научной дисциплины. Факты выражаются, например, в высказываниях: "Вода при давлении в 1 атм закипает при 100°С", "Медь - хороший проводник электричества", "Вторая мировая война началась 1 сентября 1939 года".

Научные факты генетически связаны с практиче­ской деятельностью человека. В повседневном опыте происходил отбор фактов, которые составили фундамент науки. Большую роль в выработке и накоплении фактов, особенно в естествознании, всегда играли наблюдения и эксперименты.

Можно утверждать, что наука начинается с фактов. Каждая научная дисциплина проходит достаточно длитель­ный период их накопления. Для естественных наук - физики, химии, биологии он охватывает XV - XVII столетия и совпадает со стадией становления капиталистического способа производства. Значительную роль в формировании фактологической базы естествознания сыграли великие географические открытия.

Становление факта - длительный и, как правило, противоречивый процесс, требующий использования специально выработанных и проверенных методов. В естествознании, прикладной социологии, экономической науке, технических дисциплинах в качестве их выступают, например, статистические методы. Фактом признается не всякий полученный результат. Отдельный эксперимент, наблюдение или измерение, как правило, является следствием взаимодействия таких факторов, как а) обстоятельства исследования, б) случайное состояние приборов, в) специфика изучаемого объекта, г) возможности и состояние исследователя. Чтобы прийти к знанию, выступающему в форме факта, необходимо множество исследовательских операций и процедур и их статистическая обработка. Поэтому посло­вица "семь раз отмерь, а один отрежь" имеет не только повседневный, но и глубокий научно-методологический смысл.

Фактом становится лишь такое знание, в истинности которого может убедиться любой ученый, использовав научные методы в оговоренных условиях. Поэтому сообщения о передаче мыслей на расстоянии (телепатия), передвижении предметов мыслью (телекинез) и прочих "чудесах" не признаются в качестве фактов.

Теория – это высшая, самая развитая форма организации научного знания, дающая целостное представление о закономерностях некоторой области действительности и представляющая собой знаковую модель этой сферы. Эта модель строится таким образом, что некоторые из ее характеристик, носящие наиболее общий характер, составляют ее основу, другие же подчиняются основным или выводятся на них по логическим правилам. Например, классическая механика может быть представлена как система, в фундаменте которой находится закон сохранения импульса ("вектор импульса изолированной системы тел с течением времени не изменяется"), тогда как другие законы, втом числе известные каждому студенту законы динамики Ньютона, являются его конкретизациями. Строгое построение геометрической теории, предложенное Евклидом, привело к системе высказываний (теорем), которые последовательно выведены из немногих определений и истин, принятых без доказательств (аксиом).

Положения теории отображает существенные связи некоторой области действительности. Но, в отличие от фактов, они представляют эти связи в обобщенном виде. Каждое положение теории является истиной для множества обстоятельств, в которых проявляется эта связь. Поэтому оно выражается с помощью общего высказывания, в то время как факт – с помощью единичного.

Обобщая факты и опираясь на них, теория, между тем, согласуется с господствующим мировоззрением, картиной мира, направляющей ее возникновение и развитие. Известны случаи, когда теории или отдельные их положения отвергались не в силу противоречия фактическому материалу, а по причинам мировоззренческого, философского характера. Так случилось с известными физиками Э.Махом, В.Оствальдом, не принявшими атомной теории. «Предубеждения этих ученых против атомной теории, – писал А.Эйнштейн, – можно несомненно отнести за счет их позитивистской философии. Это – интересный пример того, как философские предубеждения мешают правильной интерпретации фактов даже ученым со смелым мышлением и с тонкой интуицией”.

Теории разделяют по различным основаниям. Исходя из особенностей предметных областей, выделяют математические, физические, биологические, социальные и прочие теории.

С логической точки зрения можно выделить дедуктивные и недедуктивные теории. Основу дедуктивной теории составляет понятие логического следования. Говорят, что из высказывания А логически следует высказывание В тогда и только тогда, когда истинность А гарантирует истинность В, и не бывает так, что А истинно, а В ложно. Для построения фундамента дедуктивной теории важно отобрать положения соответствующей ветви знания (аксиомы), которые бы, во-первых, не противоречили одно другому. В противном случае система аксиом будет противоречивой, и, соответственно с законами логики, в пределах теории можно получить любое положение, она потеряет свою познавательную ценность. Во-вторых, из множества аксиом должно следовать максимальное количество истинных положений данной ветви знания (система аксиом, из которой выводятся все истинные положения области знания, называется полной). В-третьих, аксиомы должны быть независимы друг от друга, т.е. не должны находиться между собой в отношении логического следования. В противном случае система аксиом окажется избыточной.

Дедуктивный способ построения теории используется прежде всего в математике, логике, математическом естествознании. Но нужно иметь в виду ограниченность применения дедуктивного метода в науке. Австрийский математик К. Гёдель доказал теорему о неполноте формализованных систем. В соответствии с этой теоремой ни одна дедуктивная теория содержательно богатой области знаний (например, арифметика) не может быть полной. Это означает, что существуют такие истинные положения этой области, которые не следуют из множества первона­чально взятых аксиом. Поэтому надежды на возможности дедуктивных теорий не должны быть слишком большими.

Недедуктивные теории характерны для опытных наук. Здесь "господствуют" вероятностные формы выводов - аналогия, индукция и др. Недедуктивным путем идет большинство естественных наук, а также науки гу­манитарного и обществоведческого циклов. Теории в этих науках опираются на изучение действительности, исполь­зуя наблюдения, эксперименты, реконструируя ход собы­тий по отображению в памятниках культуры.

С точки зрения глубины проникновения в сущность изучаемых явлений теории делятся на феноменологические и эссенциальные. Глубина познания в феноменологических теориях не выходит за рамки сферы явлений и поэтому характеризуется использованием близких к опыту понятий. Эссенциальные теории идут значительно дальше и отображают внутренние механизмы изучаемых процессов. В эссенциальных теориях широко применяются абстрактные понятия, которые характеризуют наблюдаемые объ­екты. Феноменологические теории, как правило, возникают на начальных стадиях развития науки и с течением времени поглощаются эссенциальными.

В последнее время среди исследователей в различных областях знаний пристальное внимание привлекает разделение эссенциальных теорий на теории простых и сложных систем. К простым системам относятся такие, что отличаются однородностью, линейностью и устой-чивостью протекающих процессов. Знания об эволюции простой системы позволяют иметь всю информацию и по любому моментальному состо-янию однозначно предсказать ее будущее и восстанавливать прошлое. Классическим приме­ром простой теории служит механика Ньютона.

Но большинство систем окружающего мира имеют неоднородный, нелинейный, неустойчивый и необратимый характер. В разработке теорий таких систем особая роль принадлежит лауреату Нобелевской премии бельгийскому ученому И. Пригожину. Поведение сложной системы во многом зависит от случайных факторов и поэтому характеризуется неопределенностью и непредсказуемостью. Владея теорией сложной системы, можно делать достоверные предсказания, но, как правило, на коротких временных интервалах, и по прохождению некоторого времени предсказания не совпадают с ходом событий. К наиболее сложным системам относится человеческое общество, и именно здесь предсказание связано с особым риском.

Можно выделить теории завершенные и незавершенные. Завершенная теория представляет собой окончатель­ную знаковую модель некоторого целостного фрагмента реальности с точно установленными границами. Положения завершенной теории - научные законы как достоверные высказывания о сущности познаваемых процессов. Незавершенная теория является вариационной, во многом гипотетической знаковой моделью. Границы развития такой теории пока что неизвестны, они носят открытый характер в том смысле, что отсутствуют представления о предметах, к которым она неприменима. О ее обобщениях нельзя утверждать как о достоверно установленных законах. Примерами завершенных теорий могут служить геометрия Евклида, механика Ньютона. Сегодня точно известна сфера применения евклидовой геометрии - трехмерное пространство. Но до открытия неевклидовых геометрий она существовала в виде модели, которая варьировалась в связи с попытками доказательства знаменитого пятого постулата. То же происходило и с механикой Ньютона до начала XX столетия, пока не была уточнена область ее применения - множество макротел. Рожденная XX столетием квантовая теория на сегодняшний день не является завершенной, о чем свидетельствуют многие модели, которые конкурируют между собой в рамках ее развития.

В развитой науке теория и факт - соотносимые понятия. Наличие одного из них немыслимо без наличия другого, одно из этих понятий имеет своей предпосылкой другое. По словам А. Эйнштейна, "не существует эмпирического метода без чисто умозрительных понятий и систем чистого мышления, при более близком изучении которых не обнаруживался бы эмпирический материал, на котором они строятся".

На развитом уровне науки в факте воплощается некая теоретическая конструкция. В качестве его для теории выступает не все богатство связей, которые можно наблюдать и преобразовывать в повседневной деятельности, а их ограниченный комплекс, выделенный соответственно фиксируемым в теории отношениям. Земля вращается вокруг Солнца, солнечные процессы воздействовали и воздействуют на все, что совершается на Земле. Благодаря им возникли и существуют материки и океаны, горы и долины, био- и ноосфера. Но небесную механику как теорию в данном случае интересует не все. Для нее фактом является, например, то, что материальная точка одной массы движется вокруг материальной точки другой массы с некоторой скоростью на определенном расстоянии.

Ни одна практическая задача не решается математическими средствами до того времени, пока она не будет сведена к соответствующей математической задаче и не преобразуется, таким образом, в факт, соотнесенный с некоторой математической теорией. Сведение сопровождается абстрагированием от многих заключенных в условиях задачи обстоятельств, которые с точки зрения этой теории носят несущественный, привнесенный характер. Об аналогичных процессах в гуманитарной сфере точно сказал А. Блок: "Есть факты неоспоримые, но сами по себе не имеющие никакого значения, например: Бэкон Веруламский - взяточник, Спиноза - стекольщик, Гаршин - переплетчик. Горький - социал-демократ". Такого рода несущественности Гегель называл дурной единично­стью, в отличие от которой единичность факта - форма необходимости.

Таким образом, факт - это не просто "кусочек бы­тия", а результат сложной мыслительной процедуры, при которой изо всей эмпирической данности выделяются характеристики, соотносимые с некоторой теорией. То, что не является фактом в одной теоретической системе, может оказаться им в другой. При переходе от одной теоретической системе к другой, с одного уровня знаний на другой меняется и совокупность характеристик научного факта.

По отношению к фактам теория выполняет ряд познавательных функций, важнейшие из которых описательная, объяснительная и предсказательная. 0писательная функция состоит в том, что сведения об итогах наблюдений, измерений, экспериментов излагаются на языке данной теории, и, таким образом, происходит их первичная обработка. Описание является предварительным условием объяснения события, явления, процесса. При объяснении из элементов теории выбираются некоторые законы, которым подчиняется объясняемый факт, и которые позволяют осмыслить соответствующие ему явления в системе теоретического знания. Предсказательная функция теории связана с ее способностью к дальним и точным прогнозам, к опережению наличной практической деятельности людей. Как заметил известный австрийский физик Л.Больцман, нет ничего практичней хорошей теории.

Вопрос о предсказательных свойствах теории заслуживает особого внимания. Предсказательная мощь теории зависит в основном от двух взаимосвязанных обстоятельств: во-первых, от глубины и полноты отображения сущности изучаемых предметов; очевидно, чем глубже и полнее такое отображение, тем надежней опирающиеся на теорию прогнозы. Во-вторых, теоретическое предсказание находится в обратной зависимости от сложности и нестабильности исследуемого процесса, и чем сложнее и неустойчивее этот процесс, тем рискованнее прогноз.

К относительно простым системам причисляются, как из­вестно, системы, изучаемые небесной механикой. Уже первоначальные обобщения астрономических таблиц, сделанные древними китайцами более 2000 лет до н.э., позволили им с большой точностью предска­зывать солнечные затмения. Геоцентрическая система Птолемея была более мощной в своих предсказаниях и позволяла предвидеть также расположения планет на небосклоне, моменты равноденствий и др. Пользуясь ею, прокладывали пути своих каравелл Диаш и Колумб, Васко да Гама и Америго Веспуччи. Но ее беспомощность во многих предсказаниях, как, например, при оп­ределениях длительности года, в конце концов привела к созданию гелиоцентрической теории Коперника, где трудности, с которыми столкнулась тогдашняя астроно­мия, оказались снятыми.

Сложнее дело с неустойчивыми процессами. Классическим и простым примером неустойчивой системы может служить маятник в его верхнем положении. Можно предсказать, что, в конце концов, он займет нижнее положение и превратится в стабильную систему, но поскольку альтернативы его движения влево и вправо являются равновероятными и зависят от случайных причин, то предсказать направление движения весьма трудно. Вероятность предсказания увеличивается с улучшением знаний о сущности процесса, т.е. с повышением уровня теоретического владения предметом познания.

Проблема. Так как всякий новый факт осваивается средствами уже сложившейся теории, то возможны ситуации, когда она не в состоянии объяснять или предсказывать новый факт по причине неприменимости к нему понятий, которыми она оперирует. Это бывает весьма часто, когда человеческое познание вторгается в неизвестное и когда исследователь продолжает «вопрошать природу» на языке старой теории. Так, при открытии составных частей атомных и субатомных объектов ученые пытались применить к ним категории классической механики. "В этом случае, – писал П.Ланжевен, – мы поступали так, как поступают физики во всех случаях, когда им приходится иметь дело с совершенно новым явлением: мы попытались объяснить неизвестное с помощью уже известного и использовать в данном случае представления, оказавшиеся пригодными для других явлений. Другого пути не существует”.

Расхождение теории с фактами, противоречие между ними свидетельствует об ограниченности теоретической системы знания. Вместе с тем такое противоречие является источником дальнейшего развития знания, его совершенствования. Прежде всего оно приводит к постановке новых проблем в науке.

Как форма развивающегося знания проблема фиксирует недостаточность познавательных средств для достижения поставленных в науке целей. Это не только недостаточность теории для объяснения или предсказания фактов. Источником недостаточности может быть противоречие между различными теоретическими системами, осваивающими один и тот же объект, между совокупностями фактов, между объектом и методом науки и др.

Перенесение старого знания на новые, неизвестные прежде явления, с одного уровня реальности на другой, более глубоко лежащий и подчиняющийся своим особым закономерностям, нередко приводит к появлению так называемых мнимых проблем науки. При столкновении с проблемой элементарных частиц, например, физики полагали, что электроны, как и привычные нам предметы, обладают положением в пространстве и определенной скоростью в данное время, поэтому ставили вопросы о том, где находится данная элементарная частица и какова ее скорость. Но опыт, показал, что в один и тот же момент невозможно точно определить положение и скорость элементарной частицы, и что такая постановка вопроса неправомерна. Классическими примерами мнимых проблем являются также проблема «вечного двигателя», проблема «квадратуры круга» и др.

Гипотеза. Попытки разрешения проблем связаны с выдвижением гипотез. Гипотеза – это предположительное решение некоторой научной проблемы. Важнейшее требование кгипотезе – ее принципиальная проверяемость фактическим материалом, означающая возможность соотнесения гипотезы с данными экспериментов, наблюдений, измерений. Связь между гипотезой и соотносимыми с ней фактами характеризуется логической, или индуктивной, вероятностью, означающей, что факты обеспечивают ту или иную вероятность истинности гипотезы.

Хорошо удостоверенная гипотеза становится теорией или ее фрагментом – научным законом. Методами обоснования гипотезы, превращения ее в достоверное знание выступают, прежде всего, подтверждение и доказательство.

Итак, теория, факт, проблема, гипотеза – важнейшие формы, вкоторых протекает процесс развития научного знания. Если теория и факт применяются прежде всего для оформления готовых, сложившихся знаний, то проблема и гипотеза используются на переходных этапах их становления. Между различными формами не существует жестких границ, для них характерны диалектические связи, взаимопереходы и взаимопроникновения.