Структура природничо-наукового пізнання

ПЛАН.

Рівні природничонаукового познания.

Співвідношення емпіричного і теоретичного рівнів исследования.

Рівні природничонаукового познания.

Вивчення природознавства потрібно лише тим, аби ми як культурні люди знали і тямили на її результати, але й розуміння самої структури нашого мислення. Отже, ми вирушаємо в неозоре море пізнання. Припустимо, разом із Ньютоном ми лежимо під деревом і спостерігаємо, падіння яблука, яке, за переказами, наштовхнуло Ньютона на відкриття закону всесвітнього тяжіння. Яблука падали не лише Ньютона, але чому саме його сформулював закон всесвітнього тяжіння? Що допомогло їй у цьому: цікавість, подив (від якого, за Аристотелем, починається наукове дослідження) чи, можливо, і доти вивчав тяжіння, і падіння яблука було початковим, а завершальним моментом його роздумів? Хай не пішли, ми можемо з легендою у цьому, що саме звичайний емпіричний факт падіння яблука був відправною точкою для відкриття закону всесвітнього тяжіння. Вважатимемо емпіричні факти, т. е. факти нашого почуттєвого досвіду, вихідним пунктом розвитку природознавства. Отже, ми розпочали наше наукове дослідження, точніше воно почалося на нас. Так чи інакше, ми зафіксували перший емпіричний факт, який, якщо він став відправною точкою наукового дослідження, стала самим науковим фактом. що далі? Видатний французький математик початку століття А. Пуанкаре, описуючи у своїй книжці «Наука і метод» роботу вченого, говорив таке: «Найцікавішими є ті факти, які можуть слугувати свою службу багаторазово, що потенційно можуть повторюватися» (А. Пуанкаре. Про науку.- М., 1983. З. 289). Так, справді такий, оскільки учений хоче вивести закони розвитку природи, т. е. сформулювати якісь становища, які б вірні завжди життю однотипного класу явищ. І тому вченому потрібні безліч однакових фактів, які і потім міг би однаково пояснити. Вчені, продовжує Пуанкаре, «повинні віддавати перевагу ті факти, які потрібні видаються простими, усім тим, у яких наш грубий очей розрізняє несхожі; складові» (Саме там.- З. 290).

Отже, ми повинні чекати падіння нових яблук, щоб визначити, чи справді падають завжди. Це вже може бути способом чи методом дослідження. Він називається наглядом й у деяких сферах природознавства залишається єдиним й головним емпіричним методом дослідження. Наприклад, в астрономії. Щоправда, з допомогою візуальних спостережень ми малий, що побачимо. Щоб спостерігати «великий світ» (мегамир) потрібні потужні телескопи і радіотелескопи, що вловлюють космічні випромінювання. Це теж спостереження, хоч і більш сложное.

Однак у нашому випадку не доводиться чекати падіння яблук. Ми можемо вразити яблуню і подивитися, як поводитимуться яблука, т. е. провести експеримент, випробувати об'єкт досліджень. Експеримент є хіба що питання, який ми задаємо природі «і чекаємо від нього ясного відповіді. «Ейнштейн говорив, що природа відповідає «немає» на більшість поставлених їй запитань і зрідка від нього можна почути більш оптимістичне «то, можливо».. Який не був відповідь природи — «так» чи «немає», — він виражений ! тому ж теоретичному мові, де було пропонувалося питання» (І. Пригожин,.

І. Стенгерс. Порядок з хаосу.- М., 1986. З. 88). Відмінною рисою наукового експерименту і те, що її має бути здатний відтворити кожен дослідник у будь-яку довільну время.

Трясіння яблуні, як найпростіший із можливих експериментів, переконує нас, що це яблука поводяться цілком однаково. Проте, щоб вивести фізичний закон, замало самих яблук. Потрібно розглянути, і інші тіла, причому, що менше вони схожі на друга, краще. Тут входить у силу друге правило, протилежне першому. «Отже, інтерес становить лише виняток» (А. Пуанкаре. Цит. тв.- З. 291).

Виявляється, що чимало тіла теж падають на Землю, начебто ними діє якась сила. Не виключено, що це сама й той самий сила переважають у всіх випадках. На Землю падають в повному обсязі тіла. Не належить до Місяця, Сонцю і іншим небесним тілах, яке має більшу масу чи віддаленим від Землі на значна відстань. В наявності розбіжність у поведінці тіл, з якого теж слід подумати. Чи є щось загальне поведінці тіл, котрі з перший погляд поводяться цілком різна? «Однак ми повинні зосередити своє увагу переважно й не так на сходствах і розбіжностях, скільки на тих аналогіях, які найчастіше ховаються в що здаються чомусь розбіжностях» (там-таки, з. 292). Знайти аналогій у розбіжностях — необхідний етап наукового дослідження. Не з усіх тілами можна навести експеримент. Наприклад, небесні світила можна тільки спостерігати. Але ми можемо пояснити їхня поведінка дією тієї ж самих сил, спрямованих у бік Землі, а й від нього. Різниця в поведінці в такий спосіб можна пояснити кількістю сили, визначальною взаємодія двох або кількох тіл. Якщо ж ми ж вважаємо експеримент необхідним, то можемо провести його на моделях, т. е. на тілах, розміри і безліч яких пропорційно зменшено проти реальними тілами. Результати модельних експериментів вважатимуться пропорційними результатам взаємодії реальних тіл. Але й модельний експеримент перестав бути останніх з можливих. Може мати місце уявний експеримент. І тому знадобиться уявити тіла, яких взагалі немає насправді, і започаткувати з них експеримент про себе. Значення уявлення, що з проведенням уявної чи ідеального експерименту, добре пояснюють у своїй книжці «Еволюція фізики» А. Ейнштейн і Л. Інфельд. Річ у тім, що це поняття, т. е. слова, мають певне значення, якими сповна користуються вчені, не є емпіричними, а раціональними, т. е. де вони беруться нами з почуттєвого досвіду, а є творчими творами людського розуму. А щоб запровадити в розрахунки, необхідні ідеальні уявлення, наприклад, уявлення про ідеально гладкою поверхні, ідеально круглому кулі тощо. п. Такі уявлення називаються идеализациями. У науці бути готовий до ідеалізованим експериментам, т. е. уявним експериментам із застосуванням ідеалізації, із яким (саме, експериментів Галілея) і розпочалося фізика Нового часу. Уявлення і уяву (створення і використання образів) має у науці велике значення, та на відміну від мистецтва — це кінцева, а проміжна мета дослідження. Головна мета науки — висування гіпотез, і теорія як емпірично підтверджена гіпотеза. Поняття грають у науці особливу роль. Ще Аристотель вважав, що, описуючи сутність, яку вказує термін, ми пояснюємо його значення. А його ім'я — знак речі. Отже, пояснення терміна (але це і становить визначення поняття) дозволяє нам зрозуміти цю річ у її найглибшій сутності («поняття» і «зрозуміти» — однокореневі слова). На думку До. Поппера, тоді як звичайному слововживанні спочатку ставимо термін, та був визначаємо його (наприклад: «щеня — це молодий пес»), то науці має місце зворотний процес. Наукову запис слід читати справа-наліво, відповідаючи питанням: як ми називати молодого пса, а чи не що таке щеня. Запитання на кшталт «що таке життя? «не грають у науці жодної ролі, і взагалі визначення як такі не грають у науці помітну роль, на відміну, скажімо, від філософії. Наукові терміни і знаки — нічим іншим, як умовні скорочення записів, які інакше зайняли б вулицю значно більше місця. Формування понять належить ось до чого рівню досліджень, який не емпіричним, а теоретичним. Але ми повинні записати результати емпіричних досліджень, про те, щоб кожен бажаючий міг їх перевірити, і переконатися у їх правильності. Вчені мають, пишуть А. Ейнштейн і Л. Інфельд, збирати невпорядковані факти і що своїм творчим мисленням робити їх пов’язаними і зрозумілими. Тому і можна порівняти з детективами. Але на відміну від детективу, який лише розслідує справа, «учений повинен, по крайнього заходу, почасти, сам зробити злочин, потім довести остаточно дослідження. Понад те, його завдання у цьому, щоб пояснити чимало лише даний випадок, а все пов’язані з нею явища, що відбувалися чи ще статися» (А. Ейнштейн, Л. Інфельд. Еволюція фізики.- М., 1965. З. 64). З емпіричних досліджень можуть бути зроблені емпіричні узагальнення, які мають значення власними силами. У науках, котрі називають емпіричними, чи описовими, як, скажімо, геологія, емпіричні узагальнення завершують дослідження, в експериментальних, теоретичних науках це лише початок. Щоб вирушити далі, треба було придумати задовільну гіпотезу, яка пояснює (у нашій прикладі) падіння тіл. Самих собою емпіричних фактів при цьому недостатньо. Слід усе попереднє знання, що стосується цієї проблеми, передусім, у нашій разі, знання принципів механіки, наприклад, уявлення зв’язок руху тіла із фотографією щодо нього сили, діючу пенсійну систему напрямі руху (в тому випадку, до Землі), т. е. знання трьох законів механіки, які сформулював хоча б Ньютон до закону всесвітнього тяжіння. На теоретичному рівні крім емпіричних фактів потрібні поняття, які створюються наново чи беруть із інших (переважно найближчих) розділів науки. У разі це поняття є і сили, хто був для Ньютона основними при виведенні законів механіки. Ці поняття би мало бути визначено й представлені у короткої формі як слів (званих розтяжок на науці термінами) чи знаків (зокрема математичних), які мають кожен суворо фіксований значення. «Емпіричне узагальнення спирається на факти, індуктивним шляхом зібрані, не виходячи право їх межі України та не переймаючись злагоді чи незгоді отриманого виведення коїться з іншими існуючими уявлення про природі… При гіпотезі береться до уваги який-небудь чи кілька важливих ознак явища і основі їх будується уявлення розмову про явище, без уваги решти його сторонам. Наукова гіпотеза завжди виходить поза межі фактів, які послужили підвалинами її побудови» (У. І. Вернадський. Біосфера // Обрані твориТ. 5. М., I960. З. 19). При висування будь-якої гіпотези береться до уваги тільки її відповідність емпіричним даним, а й деякі методологічні принципи, що отримали назву критеріїв простоти, краси, економії мислення та т. п. «Вважаю, як і… Ви, — говорив Гейзенберг Ейнштейну, — що простота природних законів носить об'єктивного характеру, що справа у економії мислення. Коли саме природа підказує математичні форми великий вроди й простоти, — під формами я маю на увазі тут замкнуті системи основних постулатів, аксіом тощо. п., — форми, про існування яких ніхто гадки не мав, то мимоволі починаєш вірити, що вони «істинними», т. е. що вони висловлюють реальних рис природи» (У. Гейзенберг. Та фізика і філософія. Частина і ціле.- М., 1989; З. 196). Після висування певної гіпотези (наукового припущення, роз’яснював причини даної сукупності явищ) дослідження знову повертається на емпіричний рівень на її перевірки. Під час перевірки наукової гіпотези потрібно проводити нові експерименти, що задають природі нові питання, з сформульованої гіпотези. Мета — перевірка наслідків з цієї гіпотези, про які не було відомо до її висування. Якщо гіпотеза витримує емпіричну перевірку, вона набуває статусу закону (чи, на більш слабкої формі, закономірності) природи. Якщо ні — вважається спростованої, і пошуки інший, більш прийнятною, тривають. Наукове припущення залишається, в такий спосіб, гіпотезою до того часу, поки що незрозуміло підтверджується вона емпірично чи ні. Стадія гіпотези може бути у науці остаточної, бо всі наукові положення у принципі емпірично опровергаемы, і гіпотеза рано чи пізно чи стає законом чи отвергается.

Принцип фальсифицируемости наукових положень, т. е. їх властивість бути опровергаемыми практично, залишається у науці незаперечним. «Тією ж мірою, у якій наукове висловлювання говорить про реальності, вона має бути фальсифицируемо, а того рівня, у якій вона не фальсифицируемо, він говорить про реальності» (До. Поппер. Відкрите суспільство та його вороги. Т. 2. М., 1992, з. 21). Звідси можна дійти невтішного висновку, що головна складова науці — процес духовного зростання, а чи не результат його, котрий понад важливий в технике.

«Ми повинні звикнути розуміти науку не як «сукупність знань», бо як систему гіпотез, т. е. здогадів та передбачень, які у принципі неможливо знайти обгрунтовані, проте вони ми використовуємо до того часу, коли вони витримують перевірки, і про які ми будь-коли можемо з упевненістю говорити, що вони «істинними», «більш-менш достовірні» і навіть «імовірні» (Саме там.- З. 335). Останнє належить спробі Р. Карнапа розробити способи визначення ймовірності істинності гіпотези за рівнем її подтверждения.

Перевірочні експерименти ставляться в такий спосіб, ніж стільки підтвердити, скільки спростувати цю гіпотезу. «Отже, якщо встановлено якесь правило, то передусім повинні досліджувати ті випадки, у яких цього правила має найбільше шансів виявитися неправильним» (А. Пуанкаре. Цит. тв.- З. 291). Експеримент, спрямованому на спростування даної гіпотези, називається вирішального експерименту. Саме він найбільш важливий до ухвалення або гіпотези, оскільки лише його достатньо визнання гіпотези ложной.

Питання об'єктивному статусі наукового закону досі одна із найбільш дискусійних в методології природознавства. Ще Аристотель (завдяки філософському поділу явища та сутність) висунув становище, що галузеву науку вивчає пологи сущого. У сучасному розумінні і є те, що називають законом природи. Існують природні закони, чи закони природи, і нормативні закони, чи норми, заборони і заповіді, т. е. правила, які прагнуть певного образу поведінки. Нормативний закон може слугувати гарним чи поганим, але з «істинним» чи «хибним». Якщо це закон має значення, він може бути порушений, і якщо його неможливо порушити, він поверховий і немає сенсу. На противагу нормативним, природні закони описують незмінні регулярності, що або є, або ні. Їх властивостями є періодичність і загальність будь-якого класу явищ, т. е. необхідність їх виникненню за певних, точно формулируемых умовах. Закон природи, по Пуанкаре, — найкраще вираз гармонії світу. «Закон є одне з недавніх завоювань людського розуму; є ще народи, які живуть серед безперервного дива і який не дивуються цьому. Навпаки, ми мала б дивуватися закономірності природи. Люди просять своїх богів довести їх існування чудесами; але вічне диво в тому, чудеса не відбуваються безперервно. Саме тому світ образу і божественен, що він сповнений гармонії. Якби керувався сваволею, те, що доводило було б, що не управляється випадком? Цим завоюванням закону ми маємо астрономії, і якраз і створює велич цієї науки, ще більше, ніж матеріальне велич досліджуваних нею предметів» (А. Пуанкаре. Цит. тв.- З. 157). Отже, природознавство вивчає світ із метою твори законів його функціонування, як продуктів людської діяльності, що відбивають періодично повторювані факти дійсності. Про практичному значенні пізнання законів природи Пуанкаре пише так: «Завоювання промисловості, збагачення стількох практичних людей, ніколи не побачили б світла, якби були тільки люди практики!.. Необхідно, отже, щоб хоч хтось думав за тих, хто любить думати; бо як останніх надзвичайно багато, необхідно, щоб кожна гілка наших думок приносила користь настільки часто, як може бути, і саме тому всякий законів тим паче цінним, що більш він загальним» (Там же.-С. 289). Сукупність кількох законів, які стосуються області пізнання, називається теорією. Що стосується, якщо теорія загалом не отримує переконливого емпіричного підтвердження, може бути доповнена новими гіпотезами, яких, проте, повинно бути занадто багато, оскільки це підриває довіру до теорії. Підтверджена практично теорія вважається істинної до того моменту, якщо буде запропонована нова теорія, краще пояснює відомі емпіричні факти, і навіть нові емпіричні факти, котрі почали відомі вже після ухвалення даної теорії та виявилися суперечать їй. Отже, наука будується з спостережень, експериментів, гіпотез, теорій і аргументації. Наука змістовному плані — це сукупність емпіричних узагальнень і теорій, подтверждаемых наглядом і експериментом. Причому творчий процес створеннятеорій і аргументації на підтримку грає у науці не меншу роль, ніж спостереження й другий експеримент. Схематично структуру наукового пізнання можна наступним образом:

Емпіричний факт -" науковий факт -" спостереження -" реальний експеримент -" модельний експеримент -" уявний експеримент -> фіксація результатів емпіричного рівня досліджень -" емпіричне узагальнення -" використання наявного теоретичного знання -" образ -" формулювання гіпотези -" перевірка в досвіді -" формулювання новопонять -" запровадження термінів та знаків -" визначення їх значення -" виведення закону -" створення теорії -" перевірка в досвіді -" прийняття у разі необхідності додаткових гіпотез. Отже, чудес немає, коли у самій природі, то крайнього заходу в формулюванні законів його розвитку, і зажадав від падіння яблука на голову Ньютона до відкриття їм закону всесвітнього тяжіння — дистанція надто велика, навіть тоді як голові самого Ньютона може бути пройдено мгновенно.

Співвідношення емпіричного і теоретичного рівнів исследования Эмпирический і теоретичний рівні знання різняться на уроках (у другий випадок може мати властивості, яких в емпіричного об'єкта), засобам (у другий випадок це розумовий експеримент, метод моделювання, аксіоматичний метод тощо. буд.) та результатів дослідження (в першому випадку емпіричне узагальнення, у другому — гіпотеза і теорія). Різниця між емпіричним і теоретичним рівнями досліджень не збігаються з відмінностями між почуттєвим і раціональним пізнанням, хоча емпіричний рівень переважно чувствен, а теоретичний переважно раціональний. Емпіричний рівень у науці як чуттєвий, а й раціональний оскільки використовуються прилади, сконструйовані з урахуванням будь-якої теорії. Теоретичний рівень у науці не збігаються з раціональним, оскільки поняття раціонального ширші й полягають існує лише наукова раціональність, а й раціональність інших типів. Теоретичне відрізняється від раціонального також тим, що теоретичного рівня входять уявлення (наочні образи), які є формами почуттєвого «сприйняття. Процес наукового пошуку навіть у теоретичному рівні перестав бути суворо раціональним. Безпосередньо перед стадією наукового відкриття важливо уяву, створення образів, але в самої стадії відкриття — інтуїція. Тому відкриття не можна логічно вивести, як теорему у математиці. Про значенні інтуїції у науці добре свідчать слова видатного математика Гаусса: «Ось мій результат, але доки знаю, як одержати його підтримку». Результат інтуїтивний, але немає аргументації на його захист. Інтуїція є у науці (зване «почуття об'єкта»), але він щось отже, у сенсі обгрунтування результатів. Потрібні ще об'єктивні раціональні методи, які все люди можуть оцінити. Логіка діє стадії так званої «нормальної науки» у межах певної парадигми для обгрунтування висунутої гіпотези чи теорії. Проте слід, маю на увазі значення логіки, що міркування в природознавстві є доказами, лише висновками. Висновок свідчить про істинності міркування, якщо посилки вірні, але з свідчить про істинності посилок. Визначення також зрушує проблему значення до визначальним термінам, істинність яких гарантує досвід. Попри методологічну цінність виділення емпіричного і теоретичного, розділити ці дві рівня цілісному процесі пізнання повністю неможливо, що показали невдалі спроби у рамках неопозитивізму. Питанню співвідношення емпіричного і теоретичного рівнів дослідження присвячено таке зауваження А. Ейнштейна: «Але з принципової погляду бажання будувати теорію лише з можна побачити величинах цілком безглуздо. Тому що на дійсності усі ж виглядає навпаки. Тільки теорія вирішує, що став саме можна спостерігати. Бачите чи, спостереження, власне кажучи, є дуже непроста система. Підлягає спостереженню процес викликає певні зміни щодо з нашого вимірювальної апаратурі. Як наслідок, у цій апаратурі розгортаються подальші процеси, які наприкінці кінців непрямим шляхом впливають на чуттєве сприйняття і фіксацію результату у свідомості» (У. Гейзенберг. Цит. тв.- З. 191−192). Складне переплетення емпіричного і теоретичного рівнів пізнання особливо притаманно найбільш просунутих областей експериментальної і теоретичної фізики. Список літератури Пуанкаре А. Про науку. М., 1983. Поппер До. Логіка й зростання наукового знання. М., 1983. Кун Т. Структура наукових революцій. М., 1975. Лоренц До. Агресія. М., 1994. Сельє Р. Від мрії на відкриття. М., 1987.