История и философия науки в вопросах и ответах. Учебное пособие для аспирантов сельскохозяйственных ВУЗов

2) Общенаучные подходы и методы исследования. Они выступают в качестве своеобразной промежуточной методологии между философией и фундаментальными теоретико-методологическими положениями специальных наук.

Характерные черты:

– сплавленность в их содержании отдельных свойств, признаков, понятий ряда частных наук и философских категорий.

– возможность формализации частных наук, уточнения средствами математической теории символической логики.

На основе общенаучных понятий и концепций формулируются соответствующие методы и принципы познания, которые обеспечивают связь и оптимальное взаимодействие философии со специально-научным знанием и его методами.

3) Частнонаучные методы – совокупность способов, принципов познания, исследовательских приемов и процедур, применяемых в той или иной науке, соответствующей данной основной форме движения материи. Это методы механики, физики, химии, биологии, социально-гуманитарных наук и т. д.

4) Дисциплинарные методы – система приемов, применяемых в той или иной научной дисциплине, входящей в какую-нибудь отрасль науки или возникшей на стыках наук. Каждая фундаментальная наука представляет собой комплекс дисциплин, которые имеют свой специфический предмет и свои своеобразные методы исследования.

5) Методы междисциплинарного исследования как совокупность ряда синтетических, интегративных способов (возникших в результате сочетания элементов различных уровней методологии), нацеленных главным образом на стыки научных дисциплин. Широкое применение нашли в реализации комплексных научных программ.

Методология – сложная, динамичная, целостная, субординированная система способов, приемов, принципов различных уровней, сферы действия, направленности, эвристических возможностей, содержаний, структур. Охарактеризуем методы эмпирического и теоретического познания:

А) Методы эмпирического познания

Наблюдение

Научное наблюдение представляет собой целенаправленное, систематическое и организованное восприятие изучаемых предметов и явлений.

В научных наблюдениях широко используются специальные средства и устройства (микроскопы, телескопы, фот, кино, телеаппараты и т.д.), которые служат для того, чтобы компенсировать природную ограниченность органов чувств человека, повысить точность и объективность результатов наблюдения.

Научное наблюдение носит интерсубъективный характер. Это означает, что оно дает результаты, независящие от воли, желаний и намерений человека. Эти результаты должны быть воспроизводимы любым исследователем, который знаком с соответствующей проблемой.

Функции наблюдения в научном исследовании.

Существенное отличие наблюдения от эксперимента заключается в том, что оно осуществляется без какого-либо изменения изучаемых явлений и вмешательства наблюдателя в нормальный процесс их протекания. Как говорил французский ученый К. Бернар «наблюдение происходит в естественных условиях, которыми мы не можем распоряжаться».

Три функции наблюдения:

1) получение той эмпирической информации, которая необходима для постановки новых проблем, возникающих с обнаружением несоответствия между новыми фактами и старыми способами их объяснения. Эта особенность характерна прежде всего для фактов, которые не могут быть исследованы экспериментально (астрономические, геологические, многие социальные и другие явления и процессы).

2) эмпирическая проверка тех гипотез и теорий, которые нельзя провести с помощью эксперимента. Там, где невозможно поставить эксперимент, единственным свидетельством может служить данные наблюдения. При наблюдениях, которые сопровождаются точными измерениями, результаты проверки гипотез могут оказаться не менее надежными, чем экспериментальные, что подтверждается историей развития астрономии.

3) в процессе проверки гипотез и теорий именно их эмпирически проверяемые следствия соотносятся с непосредственно наблюдаемыми фактами, которые формулируются на языке наблюдений. Наблюдение как раз является тем звеном, которое связывает теорию с опытом, теоретические исследования с эмпирическими.

Эксперимент

Здесь исследователь не ограничивается пассивным наблюдением явлений. А сознательно вмешивается в естественный ход их протекания. На первой стадии устанавливают цель эксперимента, которая может состоять либо в проверке определенной гипотезы или теории, либо в поиске некоторой эмпирической зависимости между величинами, определяющими определенный процесс. Эксперимент:

а) точно указывает, какие следствия из гипотез подлежат опытной проверке;

б) устанавливает, в какой форме – качественной или количественной – эти следствия необходимо представить;

в) точно определяет те существенные факторы, от которых зависит результат эксперимента;

г) выявляет те факторы, которые поддерживаются постоянными при эксперименте, так как предполагается, что они не могут оказывать существенного влияния на ход процесса.

Вторая стадия эксперимента состоит в контроле над его проведением, который заключается в обеспечении его «чистоты», связанной с изоляцией от влияния таких факторов, которые могут заметно изменить результат.

Третья стадия эксперимента связана с интерпретацией полученных данных и статистической обработкой результатов измерения соответствующих величин.

Классификация экспериментов.

По предмету исследования мы различаем физические, химические, биологические и другие эксперименты.

По методу исследования эксперименты можно разделить на качественные и количественные. Как правило, качественные эксперименты проводятся для предварительного исследования действия тех или иных факторов на изучаемый процесс без установления точной количественной характеристики. Нередко они носят поисковый характер, поскольку с их помощью достигается предварительная оценка той или иной гипотезы без установления количественной степени ее подтверждения. Количественный эксперимент строится с таким расчетом, чтобы обеспечить точное измерение всех факторов, влияющих на ход изучаемого процесса.

В реальной исследовательской практике качественные и количественные эксперименты составляют обычно последовательные этапы в эмпирическом изучении явлений и процессов. Как только будет раскрыта качественная зависимость исследуемого процесса от соответствующих свойств, параметров и факторов, так сразу же возникает задача количественного их определения с помощью математической функции или уравнений.

Пример из истории электромагнетизма. Впервые связь между электричеством и магнетизмом в 1820 г. обнаружил Х. Эрстед. Поместив магнитную стрелку над проводником, по которому идет ток, он обнаружил отклонение магнитной стрелки. Этот чисто качественный эксперимент послужил исходным пунктом для развития теории об электромагнитных явлениях. Вскоре после этого А. Ампер провел эксперимент, в котором количественно определил связь между электричеством и образованным им магнитным полем. Далее Фарадей и позже Максвелл разработали основу математической теории электромагнитного поля.

Современная наука поддерживается линии К. Поппера о том, что эксперимент представляет собой планируемое действие, каждый шаг которого направляется теорией до последних штрихов в лаборатории.

Ученый уже в процессе научного наблюдения руководствуется определенными теоретическими представлениями о наблюдаемых фактах.

Сравнение – это познавательная операция, выявляющая сходство или различие объектов (либо ступеней развития одного и того же объекта), т.е. их тождество и различия. Оно имеет смысл только в совокупности однородных предметов, образующих класс. Сравнение предметов в классе осуществляется по признакам, существенным для данного рассмотрения. При этом предметы, сравниваемые по одному признаку, могут быть несравнимы по-другому. Сравнение является основой такого логического приема, как аналогия, и служит исходным пунктом сравнительно – исторического метода. Его суть – выявление общего и особенного в познании различных ступеней (периодов, фаз) развития одного и того же явления или разных сосуществующих явлений.

Описание – это познавательная операция, состоящая в фиксировании результатов опыта (наблюдения или эксперимента) с помощью определенных систем обозначения, принятых в науке.

Измерение

Под измерением обычно понимают процесс нахождения отношения данной величины к другой, принятой за единицу измерения. Результаты измерения обычно выражаются в числах, благодаря чему их можно подвергнуть математической обработке. Используют различные шкалы, единицы измерения (метрического и т.д.) для сравнения результатов.

Б) Методы теоретического познания

Формализация – это отображение содержательного знания в знаково-символическом виде (формализованном языке). Последний создается для точного выражения мыслей с целью исключения возможности для неоднозначного понимания. При формализации рассуждения об объектах переносятся в плоскость оперирования со знаками (формулами), с построением искусственных языков (язык математики, логики, химии и т.п.). Именно использование специальной символики позволяет устранить многозначность слов обычного, естественного языка. В формализованных рассуждениях каждый символ строго однозначен. Формализация служит основой для процессов алгоритмизации и программирования вычислительных устройств, а тем самым и компъютеризации не только научно – технического, но и других форм знания.

Главное в процессе формализации состоит в том, что над формулами искусственных языков можно производить операции, получать из них новые формулы и соотношения. Тем самым операции с мыслями о предметах заменяются действиями со знаками и символами. Формализация, таким образом, есть обобщение форм различных по содержанию процессов, абстрагирование этих форм от их содержания. Однако, как показал австрийский логик и математик Гедель, в содержательной теории всегда остается невыявленный неформализуемый остаток. Все более углубляющаяся формализация содержания знания никогда не достигает абсолютной полноты, ибо никогда не прекращается развитие (изменение) предмета познания и знаний о нем (то есть нет такой формулы, которая бы содержала в себе «в снятом виде» все будущее развитие предмета рассуждения). Это означает, что формализация внутренне ограничена в своих возможностях. Доказано, что всеобщего метода, позволяющего любое рассуждение заменить вычислением («сосчитаем», -как говорил Лейбниц, здесь не проходит), не существует.

Теорема Геделя о неполноте

В 1931 году Курт Гедель совершил открытие, сделавшее его знаменитым. В то время Давид Гильберт и другие великие ученые пытались свести всю математику к системе аксиом. Но Гедель доказал, что это не совсем реально.

В 1932 году появилась теорема Геделя, иначе называемая «Теорема о неполноте» (или «Теорема Геделя о неполноте»). Из теоремы Геделя следует, что не существует полной формальной теории, где были бы доказуемы все истинные теоремы арифметики.

Работа Геделя произвела эффект разорвавшейся бомбы. Она заставила Неймана прервать курс лекций в Геттингене, а Гильберта – прекратить работу над своей программой.

По утверждению Геделя, состоятельность и полноту какой-либо логической системы невозможно доказать с помощью вспомогательных средств самой этой системы. Можно, конечно, привлечь для доказательства методы более мощной системы, но сама эта более мощная система также не может доказать свою непротиворечивость своими методами, а значит, требуется следующая более мощная система.

Гедель утверждал, что состоятельность и полноту какой-либо логической системы можно установить, погружая исходную систему в систему более развернутую. Но Гедель показал, что при этом проблема состоятельности и полноты становится более сложной из-за усложнения логического языка, что приводит к спирали усложнений, к нескончаемой логической эскалации. Именно это и происходит также, когда человеческий разум занят своим привычным делом – размышлением.

Из теоремы Геделя следует, что при определенных условиях в любом языке существуют истинные, но недоказуемые утверждения.

Выводы, которые сделал К. Поппер: «…вывод о невозможности универсального критерия истины является непосредственным следствием результата, полученного Тарским путем соединения теоремы Геделя о неразрешимости с его собственной теорией истины, согласно которому универсального критерия истины не может быть даже для относительно узкой области теории чисел, а значит, и для любой науки, использующей

арифметику. Естественно, что этот результат применим a priori к понятию истины

в любой нематематической области знания, в которой широко используется арифметика» (Поппер)

Аксиоматический метод – это способ построения научной теории, при котором в ее основу кладутся некоторые исходные положения – аксиомы (постулаты), из которых все остальные утверждения этой теории выводятся из них чисто логическим путем, посредством доказательства. Для вывода теорем из аксиом (и вообще одних формул из других) формулируются специальные правила вывода. Следовательно, доказательство в аксиоматическом методе – это некоторая последовательность формул, каждая из которых есть либо аксиома, либо получается из предыдущих формул по какому – либо правилу вывода. Этот метод имеет ограниченное применение, ибо требует высокого уровня развития аксиоматизированной содержательной теории.

Абстрагирование и идеализация.

Абстракции возникают на аналитической стадии исследования, когда начинают рассматривать отдельные стороны, свойства и элементы единого, целостного процесса. В результате образуются отдельные понятия, категории и суждения, которые служат для формулирования гипотез, законов и теорий.

На завершающей синтетической стадии все эти элементы, понятия, категории и законы объединяются в целостную теоретическую систему, обеспечивая тем самым достижение конкретного знания об определенной области действительности.

При абстрагировании отвлекаются от несущественных свойств и отношений и концентрируют внимание на существенных свойствах и отношениях.

Более сложный характер присущ абстракциям, связанным с образованием математических понятий. Пример: абстракция потенциальной осуществимости допускает построение следующего объекта n +1 при наличии предыдущего объекта n. На основе этого можно построить соответственно абстракции потенциальной и актуальной бесконечности (теория множеств Кантора и пр.).

Разновидностью абстрагирования является идеализация, которая представляет собой предельный переход от реально существующих свойств явлений и процессов к свойствам идеальным. Например, из физики известны такие идеализации как абсолютно упругое тело, идеальный газ и т.д., которые не существуют в реальном мире, и потому являются упрощениями, идеализациями, которые помогают лучше понять свойства объектов.

Научные факты и их обобщение

Под «фактами» (от латинского слова factum – сделанное, совершившееся) в обыденном познании подразумевают явления и события окружающего мира, воспринимаемые непосредственно органами чувств человека. Однако с точки зрения методологии науки, это неверно. Во-первых, факты представляют собой отображение объективно существующих реальных явлений и событий на эмпирическом уровне познания; во-вторых, они могут быть правильно интерпретированы и поняты лишь в рамках теоретического познания; в-третьих, именно на точном знании фактов строятся все формы теоретического мышления – от понятий до законов и теорий; в-четвертых, проверка научных обобщений, гипотез и теорий осуществляется на основе фактов, полученных с помощью наблюдений, экспериментов и практики в целом. Таким образом, между фактами и теоретическими построениями науки существует глубокая диалектическая взаимосвязь и взаимодействием. Эту связь часто выражают с помощью такого термина, как «нагруженность» факта теорией.

Эмпиризм подчеркивает определяющее значение фактов для развития науки, а теоретические построения считает простой спекуляцией. Рационализм же подчеркивает приоритет теории и мышления над фактами.

Обобщение фактов происходит с помощью индуктивных и статистических методов исследования. При индукции осуществляют переход об общего знания к частному. Но Поппер показал несостоятельность этого подхода (Все лебеди белые).

Другим методом является дедукция, при которой из истинных посылок получают истинные заключения.

1.21 Формы развития знания

Научное знание развивается в трех основных формах – проблема, гипотеза теория. Под проблемой подразумевают, прежде всего, некоторую задачу. Задачи бывают разных типов. (1) для которых есть метод – алгоритм решения, (2) решаемые подбором значений, (3) для которых требуется разработать метод решения.

Проблемами называют важные в практическом или теоретическом отношении задачи третьего типа, способы решения которых неизвестны или известны не полностью. Различают проблемы двух видов: 1) неразвитые и 2) развитые. Неразвитая проблема – это задача, которая характеризуется следующими чертами. Во-первых, это нестандартная задача, т.е. задача, для решения которой нет алгоритма (алгоритм неизвестен или даже невозможен). Чаше всего это трудная задача. Во-вторых, это задача, которая возникла на базе определенного знания (теории, концепции и т.д.), т.е. задача, которая возникла как закономерный результат процесса познания. В-третьих, это задача, решение которой направлено на устранение противоречия, возникшего в познании (противоречия между отдельными положениями теории или концепции, положениями концепции и фактами и т.д.), а также на устранение несоответствия между потребностями и наличием средств для их удовлетворения. В-четвертых, это задача, путей решения которой не видно.

Задача, которая характеризуется тремя первыми из указанных выше черт, а также содержит более или менее конкретные указания на пути решения, называется развитой проблемой или собственно проблемой.

Проблема как процесс развития знания состоит из нескольких ступеней: (1) формирование неразвитой проблемы (предпроблемы); (2) развитие проблемы – формирование развитой проблемы первой степени, затем второй и т.д.; (3) разрешение (или установление неразрешимости) проблемы.

Гипотеза как форма развития знания.

Познание любого явления действительности, как известно, начинают с собирания и накопления отдельных фактов, относящихся к этому явлению. Фактов, которыми располагают вначале познания, всегда недостаточно, чтобы полностью и сразу объяснить это явление, сделать достоверный вывод о том, что оно собой представляет, каковы причины его возникновения, законы развития и т. п. Поэтому познание предметов и событий внешнего мира протекает часто с использованием гипотезы. Не ожидая, пока накопятся факты для окончательного, достоверного вывода (например, о характере и причине развития исследуемого явления), дают вначале предположительное их объяснение, а затем это предположение развивают и доказывают. Что же такое гипотеза?

Гипотеза – это предположительное суждение о закономерной связи явлений. Речь идет о предположениях, позволяющих разработать план исследования.

Существенные признаки гипотезы.

Гипотеза как форма развития знания имеет ряд существенных признаков, позволяющих отличить ее от других предположений. Во-первых, гипотеза является особой формой развития научных знаний. Построение гипотез в науке дает возможность переходить от отдельных научных фактов, относящихся к явлению, к их обобщению и познанию законов развития этого явления.

Во-вторых, построение научной гипотезы всегда сопровождается выдвижением предположения, связанного с теоретическим объяснением исследуемых явлений. Она всегда выступает в форме отдельного суждения или системы взаимосвязанных суждений о свойствах единичных фактов или закономерных связях явлений. Это суждение всегда проблематично, в нем выражается вероятностное теоретическое знание. Иногда гипотеза возникает на основе дедукции. Например, гипотеза К. А. Тимирязева о фотосинтезе была выведена первоначально дедуктивно из закона сохранения энергии.

В-третьих, гипотеза – это обоснованное, опирающееся на конкретные факты, предположение. Поэтому возникновение гипотезы есть нехаотический и не подсознательный, а закономерный и логически стройный познавательный процесс, который приводит человека к получению новых знаний об объективной действительности. Например, новая гелиоцентрическая система Н. Коперника раскрывающая идею о вращении Земли вокруг Солнца и изложенная им в труде «О вращении небесных сфер», опиралась на реальные факты и доказывала несостоятельность господствующей в то время геоцентрической концепции.

Интересно, что в свое время к недоразумению привело известное выражение И. Ньютона «гипотез не измышляю». Многие удивились тому, что великий физик в своих теоретических построениях вообще не пользуется гипотезами. Но если мы ударение переместим со слова «гипотез» на словосочетание «не измышляю», то легко обнаружим логическую ошибку. Ньютон хотел лишь сказать: «гипотез не измышляю, а выдвигаю их на основе фактов».

Указанные существенные признаки гипотезы в своей совокупности вполне достаточны для того, чтобы на их основе отличить гипотезу от других видов предположения и определить ее сущность. Таким образом, под гипотезой (от греч. gypothesis – основание, предположение) будем понимать вероятностное предположение о причине каких-либо явлений, достоверность которого при современном состоянии производства и науки не может быть проверена и доказана, но которое объясняет данные явления, без него необъяснимые; один из приемов познавательной деятельности.

Важно иметь в виду, что термин «гипотеза» употребляется в двояком значении. Во-первых, под гипотезой понимают само предположение, объясняющее наблюдаемое явление (гипотеза вузком смысле). Во-вторых, как прием мышления в целом, включающий в себя выдвижение предположения, его развитие и доказательство (гипотеза в широком смысле).

Второе, собственно, и есть сложный процесс мысли, ведущий от незнания к знанию. Исследование логической формы этого процесса составляет одну из задач логики. «С полным устранением гипотезы, – отмечал К. А. Тимирязев, – наука превратилась бы в нагромождение голых фактов».

Гипотеза нередко строится как предположение о причине прошлых явлений, о закономерном порядке, который уже прекратился, но его предположение объясняет определенную совокупность явлений, хорошо известных из истории или наблюдаемых в настоящее время. Гипотетическим является наше знание, например, о формирование Солнечной системы, о состоянии земного ядра, о происхождении жизни на Земле и т. д.

Гипотеза прекращает свое существование в двух случаях: во-первых, когда она, получив подтверждение, превращается в достоверное знание и становится частью теории; во-вторых, когда гипотеза опровергнута и становится ложным знанием.

Гипотеза представляет собой систему понятий, суждений и умозаключений. При этом в отличие от них гипотеза носит сложный, синтетический характер. Ни одно отдельно взятое понятие, суждение, умозаключение в своем содержании не составляет еще гипотезы. Обратимся, например, к известной гипотезе академика А. И. Опарина о происхождении жизни на Земле. Ее положения не ограничиваются каким-либо одним суждением, например, о том, что жизнь возникла в воде или началась с появлением сложных надмолекулярных белковых структур. Данная гипотеза, как и любая другая, пытается объяснить процесс возникновения жизни на Земле во всей его сложности. Естественно, что это невозможно сделать одним суждением или умозаключением. Даже более узкая гипотеза, касающаяся какого-либо одного явления, например, гипотеза об авторстве вновь найденной художественной картины, состоит не из одного суждения, а из целой системы суждений и умозаключений, которая обосновывает вероятность выдвинутого предположения. При этом характер таких суждений обосновывается на взглядах различных экспертов (специалистов) в своей отрасли знания.