Научно-теоретическое познание и его основные методы

В развитой науке обычно различают два уровня исследования: эмпирический и теоретический. Каждый из них характеризуется специфическими методами и приемами изучения мира. Различие между данными уровнями состоит в том, что эмпирическое исследование непосредственно соприкасается с реальностью, а теоретическое, опираясь на данные эмпирического познания, раскрывает наиболее важные закономерности, характеризующие существование реальных объектов. Так, открытие нового химического элемента лишь пополняет ряд объектов теории, не затрагивая ее основ, открытие же Периодического закона Д. И. Менделеевым преобразовало теоретические представления об исследуемой области в целом. В первом случае мы имеем дело с исследованием эмпирического, во втором — теоретического уровня.

I. Методы эмпирического исследования. К такого рода приемам и методам относят наблюдение и описание, измерение и эксперимент.

? Наблюдение и описание. Под наблюдением понимается целенаправленное восприятие исследуемого объекта, в ходе которого получают знание о его внешних сторонах и свойствах. Можно выделить четыре вида наблюдения:

> прямое наблюдение, когда наблюдатель имеет дело непосредственно с самим исследуемым объектом, прямо фиксируя его свойства и связи;

> косвенное наблюдение, когда воспринимается не сам объект, а те следствия, которые он вызывает в своем окружении, например туманный след в камере Вильсона;

> непосредственное наблюдение, которое осуществляется при помощи органов чувств человека;

> опосредованное наблюдение, которое осуществляется при помощи технических средств, приборов и др.

Очевидно, что ни косвенное, ни опосредованное наблюдение не могут быть чисто эмпирическими, поскольку всегда опираются на определенные теоретические предположения. На этом основании, например, философы-неопозитивисты, а зачастую и сами естествоиспытатели отказывали такому наблюдению в доверии, поскольку оно «отягощено субъективными моментами». В качестве идеала они выдвигали так называемое " чистое" , или беспредпосылочпое, наблюдение, свободное от каких бы то ни было теоретических предположений, т. е. прямое и непосредственное. Именно такое наблюдение, по их мнению, должно давать нам знание чисто объективных «протокольных фактов», составляющих «эмпирический базис» науки. Теория, с их точки зрения, должна быть лишь индуктивным обобщением фактов и в любой момент может быть без остатка сведена (редуцирована) к исходным «протокольным таблицам». Иными словами, с точки зрения «здравого смысла» и позитивной философии теория всегда идет вслед за эмпирией и ни при каких условиях не может и не должна опережать ее. Но так ли обстоит дело в действительности? Возможно ли «чистое» наблюдение, не содержащее в себе абсолютно никаких теоретических предпосылок?

Рассмотрим такой пример: три разных исследователя, каждый в свое время, наблюдали одно и то же явление — прокаливание свинца на огне. Альберт Великий (1193−1280) описывал это явление как образование «желтого порошка», Джозеф Пристли (1733−1804) — «дефлогистонированного свинца», а Антуан Лавуазье (1743−1794) — «окиси свинца». Почему, глядя на одно и то же, они видели совершенно разные вещи? Причем Альберт Великий трактовал это как наблюдение простой «трансмутации» — превращения одного вещества в другое, Пристли — как отделение от свинца флогистона, а Лавуазье — как присоединение к свинцу кислорода.

Различие между тем, на что мы смотрим, и тем, что мы при этом видим, можно объяснить следующим образом. Во всяком наблюдении участвуют (явно или неявно) предварительные теоретические предпосылки, определяющие, что следует видеть в каждом конкретном случае, т. е. в действительности нет и не может быть совершено «чистого» беспредпосылочного наблюдения, поскольку оно всегда оплодотворено той или иной идеей, всегда опосредовано теоретическим знанием, которое показывает, на что именно следует обратить внимание, что и как наблюдать. Взгляд ученого на мир отличается именно своей направленностью, избирательностью. Следовательно, наблюдение отнюдь не является тем простым элементарным актом, каким его пытались представить позитивисты. Для наблюдения недостаточно просто раскрыть глаза и уши. Необходимо предварительно знать, что и как мы хотим наблюдать. Миллионы людей миллионы раз смотрят на какое-нибудь явление, не замечая его, а первооткрывателем становится тот, кто, точно зная, чего он ожидает, способен распознать то, что соответствует ожидаемому результату или отклоняется от него.

Завершающим этапом наблюдения является описание — фиксация средствами естественного или искусственного языка сведений об объектах, полученных в результате наблюдения.

? Измерение — это познавательная операция, в результате которой исследователь получает числовые значения сравниваемых величин. Измерение дополняет качественный анализ природных объектов точным количественным анализом. В основе операции измерения лежит сравнение объектов по каким-нибудь сходным свойствам и сторонам, выделяемым в результате абстрагирования. Измерение дает нечто большее, чем просто установление сходства или различия, поскольку в измерении устанавливается степень этого сходства (или различия). Измерение — это отождествление различных предметов в каком-то определенном отношении с фиксацией числа количественных различий между ними. Необходимым условием измерения является наличие единиц измерения или эталонов (например, в отношении протяженности удав тождественен 38 попугаям или шести мартышкам, хотя во многих иных отношениях эти объекты совершено различны). Через измерение осуществляется переход от наблюдаемого в опыте к математическим абстракциям, имеющим в основе идею числа.

? Эксперимент — это высшая форма эмпирического исследования. В отличие от обычного наблюдения в эксперименте исследователь активно вмешивается в течение изучаемого процесса с целью получить о нем определенное знание. Исследуемое явление изучается здесь в специально создаваемых и контролируемых человеком условиях, что позволяет многократно воспроизводить данное явление при повторении условий. В ходе эксперимента исследователь может целенаправленно менять условия воспроизведения явления, что позволяет выявлять скрытые или не обнаруживаемые простым наблюдением свойства и связи объекта.

Всякий эксперимент — это вопрос, задаваемый природе. Утвердительный ответ подтверждает правильность наших исходных теоретических предпосылок, отрицательный — порождает новую проблему, требующую дальнейших исследований. Таким образом, эксперимент может выступать не только завершающим актом исследования, но и своего рода генератором проблем, определяющим продвижение науки к новым рубежам.

II. Методы теоретического исследования. К данной группе методов относят мысленный эксперимент; методы идеализации и формализации; аксиоматический и гипотетико-дедуктивный метод; верификацию и фальсификацию; исторический и логический методы.

? Мысленный эксперимент. Характерной чертой теоретического познания является опора на абстрактные объекты. Ученый, развивая теорию, оперирует в своем мышлении логическими образами — понятиями, охватывающими и обобщающими наиболее существенные признаки изучаемых явлений. Эти понятия и есть абстрактные объекты, с которыми имеет дело теоретическое познание. Построение абстрактных объектов как теоретических образов действительности и оперирование с ними — вот суть мысленного эксперимента.

В ходе мысленного эксперимента могут осуществляться такие комбинации мысленных образов, которые являются нереализуемыми на практике. Эти комбинации представляют продукт творческой фантазии ученого (например, лифт Эйнштейна, демон Максвелла и др.). Однако это вовсе не означает, что в мысленном эксперименте «позволено все». Произвол человеческой фантазии достаточно жестко ограничен здесь целями исследования и законами логики. Собственно говоря, объектом мысленного эксперимента может быть все, что логически непротиворечиво, а следовательно, формально возможно. В мысленном эксперименте исследователь получает возможность оперировать образами вещей практически невозможных, т. е. входить в область явлений, противоречащих обыденному опыту. Вот почему роль мысленного эксперимента особенно велика в процессе зарождения нового теоретического знания, производства новых фундаментальных идей, требующих, с одной стороны, богатства творческой фантазии, а с другой — ясного видения цели исследования и строгой логики рассуждения.

? Идеализация — это прием теоретического исследования, когда в процессе изучения объекта мысленно выделяют одно из необходимых условий его существования и затем постепенно мысленно сводят его действие к нулю. В результате конструируется объект, который не может существовать в действительности, поскольку он образован путем исключения условия, необходимого для существования, но тем не менее имеющий прообраз в реальном мире.

Именно в результате подобной операции были образованы такие мысленные объекты, как идеальный газ, абсолютно черное тело и др. Такие идеализированные объекты, несмотря на то, что они реально не существуют, имеют большое эвристическое значение в науке.

? Формализация — этот прием заключается в построении абстрактно-математических моделей. При формализации рассуждения об объектах переносятся в плоскость оперирования со знаками (формулами), а отношения между знаками замещают отношения между объектами. Таким путем создаются обобщенные знаковые модели той или иной предметной области. Установление структурного подобия позволяет использовать формальный аппарат, выработанный для описания одних процессов, в качестве готового средства для изучения других процессов и получать знание об одних областях действительности, перенося на них методы, выработанные при исследовании других объектов.

? Аксиоматический метод преобладает в математических науках (геометрия, логика и др.). При аксиоматическом построении научного знания сначала задается набор самоочевидных исходных положений — аксиом, которые не требуют доказательства. Затем из аксиом, но определенным правилам выводится дедуктивным путем ряд следствий, которые рассматриваются как необходимые и достоверные. Совокупность исходных аксиом, правил вывода и выведенных согласно этим правилам следствий образуют аксиоматически построенную теорию. Исторически первым и, пожалуй, наиболее ярким примером такой теории является евклидова геометрия.

Простота и ясность аксиоматического метода поражала воображение. Геометрия Евклида (III в. до н.э.) на два тысячелетия стала идеальным образцом подлинного теоретического знания. Попытки перестроить всю систему человеческого знания согласно основным идеям аксиоматического метода предпринимались неоднократно: аналитическая геометрия Р. Декарта, механика И. Ньютона, этика Б. Спинозы — вот образцы подобных попыток.

Построение формализованных аксиоматических систем привело к большим успехам, особенно в математике, и даже породило надежды на возможность ее развития чисто формальными средствами. Однако вскоре обнаружилась тщетность этих надежд. В 1931 г. австрийским математиком и философом Куртом Гёделем (1906−1978) было получено доказательство принципиальной неполноты формализованных систем, что показало границы их применимости.

? Гипотетико-дедуктивный метод, в отличие от аксиоматического, применяется главным образом в так называемых эмпирических науках (физика, химия, биология и т. д.). В науке данный метод применялся с XVII века, но объектом методологического анализа он стал лишь в середине XX столетия. Интересно, что его применение противоречило классической схеме эмпирической науки, ведь согласно этому идеалу наука должна строиться снизу вверх — от эмпирических наблюдений к теоретическим обобщениям. Здесь же исследование движется в обратном направлении — сверху вниз: от общей теории к единичным фактам. Исследование начинается с выдвижения гипотезы, из нее выводятся утверждения об эмпирических фактах, которые должны наблюдаться, если исходная гипотеза верна. Гипотеза, дедуктивные следствия которой оказываются оправданными, доказывает свою истинность и приобретает статус достоверной теории.

В процессе развертывания гипотезы мысль следует вперед от исходной абстрактной гипотезы, конкретизируя и обогащая ее. Но это обогащение и конкретизация одновременно выступают и как обоснование истинности исходной общей посылки, поэтому в науке, теоретическом мышлении движение вперед есть одновременно и движение назад. Идущее вперед определение объекта и идущее назад обоснование истинности исходных предпосылок оказывается одним и тем же движением!

Удостоверение истинности исходной гипотезы возможно двумя методами: верификации и фальсификации.

? Метод верификации (позднелат. verificatia — подтверждение; от лат. verus — истинный, facio — делаю) предложен участником Венского кружка Рудольфом Карнапом (см. § 3.1). Суть метода состоит в том, чтобы создать возможность эмпирической проверки теоретических конструкций высокого уровня абстракции, не допускающих их непосредственного сопоставления с фактами. Для этого из проверяемой гипотезы выводится ряд следствий с уровнем абстракции, понижаемым до тех пор, пока дело не дойдет до утверждений о том, какие факты должны непосредственно наблюдаться, если теоретические предположения верны. Эти утверждения и следует сопоставлять с наблюдаемыми фактами. Соответствие фактам будет прямо свидетельствовать об истинности эмпирически проверяемого следствия и косвенно подтверждать истинность исходной гипотезы, из которой это следствие было логически выведено.

Однако вскоре выяснилось, что эмпирическое подтверждение гипотез низшего уровня не может гарантировать истинности исходной гипотезы. Сколько бы следствий ни проверили на соответствие фактам, всегда остается возможность того, что очередное следствие разойдется с ними. Следовательно, рост числа соответствий ведет лишь к повышению степени вероятности того, что исходная гипотеза истинна, не делая эту истинность абсолютно достоверной.

? Метод фальсификации (позднелат. falsificatio, от falsifico — подделываю), по мысли предложившего его Карла Поппера (1902−1994), был призван преодолеть ту неуверенность в истинности исходной гипотезы, которая оставалась при применении метода верификации. Начало процедуры фальсификации было тем же, что и при верификации: выдвижение гипотезы и выведение из нее ряда следствий более низкого уровня абстракции. Только следствия эти должны были касаться не тех фактов, которые должны наблюдаться при условии, что исходная гипотеза верна, а тех, которые при верности данной гипотезы наблюдаться ни в косм случае не должны. Исследование при этом разворачивалось в направлении, противоположном верификации. Ученый должен был искать факты не подтверждающие, а опровергающие его предположения, и пока такие факты не обнаруживались, исходная гипотеза могла считаться истинной.

? Исторический и логический методы. Воспроизведение в познании процесса изменения, развития объекта может осуществляться двумя способами: историческим и логическим. Исторический метод предполагает прослеживание истории объекта во всей его полноте и многообразии, обобщение эмпирического материала и установления на этой основе общей исторической закономерности. Но эту закономерность можно выявить, не обращаясь непосредственно к реальной истории, а изучая процесс на высших стадиях его развития, что и составляет суть логического метода. Исторический и логический методы взаимодополняют друг друга, что позволяет переходить от изучения структуры сформировавшегося объекта к законам его развития и, наоборот, от изучения истории формирования объекта к уже сформировавшейся структуре. При изучении развития мы обращаемся к настоящему, с тем чтобы лучше понять прошлое; при познании же наличных характеристик объекта мы обращаемся к его прошлому, чтобы лучше понять настоящее.

Например, при изучении истории мы рассматриваем события прошлого в свете тех результатов, к которым они привели в настоящем, оцениваем их действительное значение и за хаосом случайных событий получаем возможность восстановить логику процесса. И наоборот, обращаясь к реальной истории, мы получаем возможность проследить путь становления настоящего во всем его конкретном многообразии.

Таким образом, исторический и логический методы тесно связаны между собой, взаимно дополняют друг руга, выступают как равноправные по своему логическому статусу.