Теоретический

Объяснение полученных явлений, знания фиксируются в форме законов, принципов и научных теорий

Гипотеза научная теория

Выдвижение и обоснование некоторых логически непротиворечивое описание

предположений, с помощью которых рас- явлений окружающего мира, которое

считывают объяснить те факты (эмпири- выражено особой системой. Она помо-

рические), которые не укладываются в рам- жет определить направление дальней-

ках прежних учений. шее развитие общества, происходящие

В нем явления и прощессы.

Объяснительные гипотезы экзистенциональные гтпотезы

Формирование законов, принципов или предположения о существовании явлений,

теорий, объясняющих явлений окружа- которые еще не известны науке, но возмож

ющего мира номбудут открыты.

Особенности научного познания. Прежде всего наука нацелена на получение нового для человечества знания, открытие того, что еще не известно людям. При этом ей свойственно стремление к объективности, к изучению мира таким, каков он есть вне и независимо от человека. Полученный при этом результат не должен зависеть от частных мнений, пристрастий, авторитетов. Так, известный физик М. Планк (1858—1947 гг.) говорил, что он хочет отыскать такие знания, которые истинны не только для всего человечества, но и для инопланетного разума, если тот вообще существует.

В рамках обыденного сознания правильность своих представлений и суждений мы проверяем повседневной практикой. Особенную убедительность выводы и наблюдения приобретают в том случае, если они подтверждаются не только нашим личных опытом, но и опытом других людей. Науке этого недостаточно. Для подтверждения истинности получаемых знаний в науке используются специальные методы исследования, особые процедуры проверки результатов. В одном из американских словарей наука определяется как «наблюдение, классификация, описание, экспериментальные исследования и теоретические объяснения естественных явлений». Конечно, такое определение не может рассматриваться как исчерпывающее, но в нем указаны основные методы и средства, используемые в научном познании. Мы еще остановимся на этом вопросе.

К принципам научного исследования относят воспроизводимость полученного результата в одних и тех же ус лоциях (так, возможность клонирования была признана научным фактом лишь после того, как соответствующие результаты были получены в ряде научных исследовательских центров), открытость выдвигаемых положений рациональной критике.

Для описания знаний, которые мы добываем в повседневной деятельности, нам достаточно обычных слов, используемые понятия не требуют особой точности. Науке же требуется специальный язык, включающий особые термины, строго определяемые понятия, математические символы.

Важной чертой научных исследований является их направленность на получение таких данных, которые не только связаны с сегодняшним днем, но могут найти применение в будущем. Известны многочисленные факты, когда те или иные научные открытия рассматривались современниками как имеющие чисто теоретическое значе­ние, бесполезное в практическом отношении. Однако проходили годы, десятилетия, и знания, добытые наукой, становились основой создания новой техники и технологий, непосредственно влияющих на жизнь людей. Какую, казалось бы, пользу можно было извлечь из открытия Г. Р. Герцем электромагнитных волн? Но спустя десятилетия наш соотечественник А. С. Попов на его основе изобрел привычное нам радио.

Два уровня научного знания. Основу науки составляют точно установленные факты, а также выявленные в ходе наблюдений и эксперимента, обобщения и систематизации полученных данных закономерные связи между ними — эмпирические законы. Эти факты и законы образуют эмпирический (от греч. empeiria — опыт) уровень научного знания. К нему относятся хорошо известные вам из курса физики законы Шарля (зависимость давления газа от температуры), Гей-Люссака (зависимость объема газа от температуры), Ома (зависимость силы тока от напряжения и электрического сопротивления) и многие другие. Эти зависимости были выявлены экспериментально.

Другим уровнем научного знания является теоретическое познание. Оно имеет дело с такими связями и отношениями, которые охватывают очень широкий класс явлений, а также такими объектами, которые нельзя непосредственно наблюдать, — идеальными объектами (идеальный газ, абсолютно черное тело, общественно-экономическая формация и др.). Оперируя такими объектами, теоретическое познание способно достигать высокой степени обобщения, формулировать законы. Среди законов, открытых и обоснованных на теоретическом уровне, — закон сохранения и превращения энергии, закон всемирного тяготения, законы наследственности и т. д. Подобные законы вместе с другими тесно связанными между собой компонентами — типологиями, классификациями и др. служат исходным материалом для построения научной теории. Помимо этой основы, теория, как правило, включает в себя правила логического вывода и доказательства, а также совокупность сформулированных в теории утверждений — основной массив теоретического знания.

Познавательное значение теорий очень велико. Они позволяют объяснять изучаемые явления и процессы, предсказывать их развитие в будущем. Например, теория Ньютона или, как ее называли, небесная механика, включающая закон всемирного тяготения, три закона движения, создала новую физическую картину мира, дала возможность рассчитывать движение небесных тел, указала направление новым научным поискам. Благодаря вычислениям Э. Галлея на основе законов небесной механики впервые была установлена дата (1758 г.) приближения к Земле кометы, получившей в дальнейшем название кометы Галлея. Расчет ученого подтвердился. Теория Ньютона помогла открыть новые планеты Уран и Нептун.

Научная теория — построение моделей связей и отношений между объективными явлениями, которые охватывают очень широкий класс явлений, а также идеальных объектов, которые нельзя непосредственно наблюдать (идеальный газ, абсолютно черное тело, общественно-экономическая формация и др.). Оперируя такими объектами, теоретическое познание способно формулировать универсальные законы (например, закон сохранения и превращения энергии, закон всемирного тяготения, законы наследственности и т. д.). Основу теоретических обобщений наряду с законами составляют типологиями, классификациями. Помимо этой основы, теория включает в себя правила логического вывода и доказательства, а также совокупность сформулированных в теории на научном языке утверждений.

Методы научного познания. Эмпирические научные знания добываются, как уже отмечалось, в ходе наблюдений и эксперимента. Научное наблюдение носит целенаправленный характер: исследователь, ведущий наблюдение, ставит перед собой определенные задачи, руководствуется ранее накопленными научными знаниями. Фиксируя результаты наблюдений, ученый использует метод описания и классификации.

Экспериментальное естествознание возникло в XVII в. До этого исследователи опирались преимущественно на обобщение повседневного опыта, наблюдения. С развитием техники, появлением приборов, инструментов возникли условия для проведения эксперимента. Кроме того, человек Нового времени был нацелен на проявление активности во всех сферах жизни.

В отличие от наблюдений в ходе эксперимента исследователь может рассматривать интересующий его предмет изолированно, а также подвергнуть специальным воздействиям. Вместе с тем нередко именно наблюдение помогало поставить экспериментальную задачу. Так, английский придворный врач У. Гилберт натирал шерстью или мехом янтарь, алмаз, стекло и наблюдал, как после этого к ним притягиваются мелкие тела. Гилберт и название придумал этому явлению — электричество (от греч. electron — янтарь). Это еще не эксперимент, но шаг к нему. А вот датский физик X. Эрстед, используя по сегодняшним меркам простейшие приборы — гальваническую батарею, проволоку, магнитную стрелку, провел настоящий эксперимент. Постепенно эксперименты усложнялись, становились более трудоемкими, требовали все более совершенных приборов. Современный научный эксперимент — это нередко настоящее техническое чудо, где используются сложнейшие и чувствительнейшие приборы и оборудование. Такое оборудование, как правило, очень дорогостоящее. Сэкономить значительные средства позволяет использование в науке метода мысленного эксперимента.

Научный эксперимент — эмпирический метод получения научного знания, в рамках которого исследователь может рассматривать объект изолированно, а также с целью выявления его структуры подвергнуть любым специальным воздействиям. При эксперименте для создания такого рода условий и фиксации результатов воздействий используются сконструированные точные и высокоточные приборы и оборудование.

А какие познавательные средства используются на теоретическом уровне научного исследования? На первый взгляд может показаться, что достичь более высокого уровня обобщения, присущего теоретическим знаниям, можно путем увеличения количества экспериментов. Но это не так. Из курса физики вы узнали, что, к примеру, закон сохранения и превращения энергии не мог быть выведен экспериментально (из опытов) на основе обобщения наблюдаемых фактов. Нельзя его было вывести и чисто логическим путем как следствие из принятых утверждений. То же самое можно сказать о законах движения и о всех других фундаментальных теоретических законах любой области науки. На этом уровне познания огромную роль играет выдвижение гипотез, научное моделирование, творческое воображение ученого.

Многие научные положения первоначально выступают в форме гипотез, т. е. предположений, догадок. Иногда гипотезы воспринимают как что-то надуманное, искусственное. Но научный поиск без них невозможен. В ходе исследования наступает этап, когда новые факты не укладываются в рамки прежних объяснений. Вот здесь-то и необходимы различные гипотезы, отдельные из которых затем находят подтверждение. Так, физик П. Дирак предсказал существование антиэлектрона (позитрона) за несколько лет до того, как эта частица была обнаружена экспериментально.

Научная гипотеза – теоретически сформулированное предположение, предлагающее объяснение научных фактов, не укладывающихся в рамки существующих теорий и не имеющее опытно-экспериментальных подтверждений.

Научная гипотеза в известном смысле является моделью. Здесь рассуждение строится по формуле «такое могло быть». Многие модели построены по принципу упрощения: «опустим для ясности некоторые детали». Примером подобной модели является представление об идеальном газе: в нем отсутствует столкновение между молекулами, поэтому они движутся полностью независимо друг от друга.

Нередко модель строят по аналогии. Такие модели использовались еще в глубокой древности. Древнегреческий философ Эпикур представлял себе строение жидкости по образцу сыпучих тел, прежде всего всем известного зерна.

В современной науке широко применяется математическое моделирование, где объектом-заместителем выступают системы математических уравнений. Вместе с тем и образные модели продолжают работать на науку. Так, по некоторым свидетельствам, толчком к открытию немецким физиком А. Кекуле формулы бензола стала его встреча на улице с телегой, на которой везли клетку с обезьянами. Те висели в клетке, цепляясь лапами и хвостами кто за стенки, кто друг за друга.

Обобщая сказанное, можно заключить, что модель в науке используется как аналог реальности, способный заменить в определенном отношении изучаемый предмет.

Моделирование – метод научного исследования, основанный на построении упрощенной и идеализированной модели изучаемого объекта, замещающего такой объект в ходе его изучения. В математическом моделировании объектом-заместителем выступают системы математических уравнений. В компьютерном моделировании – виртуальные объекты.

Дифференциация и интеграция научных знаний. Напомним вам значение терминов, вынесенных в подзаголовок. Дифференциация (от лат. differentia — разность) означает разделение, расчленение целого на части, формы и т. п. Термин «интеграция» (от лат. integration — восстановление) фиксирует обратный процесс — сближение и связь различных частей, процессов, явлений.

Зачатки научных знаний появились очень давно. Уже древневосточные цивилизации накопили немало астрономических, математических, медицинских знаний. Древнегреческие мыслители первыми перешли к созданию логически связанных систем — теорий (математических, философских, космогонических). Однако элементы научных знаний были растворены сначала в мифологии, а затем и в философии.

Наука как самостоятельная форма постижения мира и человека складывается в Новое время. И сразу научное знание начинает дифференцироваться — появляются отдельные науки со своими предметом и методами исследования. Наряду с математикой оформляется естествознание. Утверждается мысль, что изменениями объектов управляют законы — универсальные и всеобщие связи, господствующие в мире природы. Бурное развитие промышленности в эпоху индустриальной цивилизации, изобретение новых инженерных устройств были связаны с появлением технических наук. Во второй половине XIX в. происходит становление социального и гуманитарного научного знания.

Дифференциация научного знания продолжилась в последующие десятилетия. Особенно бурный характер она приняла в минувшем веке. Многие новые научные дисциплины возникали на стыке традиционных областей науки: физическая химия, математическая лингвистика, социальная психология и т. п.

Дифференциация научного знания (от лат. differentia, разность) — процесс разделения поля научного исследования на исследовательские сферы отдельных наук, происходящее по мере исторического развития научного познания.

По мере углубления дифференциации научного знания нарастала потребность в его интеграции, позволяющей объединить часто разрозненные компоненты в единую картину, а значит, проследить определяющие связи в развитии целого. Особенно остро недостаток интеграции научного знания ощущался в изучении человека как целостной развивающейся системы. Для его преодоления в нашей стране в конце прошлого века был создан специальный научный институт, объединивший специалистов разных направлений; стали выходить периодические издания соответствующей тематики.

Интеграции научного знания, по оценкам специалистов, препятствует дефицит объединяющих научных идей; бурный рост специализированного научного знания, который не позволяет ученым стать специалистами по целому ряду научных дисциплин (иными словами, век энциклопедистов безвозвратно прошел).

Интеграциянаучного знания (от лат. integration — восстановление) — процесс сближения и синтеза различных научных дисциплин и направлений исследования, потребность в котором нарастает по мере углубления дифференциации научного знания.

Как происходят научные революции. Долгое время развитие науки представлялось постепенным сбором сведений и уточнением уже познанного. При таком подходе картина мира не изменяется в своих основах, а лишь охватывает все новые сферы действительности, истоки же добываемых наукой знаний всегда можно найти в прошлом. В середине нашего столетия американский философ Т. Кун предложил другую концепцию развития науки, согласно которой оно идет не путем плавного наращивания новых знаний, а через периодические и коренные изменения в системе научных знаний, т. е. через научные революции. На этапе так называемого нормального периода развития науки существующие научные теории позволяют успешно решать возникающие проблемы. Но постепенно накапливаются факты, не поддающиеся объяснениям в рамках этих теорий. Начинается этап кризиса, когда выдвигаются смелые гипотезы, происходят научные открытия, предлагаются новые способы решения научных проблем. В результате формируются новые, часто несовместимые с прежними научные теории, объясняющие всю совокупность накопившихся эмпирических данных. Это означает, что произошла научная революция.

Ярким примером такой революции является смена научной картины мира, происшедшая в начале XX в. Исследования А. Эйнштейна, М. Планка и других выдающихся ученых коренным образом изменили представления о пространстве, времени, материи. И все же, существенно обогатив их, физика прошлого века не отменила прежних представлений, но указала на ту область, в пределах которой они справедливы.

Научная революция — возникновение на основе выдвижения гипотез и совершения научных открытий принципиально новых, часто несовместимых с прежними научных теорий, объясняющих всю совокупность накопившихся эмпирических данных, противоречащих существующим теоретическим моделям и тем самым разрешающих критический массив возникших на предыдущем этапе развития науки проблем.