Теоретический уровень науки.

Эмпирический уровень с необходимостью дополняется теоретической деятельностью. Этот тип активности ученых обладает специфическими чертами, многие из которых уже рассмотрены (постановка проблемы, формирование метода и его применения к проблеме). Сейчас пришла пора оценить некоторые формы теоретизации и, главное, их типичные результаты.

Научные понятия, теоретические объекты и концептуальные модели. Исследовательская теоретизация принимает своеобразную эстафету у эмпирии. То, что в последней было конечным результатом у теоретиков становится исходным сырьем. Все это оформляется соответствующими проблемами, ориентированными на фундаментальное обобщение. Прежде всего, эмпирические представления преобразуются тут в теоретические понятия. Из нескольких частных абстракций теоретик создает единый и универсальный концепт. Связь нескольких понятий конституирует теоретический закон. Если Фарадей и другие ученые создали множество эмпирических образов электричества и магнетизма, то Дж. Максвелл трансформировал их в такие понятия, как: «напряженность и индукция электромагнитного поля», «ток смещения». Особыми математическими методами он произвел эти обобщения и концептуализации, создав тем самым теоретические законы электродинамики [3, с. 93 - 107].

Понятийная реконструкция предполагает превращение эмпирических идеальных объектов в теоретические объекты. По отношению к первым вторые являются более сильными и высокими абстракциями. Если Фарадей силовые линии поля представлял наглядно в виде пространственного расположения металлических опилок в поле магнита, то у Максвелла это «трубки тока воображаемой жидкости». В термодинамику Л. Больцман ввел теоретический объект «идеальный газ»: а) множество атомов как абсолютно упругих шариков; б) атомы пребывают в непрерывном хаосе. На таком же уровне находятся абстракции: «идеальный товар» (он не испытывает колебаний реальных рыночных цен) и «идеальная популяция» (неограниченно большое количество особей скрещивается без естественного отбора).

Из теоретических объектов конструируется теоретическая или концептуальная модель. Если первые возникают в ходе переработки эмпирических объектов, то она трансформирует частные схемы-модели, сводя их к некоторому единству. Почти все схемы Фарадея интегрировались в максвелловскую модель вихревых трубок тока, имеющих источники и стоки. На этой модели получены все содержательные интерпретации математических формализмов. Современные квантовые модели атомов не отменили периодическую систему, но весьма существенно ее углубили и расширили. Молекула в них представляется в виде набора предельных (резонансных) структур, имеющих одинаковый порядок связывания атомов, но отличающихся характером распределения электронной плотности.

В становлении фундаментальных теорий В. П. Бранский особо выделил умозрительный этап. В нем сначала создается умозрительное понятие (конструкт); когда ему приписывается определенный признак, он превращается в умозрительный принцип. Сопоставление и объединение родственных принципов дает умозрительную концепцию. Признавая правомерность и перспективность такой разработки, мы предлагаем внести следующее уточнение. До понятия разумно выделить место для такой формы как умозрительный образ метафорического характера. История науки и, в частности, естествознания пестрит примерами, когда при создании фундаментальных моделей теоретики использовали мировоззренческие образы – метафоры. Так, Г. Галилей исходил из идеи природы как книги, написанной на языке математики. Это позволило ему обосновать проект союза физического эксперимента с математической гипотезой. Р. Декарт и И. Ньютон вдохновлялись образом природы, сотворенной Богом в виде машины (часов), действующей с неумолимой регулярностью. С такой моделью естественно сочетается механика как теория. В первой половине XIX в. рыночная стихия капитализма навеяла картину игры, суть которой поэтически выразил М. Ю. Лермонтов: «что ни толкуй Вольтер или Декарт – мир для меня – колода карт, жизнь – банк, рок мечет, я играю и правила игры я к людям применяю». Игровой характер имеет модель «бильярда» Больцмана, где абсолютно упруго соударяются шары – атомы в трехмерной среде без трения. Из условий данной схемы ученый вывел закон возрастания энтропии.

Мысленные эксперименты теоретика и концептуальные фикции.Исследователи загоняют реальность в прокрустово ложе абстракций для того, чтобы выявить ее скрытые и глубинные связи. Для этого требуются два главных условия: а) соответствие теоретических конструкций установленным фактам и б) внутреннее совершенство теоретической надстройки. В рамках второго условия важное место занимает «теоретический эксперимент» или «мысленный эксперимент». Здесь сугубо условно разыгрывается некий игровой процесс, где принимают участие теоретические объекты и главным правилом выступает теоретический закон. В таком опыте естественно и легко игнорировать несущественные условия и менять избранные переменные. На эмпирической модели это уже демонстрировал Галилей. В его воображаемых опытах тела падали в пустоте и поэтому для них точно соблюдался закон: S=gt²/2. При разработке новых топологических моделей А. Пуанкаре удивлял своих коллег оригинальными мысленными экспериментами, где двумерные существа попадали на сферу, что вело к неожиданным эффектам и приключениям геометрического разума. Создавая специальную и общую теорию относительности, А. Эйнштейн придумал несколько мысленных экспериментов и один из них – «падение лифта». Ключевыми абстракциями здесь стали «гравитационная масса» и «инерциальная масса», основной закон (принцип) утвердил их эквивалентность. Хотя у Эйнштейна речь шла о теоретически возможном опыте, все же тут предполагается и обычный практический опыт (когда самолет падает в «воздушной яме», то мы в нем ощущаем состояние, близкое к невесомости). Подобными экспериментами ученые показывают, что их теоретическая модель вполне совершенна и согласуется с уже установленными законами.

В качестве элементов теоретического моделирования нередко фигурируют экзотические «субъекты». П. Лаплас ввел в ткань своих рассуждений некий «ум». Его главное достоинство, что он уже знает все, что было и что есть в природе. Обладая математическими законами механики, он способен составить такие уравнения, где будут учтены начальные условия всех тел в мире. Соответствующие решения точно и однозначно предсказывают все будущие события. Такова модель лапласовского детерминизма. По стопам Лапласа пошли многие теоретики. Так, Максвелл изобрел «демона», который, манипулируя «заслонкой», сортировал молекулы газа по величине их скорости. Подобных «субъектов» в науке существует много. Важно одно общее соображение – для плодотворного функционирования модели она может включать в себя «фикции». У них не надо искать объективные прообразы, ибо они вызваны мотивами, связанными только с действием моделей. Здесь уместно сравнить теоретические фикции со строительными лесами, последние необходимы для того, чтобы соорудить здание. Но к его последующим функциям леса не имеют никакого отношения и потому устраняются. Когда модель соотносится с фактами и через них с реальностью, некоторые идеализации отсюда выпадают.

Теоретическое моделирование присуще гуманитарным наукам. Здесь оно имеет свою сложность, хотя и чаще всего не связано с математикой, как в естествознании. Если мы обратимся к художественной литературе, то этот жанр искусства имеет дело с эстетическими образами. Но уже литературоведение есть научная дисциплина со своими понятиями и абстрактными схемами. Сквозным направлением здесь является типизация как процедура выявления общего в единичных образах. Любой литературный тип является абстрактной идеализацией, эквивалентной идеальным объектам естествознания. Классификация литературных типов, восходящая к Горацию с его учением о декоруме и к типам римской комедии (скупец, транжира – влюбленный сын, доверенный слуга и хвастливый солдат), мало чем уступает периодической системе химии. Еще можно указать на М. М. Бахтина (1895-1975), который разработал оригинальные идеальные объекты в виде «голос автора», «голоса героев», связал их моделью диалога и на этом построил литературоведческий анализ полифонических романов Ф. М. Достоевского.

Научная теория и ее формы. Если эмпирический опыт науки ориентирован на отражение относительно поверхностных явлений действительности, то научно-теоретическое мышление своим предметом имеет ее глубинную закономерность. В широком плане к теории можно отнести идею, принцип, их группу и даже всякое обобщенное знание. Некоторые авторы совокупность эмпирических законов называют «феноменологической теорией». Однако, чаще всего, ученые подразумевают под теорией некую когнитивную сеть, которую они забрасывают в океан неизведанного и получают определенный улов новых знаний. Но прежде чем пользоваться такой сетью, ее надо сплести из таких звеньев и узлов как теоретические законы. Если образ сети перевести на язык науки, то это будет понятие «система». Его смысл весьма просто разъяснил австро-британский философ Л. Витгенштейн: «в хорошей теории отдельным утверждениям трудно упасть, поскольку они поддерживают друг друга». Такую систематическую взаимосвязь демонстрируют многие научные теории, включая и эволюционную теорию Ч. Дарвина. Последняя содержит четыре весьма общих утверждения: а) все организмы дают избыточное потомство; б) среда обитания создает ситуацию борьбы за выживание; в) приспособленные особи продолжают жизнь, а неприспособленные вымирают (естественный отбор); г) наследственность закрепляет возникшие положительные черты в последующих поколениях. Поменять эти тезисы местами весьма трудно, ибо они поддерживают друг друга в данной последовательности.

В философии науки выделяют замкнутые и открытые теории. Первые имеют строгую дедуктивную структуру (аксиомы – постулаты – теоремы) и распространены в физико-математических науках. Для открытых теорий характерна менее строгая связность, список общих утверждений неполон и предполагает различные варианты дополнений. Такого рода теории создают в социальных науках (экономика, социология и т.п.). Также существует деление теорий по уровню абстрактности и концептуальности. Высшую полку занимают фундаментальные теории (специальная и общая теория относительности, квантовая концепция и др.), ниже расположены теории среднего уровня (электродинамика) и замыкают иерархию теории, граничащие с эмпирическими законами (механика Галилея-Ньютона). Данное представление ориентировано на научное естествознание.