Научные факты, гипотезы, теории как формы научного познания.

Чем расплывчатее теория, тем труднее ее опровергнуть.

Р. Фейнман

Под формами научного познания понимают те логические конструкции, которые воспроизводят объективную реальность. Это, прежде всего, такие элементарные логические формы, как научные понятия, научные суждения, научные умозаключения.

Далее, это такие высокоорганизованные логические конструкции, как научные гипотезы и научные теории. Научные исследования начинаются со сбора и анализа научных фактов.

Научные факты. «Как ни совершенно крыло птицы, оно никогда не смогло бы поднять ее ввысь, не опираясь на воздух. Факты – это воздух ученого, без них вы никогда не сможете взлететь» (академик И. П. Павлов).

Один и тот же факт может получать разные интерпретации (в том числе, ошибочные).

В древности, еще до Архимеда, на опыте "доказывалось", что воздух не имеет веса. Взвешивали мяч надутый и не надутый – вес получался один и тот же…

Сейчас почти любой школьник знает, в чем ошиблись древние экспериментаторы.

Бывают казусы и в наше непростое время. Один исследователь обратил внимание на то, что почти каждый раз, когда он входил в лабораторию, растения на подоконнике приветствовали его, шелестя листьями. Иногда они этого не делали, видимо, за что-то обидевшись на него. Тут же в газетах появились сенсационные статьи вездесущих журналистов. Когда специально созданная ученая комиссия проверила, что происходит на самом деле, то очень скоро выяснилось: причина происходящего – в открытой или закрытой форточке. Если форточка была открыта, то при открывании двери возникал почти незаметный сквозняк.

Порою научно-поисковые трудности состоят не в малочисленности фактов, а в их изобилии. И тогда важно понять, какие из них вообще к делу не относятся, а какие играют второстепенную роль. Большая удача – это правильно выбрать самые фундаментальные факты. Для Эйнштейна одним из таких фактов стала неизменность скорости света.

Единичный факт может входить даже во взаимоисключающие гипотезы. Доказательными являются лишь факты, объединенные в систему, и адекватно истолкованные.

Кроме обычных фактов существуют артефакты*. Это такие факты, которые само по себе изучаемое явление не характеризуют, а порождены в преобладающей мере процессом исследования.

Дополнение:

Факт - (от лат. factum — сделанное, совершившееся) —

1) сино­ним понятия истина, событие, результат; нечто реальное, в противоположность вымышленному; конкретное, единич­ное, в отличие от абстрактного и общего;

2) в логике и мето­дологии научного познания — особого рода предложения, фиксиру­ющие эмпирическое знание. Как форма эмпирического знания Ф. противопоставляется теории или гипотезе. В понимании природы Ф. в современной методологии науки можно выделить две тенденции: фактуализм и теоретизм. Сторон­ники фактуализма исходят из той идеи, что научные факты лежат вне теории и совершенно не зависят от нее. Поэтому подчеркивается автономность Ф. по отношению к теории. Если под Ф. понимают реальное положение дел, то его независимость от теории очевидна. Когда Ф. истолковывается как чувственный образ, то подчеркивается независимость чувственного восприятия от языка. Если же говорят о Ф. как о некоторых предложениях, то обращают внимание на особый характер этих предложений по сравнению с предложениями теории: они либо выражают чувственно данное, либо включают в себя резуль­таты наблюдения, либо верифицируются специфическим образом и т. п. Во всех случаях фактуализм резко противопоставляет Ф. и тео­рию. Из этого вытекает представление об инвариантности Ф. и языка наблюдения по отношению к сменяющим друг друга теориям. В свою очередь, с признаками инвариантности тесно связан примитивный кумулятивизм в понимании развития научного знания. Уста­новленные Ф. не могут исчезнуть или измениться, они могут лишь накапливаться, причем на ценность и смысл Ф. не влияет время их хранения: Ф., установленные, скажем, Фалесом, в неизменном виде дошли до наших дней. Это ведет к пренебрежительной оценке позна­вательной роли теории и к инструменталистскому истолкованию пос­ледней. Надежное, обоснованное, сохраняющееся знание — это лишь знание неизменных Ф., а все изменчивое, преходящее в познании имеет значение лишь постольку, поскольку помогает открывать Ф. Ценность теории лишь в том, что после себя она оставляет новые Ф. Теоретизм также понимает под Ф. чувственные образы или пред­ложения. Однако, в противоположность фактуализму, он подчерки­вает тесную связь Ф. с теорией. Если Ф. истолковывается как чув­ственный образ, то теоретизм подчеркивает зависимость чувственно­го восприятия от языка и концептуальных средств теории. Ф. в этом случае оказывается сплавом чувственного восприятия с некоторым предложением, которое формулируется теорией. Изменение этих предложений приводит к изменению Ф. Напр., глядя на картинку, изображающую два профиля, повернутые друг к другу, мы можем «увидеть» два разных «факта»: два профиля или вазу. Какой именно «факт» мы установим, зависит от теории, которой мы руководству­емся. Чувственное же восприятие остается в обоих случаях одним и тем же. Т. о., теоретизм приходит к выводу о полной зависимости Ф. от теории. Эта зависимость с его точки зрения настолько велика, что каждая теория создает свои специфические Ф. Ни о какой устойчи­вости, инвариантности Ф. по отношению к различным теориям не может быть и речи. Поскольку Ф. детерминируются теорией, по­стольку различия между теориями отражаются в соответствующих различиях между Ф. Это приводит теоретизм к признанию несрав­нимости конкурирующих теорий и к антикумулятивизму в понимании развития научного знания. Сменяющие друг друга тео­рии не имеют общих Ф. и общего языка наблюдения. Старая теория ничего не может передать новой и целиком отбрасывается вместе со своими Ф. после победы новой теории. Поэтому в развитии науки нет преемственности. Можно согласиться с фактуализмом в том, что Ф. в определенной мере не зависят от теории и именно поэтому для теории важно соответствовать Ф. и иметь фактуальное подтверждение. Независи­мые от теории Ф. ограничивают произвол ученого в создании новых теорий и могут заставить его изменить или отбросить противореча­щую Ф. теорию. Для того чтобы Ф. могли влиять на создание, разви­тие и смену научных теорий, они должны быть в определенной сте­пени независимы от теории. Но сказать, что Ф. совершенно не зави­сят от теории, значит разорвать все связи между теорией и Ф. и лишить теорию всякой познавательной ценности. Можно согласить­ся и с теоретизмом относительно того, что теория в определенной степени влияет на Ф., что Ф. «теоретически нагружены», что теория влияет на наше восприятие мира и на формирование Ф. Если мы признаем познавательную ценность теории, ее влияние на наше вос­приятие и понимание мира, мы не можем не признать ее влияния на факты. Вместе с тем лишить факты всякой устойчивости по отношению к теории, сделать их целиком зависимыми от теории — значит отвер­гнуть их значение для процесса научного познания.

Научные гипотезы.

Исследование проблемы начинается с выдвижения гипотезы, представляющей собой обоснованное предположение, выдвигаемое с целью выяснения закономерностей и причин исследуемых явлений.

Как форма научного познания гипотеза характеризуется прежде всего тем, что она является обоснованным предположением и это отличает ее от разного рода догадок и необоснованных предположений. Гипотеза опирается на факты, согласуется с законами теории, на основе которой она выдвинута.

Гипотеза проходит три этапа: построение (накопление, анализ и обобщение фактов, выдвижение предположения для их объяснения), проверка (дедуктивное выведение следствий, вытекающих из гипотезы и сопоставление следствий с фактами), доказательство (практическая проверка полученных выводов).

Выдвинутая гипотеза доказывается или опровергается. Доказанная гипотеза превращается в научную теорию. Например, гипотеза Резерфорда о планетарной модели атома.

Вообще говоря, гипотезы могут быть научными, ненаучными и псевдонаучными.

Ненаучные гипотезы - это гипотезы в ненаучной сфере, не претендующие на статус научности: “Люблю ли тебя, я не знаю, но кажется мне, что люблю...”

Псевдонаучные гипотезы выдают себя за научные без всяких на то оснований. Они не основаны на многочисленных фактах и наблюдениях или вообще не допускают никакой проверки. Например, таково утверждение: “В момент, когда гильотина отрубает голову, это неописуемо приятно”.

Или знаменитый пример, иронично предложенный Р. Карнапом: "Когда никто никак не контролирует столы, они превращаются в кенгуру".

А. Мигдал выделял такие общие черты "великих" открытий, опирающихся на псевдонаучные формы и методы:

1. Перевороту подвергается не какой-либо один вопрос, а сразу все результаты современной науки.

2. Автор не имеет профессиональных знаний в данной области.

3. Никогда не цитируются современные научные работы, по-видимому, потому, что автор с ними не знаком.

4. Автор заявляет, что его работа - плод многолетних усилий. Однако, видно, что время потрачено не на математические выкладки, не на эксперименты и даже не на анализ известных фактов, а лишь на "самоуспокоение".

5. Никаких других работ меньшего масштаба у автора не было.

"Между тем истинный переворот в науке непосредственно затрагивает сравнительно узкую область явлений и происходит на прочной основе имеющихся достижений науки, всех остальных областей. Современная наука так специализирована, что требует громадного арсенала технических знаний, которые приобретаются длительной, упорной, добросовестной работой"[1].

Научная гипотеза- это незавершенная теоретически или непроверенная практически попытка дать объяснение (интерпретацию) какой-то достаточно большой совокупности фактов, связанных между собой.

Гипотеза связана с переходом от познания явлений к познанию сущности изучаемых процессов, а также с переходом от чисто эмпирических к теоретическим обобщениям.

Гипотеза отличается от "неоперившейся" идеи или наивной догадки тем, что включает в свою "парадигму" способы возможной проверки, ведущие к доказательству или опровержению.

Любая истина, любая аксиома или теория были когда-то гипотезами.

Создание гипотезы зачастую связано с научной интуицией (конечно, помноженной на мудрость и трудолюбие)[2].

Научная гипотеза, имеющая шансы стать теорией, обладает такими чертами:

1. Существует хоть какая-то возможность её проверить. Если гипотеза в принципе не допускает никакой проверки, то она ненаучная.

Пример непроверяемой "гипотезы": идея абсолютного пространства и абсолютного времени в концепции Ньютона. По Канту…………….

2. Гипотеза эмпирически обоснована, а факты, на которые она опирается, что-то обобщают (противоположный случай – так называемые «гипотезы» ad hoc, придуманные только для данного случая; таковы многие “гипотезы” о НЛО).

3. Научная гипотеза не только что-то объясняет, но и что-то предсказывает (связано с 1 и 2). Причем предсказание должно быть как можно определеннее.

4. Развивая гипотезу, ученый стремится к большей теоретической и логической простоте (сравнение геоцентризма и гелиоцентризма сразу выявляет преимущества последнего). Об этом же говорит уже рассмотренный нами принцип простоты, или “Бритва Оккама”.

5. Гипотеза связана с основным фундаментальным каркасом науки и предшествующими научными теориями (сразу вспоминается “принцип соответствия”).

6. Создатель гипотезы допускает существование других научных гипотез и теорий, а также готов к конструктивному их обсуждению.

Научная гипотеза может превратиться в псевдонаучную, пройдя через "глухой телефон" непонимания или неполного понимания: умный ученый что-то рассказал менее умному, тот - своей жене, жена - соседке, а дочка соседки оказалась журналисткой…

Теория

Научная теория - это форма организованного достоверного знания о некоторой предмет-ной области, описывающая, объясняющая и предсказывающая функционирование и развитие относящихся к данной области объектов.

Организация знания - важная функция теории. Она вытекает из необходимости систематизации обособленных знаний о данной предметной области.

Однако основными функциями теории являются объяснение и предсказание. Эти функции неразрывно связаны друг с другом.

Научная теория представляет собой сложную систему знаний, компонентами которой являются: исходная эмпирическая база (обобщенные и систематизированные факты), теоретическая основа (категориальный аппарат науки, ее законы, аксиомы, постулаты); логические средства, обеспечивающие правильность выводов и доказательства, основное содержание теории: положения теории, ее выводы и система аргументации.

Требования, предъявляемые к научной теории:
1) адекватность своему объекту,

2) максимально возможная полнота описания данной предметной области,

3) внутренняя непротиворечивость - согласованность с известными и проверенными фактами, для описания и объяснения которых она выдвинута, согласованность фактов с известными законами науки,

4) связь всех ее положений и выводов, их логическое обоснование,

5) принципиальная проверяемость,

6) простота теории, т.е. способность объяснить все известные факты из од-ного исходного положения. [1][3]

Научная теория -одна из высших форм организации научного знания. Недаром наука - это система теорий, связанных между собой.

Функции теории:

1. Объяснительная.

2. Предсказательная.

3. Синтезирующая.

4. Творчески инициативная: теория не столько выводится из опыта "снизу", сколько проецируется на опыт "сверху".

5. Побуждающе плодотворная: будоража умы, новая теория обязательно открывает путь для создания еще более новых теорий. «Лучший жребий физической теории – послужить основой для более общей теории, оставаясь в ней предельным случаем» (А. Эйнштейн).

В отличие от гипотезы[4], достаточно апробированная теория не может иметь много равноценных "конкурентов" в лице других теорий.

Это отчасти напоминает ситуацию на выборах, когда во второй тур выходит не более двух соперничающих кандидатов. И лишь победив своего главного конкурента, теория становится общепринятой в научном сообществе.

Пока ее не сменит другая, как правило, ею же порожденная…

Нередко можно услышать: "Нечего теоретизировать! Дело надо делать!"

Но разве можно сделать что-то путное, не разобравшись, как следует, в происходящем?

А без достойной теории это невозможно.

Р. Бэкон не зря говорил, что “нет ничего практичнее хорошей теории”.

Дополнения.

.....В соответствий с двумя уровнями научного познание различают эмпирические и теоретические методы. К первым относят наблюдение, сравнение, измерение и эксперимент, ко вторым - идеализацию, формализацию и др.

Эмпирические методы.

Наблюдение - это целенаправленное систематическое восприятие объекта, доставляющее первичный материал для научного исследования. Целенаправленность - важнейшая характеристика наблюдения. Концентрируя внимание на объекте, наблюдатель опирается на имеющиеся у него некоторые знания о нем, без которых нельзя определить цель наблюдения. Наблюдение характеризуется также систематичностью, которая выражается в восприятии объекта многократно и в разных условиях, планомерностью, исключающий пробелы в наблюдении, и активностью наблюдателя, его способностью к отбору нужной информации, определяемой целью исследования.
В научном наблюдении взаимодействие между субъектом и объектом опосредуется средствами наблюдения: приборами и инструментами, с помощью которых ведется наблюдение.
Как метод научного познания наблюдение дает исходную информацию об объекте, необходимую для его дальнейшего исследования.

Важную роль в познании играют сравнение и измерение. Сравнение представляет собой метод сопоставления объектов с целью выявления сходства или различия между ними. Если объекты сравниваются с объектом, выступающим в качестве эталона, то такое сравнение называется измерением.
Наиболее сложным и эффективным методом эмпирического познания является эксперимент, опирающийся на другие эмпирические методы. Эксперимент - метод исследования объекта, при котором исследователь (экспериментатор) активно воздействует на объект, создает искусственные условия, необходимые для выявления определенных его свойств. Эксперимент предполагает применение определенных средств: приборов, инструментов, экспериментальных установок, характеризуется активным воздействием на объект, может быть повторен столько раз, сколько требуется для получения достоверных резуль-татов. Различают натуральный и модельный эксперимент. Если первый ставится непосредственно с объектом, то второй - с его заместителем - моделью. Моделью может быть как материальный предмет (например, модель самолета), так и мысленная копия объекта. В этом случае имеет место мысленный эксперимент - мысленное воспроизведение реального эксперимента - рассуждение, основанное на представлении о реальном объекте. Процесс и результат эксперимента фиксируются средствами естественных и искусственных языков, они могут быть представлены в виде схем, чертежей, рисунков.