Научная теория и ее структура

Основной формой научного зна­ния являются научные теории. Теория выступает как наиболее сложная и развитая форма научного знания. Генетически ей предшествуют другие формы, такие, как программы, типологии, классификации, состав­ляющие базу для ее формирования. Поэтому теории возникают на базе таких программ или парадигм. Эти программы в свою очередь, функционируют как в рамках всего культурно-исторического целого, так и в разных типах культур.

Поскольку культура общества не является однородной в рамках одного культурно-исторического целого может быть сформулировано несколько научных программ. В свою оче­редь, одна научная программа порождает, как правило, не­сколько научных теорий.

Приступая к описанию структуры научной теории, необхо­димо отметить, что его можно давать как с содержательной так и с формальной стороны.

С содержательной стороны тео­рия состоит из эмпирического базиса, тo есть совокупности зафиксированных в данной области знания фактов установ­ленных в ходе экспериментов и требующих своего теоретиче­ского обобщения, логического аппарата теории, то есть мно­жества допустимых в рамках теории правил логического вы­вода и доказательства, с помощью которых делаются выводы из эмпирических фактов, собственно теории, то есть совокуп­ности выведенных в теории утверждений с их доказательствами.

Однако более интересен анализ теории с формальной точки зрения. В этом случае теория предстает перед нами в виде мно­жества допущений, постулатов, аксиом, общих законов, в со­вокупности описывающих объект теории. Они часто опреде­ляются через термины других теории, обычного естественного языка, либо вводятся в теорию в виде аксиом, предложений не требующих доказательств.

Можно выделить собственные основания теории это исходные термины и предложения теории, которые логически (с помо­щью правил и законов логики) обусловливают остальные ее термины и предложения. Собственные основания принадлежат самой теории, находятся внутри нее.

Также есть вспомогательные основания теории то, что служит для построения, обоснования теории, решения ее при­кладных и теоретических проблем. Среди них выделяются не­сколько групп.

1. 1. Семиотические основания - правила построения языка теории и теории в этом языке. Часть научных теории использует естественный язык (то есть язык, на котором мы говорим), вводя некоторые ограни­чения (например, запрещение многозначности терминов). Но многие теории требуют формализованных языков (например, многочислен­ные языки компьютерного программирования), построенных по спе­циальным правилам, удобным для данной теории.

2. 2. Методологические основания - методы которыми пользуется данная наука. Они могут привлекаться из других тео­рии наук, философии.

3. 3. Логические основания - те правила и законы логики, по которым из исходных терминов и предложении теории получаются производные при сохранении определенного изначального семио­тического значения предложении. Это средства логической систе­матизации теории, приведения ее терминов и предложении в логи­ческую систему. Современные теории используют не только общеизвестную классическую (аристотелевскую) логику, но и многочис­ленные неклассические логики, многие из которых создаются спе­циально, с учетом запросов конкретной теории

4. 4. Прототеоретические основания - те теории, которые ис­пользуются в качестве основании данной теории. Например, для физики это математика для философии естествознания все частные естественные науки и т. д.

5. 5. Философские основания - категории и принципы фило­софии, используемые для построения, обоснования теории и решения ее проблем. Примерами философских проблем науч­ных теорий являются: отношение теории к действительности, методы и критерии оценки истинности теории, введение и ис­ключение абстракций, анализ содержания и формы теории.

В качестве философских оснований науки использовались различные философские концепции. Философские основания должны быть адекватны данной науке, то есть должны способ­ствовать обновлению, развитию, практическому применению и решению основных проблем данной науки. Например, из­вестно, что становлению геометрии Лобачевского, то есть ста­новлению новых для своего времени собственных оснований геометрии (новой системы аксиом, допускающей пересечение параллельных прямых), существенно препятствовали метафи­зические философские основания математики, господствовав­шие в науке того времени. Ведь никаких аргументов логиче­ского или методологического характера против геометрии Лобачевского не было. Ее противники выдвигали аргументы чисто гносеологического характера, их не устраивал способ решения Лобачевским проблем истинности.

Исследуя вопрос о сущности и происхождении научных тео­рий, необходимо обратить внимание на их классификацию. Ученые-науковеды обычно выделяют три типа научных теорий.

К первому типу теорий относятся описательные (эмпи­рические) теории - эволюционная теория Ч. Дарвина, физио­логическая теория И. Павлова, различные современные психо­логические теории, традиционные лингвистические теории и т.п. На основании многочисленных опытных (эмпирических) данных эти теории описывают определенную группу объектов и явлений. На основе этих эмпирических данных формулируются общие законы, которые становятся базой теории.

Теории этого типа формулируются в обычных естественных языках с привлечением лишь специальной терминологии соответ­ствующей области знания. Описательные теории носят по преимуществу качественный характер.

Второй тип научных теорий составляют математизирован­ные научные теории, использующие аппарат и модели матема­тики. В математической модели конструируется особый иде­альный объект, замещающий и представляющий некоторый реальный объект. К этому типу теорий относятся логические теории, теории из области теоретической физики. Обычно эти теории основаны на аксиоматическом методе - наличии ряда базовых аксиом (принципов, принимаемых без доказательств), из которых выводятся все остальные положения теории. Часто к исходным аксиомам, которые отвечают признакам очевид­ности, непротиворечивости, добавляется какая-то гипотеза, возведенная в ранг аксиомы. Такая теория должна быть обяза­тельно проверена на практике.

Третий тип - дедуктивные теоретические системы. Первой дедуктивной теорией явились «Начала» Евклида, построенные с помощью аксиоматического метода. Исходная теоретическая основа таких теорий формулируется в их начале, а затем в тео­рию включаются лишь те утверждения, которые могут быть получены логически из этой основы. Все логические средства, используемые в этих теориях, строго фиксируются, и доказа­тельства теории строятся в соответствии с этими средствами. Дедуктивные теории строятся обычно в особых формальных языках. Такие теории вместе с тем остро ставят проблему интерпретации, которая является условием превращения формального языка в знание в собственном смысле слова.

Содержание и особенности каждого типа научной теории убе­ждают в том, что возникновение научных теорий неразрывно связано с процессами идеализации и абстрагирования, которые, в свою очередь, порождают научные термины - понятия.

Понятие - это отражение предметов и явлений со стороны их существенных свойств и отношений, форма мышления, ко­торая обобщает и выделяет предметы по их общим признакам. Это означает, что предмет или явление исследуются только со стороны тех свойств и отношений, которые интересуют нас в этой теории, и отвлекаемся от всех прочих, неважных для данной теории. Таким образом происходит процесс огрубления действительности. Именно так получаются научные понятия и термины.

Их можно разделить на две группы: эмпирические и теоре­тическиепонятия. Абсолютной границы между ними нет. Обычно к эмпирическим понятиям относятся те, что связаны с явлениями и предметами реальной действительности, с данны­ми чувственного опыта. В качестве существенных черт этими понятиями выделяются те, которые могут быть обнаружены при помощи органов чувств. Теоретические понятия также от­носятся к предметам и явлениям объективного мира, но в каче­стве существенных черт выступают ненаблю­даемые свойства, часто гипотетические. Например, понятие «температура» мы можем определить эмпирически и теорети­чески. На эмпирическом уровне это делается посредством термометра. Но можно ввести это понятие и теоретически — как величину, пропорциональную средней кинетической энер­гии молекул тела.

Научные понятия формируются как результат двух процедур: абстрагирования и идеализации. Аб­страгирование представляет собой мысленное отвлечение от всех свойств, связей и отношений изучаемого объекта, которые представляются несущественными для данной теории. В ре­зультате мы получаем абстрактный объект, который хотя и имеет аналог в действительности, но является по сравнению с ним очень обедненным. Результат процесса абстрагирования называется абстракцией. Именно так получаются такие абст­ракции, как точка, прямая, множество и т.д.

Идеализация представляет собой операцию мысленного вы­деления какого-то одного, важного для данной теории свойства или отношения. В результате возникает некий объект, обладаю­щий только этим свойством или отношением. Необходимость идеализации обусловлена стремлением исключить из рассмот­рения различного рода побочные факторы, представить иссле­дуемые процессы в чистом виде. Так возникают понятия «абсолютно черное тело», «абсолютно упругая жидкость», «сплошная среда», «идеальный газ» и т.п. Вполне очевид­но, что в действительности таких объектов не существует. Следует помнить, что для создания идеального объек­та совсем не обязательно использовать какие-то реальные свойства и отношения, они могут быть и гипотетическими. Именно так было введено понятие атома как бесконечно ма­лой бесструктурной единицы вещества.

Задача науки - выявление общих законов, которые выражают повторяющиеся в различных предметах и явлениях существенные свойства и отношения. Но, чтобы выделить существенные свой­ства и отношения, нужно уметь отвлекаться от несущественных, то есть создавать научные абстракции. Без их введения невоз­можна научная деятельность. Когда же мы начинаем применять созданную теорию на практике, мы должны вернуться вновь к предметам и явлениям действительности во всей совокупности их свойств и отношений. А это есть проблема исключения научных абстракций. Поэтому важно правильно вводить и исключать на­учные абстракции.

Методы науки

Метод - это совокупность приемов и операций практического и теоретического познания действительности.

Методы естествознания неотделимы друг от друга и находятся в тесном единстве и взаимосвязи. Все научные методы можно условно разделить на две группы: общие и особенные. Общие методы позволяют связывать воедино все стороны процесса познания. К ним относят метод восхождения от абстрактного к конкретному, единство логического и исторического. Особенные методы касаются только одной стороны изучаемого предмета. Это наблюдение, эксперимент, анализ, синтез, индукция, дедукция, измерение, сравнение.

1. 1. Наблюдение - целенаправленный процесс восприятия предметов действительности.

2. 2. Эксперимент - метод исследования, при котором явления действительности исследуются в контролируемых и управляемых условиях

3. 3. Аналогия- метод познания, при котором происходит перенос знания, полученного при рассмотрении какого-то одного объекта на другой, менее изученный, в данный момент изучаемый.

4. 4. Моделирование - научный метод, основанный на изучении объектов посредством их моделей. Применяется в случаях, когда изучаемый объект или явление оказываются недоступными для изучения. В науке используются следующие типы моделирования:

· · предметное моделирование - исследование ведется на модели, воспроизводящей определенные геометрические, физические, динамические или функциональные характеристики объекта-оригинала.

· · знаковое моделирование - в качестве моделей выступают схемы, чертежи, формулы. Важным видом такого моделирования является математическое моделирование.

· · мыслительное моделирование - при этом типе вместо знаковых моделей используются мыслительно-наглядные представления этих операций. В последнее время в науке получил большое распространение модельный эксперимент с использованием компьютеров. В этом случае в качестве модели выступает программа функционирования изучаемого объекта.

5. 5. Анализ - метод научного познания, в основу которого положена процедура мыслительного или реального расчленения предмета на составляющие части. Анализ обычно является начальной стадией любого исследования.

6. 6. Синтез - метод научного исследования, основанный на соединении различных элементов предмета в единое целое, в систему. Синтез выступает не как метод конструирования целого, а как метод представления целого в форме единства знаний, полученных при анализе. При синтезе происходит не просто объединение, а обобщение аналитически выделенных и изученных особенностей объекта.

7. 7. Индукция - метод научного познания, представляющий собой формулирование логического умозаключения путем обобщения данных наблюдения и эксперимента (от частного к общему). Различают:

· · полную индукцию, при которой строится общий вывод на основании изучения всех предметов или явлений; при этом полученное умозаключение имеет характер достоверного вывода.

· · неполную индукцию - при этом общий вывод строится на основании наблюдения ограниченного числа фактов. Добытая таким путем истина неполна и получается вероятностное знание, требующее дополнительного подтверждения.

8. 8. Дедукция - метод научного исследования, который заключается в переходе от некоторых общих посылок к частным результатам (следствиям). Метод дедукции не позволяет получить содержательно нового знания, но дает возможность логически развернуть систему положений на базе исходного знания. Применяется как способ выявления конкретного содержания общих посылок.

9. 9. Частные методы - это специальные методы, применяемые в пределах отдельных отраслей наук. Возможно применение частных методов в смежных науках, например, методов физики в химии, биологии и т. д.

Весь, окружающий нас мир, материален. Материя - это объективная реальность, существующая независимо от человека и его представлений о ней.

Одним из основных свойств материи является ее неисчерпаемость. Неисчерпаемость материи предполагает ограниченную применимость любых законов, схем, моделей. Практически любой закон имеет границы применения. Некоторые законы, теории существуют для «идеальных» систем, например, идеальный газ, идеальный проводник и т. д. Неисчерпаемость материи предполагает ее бесконечность. Различают:

· · Экстенсивную бесконечность (бесконечность вширь) - бесконечность Вселенной;

· · Интенсивную бесконечность (бесконечность вглубь) - бесконечность микромира. Современная физика элементарных частиц утверждает, что в природе нет абсолютно элементарных объектов.

Изучение материи предполагает системный подход.

Системный подход

Система - это внутренне организованная целостность, в которой все элементы настолько тесно связаны друг с другом, что выступают как нечто единое.

Система состоит из элементов. Элемент системы – это минимальная единица в составе целого, выполняющая в нем определенную функцию. Системы могут быть простыми и сложными.

Сложной считается такая система, элементы которой сами рассматриваются как системы. Системами являются и живые организмы, и компьютеры, и общественные структуры, и научные теории, и Вселенная, и атом.

В неживой природе множество объектов будет целостной системой только в том случае, если энергия связи между ними больше их суммарной кинетической энергии совместно с энергией, направленных на разрушение системы. В противном случае система не возникнет или распадется. Стабильность и целостность систем косвенно обусловлена действием закона сохранения энергии. Чем меньше размеры материальных систем, тем более прочно связаны между собой их элементы.

Но не всякая совокупность явлений представляет собой систему. Характер связи, существующий между элементами системы, определяется понятием структуры.

Под структурой материи понимается совокупность связей элементов в системе, определяющая качественную специфику системы. Из всего многообразия форм объективной реальности (материи) эмпирически доступной для наблюдения является область материального мира от 10^-15 см до 10²⁸ см (около 20 млрд. световых лет). В этих доступных для человека масштабах структурность материи проявляется в ее системной организации в виде множества взаимосвязанных систем: Метагалактика, отдельная галактика, звездная система, планета, отдельные тела, молекулы, атомы, элементарные частицы.

Ни один элемент системы не может измениться без того, чтобы вся система не претерпела того или иного изменения. Структура любой системы опирается на коррелятивные связи. Гармонические, согласованные коррелятивные действия элементов – необходимое условие существования системы. Закон коррелятивной изменчивости органов в процессе биологической эволюции установил Ч. Дарвин. Принцип корреляции был использован отечественным антропологом М. М. Герасимовым в работах по реконструкции черт лица по черепу. В настоящее время коррелятивная методика используется практически во всех гуманитарных и естественных науках.

Становление структуры во времени подчиняется определенным периодическим или циклическим закономерностям, которые носят название ритмичности процесса развития. Ритмы пронизывают все существование материи. Ритмичны геологические процессы (горообразование, опускание и поднятие суши, сухой и влажный климат и т. д.). Ритмичны и биологические процессы (биоритмы), информационные процессы, где без соблюдения ритмических законов нарушается сама возможность передачи информации. На ритмической основе существует музыка.

Общность ритмов различных процессов свидетельствует об общности самих этих процессов. Изменение ритма процесса говорит о смене качества функционирующей системы. Например, изменение в частотах электромагнитных излучений, идущих от различных органов человека, говорит о заболевании этих органов.

Ритмы, в зависимости от частоты подразделяются на:

1. 1. мегаритмы (многолетние);

2. 2. мезоритмы (окологодичные, длительность в несколько дней);

3. 3. циркадные (околосуточные)

4. 4. микроритмы (минутные).

Основными формами материи являются вещество и поле.

Вещество - это различные частицы и тела, имеющие массу покоя.

Поле - это специфическая форма распределения материи в пространстве и времени. Поля и их кванты не имеют массы покоя, хотя обладают энергией и импульсом. Вещества и поля тесно взаимосвязаны между собой. Если рассматривать структуру вещества, то во всех системах внутреннее пространство будет заполнено полями, а на долю частиц приходится ничтожная часть общего объема системы (10^-36-10^-40 объема). Таким образом, поля входят в структуру вещества. Это доказывает единство непрерывности (континуальности) и прерывистости (дискретности) материи.

Частицы обладают относительной дискретностью и локализованностью в пространстве, тогда как поля непрерывно распределены в нем. При этом поля не являются абсолютно континуальными средами. При излучении и поглощении они ведут себя дискретно, в виде квантов. Кванты полей взаимодействуют с частицами вещества как дискретные образования. Частицы неотделимы от полей, и не существует резкой границы, где кончается частица и начинается ее внешнее поле.

Единство непрерывного и прерывистого в структуре материи проявляется в единстве корпускулярных и волновых свойств всех частиц вещества. Обладая относительной дискретностью, объекты микромира при взаимодействиях и движении могут проявлять волновые свойства: способность к дифракции, интерференции, характеризуются длиной волны (l), обратно пропорциональной их массе (m) и скорости (v).

где h - постоянная Планка (вторая скорость света в вакууме);

Это соотношение устанавливает взаимосвязь корпускулярного параметра частицы (массы) с волновым (длина волны).

Поле и вещество обладают определенными физическими параметрами. Движущееся поле (волна) описывается длиной волны, фазой, амплитудой и их изменениями в пространстве и времени. Частицы характеризуются массой покоя, зарядом, временем жизни, квантовыми числами, спином (моментом количества движения).

Вещество может находиться в четырех состояниях: твердом, жидком, газообразном и плазменном (сильно ионизированного газа). Разновидностями плазмы являются: пламя, взрыв, электрические заряды (искровой, тлеющий, дуговой, коронный, шаровой).

Поля бывают: электромагнитное, гравитационное, сильное и слабое (связывают частицы в ядрах атомов). В настоящее время ряд ученых признает существование биополя, но пока его реальность недостаточно подтверждена экспериментально.

Способом существования материи является движение.

Движение - это всякое изменение вообще, а именно в пространстве и времени. Материя и движение сущностно едины, их нельзя разделить. Это доказывает формула Эйнштейна:

где Е - энергия (характеристика движения);

m - масса;

c - скорость света.

Выделяют пять форм движения материи, расположенных иерархически: механическое (прямолинейное равномерное, ускоренное движение, взаимодействие и т. д.), физическое (броуновское движение, электрический ток, движение элементарных частиц, ядерные реакции), химическое (движение атомов, ионов, радикалов в химических реакциях), биологическое (питание, дыхание, выделение, размножение, т. е. основные физиологические процессы) и социальное (миграции, экономика, политика, войны, революции и т.д.).