Структура научного познания и изменения научной картины мира

Наука – сложное явление, включающее в себя не только познавательные, но и социо-культурные, правовые, а также производственные и технические элементы. Современная наука предполагает существование научно-исследовательских учреждений, лабораторий, развитую законодательную базу, разнообразные связи с образованием, экономикой и политикой. Кроме того, хотя наука изучает единую реальность, она делает под разными углами зрения, и поэтому делится на множество частных наук. По предмету познания науки принято делить на формальные науки (логика, математика), естественные науки (физика, химия, биология), когнитивные науки (психология), социальные науки (социология), гуманитарные науки (филология, история), технические науки (материаловедение, робототехника). По отношению к практике науки принято делить на фундаментальные, у которых нет прямой ориентации на практику, и прикладные, которые прямо ориентированы на применение результатов для решения конкретных производственных и социально-практических проблем. Сложность феномена науки определяет многообразие ее функций. Кроме непосредственно познавательной можно выделить культурно-мировоззренческую, производственно-технологическую и социально-политическую функции науки.

Непосредственной целью науки является создание научной теории, которая бы адекватно описывала и объясняла множество изучаемых явлений. В связи с разнообразием того, что мы называем наукой, для различных наук различается и то, что считается адекватным описанием и объяснением. Для естественных наук адекватным принято считать математическое описание изучаемых явлений, а объяснением – подведение этих явлений под более фундаментальные естественные законы. В области гуманитарных наук часто встречается терминология, использующая термины естественного языка, и здесь вполне допустимы ссылки на здравый смысл или обыденную психологию. При этом в гуманитарных науках не всегда возможно найти объяснение, которое бы ссылалось на закономерности.

Традиционно в структуре научного познания выделяют два уровня: эмпирический и теоретический.Основными методами научного познания на эмпирическом уровне являются: наблюдение и эксперимент. В философии науки существовует несколько концепций того, что считать научным наблюдением. В классическом эмпиризме и логическом позитивизме под наблюдением понималось целенаправленное использование чувственного восприятия для установления фактов относительно наблюдаемых объектов. Предполагалось, что результаты наблюдения возможно описать без какого-либо использования теоретических понятий. Таким образом, сторонники логического позитивизма настаивали на том, что установленные эмпирические факты могут быть четко отделены от их интерпретации с точки зрения той или иной теории. Однако, такая концепция наблюдения подвергалась критике, так как, во-первых, многие «наблюдаемые» учеными объекты в принципе не могут быть доступными для чувственного опыта; во-вторых, часто само наблюдение невозможно без использования информации, содержащейся в одной или даже нескольких теориях. Наблюдение в современной науке часто производится посредством высокоточных приборов, которые заменяют человеческие органы чувств, и лишь потом информация, полученная с их помощью облекается в форму, доступную человеческому восприятию. Эксперимент (от лат. experimentum – проба, опыт) предполагает активное вмешательство в изучаемые процессы. В эксперименте происходит не только наблюдение за объектами. Для того, чтобы произвести эксперимент ученые часто создают те объекты, за которыми они потом наблюдают, осуществляют с ними многочисленные манипуляции при помощи специально для этого построенных приспособлений и аппаратов. Однако для того, чтобы действия ученых были признаны экспериментом, как правило, недостаточно простого манипулирования с изучаемыми объектами, необходимо обеспечить как постоянство и контролируемость условий, в которых эти манипуляции производятся, так и воспроизводимость их результатов. Важным вопросом является вопрос о роли и месте экспериментов в науке, в частности отношение между экспериментальной и теоретической наукой. С одной стороны, эксперименты служат источником для теории. Например, из экспериментов получается информация, необходимая для построения научной теории. С другой стороны, эксперименты используются для проверки научных гипотез. В этом смысле сами эксперименты зависят от научной теории, в рамках которой они ставятся. Некоторые философы, например, К. Поппер, даже полагали, что все эксперименты проводятся для проверки научных теорий, то есть являются зависимыми от этих теорий. Однако, вероятно, что такое утверждение является неверным. Конечно, проверка научных гипотез экспериментальным путем играет важную роль при постановке экспериментов, тем не менее экспериментирование представляет собой относительно самостоятельный, хотя и тесно связанный с теорией аспект научной деятельности.

Большинство философов науки полагает, что основной целью научной деятельности является построение научных теорий. Теория (от греч. theoria - созерцание) – это множество положений, описывающих и объясняющих некоторых класс изучаемых явлений и связи между ними. В ХХ в. можно выделить два основных подхода в понимании научной теории: синтактический подход и семантический подход. Согласно синтактическому пониманию научной теории, научная теория представляет собой множество предложений некоторого формального языка. Среди этих предложений одни называются аксиомами, или законами. Они содержат только теоретические термины. Например, материальная точка, сила и т.п. Другие представляют собой предложения, полученные на основе наблюдения, или протокольные предложения. Эти предложения содержат только эмпрические термины, например, магнитная стрелка, провод с током и т.п. Кроме этого существуют предложения, описывающие правила перевода эмпирических терминов в теоретические. Все вместе эти предложения составляют научную теорию. Синтаксический подход преобладал до середины ХХ в. Затем его сменил семантический подход. Согласно данному подходу, научная теория представляет собой модель изучаемых явлений и отношений между ними. Точная природа моделей является предметом дискуссии среди философов науки. Однако можно сказать, что модель представляет собой класс объектов и отношений между ними, которые делают истинными все предложения, входящие в состав научной теории. Обычно принято считать, что модели – это идеализованные системы, которые способны репрезентировать свойства и отношения между реальными объектах, которые являются предметом той или иной научной теории. Сегодня семантический подход в понимании научной теории является общепризнаным.

Каким образом строится научная теория? Можно выделить несколько способов, используемых при построении научных теорий. Прежде всего, к ним относятся индукция и дедукция. Индукция (от лат. inductio - наведение) – это умозаключение от частного к общему. Она имеет значение при обобщении данных наблюдения. Научные теории часто включают всеобщие предложения вида «Все объекты типа А обладают свойством В». Например, «Все металлы электропроводны». Электропроводность – это свойство, обладание которым устанавливается эмпирическим путем. Однако очевидно, что нельзя подвергнуть наблюдению все куски металлов. Поэтому для того, чтобы получить предложение «Все металлы электропроводны», кроме непосредственных данных наблюдения за конкретными кусками металлов необходимо принять определенные скрытые допущения. Например, если большинство проверенных кусков металлов обладают свойством электропроводности, то есть вероятность, что все непроверенные куски металлов также обладают этим свойством. Таким образом, индуктивные умозаключения носят вероятностный характер. Часто индукции противопоставляется дедукция как более надежный и обоснованный вид умозаключений. Дедукцией (от лат. deductio - выведение) называется умозаключение от общего к частному. Примером дедуктивного умозаключения может считаться следующее:

(1) Все металлы электропроводны.

(2) Железо – металл.

Следовательно,

(3) Железо электропроводно.

В приведенном примере положение (3), которое принято называть выводом, следует из положений (1) и (2), которые принято называть посылками, так как согласно положению (2) железо является частным случаем металла, а согласно (3) все металлы, значит и железо, обладают свойством электропроводности. Поэтому если положения (1) и (2) верны, то и железо обладает свойством электропроводности, т.е. положение тоже является верным. Иногда говорят, что дедуктивное умозаключение обладает свойством сохранения истинности. Это означает, что в правильных дедуктивных умозаключениях истинность посылок гарантирует истинность вывода. С дедукцией тесно связанны аксиоматико-дедуктивный и гипотетико-дедуктивный методы построения научных теорий. При аксиоматико-дедуктивном методе из некоторого числа аксиом, дедуктивным методом выводятся все остальные положения данной теории. Аксиомой* (от греч. axioma – общепринятое положение) называют положение, которое принимается как истинное без доказательств,. В чистом виде аксиоматико-дедуктивный метод используется в логике и математике. Классическим примером теорий, построенных аксиоматико-дедуктивным методом, является Евклидова геометрия. Гипотетико-дедуктивный метод используется главным образом в естественных науках. Здесь вместо аксиом в качестве исходных положений, из которых выводятся остальные положения теории, выступают гипотезы. Обычно гипотезой (от греч. hypothesis - предположение) называют допущение или предположение, истинностный статус которого неопределен. Примером научной теории, построенной гипотетико-дедуктивным методом, является механика Ньютона, где в качестве гипотез выступают сформулированные Ньютоном законы движения. В научном познании научные теории выполняют несколько функций, наиболее важными из которых являются объяснительная, предсказательная и эвристическая.

Еще один важный вопрос, касающийся научных теорий, - это вопрос, как и почему происходит смена научных теорий? Хотя принято считать, что современная наука, в основе которой лежит эксперимент и математика, возникла в XVII в., до этого также существовала теории, которые создавшие и верившие в них люди называли наукой. Таким образом, с одной стороны, современная наука возникла не на пустом месте, а, с другой стороны, она заменила собой прежние теории. Более того, современная наука также время от времени переживает серьезные изменения. Например, иногда утверждают, что физика Эйнштейна заменила физику Ньютона. Но как и почему происходят такие изменения в науке? Почему одни теории уходят со сцены, а другие приходят на их место? В философии науки есть несколько ответов на эти вопросы. Начиная приблизительно с эпохи Просвещения считалось, что процесс развития науки представляет собой постепенное накопление знаний. Если в научных теориях происходят изменения, то они вызываны тем, что ученые с течением времени получают все более точные и подробные знания об изучаемых явлениях, которые требуют просто более глубокого обобщения и систематизиции. Такое понимание изменений в науке можно назвать кумулятивной концепцией развития науки. Однако в ХХ в. такая позиция была пересмотрена, так как, с одной стороны, в самой науке стали происходить изменения, которые самими учеными воспринимались как принциальные, т.е. изменяющими саму основу их науки. К ним можно отнести появление специальной теории относительности Эйнштейна, квантовой физики или молекулярной биологии. С другой стороны, историки открыли, что в истории науки похожие изменения происходили не один раз, и далеко не всегда их можно было объяснить просто научным прогрессом. В 60-е гг. ХХ в. стали доминировать идеи об относительности и иррациональности изменений, происходящих в науке. Т. Кун выдвинул идею научной революции. Согласно этой идеи, изменения в науке происходят не постепенно, а резко, и связанны они не только и столько с рациональным пересмотром ученых взглядов их старших коллег, сколько с внедрением в умы радикально нового способа смотреть на вещи, который имеет свои основания в социо-культурных особенностях той или иной исторической эпохи. Такую концепцию изменений в науке можно назвать революционной. П. Фейерабенд выдвинул идею несоизмеримости научных теорий, доминировавших в различные исторические эпохи, например, физики Аристотеля и физики Ньютона. Согласно Фейерабенду, эти теории не подаются рациональному сравнению. Поэтому нельзя сказать, что одна из них имеет преимущество перед другой. Релятивистские идеи Куна и Фейерабенда приобрели не только широкую популярность, но и подверглись критике, например, со стороны известного философа и историка науки венгерского происхождения Имре Лакатоса (1922-1974). В своей книге Доказательства и опровержения он пытается противопоставить релятивистским взглядам Т. Куна концепцию исследовательских программ. Согласно этой идеи в основании развития науки лежит исследовательская программа, в которой предлагаются основные варианты решения вопросов, стоящих перед наукой. Затем эти решения могут быть исправлены и улучшены в той мере, в какой они сталкиваются с контрпримерами, т.е. такими случаями, которые несовместимы с изначально предлагавшимися решениями. С помощью контрпримеров научная теория изменяет свой первоначальный вид. В отличии от Куна Лакатос предполагает, что наука имеет свои внутренние и рациональные стимулы развития. Кроме вышеперечисленных идей определенную роль в понимании того, как происходит выбор и смена теорий играет концепция абдукции, которую предложил американский философ Чарльз Сандерс Пирс (1839-1914). Абдукцией (от лат. abductio – взятие в плен) называется вывод к лучшему объяснению. Когда невозможно сделать однозначный выбор между двумя альтернативными теориями на основании эмпирических данных, то выбирать следует ту, которая лучше по совокупности доказательств объясняет изучаемые явления. В некотором смысле можно сказать, что современные научные теории доминируют потому, что они предлагают лучшие объяснения, чем их исторические предшественницы.