Формализация. язык науки

Под формализацией понимается особый подход в науч­ном познании, который заключается в использовании спе­циальной символики, позволяющей отвлечься от изучения реальных объектов, от содержания описывающих их тео­ретических положений и оперировать вместо этого некото­рым множеством символом (знаков).

Ярким примером формализации являются широко ис­пользуемые в науке математические описания различных объектов, явлений, основывающиеся на соответствующих содержательных теориях. При этом используемая матема­тическая символика не только помогает закрепить уже имеющиеся знания об исследуемых объектах, явлениях, но и выступает своего рода инструментом в процессе дальней­шего их дознания.

Для построения любой формальной системы необходимо:

а) задание алфавита, т. е. определенного набора знаков;

б) задание правил, по которым из исходных знаков это­
го алфавита могут быть получены «слова», «формулы»;

в) задание правил, по которым от одних слов, формул дан­ной системы можно переходить к другим словам и формулам (так называемые правила вывода). В результате создается формальная знаковая система в виде определенного искусственного языка. Важным досто­инством этой системы является возможность проведения в ее рамках исследования какого-либо объекта чисто фор­мальным путем (оперирование знаками) без непосред­ственного обращения к этому объекту.

Другое достоинство формализации состоит в обеспече­нии краткости и четкости записи научной информации, что открывает большие возможности для оперирования ею. Вряд ли удалось бы успешно пользоваться, например, тео­ретическими выводами Максвелла, если бы они не были компактно выражены в виде математических уравнений, а описывались бы с помощью обычного, естественного языка. Разумеется, формализованные искусственные языки не обладают гибкостью и богатством языка естественного. Зато в них отсутствует многозначность терминов (полисе­мия), свойственная естественным языкам. Они характери­зуются точно построенным синтаксисом (устанавливаю­щим правила связи между знаками безотносительно их содержания) и однозначной семантикой (семантические правила формализованного языка вполне однозначно оп­ределяют соотнесенность знаковой системы с определенной предметной областью). Таким образом, формализованный язык обладает свойством моносемичности.

Возможность представить те или иные теоретические положения науки в виде формализованной знаковой сис­темы имеет большое значение для познания. Но при этом следует иметь в виду, что формализация той или иной тео­рии возможна только при учете ее содержательной сторо­ны. Только в этом случае могут быть правильно примене­ны те или иные формализмы. Голое математическое урав­нение еще не представляет физической теории, чтобы полу­чить физическую теорию, необходимо придать математиче­ским символам конкретное эмпирическое содержание.

Поучительным примером формально полученного и на первый взгляд «бессмысленного» результата, который об­наружил впоследствии весьма глубокий физический смысл, являются решения уравнения Дирака, описывающего дви­жение электрона. Среди этих решений оказались такие,

которые соответствовали состояниям с отрицательной ки­нетической энергией. Позднее было установлено, что ука­занные решения описывали поведение неизвестной дотоле частицы — позитрона, являющегося антиподом электрона. В данном случае некоторое множество формальных преоб­разований привело к содержательному и интересному для науки результату.

Расширяющееся использование формализации как ме­тода теоретического познания связано не только с разви­тием математики. В химии, например, соответствующая химическая символика вместе с правилами оперирования ею явилась одним из вариантов формализованного искусст­венного языка. Все более важное место метод формализа­ции занимал в логике по мере ее развития. Труды Лейб­ница положили начало созданию метода логических исчис­лений. Последний привел к формированию в середине XIX века математической логики, которая во второй по­ловине нашего столетия сыграла важную роль в развитии кибернетики, в появлении электронных вычислительных ма­шин, в решении задач автоматизации производства и т. д.

Язык современной науки существенно отличается от естественного человеческого языка. Он содержит много специальных терминов, выражений, в нем широко исполь­зуются средства формализации, среди которых центральное место принадлежит математической формализации. Исходя из потребностей науки, создаются различные искусственные языки, предназначенные для решения тех или иных задач. Все множество созданных и создаваемых искусственных формализованных языков входит в язык науки, образуя мощное средство научного познания.

Вместе с тем следует иметь в виду, что создание како­го-то единого формализованного языка науки не представ­ляется возможным. Дело в том, что даже достаточно бога­тые формализованные языки не удовлетворяют требованию полноты, т. е. некоторое множество правильно сформули­рованных предложений такого языка (в том числе и ис­тинных) не может быть выведено чисто формальным пу­тем внутри этого языка. Данное положение вытекает из результатов, полученных в начале 30-х годов XX столетия австрийским логиком и математиком Куртом Гёделем.

Знаменитая теорема Гёделя утверждает,что каждая нормальная система либо противоречива, либо содержит некоторую неразрешимую (хотя и истинную) формулу, т.е. такую формулу, которую в данной системе нельзя ни дока­зать, ни опровергнуть.

Правда, то, что не выводимо в данной формальной сис­теме, выводимо в другой системе, более богатой. Но тем не менее все более полная формализация содержания никог­да не может достигнуть абсолютной полноты, т. е. возмож­ности любого формализованного языка остаются принци­пиально ограниченными. Таким образом, Гёдель дал строго логическое обоснование невыполнимости идеи Р. Карнапа о создании единого, универсального, формализованного «физикалистского» языка науки.

Формализованные языки не могут быть единственной формой языка современной науки. В научном познании необходимо использовать и неформализованные системы. Но тенденция к возрастающей формализации языков всех и особенно естественных наук является объективной и прогрессивной.

Индукция и дедукция

Индукция (от лат. inductio — наведение, побуждение) есть метод познания, основывающийся на формально-логи­ческом умозаключении, которое приводит к получению общего вывода на основании частных посылок. Другими словами, это есть движение нашего мышления от частно­го, единичного к общему.

Индукция широко применяется в научном познании. Обнаруживая сходные признаки, свойства у многих объек­тов определенного класса, исследователь делает вывод о присущности этих признаков, свойств всем объектам дан­ного класса. Например, в процессе экспериментального изу­чения электрических явлений использовались проводники тока, выполненные из различных металлов. На основании многочисленных единичных опытов сформировался общий вывод об электропроводности всех металлов. Наряду с дру­гими методами познания, индуктивный метод сыграл важ­ную роль в открытии некоторых законов природы (всемир­ного тяготения, атмосферного давления, теплового расши­рения тел и др.).

Индукция, используемая в научном познании (научная индукция), может реализовываться в виде следующих ме­тодов:

1. Метод единственного сходства (во всех случаях на­
блюдения какого-то явления обнаруживается лишь один
общий фактор, все другие — различны; следовательно, этот
единственный сходный фактор есть причина данного явле­
ния).

2. Метод единственного различия (если обстоятельства
возникновения какого-то явления и обстоятельства, при
которых оно не возникает, почти во всем сходны и разли­
чаются лишь одним фактором, присутствующим только в
первом случае, то можно сделать вывод, что этот фактор и
есть причина данного явления).

3. Соединенный метод сходства и различия (представ­
ляет собой комбинацию двух вышеуказанных методов).

4. Метод сопутствующих изменений (если определенные
изменения одного явления всякий раз влекут за собой не­
которые изменения в другом явлении, то отсюда вытека­
ет вывод о причинной связи этих явлений).

5. Метод остатков (если сложное явление вызывается
многофакторной причиной, причем некоторые из этих фак­
торов известны как причина какой-то части данного явле­
ния, то отсюда следует вывод: причина другой части явле­
ния — остальные факторы, входящие в общую причину
этого явления).

Родоначальником классического индуктивного метода познания является Ф. Бэкон. Но он трактовал индукцию чрезвычайно широко, считал ее важнейшим методом от­крытия новых истин в науке, главным средством научного познания природы.

На самом же деле вышеуказанные методы научной индукции служат главным образом для нахождения эм­пирических зависимостей между экспериментально наблю­даемыми свойствами объектов и явлений. В них система­тизированы простейшие формально-логические приемы, которые стихийно использовались учеными-естествоиспы­тателями в любом эмпирическом исследовании. По мере развития естествознания становилось все более ясным, что методы классической индукции далеко не играют той все­охватывающей роли в научном познании, которую им

приписывали Ф. Бэкон и его последователи вплоть до кон­ца XIX века.

Такое неоправданно расширенное понимание роли ин­дукции в научном познании получило наименование все­индуктивизма. Его несостоятельность обусловлена тем, что индукция рассматривается изолированно от других мето­дов познания и превращается в единственное, универсаль­ное средство познавательного процесса. С критикой всеин-дуктивизма выступил Ф. Энгельс, указавший, что индук­цию нельзя, в частности, отрывать от другого метода позна­ния — дедукции.

Дедукция (от лат. deductio — выведение) есть получе­ние частных выводов на основе знания каких-то общих положений. Другими словами, это есть движение нашего мышления от общего к частному, единичному. Например, из общего положения, что все металлы обладают электро­проводностью, можно сделать дедуктивное умозаключение об электропроводности конкретной медной проволоки (зная, что медь — металл). Если исходные общие положе­ния являются установленной научной истиной, то методом дедукции всегда будет получен истинный вывод. Общие принципы и законы не дают ученым в процессе дедуктив­ного исследования сбиться с пути: они помогают правиль­но понять конкретные явления действительности.

Получение новых знаний посредством дедукции суще­ствует во всех естественных науках, но особенно большое значение дедуктивный метод имеет в математике. Оперируя математическими абстракциями и строя свои рассуждения на весьма общих положениях, математики вынуждены чаще всего пользоваться дедукцией. И математика является, по­жалуй, единственной собственно дедуктивной наукой.

В науке Нового времени пропагандистом дедуктивно­го метода познания был видный математик и философ Р. Декарт. Вдохновленный своими математическими успе­хами, будучи убежденным в безошибочности правильно рассуждающего ума, Декарт односторонне преувеличивал значение интеллектуальной стороны за счет опытной в процессе познания истины. Дедуктивная методология Де­карта была прямой противоположностью эмпирическому индуктивизму Бэкона.

Но, несмотря на имевшие место в истории науки и фи­лософии попытки оторвать индукцию от дедукции, проти-

Зак.671 33

вопоставить их в реальном процессе научного познания, эти два метода не применяются как изолированные, обособ­ленные друг от друга. Каждый из них используется на со­ответствующем этапе познавательного процесса.

Более того, в процессе использования индуктивного ме­тода зачастую «в скрытом виде» присутствует и дедукция.

Обобщая факты в соответствии с какими-то идеями, мы тем самым косвенно выводим получаемые нами обобще­ния из этих идей, причем далеко не всегда отдаем себе в этом отчет. Кажется, что наша мысль движется прямо от фактов к обобщениям, т. е. что тут присутствует чистая индукция. На самом же деле, сообразуясь с какими-то идеями, иначе говоря, неявно руководствуясь ими в процес­се обобщения фактов, наша мысль косвенно идет от идей к этим обобщениям, и, следовательно, тут имеет место и де­дукция. Можно сказать, что во всех случаях, когда мы обобщаем (сообразуясь, например, с какими-либо философ­скими положениям) наши умозаключения являются не только индукцией, но и скрытой дедукцией.

Подчеркивая необходимую связь индукции и дедукции, Ф. Энгельс настоятельно советовал ученым: «Вместо того, чтобы односторонне превозносить одну из них до небес за счет другой, надо стараться каждую применять на своем месте, а этого можно добиться лишь в том случае, если не упускать из виду их связь между собой, их взаимное допол­нение друг другом»⁶.

Общенаучные методы, применяемые на эмпирическом и теоретическом уровнях познания

3.1. Анализ и синтез

Под анализом понимают разделение объекта (мыслен­но или реально) на составные части с целью их отдельного изучения. В качестве таких частей могут быть какие-то вещественные элементы объекта или же его свойства, при­знаки, отношения и т. п.

Анализ — необходимый этап в познании объекта. С древнейших времен анализ применялся, например, для

разложения на составляющие некоторых веществ. В част­ности, уже в Древнем Риме анализ использовался для про­верки качества золота и серебра в виде так называемого купелирования (анализируемое вещество взвешивалось до и после нагрева). Постепенно формировалась аналитиче­ская химия, которую по праву можно называть матерью современной химии: ведь прежде чем применять то или иное вещество в конкретных целях, необходимо выяснить его химический состав.

Однако в науке Нового времени аналитический метод был абсолютизирован. В указанный период ученые, изучая природу, «рассекали ее на части» (по выражению Ф. Бэко­на) и, исследуя части, не замечали значения целого. Это было результатом метафизического метода мышления, ко­торый господствовал тогда в умах естествоиспытателей.

Несомненно, анализ занимает важное место в изучении объектов материального мира. Но он составляет лишь пер­вый этап процесса познания. Если бы, скажем, химики ог­раничивались только анализом, т. е. выделением и изуче­нием отдельных химических элементов, то они не смогли бы познать все те сложные вещества, в состав которых входят эти элементы. Сколь бы глубоко ни были изучены, например, свойства углерода и водорода, по этим сведени­ям еще ничего нельзя сказать о многочисленных веще­ствах, состоящих из различного сочетания этих химиче­ских элементов.

Для постижения объекта как единого целого нельзя ограничиваться изучением лишь его составных частей. В процессе познания необходимо вскрывать объективно су­ществующие связи между ними, рассматривать их в сово­купности, в единстве. Осуществить этот второй этап в про­цессе познания — перейти от изучения отдельных состав­ных частей объекта к изучению его как единого связанного целого — возможно только в том случае, если метод ана­лиза дополняется другим методом — синтезом.

В процессе синтеза производится соединение воедино составных частей (сторон, свойств, признаков и т. п.) изу­чаемого объекта, расчлененных в результате анализа. На этой основе происходит дальнейшее изучение объекта, но уже как единого целого. При этом синтез не означает про­стого механического соединения разъединенных элементов в единую систему. Он раскрывает место и роль каждого

2* 35

элемента в системе целого, устанавливает их взаимосвязь и взаимообусловленность, т. е. позволяет понять подлин­ное диалектическое единство изучаемого объекта.

Анализ и синтез с успехом используются и в сфере мыслительной деятельности человека, т. е. в теоретиче­ском познании, Но и здесь, как и на эмпирическом уров­не познания, анализ и синтез — это не две оторванные друг от друга операции. По своему существу они — как бы две стороны единого аналитико-синтетического метода позна­ния. Как подчеркивал Ф. Энгельс, «мышление состоит столько же в разложении предметов сознания на их элемен­ты, сколько в объединении связанных друг с другом элемен­тов в некоторое единство. Без анализа нет синтеза»⁷.