ПЛАН

Рівні природничо-наукового пізнання

Співвідношення емпіричного і теоретичного рівнів дослідження

Рівні природничо-наукового пізнання

Вивчення природознавства потрібно не тільки для того, щоб ми як культурнілюди знали і зналися на його результати, а й для розуміння самоїструктури нашого мислення. Отже, ми вирушаємо в безмежне морепізнання. Припустимо, що разом з Ньютоном ми лежимо під деревом іспостерігаємо, падіння яблука, яке, за переказами, наштовхнуло Ньютона навідкриття закону всесвітнього тяжіння. Яблука падали на голову не тільки
Ньютона, але чому саме він сформулював закон всесвітнього тяжіння? Щодопомогло йому в цьому: цікавість, здивування (з якого, за Арістотелем,починається наукове дослідження) чи, може, він і до цього вивчавтяжіння, і падіння яблука було не початковим, а завершальним моментом йогороздумів? Як би там не було, ми можемо погодитися з легендою в тому, щосаме звичайний емпіричний факт падіння яблука був відправною точкою длявідкриття закону всесвітнього тяжіння. Будемо вважати емпіричні факти, т.тобто факти нашого чуттєвого досвіду, вихідним пунктом розвиткуприродознавства.
Отже, ми почали наше наукове дослідження, точніше воно почалося з нами. Такчи інакше, ми зафіксували перший емпіричний факт, який, як тількивін став відправною точкою наукового дослідження, став тим самим науковимфактом.
Що далі? Видатний французький математик початку століття А. Пуанкаре, описуючи у своїй книзі «Наука і метод» роботу вченого, говорив наступне:
«Найбільш цікавими є ті факти, які можуть служити свою службу багато разів, які можуть повторюватися» (А. Пуанкаре. Про науку .- М., 1983 .-
С. 289). Так, дійсно так, тому що вчений хоче вивести закони розвитку природи, тобто сформулювати деякі положення, які були б вірні в усіх випадках життя для однотипного класу явищ. Для цього вченому потрібні безліч однакових фактів, які потім він міг би одноманітно пояснити. Вчені, продовжує Пуанкаре, «повинні віддавати перевагу ті факти, які нам здаються простими, всім тим, в яких наш грубий око розрізняє несхожі; складові частини» (Там само .- С. 290).

, Отже, ми повинні чекати падіння нових яблук, щоб визначити, чи дійсно вони падають завжди. Це вже можна назвати способом або методом дослідження. Він називається спостереженням і в деяких областях природознавства залишається єдиним і головним емпіричним методом дослідження. Наприклад, в астрономії. Правда, за допомогою візуальних спостережень ми мало що побачимо. Щоб спостерігати «великий світ» (мегасвіті) потрібні потужні телескопи і радіотелескопи, які вловлюють космічні випромінювання. Це теж спостереження, хоча й більш складна.

Однак у нашому випадку немає потреби чекати падіння яблук. Ми можемо потрясти яблуню і подивитися, як будуть вести себе яблука, тобто провести експеримент, випробувати об'єкт досліджень. Експеримент представляє собою як би питання, яке ми ставимо природі 'і чекаємо від неї чіткої відповіді.
«Ейнштейн говорив, що природа відповідає« ні »на більшість задаються їй питань і лише зрідка від неї можна почути більш обнадійливе« може бути » ... Який би не була відповідь природи - «так» чи «ні», - він буде виражений
! на тому ж теоретичному мовою, на якому було поставлено питання »(І. Пригожин,

І. Стенгерс. Порядок з хаосу .- М., 1986 .- С. 88). Відмінною особливістю наукового експерименту є те, що його повинен бути здатний відтворити кожен дослідник у будь-який час.

Трясеніе яблуні, як найпростіший з можливих експериментів, переконуєнас, що всі яблука ведуть себе абсолютно однаково. Однак, щоб вивестиФізичний закон, мало одних яблук. Потрібно розглянути й інші тіла,причому, чим менше вони схожі один на одного, тим краще. Тут вступає всилу друге правило, протилежне першій. «Таким чином, інтереспредставляє лише виняток »(А. Пуанкаре. Цит. соч .- С. 291).

Виявляється, що багато тіл теж падають на Землю, як ніби на нихдіє якась сила. Можна припустити, що це одна й та сама сила на всіхвипадках. Але на Землю падають не всі тіла. Це не відноситься до Місяця, Сонця іінших небесних тіл, які мають велику масу або віддаленою від Землі назначну відстань. У наявності розходження в поведінці тіл, над яким тежварто замислитися. Чи є щось спільне у поведінці тіл, які на першийпогляд поводяться зовсім по-різному? «Проте ми повинні зосередити своюувагу головним чином не стільки на подібності і розходження, скільки натих аналогіях, які часто ховаються в здаються відмінностях »(там же, с.
292). Знайти аналогії в різновидах - необхідний етап наукового дослідження.
Чи не над усіма тілами можна провести експеримент. Наприклад, небесні світиламожна тільки спостерігати. Але ми можемо пояснити їх поведінку дією тих жесамих сил, спрямованих не тільки у бік Землі, але і від неї. Відмінність вповедінці таким чином можна пояснити кількістю сили, що визначаєвзаємодія двох або декількох тел.
Якщо ж ми все-таки вважаємо експеримент за необхідне, то можемо провести йогона моделях, тобто на тілах, розміри і маса яких пропорційнозменшені в порівнянні з реальними тілами. Результати модельнихекспериментів можна вважати пропорційними результатами взаємодіїреальних тел.
Але і модельний експеримент не є останнім з можливих. Може матимісце уявний експеримент. Для цього знадобиться уявити собі тіла,яких взагалі не існує в реальності, і провести над ними експериментв розумі. Значення уявлення, пов'язаного з проведенням уявного абоідеального експерименту, добре пояснюють у своїй книзі «Еволюція фізики»
А. Ейнштейн та Л. Інфельд. Діло в тому, що всі поняття, тобто слова, що маютьпевне значення, якими користуються вчені, є неемпіричними, а раціональними, тобто вони не беруться нами з чуттєвогодосвіду, а є творчими творами людського розуму. Для тогощоб ввести їх в розрахунки, необхідні ідеальні уявлення, наприклад,уявлення про ідеально гладкою поверхні, ідеально круглому кулі і т.п. Такі вистави називаються ідеалізація.
У сучасній науці треба бути готовим до ідеалізованим експериментів, т.тобто мисленням експериментів із застосуванням ідеалізації, з яких (а саме,експериментів Галілея) і почалася фізика Нового часу. Представлення іуява (створення та використання образів) має в науці великазначення, але на відміну від мистецтва - це не кінцева, а проміжна метадослідження. Головна мета науки - висунення гіпотез, та теорія якемпірично підтверджена гіпотеза.
Поняття грають в науці особливу роль. Ще Аристотель вважав, що, описуючисутність, на яку вказує термін, ми пояснюємо його значення. А його ім'я
- Знак речі. Таким чином, пояснення терміну (а це і євизначення поняття) дозволяє нам зрозуміти цю річ в її найглибшоїсутності ( «поняття» і «зрозуміти» - однокореневі слова). На думку К. Поппера,якщо в звичайному слововживанні ми спочатку ставимо термін, а потімвизначаємо його (наприклад: «щеня - це молодий пес»), то в науці маємісце зворотний процес. Наукову запис слід читати справа наліво,відповідаючи на питання: як ми будемо називати молодого пса, а не що такецуценя. Запитання на кшталт «що таке життя? »Не грають ніякої ролі в науці, івзагалі визначення як такі не грають в науці помітної ролі, на відміну,скажімо, від філософії. Наукові терміни і знаки - не що інше, як умовніскорочення записів, які інакше зайняли б набагато більше місця.
Формування понять відноситься до наступного рівня досліджень, якийє не емпіричним, а теоретичним. Але спочатку ми повинні записатирезультати емпіричних досліджень, з тим, щоб кожен бажаючий міг їхперевірити і переконатися в їх правильності.
Вчені повинні, пишуть А. Ейнштейн та Л. Інфельд, збирати невпорядкованіфакти і своїм творчим мисленням робити їх пов'язаними і зрозумілими.
Тому їх можна порівняти з детективами. Але на відміну від детектива, якийтільки розслідує справу, «вчений повинен, принаймні, частково, самскоїти злочин, потім довести до кінця дослідження. Більш того,його завдання полягає в тому, щоб пояснити не один лише цей випадок, авсі пов'язані з ним явища, які відбувалися або можуть відбутися ще »
(А. Ейнштейн, Л. Інфельд. Еволюція фізики .- М., 1965 .- С. 64).
На підставі емпіричних досліджень можуть бути зроблені емпіричніузагальнення, які мають значення самі по собі. В науках, які називаютьемпіричними, або описовими, як, скажімо, геологія, емпіричніузагальнення завершують дослідження, в експериментальних, теоретичних наукахце тільки початок. Щоб рушити далі, потрібно придуматизадовільну гіпотезу, що пояснює (у нашому прикладі) падіння тіл.
Самих по собі емпіричних фактів для цього недостатньо. Необхідно всепередує знання, що стосується даної проблеми, перш за все, в нашомувипадку, знання принципів механіки, наприклад, уявлення про зв'язок рухутіла з додатком до нього сили, що діє в напрямку руху (уданому випадку, на Землі), тобто знання трьох законів механіки, якісформулював той же Ньютон до закону всесвітнього тяжіння.
На теоретичному рівні крім емпіричних фактів потрібні поняття,які створюються заново або беруться з інших (переважно найближчих)розділів науки. У даному випадку це поняття маси і сили, які були для
Ньютона основними при виведенні законів механіки. Ці поняття повинні бутивизначені і представлені в короткій формі у вигляді слів (званих в науцітермінами) або знаків (у тому числі математичних), які мають коженстрого фіксоване значення.
«Емпіричне узагальнення спирається на факти, індуктивним шляхом зібрані, невиходячи за їхні межі і не піклуючись про згоду або незгоду отриманоговиведення з іншими існуючими уявленнями про природу ... При гіпотезіприймається до уваги який-небудь один або декілька важливих ознакявища і на підставі тільки їх будується уявлення про явище, безуваги до інших його сторонам. Наукова гіпотеза завжди виходить за межіфактів, що послужили основою для її побудови »(В. І. Вернадський. Біосфера
//Вибрані твори-Т. 5 .- М., I960 .- С. 19).
У разі висунення будь-якої гіпотези приймається до уваги не тільки їївідповідність емпіричним даними, але і деякі методологічні принципи,отримали назву критеріїв простоти, краси, економії мислення і т. п.
«Я вважаю, як і Ви, - говорив Гейзенберг Ейнштейна, - що простотаприродних законів носить об'єктивний характер, що справа не тільки в економіїмислення. Коли сама природа підказує математичні форми великийкраси та простоти, - під формами я маю на увазі тут замкнуті системиосновоположних постулатів, аксіом і т. п., - форми, про існуванняяких ніхто ще не підозрював, то мимоволі починаєш вірити, що вони
«Істинні», тобто що вони виражають реальні риси природи »(В. Гейзенберг.
Фізика і філософія. Частина і ціле .- М., 1989 - С. 196).
Після висунення певної гіпотези (за географічними ознаками,пояснює причини даної сукупності явищ) дослідження зновуповертається на емпіричний рівень для її перевірки. При перевірці науковоїгіпотези повинні проводитися нові експерименти, які визначають природу новіпитання, виходячи з сформульованої гіпотези. Мета - перевірка наслідків зцієї гіпотези, про яких нічого не було відомо до її висунення.
Якщо гіпотеза витримує емпіричну перевірку, то вона набуває статусу закону (або, в більш слабкій формі, закономірності) природи. Якщо ні - вважається спростованою, і пошуки інший, більш прийнятною, тривають.
Наукове припущення залишається, таким чином, гіпотезою до тих пір, поки ще не ясно підтверджується вона емпірично чи ні. Стадія гіпотези не може бути в науці остаточною, оскільки всі наукові положення в принципі емпірично опровергаеми, і гіпотеза рано чи пізно або стає законом або відкидається.

Принцип фальсифікації наукових положень, тобто їх властивість бути спростовуваних на практиці, залишається в науці незаперечним.
«У тій мірі, в якій наукове висловлювання говорить про реальність, воно має бути фальсифікації, а в тій мірі, в якій воно не фальсифікації, воно не говорить про реальність» (К. Поппер. Відкрите суспільство та його вороги. Т. 2. М., 1992, с. 21). Звідси можна зробити висновок, що головне в науці - сам процес духовного зростання, а не його результат, який більш важливий у техніці.

«Нам слід звикнути розуміти науку не як" сукупність знань », а як систему гіпотез , тобто здогадок і передбачення, які в принципі не можуть бути обгрунтовані, але які ми використовуємо до тих пір, поки вони витримують перевірки, і про яких ми ніколи не можемо з повною впевненістю говорити, що вони «істинні», «більш -менш достовірні »або навіть« ймовірні »(Там само .- С. 335). Останнє відноситься до спроби Р.
Карнапа розробити способи визначення ймовірності істинності гіпотези за ступенем її підтвердження.

Перевірочні експерименти ставляться таким чином, щоб не стільки підтвердити, скільки спростувати цю гіпотезу. «Отже, якщо встановлено яке-небудь правило, то перш за все ми повинні досліджувати ті випадки, в яких це правило має більше всього шансів виявитися невірним» (А.
Пуанкаре. Цит. Соч .- С. 291). Експеримент, який спрямований на спростування цієї гіпотези, носить назву вирішального експерименту. Саме він найбільш важливий для прийняття або відхилення гіпотези, тому що одного його досить для визнання гіпотези помилковою.

Питання про об'єктивний статус наукового закону до сих пір є одним з найбільш дискусійних у методології природознавства. Ще
Арістотель (завдяки філософському поділу явища і сутності) висунув положення, що наука вивчає роди сущого. У сучасному розумінні це і є те, що називають законом природи. Існують природні закони, або закони природи, і нормативні закони, або норми, заборони та заповіді, тобто правила, які вимагають певного способу поведінки. Нормативний закон може бути добрим чи поганим, але не «справжнім» або «хибним». Якщо цей закон має значення, то він може бути порушений, а якщо його неможливо порушити, то він поверховим і не має сенсу. На противагу нормативним, природні закони описують незмінні регулярності, які або є, або немає. Їх властивостями є періодичність і загальність якого-небудь класу явищ, тобто необхідність їх виникнення при певних, точно формулируемого умовах.
Закон природи, за Пуанкаре, - найкраще вираження гармонії світу. «Законє одне із самих недавніх завоювань людського розуму; існують щенароди, які живуть серед безперервного дива і які не дивуютьсяцього. Навпаки, ми повинні були б дивуватися закономірності природи. Людипросять своїх богів довести їх існування чудесами; але вічне диво вте, що дива не відбуваються постійно. Тому-то світ і божественною,що він повний гармонії. Якщо б він керувався свавіллям, то що доводилоб нам, що він не керується випадком? Цим завоюванням закону ми зобов'язаніастрономії, і воно-то й створює велич цієї науки, ще більше, ніжматеріальне велич вивчаються нею предметів »(А. Пуанкаре. Цит. соч .- С.
157).
Отже, природознавство вивчає світ з метою творення законів йогофункціонування, як продуктів людської діяльності, що відображаютьперіодично повторюються факти дійсності.
Про практичне значення пізнання законів природи Пуанкаре пише так:
«Завоювання промисловості, збагачення стількох практичних людей, ніколине побачили б світу, якби існували тільки люди практики! ..
Необхідно, отже, щоб хтось думав за тих, хто не любить думати;а так як останніх надзвичайно багато, то необхідно, щоб кожна з нашихдумок приносила користь настільки часто, наскільки це можливо, і саме томубудь-який закон буде тим більш цінним, чим більше він буде спільним »(Там само.-С.
289).
Сукупність кількох законів, які відносяться до однієї області пізнання,називається теорією. У випадку, якщо теорія в цілому не отримує переконливогоемпіричного підтвердження, вона може бути доповнена новими гіпотезами,яких, однак, не повинно бути занадто багато, тому що це підриваєдовіру до теорії.
Підтверджена на практиці теорія вважається дійсною аж до тогпромоменту, коли буде запропонована нова теорія, яка пояснює краще відоміемпіричні факти, а також нові емпіричні факти, які сталивідомі вже після прийняття зазначеної теорії і виявилися такими, що суперечать їй.
Отже, наука будується з спостережень, експериментів, гіпотез, теорій іаргументації. Наука в змістовному плані - це сукупність емпіричнихузагальнень і теорій, що підтверджується спостереженням та експериментом. Причомутворчий процес створення-теорій і аргументації в їх підтримку грає внауці не меншу роль, ніж спостереження й експеримент.
Схематично структуру наукового пізнання можна подати так:

Емпіричний факт - »науковий факт -» спостереження - »реальнийексперимент - »модельний експеримент -» уявний експеримент -> фіксаціярезультатів емпіричного рівня досліджень - »емпіричне узагальнення -»використання наявного теоретичного знання - »образ -» формулюваннягіпотези - »перевірка її на досвіді -» формулювання нових понять - »введення термінів і знаків - »визначення їх значення -» виведення закону
- »Створення теорії -» перевірка її на досвіді - »прийняття у разінеобхідність додаткових гіпотез.
Отже, чудес не буває, якщо не в самій природі, то принаймні вформулюванні законів її розвитку, і від падіння яблука на голову Ньютонадо відкриття ним закону всесвітнього тяжіння - дистанція величезного розміру,навіть якщо в голові самого Ньютона вона може бути пройдена миттєво.

Співвідношення емпіричного і теоретичного рівнів дослідження

Емпіричний і теоретичний рівні знання розрізняються по предмету (піддругому випадку він може мати властивості, яких немає у емпіричногооб'єкта), засобів (у другому випадку це розумовий експеримент, методмоделювання, аксіоматичний метод і т. д.) і результатами дослідження (упершому випадку емпіричне узагальнення, у другому - гіпотеза і теорія).
Різниця між емпіричним і теоретичним рівнями досліджень незбігається з відмінністю між чуттєвим і раціональним пізнанням, хочаемпіричний рівень переважно чуттєвий, а теоретичнийпереважно раціональний. Емпіричний рівень в науці не тількичуттєвий, але і раціональний тому, що використовуються прилади,сконструйовані на основі будь-якої теорії. Теоретичний рівень внауці не співпадає з раціональним, оскільки поняття раціонального ширше ііснує не лише наукова раціональність, але й раціональність іншихтипів. Теоретичне відрізняється від раціонального також тим, що до складутеоретичного рівня входять подання (наочні образи), якіє формами чуттєвого 'сприйняття.
Процес наукового пошуку навіть на теоретичному рівні не є строгораціональним. Безпосередньо перед стадією наукового відкриття важливоуява, створення образів, а на самій стадії відкриття - інтуїція.
Тому відкриття не можна логічно вивести, як теорему в математиці. Прозначенні інтуїції в науці добре свідчать слова видатногоматематика Гауса:
"Ось мій результат, але я поки не знаю, як отримати його». Результатінтуїтивний, але немає аргументації на його захист. Інтуїція присутня в науці
(так зване «почуття об'єкту»), але вона нічого не значить в сенсіобгрунтування результатів. Потрібні ще об'єктивні раціональні методи, яківсі люди можуть оцінити.
Логіка діє на стадії так званої «нормальної науки» в рамкахпевної парадигми для обгрунтування висунутої гіпотези чи теорії.
Однак слід пам'ятати, маючи на увазі значення логіки, що міркування вприродознавстві не є доказами, а тільки висновками. Висновоксвідчить про істинність міркування, якщо посилки вірні, але неговорить про істинність посилок. Визначення також зрушує проблему значеннядо визначальних термінів, істинність яких гарантує досвід.
Незважаючи на методологічну цінність виділення емпіричного ітеоретичного, розділити ці два рівні в цілісному процесі пізнанняповністю неможливо, що показали невдалі спроби в рамкахнеопозитивізму. Питанню співвідношення емпіричного і теоретичного рівнівдослідження присвячене наступне зауваження А. Ейнштейна: «Але зпринципової точки зору бажання будувати теорію тільки на спостережуванихвеличинах зовсім безглуздо. Тому що насправді все, адже йдеяк раз навпаки. Тільки теорія вирішує, що саме можна спостерігати. БачитеЧи, спостереження, взагалі кажучи, є дуже складна система. Що підлягаютьспостереження процес викликає певні зміни в нашій вимірювальноїапаратурі. Як наслідок, у цій апаратурі розгортаються подальшіпроцеси, які врешті-решт непрямим шляхом впливають начуттєве сприйняття і на фіксацію результату в нашій свідомості »(В.
Гейзенберг. Цит. соч .- С. 191-192). Складне переплетення емпіричного ітеоретичного рівнів пізнання особливо характерно для найбільшпросунутих областей експериментальної і теоретичної фізики.
Список літератури
Пуанкаре А. Про науку. М., 1983.
Поппер К. Логіка та зріст наукового знання. М., 1983.
Кун Т. Структура наукових революцій. М., 1975.
Лоренц К. Агрессия. М., 1994.
Сельє Г. Від мрії до відкриття. М., 1987.