Geum.ru

Шеуджен Э. А. Научная деятельность: организация и методология исследования. – Майкоп: Изд-во агу, 2006. – 107 с

Вид материалаДокументы

Содержание


Путь научного познания
Льюис Томас, биохимик
На первой стадии
На второй
II. От эмпирических фактов к теоретической гипотезе
Подобный материал:
1   2   3   4   5
Часть вторая.

Путь научного познания


I.Процесс познания

Мы не понимаем многого - от "Большого взрыва" и до частиц в атомах бактериальной клетки. Перед нами столетия пути через джунгли тайн.

Льюис Томас, биохимик

Последние 350 лет на Западе, в том числе и в России господствовала наука, основанная на казалось незыблемых требованиях. Тем не менее, хорошо известно, что в науке наряду с периодами относительно спокойного развития («нормальная наука») происходят коренные фундаментальные сдвиги, революционные изменения, приводящие к утверждению новых парадигмальных оснований22. В принципе это вполне закономерное явление. По мере развития человеческого общества меняются

способы видения реальности,

∆ - стили мышления,

∆ - исследовательские методы,

∆ - стандарты изложения научного знания.

В наше время «взрывной рост» научного познания внезапно завершился переходом к новому этапу развития и с необычайной остротой поставил вопрос о понимании прошлого, настоящего и будущего. При этом важно подчеркнуть, что, как и в мире компьютеров, наше «программное обеспечение», существующие в науке фундаментальные теории и представления, «устойчивые традиции», не поспевают за технической революцией, выдвигающей все новые проблемы. Происходит смена парадигм, господствующих научных теорий, разворачивается новый этап «научной революции», в ходе которого существующая парадигма сменяется новой. Многие исследователи считают, что именно в разрыве уровня сознания и материальной стороны жизни состоит кризис современной цивилизации, предшествующий, по их оптимистическому ожиданию, неизбежному росту новой цивилизации23.

Вполне естественно, что в данной ситуации все большую остроту приобретает задача осмысления собственных методологических оснований, осознания необходимости переосмысления фундаментальных понятий, вскрытия их противоречивости. Процесс научного познания, нацеленный на приобретение нового знания, постижение закономерностей объективного мира отличается:

∆ – последовательностью,

∆ – систематичностью,

∆ – методичностью.

Именно этими требованиями обуславливается четкая логика процесса познания, исключающая противоречия между отдельными элементам и этапами развития. Процесс развития научной мысли получает обобщенное воплощение в идее «подъема» от единичности через особенность ко всеобщности и может быть представлен в виде следующей последовательности Е—О—В (Е — единичность, О — особенность, В — всеобщность). Понятно, что такая формула отражает познавательный процесс в «чистом» виде: здесь нет места случайным отклонениям и зигзагам мысли. В тоже время известны и другие формы мыслительных процессов. Так, на основании периодического закона (В) Д.И. Менделеев предсказал существование ещё не открытых элементов (Е) внутри известных уже групп (О). Следовательно, базовая формула теперь будет выглядеть как В—О—Е.

Основными приемами научного исследования принято считать анализ и синтез. Анализ и синтез выглядят, как два четко разграниченные и внешне противопоставленные друг другу приема исследования: анализ — разложение целого на части и синтез — воссоединение этого целого из частей. Однако с исторической точки зрения оба приема отражают определенные ступени познания. Так, всё химическое и физическое учение о веществе двигалось в рамках трех категорий: свойство, состав, строение. Именно они выражают последовательность познания вещества. Свойства соответствуют, главным образом, ступени непосредственного созерцания вещества, состав — результату анализа вещества, строение — теоретическому представлению о структуре вещества в его внутренней целостности и взаимной связанности его частей (его мысленному «воссозданию»). В результате обобщения и систематизации данных устанавливается связь между строением, структурой и свойствами вещества.

Познание начинается с хаотического представления о предмете исследования, затем необходимо его разложение на составляющие (анализ). Но анализ есть лишь предпосылка познания предмета в его целостности, которое достигается путем последующего мысленного воссоздания предмета (синтеза). То есть познание проходит основные ступени:

∆ непосредственное созерцание;

∆ анализ;

∆ синтез.

Рассмотрим этот вопрос более подробно. Процесс научного познания принято начинать с изучения состояния предшествующего знания в соответствующей отрасли науки, выявления противоречий между новыми данными науки и старыми теоретическими представлениями. Каждый ученый, хочет или не хочет он это признать, зависит от своих предшественников (конвенционализм). Хотя есть и не менее распространенное мнение, что ученый всегда начинает свою деятельность «на пустом месте», фактически с нуля (индуктивизм).

В результате проведенного анализа возникает возможность точно и четко сформулировать научную проблему, обосновать объект исследования, определить цель, какую необходимо достичь. Не менее важно осознание, в какой мере поставленная проблема будет способствовать «приращению» знания в конкретной отрасли науки. Большинство людей более искусны в анализе, чем в синтезе. Существует мнение, что сегодня мы стоим на пороге новой эры синтеза. Во всех областях знаний все более проявляется поворот к крупномасштабному мышлению и обобщающей теории.

Процесс познания представляет собой систему, состоящую из трех взаимосвязанных элементов: человека, осуществляющего познавательную деятельность; средств познания и объекта познания ( Ч — С — О ). Рассмотрим элементарный пример. При установлении факта весомости воздуха (опыты Герике) взвешивается сосуд, наполненный воздухом, и тот же сосуд с выкачанным воздухом. При данном опыте присутствует экспериментатор ( человек); средства познания (сосуд, выполненный в форме воздушного колокола, воздушный насос и весы); объект познания — (вес воздуха).

Аналогичная система складывается в гуманитарной сфере. Так, при изучении истории развития исторического знания исследователь анализирует конкретные исторические произведения. Именно они становятся для историографа средством познания, и на этой основе делаются предположения и выводы о характере, динамике и результатах историографического процесса, что и является в данном случае объектом познания. Во всех науках ученые имеют дело с определенными объектами, то есть с конкретными телами или процессами. В физике такими объектами являются падающие тела, свет, кристаллы, атомы; в химии — соли, кислоты, основания; в истории — цивилизации, этносы, государства.

В научном исследовании различаются две основные стадии познания: эмпирическая и теоретическая.

На первой стадии внимание исследователя сосредоточивается на наблюдениях и экспериментах, систематизации данных опытов. Проводя исследование на эмпирическом уровне, ученый имеет дело непосредственно с природными и социальными объектами.

На второй — теоретическая деятельность оперирует исключительно с идеализированными объектами (идеальный газ, абсолютно твердое тело и пр.) и концентрируется вокруг образования понятий, суждений, построения гипотез, моделей, формулировки законов.

Эта специфика обусловливает существенную разницу в применяемых методах исследования. Для эмпирического уровня обычны такие методы, как наблюдение, описание, измерение, эксперимент. Теория же предпочитает пользоваться аксиоматическим методом, системным, структурно-функциональным анализом, математическим, моделированием. Существуют, конечно, и методы, применяемые на всех уровнях научного познания: абстрагирование, обобщение, аналогия, анализ и синтез. Именно, разница в методах, применяемых на теоретическом и эмпирическом уровнях, воспринимается, как исходная при осознании особенностей процесса познания.

Научное познание по своей сущности ориентировано на решение проблем. (Этимология древнегреческого слова problema, означает преграду, трудность или задачу). Проблемы обычно делятся на теоретические и эмпирические; общие и частные; фундаментальные и прикладные. Отсутствие проблем неизбежно бы привело к застою в науке, стагнации. В периодически возникающем несоответствии между теорией и опытом отражается одно из противоречий роста научного знания. Для постановки проблемы должна быть осознана конкретная ситуация, отражающая несоответствие между существующими теоретическими представлениями, новыми фактами и результатами эмпирического или теоретического исследования.

Несомненно, этот процесс постепенный: ученый должен прийти к убеждению в необходимости замены теории и основанных на ней методов познания. Анализ возникшей проблемной ситуации, в конечном счете, приводит к постановке новых проблем, что в свою очередь ставит исследователя перед необходимостью выбора. «Каждый успех нашего познания, — справедливо замечал Л. Бройль, — ставит больше проблем, чем решает»24.

Постановка научных проблем в определяющей степени зависит от теоретического состояния, эмпирической и экспериментальной базы той отрасли науки, где данная проблема сформулирована. При постановке проблем немалое значение имеют и субъективные особенности ученого, такие как профессиональная квалификация, исследовательский опыт, высокоразвитая интуиция, умение критически оценивать состояние научного знания. Жена Ландау вспоминала такую, почти анекдотическую сценку. К Льву Давидовичу забежал знакомый физик: «Дау, я на одну минутку. Заходить не буду. Я пришёл вам сказать, что десять лет назад, когда я взял свою тему для экспериментальной работы, вы сказали мне: «Вася, эта тема не получится, бросьте, у вас пропадёт десять лет». Так вот, Дау, десять лет прошло, тема у меня не получилась, вы были правы»25

Нельзя не учитывать и то обстоятельство, что определяющую роль в развитии научного познания играют потребности материальной жизни. Именно этим обусловлены такие крупнейшие достижения современной научно-технической революции, как овладение атомной энергией, освоение космоса, автоматизация и механизация технологических процессов, широкое внедрение промышленных роботов, компьютеризация. Так, опасность энергетического кризиса породила огромное количество идей вплоть до экзотических: возможности получения энергии варьируются от преобразования солнечного света до строительства на Филиппинах заводов по производству электричества из шелухи кокосовых орехов.

Разумеется, только интересами практики не объясняется генезис наук. В истории науки немало примеров того, как побочная, даже банальная идея, подвергшись методу обобщений, обрастала множеством нетривиальных деталей. В частности, современные компьютеры стали «побочным продуктом» разработки Н.Винером автоматической системы противовоздушной обороны Англии в годы второй мировой войны.

Традиционная модель строения научного знания предполагает движение по взаимосвязанной цепочке:

∆ – установление эмпирических фактов;

∆ – первичное эмпирическое обобщение;

∆ – обнаружение отклоняющихся от правила фактов;

∆ – изобретение теоретической гипотезы с новой схемой объяснения;

∆ – логический вывод из гипотезы всех наблюдаемых фактов, что и является ее проверкой на истинность.

∆ – подтверждение гипотезы конституируется в теоретический закон.

Принято считать, что большая часть современного научного знания построена именно таким способом. При этом нельзя не отметить, что в современном науковедении утверждаеться новое понимание отношения человека и природы, в основу которого положена идея коэволюции, совместной эволюции природы и человека. Попытки по-новому понять науку, научное мышление, бесспорно, заслуживают внимания, хотя многое в этих идеях не является бесспорным. Важно учитывать, что новое понимание научности не означает отказа от традиционной формы научной практики.

Наиболее известной современной попыткой исследования онтологии человека и природы стала концепция известного мбельгийсеого физика-химика, нобелевского лауреата Ильи Пригожина. В свете развиваемой им концепции самоорганизации многие принципиальные установки традиционной науки подлежат радикальному пересмотру. Традиционная наука, основанная на идеи универсальных законов, основное внимание уделяет устойчивости, однородности и равновесию, изучая главным образом замкнутые системы. Пригожин пришел к выводу, что области в которых возможно применение подобных подходов, составляют лишь незначительную часть природной и социальной реальности. В то время как значительная часть действительности характеризуется неустойчивостью, разнообразием, неравномерностью, а подавляющее число систем во Вселенной являются открытыми.

То есть, исходя из концепции самоорганизации, по-новому, понимается роль случайных ,единичных событий. Именно эти события, а не универсальные законы, действующие только в ситуации устойчивости и равновесия, могут привести к новой концепции природы. «Возможно, когда-нибудь нам удастся слить воедино западную традицию, придающую первостепенное значение экспериментированию и количественным формулировкам, и такую традицию, как китайская, с ее представлениями о спонтанно изменяющемся самоорганизующемся мире»26.

Это лишь самые общие подходы к пониманию процесса выдвижения проблем. На практике он имеет более сложный и противоречивый характер, поскольку в нем взаимодействуют не только практика и теория, но и такие факторы, как интеллектуальное состояние эпохи, существующие мировоззренческие и философские системы. Наука потому считается делом сложным и творческим, что от эмпирии к теории нет прямого перехода. Это, конечно, не означает, что теория вообще не связана с опытом: начальный толчок к созданию теоретической конструкции нередко дает именно практический опыт. К тому же истинность теоретических выводов во многих случаях проверяется их практическим приложением. Однако сам процесс построения теории, и ее дальнейшее развитие, осуществляется относительно независимо от практики. При этом важно учитывать, что в не экспериментальных науках особое значение приобретает использование знаний об изучаемом объекте в целом.


II. От эмпирических фактов к теоретической гипотезе

Наука перестраивается на наших глазах…

Владимир Иванович Вернадский, геохимик

Как уже отмечалось, познание начинается с установления путем наблюдения или экспериментов различных фактов. Количество накопленных наукой фактов непрерывно возрастает. История науки свидетельствует, что прежде, чем стать целостной системой, каждая наука проходит длительный этап первоначального накопления эмпирической информации, то есть создания опытного базиса науки. Даже в точных науках самые первые сведения были получены эмпирическим путем. Если факты подтверждены многочисленными свидетельствами наблюдений, экспериментов, проверок, то считаются бесспорными и обязательными.

Накопленные факты подвергаются первичной эмпирической обработке, обобщаются, приводятся в различные системы и классификации. Обнаруженная общность фактов, их единообразие свидетельствуют о том, что найдено общее правило, которому подчиняются наблюдаемые явления. Если среди этих фактов обнаруживается некая регулярность, повторяемость, то можно утверждать, что достигнуто первичное эмпирическое обобщение.

Но, при этом, как правило, рано или поздно обнаруживаются факты не «встраивающиеся» в установленную регулярность. Известно, что на начальном этапе исследовательской работы всегда существует некий излишек версий, так называемое «барокко знания». Начинающему исследователю бывает трудно отказаться от избыточной информации, «просеять» полученные сведения, отделяя «зерна от плевел». В результате выводы «размываются» обилием многоплановой, нередко противоречивой информацией. В этом случае на помощь приходит творческий интеллект ученого, его умение отсечь «ненужное», мысленно перестроить изучаемую реальность так, чтобы выпадающие из общего ряда факты перестали противоречить найденной эмпирической закономерности.

После четкой формулировки проблемы и обобщения эмпирического материала начинается стадия научного поиска, которая обычно характеризуется как генерация идей или построение рабочих гипотез. Под гипотезой в широком смысле слова подразумевается любое предположение, допущение, предсказание или догадка, истинность которой остается неизвестной. Достигнуть этого уровня познания наблюдением нельзя: гипотезу нужно придумать, «сотворить» умозрительно. В структуре любой гипотезы принято выделять основание (эмпирические и теоретические суждения) и заключение (подтверждение ее вероятности). Факты, события, свидетельства, составляющие основание гипотезы, как правило, всесторонне изучаются. В результате возникает заключение в виде предположения, способного объяснить все накопленные факты, наблюдения и эксперименты, то есть происходит эмпирическое обоснование гипотезы.

Поиски новых научных истин путем формирования правдоподобных гипотез и предположений стали предприниматься с возникновения экспериментальной науки, изучающей процессы и явления природы с помощью наблюдения и опыта. Гипотезы, имея вероятностный характер, нуждаются в подтверждении. Нередко при разработке проблемы первоначальные предположения под напором дополнительных сведений, начинают проявлять несостоятельность, что неизбежно требует генерирования новых научных идей и формулировки новых гипотез.

Огромное количество гипотез, рабочих моделей, выполнив функцию накопления экспериментальных данных, отбрасываются, как только появлялся хотя бы один эксперимент, опровергающий данную гипотезу. На смену одному утверждению приходят другие и так до становления теории, которая в границах своей применимости может объяснить все экспериментальные результаты.

Учитывая, что для объяснения одних и тех же фактов можно предложить множество различных гипотез, возникает задача выбора тех, которые можно подвергнуть дальнейшему анализу и разработке. Конечно, творческое мышление происходит не путем случайного перебора вариантов, а благодаря критической оценки первоначального разнообразия версий решения проблемы. Научное творчество связано с безжалостным отбрасыванием, беспощадным уничтожением многого из того, что до этого было допущено (упорядочение когнитивного аналога хаоса).

При этом важно учитывать, что при решении выдвинутой научной проблемы могут разрабатываться последовательно или параллельно несколько гипотез. В процессе творчества проявляются два противоположных, контрастных процесса – ассоциация и концентрация. Ассоциация – это разброс, установление все большего количества связей, а концентрация, напротив, - направленность на какую-либо одну проблему, фабулу, идею. Искусство выбора главного, а вовсе не умение генерировать это разнообразие, часто считается признаком талантливости ученого.

При разработке гипотез весьма важно полученные результаты подвергнуть проверке на непротиворечивость, сравнить их с известными научными знаниями, дать оценку правдоподобности высказанных идей (верификация). Одно дело, когда гипотеза объясняет факты уже известные, существующие, и другое, когда она основывается на фактах до этого неизвестных. В этой связи особого внимания заслуживает способность исследователя сравнивать, сопоставлять конкурирующие гипотезы. Логической основой для подобного сравнения служит решающий эксперимент.

Интересно отметить, что на идею решающего эксперимента опирался еще Х. Колумб при обосновании своего мнения, что земля имеет не плоскую, а сферическую форму. Один из его аргументов состоял в том, что при отдалении корабля от пристани сначала становятся невидимыми его корпус и палуба, и только потом исчезают из поля зрения верхняя его часть и мачта. Впоследствии сходные аргументы для доказательства шарообразности Земли использовал Н. Коперник.

В связи с этим возникает вопрос: какие требования предъявляются к научным гипотезам?

К основным критериям состоятельности гипотез принято относить:

во-первых, релевантность гипотезы (от англ. relevant — уместный, относящийся к делу) характеризует отношение гипотезы к фактам, на которые она опирается;

во-вторых, проверяемость гипотезы, возможность её сопоставления с данными наблюдения или эксперимента, то есть эмпирическими фактами;

в-третьих, совместимость гипотез с существующим научным знанием;

в-четвертых, объяснительная и предсказательная сила гипотез оценивается, исходя из качества и количества выводимых из неё следствий;

в-пятых, критерий простоты гипотезы, связанный с системностью её исходных посылок, позволяющих установить логические связи между фактами, которые охватываются такой гипотезой27.

Конечно, речь идет о принципиальной возможности такой проверки. Хорошо известно, что многие гипотезы в науке содержат в своем составе понятия о непосредственно ненаблюдаемых объектах, их свойствах и отношениях (элементарные частицы, электромагнитные волны, физические поля и т.п.). Эмпирическим путем также невозможно проверить гипотезы, отражающие большинство явлений, происходивших в общественной жизни.

Вновь создаваемая гипотеза не должна противоречить не только имеющимся фактам, но и существующему теоретическому знанию. Прежде всего, речь идет о фундаментальном, надежно обоснованном теоретическом знании. Если же появляется противоречие, подобную ситуацию принято определять как кризисную, при которой возникает необходимость пересмотра прежних теоретических представлений, перехода от старой парадигмы к новой. Так, законы механики Исаака Ньютона не опровергли законы свободного падения тел, открытые Галилео Галилеем или законы движения планет в Солнечной системе, установленные Иоганном Кеплером, а только уточнили реальную область их применения.

В научном познании обычно имеют дело не с изолированными гипотезами, а с определенной системой логически взаимосвязанных гипотез. Образно говоря, они представляют иерархическую лестницу: внизу находятся гипотезы, связь которых с опытом достаточно очевидна, в то время как на самом верху располагаются гипотезы, при формулировке которых используются теоретические понятия. С возрастанием уровня, на котором находится гипотеза, увеличивается логическая сила гипотезы и обнаруживается больший круг явлений, которые она способна объяснить. Удачная гипотеза снимает найденное между фактами противоречие, позволяет привлечь новые, нетривиальные факты в результате становиться новой научной теорией.