Теоретические модели отражают строение, свойства и поведение реальных объектов, позволяют представить объекты и процессы, недоступные для восприятия (модель атома, Вселенной).
И. Лакатос отмечал, процесс их формирования опирается на программы: 1)Евклидова (можно дедуцировать из конечного множества тривиальных истинных высказываний, теория наверху, интуиция), 2)эмпиристская (строится на основе базовых положений, имеющих общеизвестный эмпирический характер, теория внизу, интуиция), 3) индуктивистская (возникла в рамках усилий соорудить канал, посредством которого истина течет вверх от базисных положений, и, таким образом, установить дополнительный логический принцип ретрансляции истины). Все 3 исходят из организации знания как дедуктивной системы.
В. С. Степина: «главная особенность теоретических схем в том, что они не являются результатом чисто дедуктивного обобщения опыта». В развитой науке теоретические схемы вначале строятся как гипотетические модели с использованием ранее сформулированных абстрактных объектов. На ранних стадиях научного исследования конструкты теоретических моделей создаются путем непосредственной схематизации опыта. Но затем они используются для построения новых теоретических моделей, и этот способ начинает доминировать. Опыт используется, когда наука сталкивается с объектами, для теории которых еще не выработано достаточных средств. На его основе постепенно формируются необходимые идеализации как средства для построения первых теоретических моделей в новой области исследования (начало теории электричества).
В качестве теоретических конструктов выступают абстрактные объекты (идеальный газ, абсолютное черное тело, точка). В реальности не существует изолированных систем, поэтому вся классическая механика, ориентированная на закрытые системы, построена с помощью теоретических конструктов. Конструктивное видоизменение наблюдаемых условий, выдвижение идеализаций, созидание иной научной предметности, не встречающейся в готовом виде, интегративное перекрещивание принципов на «стыке наук», ранее казавшихся не связанными друг с другом, - таковы особенности логики формирования первичным теоретических моделей.
Закон науки отражает объективно существующие взаимодействия в природе. Направленны на отражение природной закономерности, формулируются с использованием искусственных языков своей дисциплины. Выделяют «статистические», основанные на вероятностных гипотезах, и «динамические» законы, т.е. в форме универсальных условий. Они есть обобщения, которые изменчивы и подвержены опровержению, вызывают проблему о природе законов. Кеплер и Коперник понимали законы как гипотезы. Кант: законы не извлекаются из природы, а предписываются ей. А. Пуанкаре: законы геометрии не являются утверждениями о реальном мире, а представляют собой произвольные соглашения, как употреблять такие термины, как «прямая линия» и «точка». Мах: законы отвечают психической потребности упорядочить физические ощущения.
Формирование законов предполагает, что обоснованная эмпирически гипотетическая модель имеет возможность для превращения в схему, которая вводится вначале как гипотетическая конструкция, затем адаптируется к определенной совокупности экспериментов и в этом процессе обосновывается как обобщение опыта. Далее ее применения к многообразию вещей (качественное расширение). После - этап количественного математического оформления и фаза появления закона. Модель - схема - качественные / количественные расширения - метаматизация - формулировка закона. Научные исследования в различных областях стремятся не просто обобщить события в мире опыта, но и выявить регулярности, установить общие законы.
Роль аналогий. Перенос абстрактных объектов из одной области знания в другую, которым пользуется современное теоретическое знание, использует в качестве своего основания метод аналогий, которые указывают на отношения сходства между вещами. Выделяют аналогии: 1)неравенства (разные предметы имеют одно имя: тело небесное, тело земное); 2)пропорциональности (здоровье физическое / умственное); 3)атрибуции (одинаковые отношения по-разному приписываются объекту: здоровый образ жизни / здоровый организм / здоровое общество). Т.о., умозаключение по аналогии позволяет уподоблять новое единичное явление другому известному. Аналогия с определенной долей вероятности позволяет расширять имеющиеся знания путем включения в их сферу новых предметных областей. Всегда актуален вопрос о достоверности аналогии. Они признаны неотъемлемым средством научного и философского умопостижения. Различают аналогии предметов и аналогии отношений, а также строгую аналогию (обеспечивает необходимую связь переносимого признака с признаком сходства) и нестрогую (носит проблемный характер). Отличие от дедукции в аналогии имеет место уподобление единичных объектов, а не подведение отдельного случая под общее положение (аналогия селективной работы в скотоводстве / теории естественного отбора Дарвина).
В сфере техники при создании сходных с изобретением объектов одни группы знаний и принципов сводятся к другим. Большое значение имеет процедура схематизации, замещающая реальный инженерный объект идеализированным представлением (моделью). Необходимое условие - математизация. Принято различать изобретение (создание оригинального) и усовершенствование (преобразование существующего). Порой в изобретении видны попытка имитации природы, аналогия между искусственным и природным.
Если роль аналогии необходимо доказывать, то процедура обоснования всегда признавалась как значимый компонент научного исследования. Обоснование всегда сталкивалась с контрпримерами. Тип обоснования может исходить из аналитических (расчленяющих) процедур или обобщающих.
Аналитика позволяет прояснить детали, выявить весь потенциал содержания, присутствующий в исходной основе. Основные существенные стороны и закономерности изучаемого явления полагаются заданными. Исследовательская работа осуществляется в рамках уже очерченной области, поставленной задачи и направлена на анализ ее внутреннего потенциала. Аналитическая форма обоснования связана с дедукцией и с понятием «логического следования». Пример: нахождение новых химических элементов.
Синтетические процедуры обоснования ведут не просто к доказанным обобщениям, но высвечивают принципиально новое содержание, которое не содержалось в разрозненных элементах. Пример: выяснение отношений между «теоретическими терминами» и «терминами наблюдения» (электрон и сам термин). Гемпель показывает, что при сведении значения теоретических терминов к значению совокупности терминов наблюдения, теоретические понятия оказываются излишними. Они оказываются излишними и если при введении и обосновании теоретических терминов полагаться на интуицию, поэтому понятия различны.
Процедура обоснования предполагает: а) эмпирическую проверку предложений, говорящих об определенных условиях; б) эмпирическую проверку универсальных гипотез, на которых основывается объяснение; в) исследование того, является ли объяснение логически убедительным.
Можно говорить о структурном равенстве процедур обоснования и предсказания. Предсказание состоит в утверждении о некотором будущем событии, даны исходные условия, а следствия еще не наступили. В обосновании ход рассуждения построен таким образом, как будто событие уже свершилось, т.е. используется весь потенциал ретроспективного анализа. Иногда обоснования формулируются столь полно, что могут проявить свой предсказательный характер.
Логика научного открытия - разработка безотказно работающих правил творчества — задача неосуществимая, невозможно дать рациональные обоснования спонтанному творческому процессу. Большое место отводится смелым догадкам, интуиции, переключению «образцов», аналоговому моделированию. Эвристика сопровождает процесс открытия. Она воспринимается как сюрпризная сфера поиска и находок в условиях неопределенности. Эвристические методы и модели предлагают использование нетривиальных сценариев, средств и методов, им противостоят формально-логические приемы. Логика открытий принципиально не поддается формализации. Редукция, заимствование методов, интеграция приемов гуманитарных и технических наук, выбор практического внедрения тех или иных научных разработок, сам решающий эксперимент явно или неявно основываются на эвристических допущениях. И хоть эвристика как раздел методологии еще не получила официального признания, она оценивается как стратегия поиска эффективных решений, как мера творческого риска.
Характерный признак логики открытия — ее принципиальная междисциплинарность. Творческая деятельность опирается на методы, отличные от методов простого перебора и от традиционно принятых и устоявшихся. Модели осуществления поиска значительно индивидуализированы и тесно связаны с психической и мотивационной деятельностью субъекта познания и оказывают достаточное сопротивление внешним ограничениям, накладываемым на параметры исследования.
Эвристика обогащает исследователя многообразием нестандартных методов, среди них метод аналогии, основывающийся на подражании всевозможным структурам; метод прецедента, указывающий на уже имеющиеся в научной практике случаи; метод реинтеграции (нить Ариадны), строится на создании сложных структур из более простых; метод организмической имитации (Тойнби построение теории локальных цивилизаций); метод псевдоморфизации, т.е. использование не своей формы (оружие в виде зонтика).
Логика открытий не предполагает наличие стереотипов и регламентации, расположенных в строгой последовательности и сформулированных во всеобщем виде. Она представляет сюрпризную сферу, где новизна сопровождает как сам исследовательский процесс, выбор методов и методик поиска, так и его результаты.