Уровни научного знания и их соотношение

Научное знание включает в себя два основных взаимосвязанных, но качественно различных уровня - эмпирический и теоретический. Каждый из них выполняет определенные функции и располагает специфическими методами исследования. Фундаментом науки являются твердо установленные факты, полученные эмпирическим, т.е. опытным, путем, например совокупность эмпирических данных, полученных в результате астрономических наблюдений за перемещениями небесных тел.

Эмпирические знания являются результатом непосредственного контакта с реальностью в наблюдении или эксперименте. На эмпирическом уровне происходит не только накопление фактов, но и их первичная систематизация и классификация, что позволяет выявлять эмпирические законы и правила, которым подчиняются наблюдаемые явления. На этом уровне исследуемый объект отражается преимущественно в своих внешних связях и проявлениях, в которых выражаются внутренние отношения.

Среди эмпирических методов выделяют несколько основных:

◊ наблюдение - целенаправленное восприятие явлений объективной действительности; необходимо, чтобы наблюдение не вносило какие-либо изменения в изучаемую реальность;

◊ эксперимент - наблюдение за объектами и явлениями в специально созданных и контролируемых условиях, когда изучаемый объект ставится в особые, специфические и варьируемые условия, чтобы выявить его существенные характеристики и возможности их изменения под влиянием внешних факторов;

◊ измерение - выявление количественных характеристик изучаемой реальности. В результате измерения происходит сравнение объектов по каким-либо сходным свойствам или сторонам;

◊ описание - фиксация средствами естественного или искусственного языка сведений об объектах и явлениях;

◊ сравнение - одновременное выявление соотношения и оценка общих для двух или более объектов свойств или признаков.

Информация, полученная в результате применения такого рода процедур, подвергается статистической обработке. При этом источники научной информации и способы ее анализа и обобщения детально описываются, что позволит впоследствии проверить эти результаты.

Закономерности, полученные на эмпирическом уровне, обычно мало что объясняют. Более того, чаще всего они не открывают направлений дальнейшего научного поиска, т.е., как говорят, они малоэвристичны.

Поэтому над эмпирическим уровнем науки надстраивается теоретический уровень. Без определенной теоретической установки не может начаться эмпирическое исследование. Теоретический уровень обеспечивает целостное восприятие действительности, в рамках которого многообразные факты укладываются в некоторую единую систему. Сущностью теоретического познания является не только описание и объяснение многообразных фактов и закономерностей, выявленных в процессе эмпирических исследований в определенной предметной области, на основе немногих законов и принципов; она выражается также в стремлении ученых раскрыть гармонию мироздания.

Теоретический уровень подразумевает использование таких методов познания, как формализация, когда происходит построение абстрактных моделей, раскрывающих сущность изучаемых процессов действительности; аксиоматизация, с помощью которой строят теории на основе аксиом - утверждений, доказательства истинности которых не требуется; гипотетико-дедуктивный метод, в рамках которого создаются системы дедуктивно связанных между собой гипотез, из которых выводятся утверждения об эмпирических фактах.

К числу основных компонентов теоретического уровня знания относятся проблема, гипотеза и теория.

Проблема - форма знания, содержанием которого является то, что еще не познано, но что нужно познать, т.е. это знание о незнании, вопрос, возникший в ходе познания и требующий ответа; проблема включает два основных этапа движения познания - постановку и решение.

Гипотеза - это знание в форме предположения, сформулированного на основе ряда фактов. Гипотетическое знание носит вероятностный, а не достоверный характер и требует проверки, обоснования. В результате доказательства одни из выдвинутых гипотез становятся теорией, другие видоизменяются, уточняются и конкретизируются, третьи отбрасываются как заблуждения, если проверка дает отрицательный результат. Решающей проверкой истинности гипотезы является практика во всех своих формах, а вспомогательную роль играет логический (теоретический) критерий истины.

Наиболее развитой формой научного знания является теория - знание, дающее целостное отображение закономерных и существенных связей в определенной области действительности. Теория строится для целей объяснения объективной реальности. Главная задача теории заключается в том, чтобы описать, систематизировать и объяснить все множество данных эмпирического уровня. При этом следует иметь в виду, что теория описывает непосредственно не окружающую действительность, а идеальные объекты, которые в отличие от реальных характеризуются не бесконечным, а вполне определенным количеством свойств. Помимо идеальных объектов в теории задаются взаимоотношения между ними, которые описываются законами. Кроме того, из первичных идеальных объектов можно конструировать производные объекты. В итоге теория, которая описывает свойства идеальных объектов, взаимоотношения между ними, а также свойства конструкций, образованных из первичных идеальных объектов, способна описать все то многообразие данных, которые получены на эмпирическом уровне. Для этого на основе исходных идеальных объектов строится теоретическая модель конкретного явления и предполагается, что эта модель в существенных своих сторонах, в определенных отношениях соответствует тому, что есть в действительности.

Теоретический уровень знания обычно расчленяется на две составляющие - фундаментальные теории и теории, которые описывают конкретную область реальности, базируясь на этих фундаментальных теориях. Роль теории в науке, определяется тем, что здесь объект умственно контролируется, поэтому, вообще говоря, теоретический объект можно описать как угодно детально и получить в принципе как угодно далекие следствия из теоретических представлений. Если исходные абстракции верны, можно быть уверенным, что и следствия из них будут верны. Сила теории состоит в том, что она может развиваться без прямого контакта с действительностью, но при условии, что исходные принципы соотносятся с действительностью.

Научная теория — это развивающаяся система знания (включающая и элементы заблуждения), которая имеет сложную структуру:

◊ исходные основания (первичные фундаментальные понятия, принципы, законы, постулаты, аксиомы и т.п.);

◊ идеализированный объект данной теории - абстрактная модель существенных свойств и связей изучаемых предметов (например, идеальный газ);

◊ логика теории, нацеленная на прояснение структуры и развитие знания, содержащая определенные правила вывода и способы доказательства;

◊ совокупность законов и утверждений, выведенных из основных положений теории;

◊ философско-методологические установки и ценностные факторы.

Любая теория выполняет большое количество функций. Назовем основные из них.

Синтетическая функция объединяет отдельные научные знания в единую систему.

Объяснительная функция выявляет причинные и иные связи конкретного явления, его существенные характеристики, законы его происхождения и развития.

Методологическая функция отвечает за разработку на базе теории разнообразных методов, способов и приемов исследовательской деятельности.

Предсказательная функция, или функция предвидения, формулирует представления о неизвестных ранее фактах, объектах и их свойствах или о тех, о существовании которых известно, но они пока еще не выявлены.

Практическая функция заключается в стремлении теории быть воплощенной в практику, стать инструментом изменения действительности.

Теории излагаются различными способами:

◊ аксиоматическое построение теорий, когда научная теория строится в виде системы аксиом (постулатов) и правил вывода (аксиоматики), позволяющих путем логических выводов получать утверждения (теоремы) данной теории;

◊ генетическое построение, когда предмет вводится постепенно и последовательно раскрывается от простейших до все более и более сложных аспектов.

Теории возникают во взаимодействии теоретического и эмпирического уровней познания реальности на основе, например, процедур моделирования реальных процессов, когда на базе анализа построенных моделей выводятся проверяемые эмпирически следствия, и мысленных экспериментов, в которых теоретик «прогоняет» возможные варианты поведения идеализированных объектов. Развитием этого метода теоретического мышления, который впервые применил Г. Галилей, является математический эксперимент, когда возможные последствия варьирования условий в математической модели просчитываются на современных компьютерах.

Особо следует подчеркнуть, что граница между эмпирическим и теоретическим уровнями условна и подвижна: теоретический уровень опирается на данные эмпирического уровня, а эмпирическое знание не свободно от теоретических представлений, оно обязательно погружено в определенный теоретический контекст. Например, на экспериментальной фотографии, сделанной в магнитном поле, появились спиральные линии. Из теории известно, что в магнитном поле заряженные частицы движутся по спирали, причем электроны - в одну сторону, а позитроны - в другую, поэтому делается вывод, что на фотографии - след движущегося электрона или позитрона. Если теоретических представлений в исследуемой области нет, эти траектории ничего не скажут. Таким образом, не следует абсолютизировать один уровень в ущерб другому, сводя все научное знание в целом к эмпирическому его уровню либо игнорируя эмпирические данные.
Когда для адекватного описания некоторой области знания недостаточно эмпирического и теоретического уровней, выделяют уровень философских предпосылок, содержащий общие представления о действительности и процессе познания. Существует немало естественнонаучных теорий, которые не вызывают споров по поводу их философских оснований, поскольку они близки к общепринятым и поэтому не выступают предметом специального анализа, а воспринимаются как нечто само собой разумеющееся. Однако это случается далеко не всегда. Так, философские дискуссии до настоящего времени ведутся по проблемам интерпретации математического аппарата в квантовой механике, относительно различных аспектов учения об эволюции живой природы и т.п.

Основания науки

Наука, с одной стороны, автономна, но с другой - включена в систему культуры. Эти ее качества обусловлены ее основаниями. Выделяют следующие компоненты оснований науки:

· методологические,

· идеалы и нормы научной деятельности,

· научные картины мира,

· философские основания,

· социокультурные основания.

Если первые три компонента оснований характеризуют автономность науки и ее специфику по сравнению с другими формами духовной культуры, то два последних компонента оснований раскрывают включенность науки в систему культуры.

Наука приобретает качество автономности лишь тогда, когда ее развитие начинает базироваться на собственных методологических основаниях. На ранних стадиях формирования науки в качестве оснований выступают философские положения. Это было характерно, к примеру, для науки Древней Греции. В античной культуре научная деятельность была органично включена в систему натурфилософских представлений. В Новое время оформляются собственные методологические основания, позволившие науке приобрести самостоятельность как в постановке задач научного исследования, так и в способах их решения.

Методологические основания - это система принципов и методов научного исследования, на основе которых осуществляется процесс получения научного знания. Одним из первых обратил внимание на "руководящие принципы" научной деятельности Р. Декарт. В работе "Рассуждение о методе" он вводит четыре основных принципа научной деятельности: никогда не принимать на веру то, в чем с очевидностью не уверен; разделять каждую проблему, избранную для изучения, на столько частей, сколько возможно и необходимо для наилучшего ее разрешения; начинать с предметов простейших и легко познаваемых и восходить постепенно до познания наиболее сложных; делать всюду перечни, наиболее полные, и обзоры, столь всеохватывающие, чтобы быть уверенным, что ничего не пропущено. В этих принципах была выражена суть научного подхода к изучению явлений природы. При этом для Декарта основополагающее значение имела интеллектуальная очевидность, вытекающая из аргументаций разума.

Г. Галилей видел существенную особенность науки в том, что она опирается не только на чувственный опыт, но и на "необходимые" доказательства. Если первое приобретается на основе наблюдения, то второе - это аргументы теоретического рассуждения, из которого выводимы те или иные следствия, подлежащие опытной проверке.

Необходимость методологической рефлексии, обоснования и введения методологических правил четко осознавал И. Ньютон. В начале третьей книги "Математические начала натуральной философии" он устанавливает ряд правил.

Первое правило выражает онтологическое допущение о простоте природы: не следует допускать причин больше, чем достаточно для объяснения видимых природных явлений. Это правило развивает принцип простоты У. Оккама, указывая на необходимость поиска простых объяснений.

Второе правило выражает онтологическую идею единообразия природы: одни и те же явления следует, насколько возможно, объяснять одними и теми же причинами.

Третье правило развивает онтологическое допущение о единообразии природы: свойства тел, не допускающие постепенного уменьшения и проявляющиеся во всех телах в пределах наших экспериментов, должны рассматриваться как универсальные.

Четвертое правило: в экспериментальной философии суждения, выведенные путем общей индукции, следует рассматривать как истинные или очень близкие к истине, несмотря на противоположные гипотезы, которые могут быть вообразимы, до тех пор, пока не будут обнаружены другие явления, благодаря которым эти суждения или уточнят, или отнесут к исключениям. Данное методологическое правило в XX веке существенно уточнил В.И. Вернадский, введя понятие "научного аппарата", состоящего, прежде всего, из эмпирических обобщений. Эмпирические обобщения, основанные на научных фактах, выражают исследуемое явление в его целостности и выступают незыблемой основой науки. Они по мере развития науки могут лишь уточняться, обогащаться, но не отбрасываться.

Таким образом, наука развивается на основе методологических положений, принципов, правил, определяющих "технологию" получения научного знания.

Идеалы и нормы научной деятельности

Идеалы и нормы научного исследования являются общими регулятивными принципами, выражающими ценностные и методологические установки науки: какова цель познавательной деятельности и каковы нормы ее осуществления?

По своей структуре идеалы и нормы исследования являются системным образованием и включают в себя ряд составляющих.

Идеалы и нормы доказательности и обоснования знания

Наука существенно отличается от донаучных форм мышления доказательностью и обоснованностью, которые в разные периоды развития науки принимали различные формы выражения. В античной культуре доказательность и обоснованность вытекали из натурфилософских представлений и логического критерия непротиворечивости. Как известно, Аристотель относил закон логического непротиворечия к высшему началу познания.

В Новое время, начиная с Галилея, вводится критерий опытной проверки. Идеалы и нормы объяснения и описания научных фактов закрепляют условия описания и введения фактов в науку. Если, к примеру, классическая наука в качестве ведущего условия выдвигала требование объективности описания, исключения влияний субъекта, то в неклассической науке учитываются экспериментальные условия получения опытных данных, логические условия их интерпретации (принципы дополнительности, непосредственности и т.д.). В квантовой механике было осознано, что как бы далеко ни выходили явления за рамки классического физического объяснения, все опытные данные должны описываться с помощью классических понятий. При этом учитывалось и то обстоятельство, что при анализе квантовых эффектов нельзя провести резкую границу между поведением атомных объектов "самих по себе" и их взаимодействием с измерительными приборами, которые определяют условия возникновения явлений.

Идеалы и нормы построения и организации знаний. В истории развития науки можно видеть применение аксиоматического метода построения организации знаний, что было характерно, прежде всего, для античной науки. Для современной науки характерно гипотетико-дедуктивное построение знания.

В целом систему и нормы исследования можно рассматривать как методологическую "сеть", которую научное сообщество "набрасывает" на явления природы с целью получения нового знания. Идеалы и нормы регулируют условия получения нового знания, его описания и представления. Они закрепляются в тех или иных формах построения и организации знания, которые могут выступать для последующих исследователей в качестве эталона (к примеру, для Ньютона идеалы и нормы построения знания были выражены евклидовой геометрией). Но как методологические основания, так и идеалы и нормы научного исследования претерпевают изменения по мере развития науки.

Научная картина мира

Научные картины мира представляют собой синтез научных знаний, на основе которого вырабатывается определенная модель мироздания. Цель научной картины мира - дать обобщенное представление о предмете исследования. В связи с тем, что многие науки изучают один и тот же объект, различают общую картину мира, вырабатываемую лидером естествознания, и специальные научные картины мира, формируемые специальными науками, например, физической, биологической, химической и т.д.

Для формирования научной картины мира ключевое значение имеют: вычленение фундаментальных объектов исследования и формы их движения; выявление типологии фундаментальных объектов и законов их взаимодействия; определение пространственно-временных структур исследуемой реальности. При этом учитывается тенденция перехода от атомарных объектов к системным и то, что принцип редукции сменяется принципом целостности, на основе которого проводится классификация фундаментальных объектов. Так, если объектом исследования является биосфера, то исходным фундаментальным объектом выступает биогеоценоз как элементарная неделимая целостность биосферы. Соответственно в качестве ведущих форм движения элементарных объектов выступают эволюционные процессы. Аналогичные изменения отмечаются и в изучении законов взаимодействия фундаментальных объектов. Для современного научного понимания таковыми являются законы организованности, в связи с чем возрастает значимость синергетических представлений. Существенные изменения происходят в понимании пространственно-временных структур исследуемой реальности. Если классическая наука вводит представление об абсолютности пространства и времени, то современная наука указывает на многомерность пространственно-временных структур, их качественные различия, обусловленность природой того или иного объекта.

Фундаментальная значимость научных картин мира проявляется, прежде всего, в том, что их смена выражает коренные преобразования науки и ее можно рассматривать как качественные этапы развития науки. В этом аспекте выделяют механистическую научную картину мира, выражающую идеалы и нормы механистического миропонимания, и квантово-релятивистскую, в которой представлены системное видение мира и включенность в него человека в качестве наблюдателя, исследователя. Новые научные представления о мире вносят антропный принцип, синергетика, учение Вернадского о переходе биосферы в ноосферу.

Научная картина мира ориентирует научное сообщество на ключевые проблемы; определяет, с какими объектами имеет дело наука. Так, в механистической картине мира ключевой была проблема механического движения, элементарным носителем которого выступало материальное тело, а в современной картине мира ключевыми становятся проблемы самоорганизации. При этом, если механистическая картина мира и ее парадигма строились на базе принципа редукционизма, сводящего сложное к простому, то современная научная картина мира стремится включить принципы целостности и системности в арсенал парадигмальных принципов.

Формирование научной картины мира осуществляется не только как процесс внутринаучного характера, но и как взаимодействие науки с другими формами мировоззрения, культуры. Наука не может оставаться только в своих собственных пределах, ибо для ее развития необходима включенность в культуру. Философские размышления, религиозно-мистические откровения, художественные интуиции, несомненно, оказывают благотворное влияние на развитие науки, являются ее питательной основой.