Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
ВОПРОС № 13
МЕТОДЫ ЭМПИРИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ
Человек может получать новое знание о действи тельности прежде всего непосредственно, т. е. без применения специальных познавательных средств - путем восприятия и обыденного наблюдения. Однако в науке, как правило, используется опосредствованный способ постижения истины. Существуют четыре основных метода опосредствованного получения нового знания:
В данном вопросе мы рассмотрим первые три из этих методов.
I
На операциональном уровне используются такие процедуры, как систематическое наблюдение, сравне ние, измерение и некоторые другие. Принципи альная методологическая важность операциональной методики в развитии естественных наук была осозна на лишь в первой четверти XX века в свете новатор ских достижений ученых при создании теории относи тельности и квантовой механики. Прежде всего был ясно понят тот фундаментальный факт, что познаватель ные операции являются не только средством добыва ния знания о мире, но и важнейшим способом прида ния точного физического смысла научным понятиям. Отсюда возникла потребность заново, в свете новых фактов развития науки, проанализировать логико-ме тодологический статус основных эмпирических про цедур в научном исследовании. Такая работа впервые была осуществлена Н. Кэмпбеллом (1920) и Р. Бриджменом (1927). Последний ввел в науку понятие операционального определения как конструирования поня тия через описание совокупности экспе риментально-измерительных операций («понятие синонимично с известной со вокупностью операций»). Например:
- температуру мы можем определить как состояние предмета или среды, числовая характеристика которого может быть установлена с помощью термометра;
- к этому же виду будет относиться и определение кислоты, как жидкости, окрашивающей лакмусовую бу мажку в красный цвет.
Первоначальная версия операционализма содержала жесткое требование определения всех по нятий науки в терминах измерения и внешней (эмпирически-эксперименталь ной) деятельности. Не выдерживающие такой процедурной проверки понятия признавались «пустыми определениями» и подлежали элиминации из системы на учного знания. Под воздействием критики Бриджмен предложил в дальней шем «мягкий» («ослабленный») вариант операционализма.
Во-первых, было снято требование обяза тельной «внешней» (эмпирической) про цедуры. В работе «Размышления физика» наряду со способом образования понятия на основе практических схем действия рассматривается и вариант его задания через совокупность умственных опера ций, подобных операциям счета, иначе - «карандашно-бумажных операций». Например, лингвистике операциональный характер имеют определения тех или иных выражений путем указания вопросов, на которые они отвечают, что «существительное находится в именительном падеже, если (и только если) оно отвечает на какой-нибудь из вопросов "кто?", "что?".
Во-вторых, было признано, что часть теоре тических конструктов сама по себе ли шена значения; она не соотносима на прямую с наблюдаемыми объектами и задается внутри какой-либо принятой те оретической схемы.
В-третьих, было уста новлено, что полное содержание понятия не сводимо к сумме свернутых операции любою рода, не схватывается «без остат ка» в конвенциях ученых и может вклю чать в себя «неонерациональные значе ния» хотя бы в силу уникальности лично го опыта исследователя и изначальной уникальности каждой отдельно взятой операции.
Таким образом, очевидно, что эмпирическая проце дура может выступать как средство выявления точно го и однозначного физического смысла тех или иных ключевых понятий, для чего в их определение должен входить метод, позволяющий в каждом конкретном случае на основе (возможно мысленного) эксперимен та решить, осмысленно (правильно ли) применение этого понятия в дайной познавательной ситуации или нет. Иначе говоря, каждое такое понятие приобретает строгий смысл лишь в операциональном контексте, т. е. тогда, когда указана последовательность актуально (или потенциально) осуществимых операций (дей ствий), фактическое выполнение которых (или мыслен ное их прослеживание) позволяет шаг за шагом выя вить реальный смысл этого понятия и таким образом гарантировать его непустоту.
****
1. НАУЧНОЕ НАБЛЮДЕНИЕ
Наблюдение — целенаправленное изучение предметов, опи рающееся в основном на данные органов чувств (ощущения, восприятия, представления
К научному наблюдению предъявляются жесткие требования:
■ четкая постановка цели наблюдения;
■ выбор методики и разработка плана;
■ систематичность осуществления наблюдения;
■ контроль за корректностью и надежностью резуль татов наблюдения;
■ обработка, осмысление и истолкование полученно го массива данных.
Если мы зафиксируем результаты проведенного наблюдения средствами некоторого принятого языка (это может быть обыденный язык, либо язык физики, либо какой-нибудь еще), то мы получим так называемые эмпири ческие высказывания, например:
1. Книга, купленная мною вчера, лежит на моем пись менном столе.
2. Стрелка гальванометра остановилась против деле ния «10».
3. Два данных предмета уравновешены между собой на чашечных весах.
Каждое эмпирическое высказывание характеризу ется следующими свойствами:
- во-первых, оно отража ет некоторое, независимое от наблюдателя существующее событие и, следовательно, заключает в себе объективное содержание;
- во-вторых, оно способно выражать наблюдаемые события некоторым контроли руемым способом. Вот почему, если принят один и тот же язык, то разные и независимые друг от друга на блюдатели выразят одно и то же наблюдаемое событие в идентичных ситуациях или в одной и той же системе отсчета однозначным образом.
Как же достигается объективность и однозначность эмпирических предложений? Прежде всего путем уточ нения той наблюдаемой ситуации, относительно кото рой мы формулируем эти предложения. Такое уточне ние заключается в указании места, времени, конкрет ных условий протекания наблюдаемого события. Но для этого мы должны, как правило, осуществлять некоторые материальные операции, применять инструменты и т. д. Наиболее важные из них – это сравнение, изме рение и эксперимент. Именно систематическим при менением специально разработанных процедур и раз личаются наблюдения в научном познании и обыден ной жизни.
Важно отметить фундаментальную гносеологическую функцию наблюдения, заключающуюся в том, что с его помощью мы переводим наблюдаемую объектив ную ситуацию в область сознания, превращаем ее в нечто идеальное. Этот перенос внешнего во внутрен ний план является предпосылкой для различных ког нитивных операций, для превращения исследуемого объекта в эмпирический предмет нашего знания.
Наблюдения бывают непосредственные и опосредованные. Последние – с помощью приборов.
****
Введение приборов в процесс познания обусловлено целым рядом важных обстоятельств, связанных с необходимостью:
1) преодо ления ограниченности органов чувств;
2) преобразова ния информации об исследуемом объекте в форму, доступную чувственному отражению;
3) создания экс периментальных условий для обнаружения объекта;
4) получения количественного выражения тех или иных характеристик объекта. Таким образом, перед нами особый тип гносеологической ситуации, который ко ротко можно назвать приборным.
Что же такое прибор? Прибором можно назвать познавательное средство, представляющее собой ис кусственное устройство или естественное матери альное образование, которое человек в процессе позна ния приводит в специфическое взаимодействие с ис следуемым объектом с целью получения о последнем полезной информации.
Все приборы могут быть разделены на четыре типа: 1) усилители, 2) анализа торы, 3) преобразователи; 4) регистраторы. Рассмотрим каждый из этих типов в отдельности.
****
Приборы-усилители. Приборы данного типа при меняются в тех случаях, когда идущие от объекта сиг налы остаются в обычных условиях за порогом ощуще ний или когда особенности среды затрудняют их не посредственное отражение. Очевидно, что воздействие прибора на сигнал изменяет в последнем лишь его характеристики как физического носителя информа ции. Другими словами, прибор-усилитель (например, микроскоп) должен так изменить сигнал, чтобы он стал доступен соответствующему органу чувств, при этом сохраняется инвариантной передаваемая сигналами информация. Во всех случаях техническая задача при боров-усилителей состоит в том, чтобы доставлять сиг налы любым возможным способом от исследуемого объекта к органам чувств, не меняя при этом качествен ную определенность выходного сигнала по сравнению с сигналом на входе.
Применяя приборы-усилители в процессе позна ния, человек получает в каждом конкретном случае образ, который, будучи взятый с точки зрения конеч ного результата отражения, сохраняет гносеологичес кий статус непосредственного чувственного образа исследуемого объекта. Из сказанного вытекает, что те оретическая картина явления, которую наблюдатель воссоздает с помощью приборов-усилителей, может быть на заключительной стадии описана без всякого упоминания о самом приборе. Другими словами, про исходит элиминация прибора из конечного познава тельного результата.
****
Приборы-анализаторы. Необходимость использова ния приборов-анализаторов связана с особенностями самого исследуемого объекта по отношению к постав ленной задаче. В функцию прибора здесь не входит какое бы то ни было изменение сигналов, идущих от объекта; техническая задача приборов-анализаторов (например, спектроскоп, хроматографическая бумага и т. п.) состоит в том, чтобы путем непосредственного воздействия на исследуемый объект (в частности, пу тем механического, физического или химического его разложения) преобразовать его в такую форму, что появляется возможность получить с помощью органов чувств новую дополнительную информацию.
Рассмотрим в связи с этим один конкретный при мер. Допустим, требуется определить химический со став вещества спектральным методом. Для этого преж де всего получают спектрограмму – визуально наблю даемое распределение спектральных линий вещества на пластинке. Расшифровка спектрограммы осуществ ляется путем сравнения ее со стандартной спектро граммой, на которой против каждой линии указана соответствующая длина волны. Очевидно, что эталон ный образец заключает в себе лишь ранее получен ное знание и как таковой не может дать эксперимен татору никакой новой информации. Сравниваемый образец, взятый сам по себе, также не может доста вить интересующую исследователя информацию. Лишь соединение обоих образцов в рамках особой познавательной операции сравнения (и лишь в том случае, когда названная операция позволяет произве сти идентификацию образцов) приводит к получению новой информации.
В чем суть идентификации с гносеологической точки зрения? Непосредственно поступающая при сопоставлении образцов сенсорная информация позво ляет лишь установить тождество или различие тех или иных сравниваемых линий. То обстоятельство, что две какие-либо линии оказались в результате сравнения отождествлены, ведет, однако, к важным следствиям. Дело в том, что в отношении линий на стандартной спектрограмме наблюдатель располагает дополнитель ной информацией (ведь каждая линия здесь однознач но связана с соответствующей длиной волны, а длина волны – с соответствующим химическим элементом). В результате идентификации вся дополнительная ин формация необходимо переносится на опознаваемый объект. Значит, новая информация возникает в резуль тате переноса (посредством умозаключения) накоплен ной ранее информации (так называемой априорной информации) на исследуемый объект.
Таким образом, хотя восприятие, полученное с помощью прибора-анализатора, возникает в результа те непосредственного воздействия выходного сигнала на соответствующий орган чувств, его соотнесение с исходным объектом оказывается опосредованным.
Из сказанного можно сделать вывод о том, что картина явления, которую воссоздает исследователь с помощью прибора-анализатора, предполагает в извес тной степени необходимость учитывать тот вклад, ко торый вносит прибор в конечный результат познания (опосредование второго порядка).
****
Приборы-преобразователи. Для получения информации о таких явлениях, как электромагнитное поле, радиация и т. п., необходимо найти или создать искусственное материальное обра зование, которое обладало бы свойством характерным образом изменяться под влиянием изучаемого явления. Частным случаем приборов такого типа явля ются приборы-индикаторы, функция которых давать сведения о присутствии либо отсутствии искомого явления в исследуемой среде.
При конструировании приборов-преобразователей обычно используют достаточно известные и простые зависимости между физическими величинами, напри мер, механическое воздействие электрического тока и магнитного потока, расширение тел при нагревании, упругая деформация материалов под действием силы. Показания прибора, на основании которых экспе риментатор судит об исследуемом свойстве или явле нии, представляет собой конечное звено причинно-следственной связи «объект – прибор». При этом предполагается, что связь причины и следствия носит однозначный характер, т. е. изменения в приборе (вто ричная структура) строго соотносятся с однозначно определенным классом явлений, вызывающих это из менение (первичная структура). Очевидно, что показа ния прибора (следствие) интересуют наблюдателя не сами по себе в качестве чувственного образа регист рирующего устройства, а лишь как сигналы, несущие информацию об исследуемом объекте (причине). Так, в электроскопе, служащем для обнаружения заряда на телах, можно визуально наблюдать по поведению ли сточков алюминия или станиоля присутствие или от сутствие электрических зарядов.
Каковы условия использования любого природно го объекта в качестве прибора-преобразователя? Вза имодействие прибора и исследуемого предмета может быть эффективно использовано в целях познания лишь при наличии предварительного знания о свойствах и принципе действия прибора так называемых титуль ных данных. Фиксируя изменения, произошедшие в приборе в процессе эксперимента, с помощью наблюдения за регистрирующим устройством, ученый полу чает такой материал чувственных данных, значение и смысл которого он может расшифровать лишь опира ясь на уже имеющуюся у него информацию о тех ка узальных связях и закономерностях, которые положе ны в основу функционирования прибора. Получение информации с помощью прибора-преобразователя связано с «умозаключением» от следствия к причине.
В приборах-преобразователях сигналы о тех или иных характеристиках исследуемого объекта хотя и носят чувственно воспринимаемый характер, но не воссоз дают никакого чувственного образа самого объекта познания и поэтому не доставляют какой-либо допол нительной информации, на основании которой можно было бы судить об истинности показаний прибора. Чувственные данные по отношению к объекту опосре дованы принятыми посылками, что можно было бы назвать опосредование третьего порядка. Воспринима ется не само изучаемое явление, а его изоморфное отображение в виде некоторой структуры. Например, наблюдаемый трек элементарной частицы в камере Вильсона есть не более чем «макрослед» микропроцес са. При анализе показаний прибора экспериментатор исходит из того, что существует известный изоморфизм между структурой следа и самим микрособытием. О структуре следа можно судить по координатам сле да, его длине, радиусе кривизны, изменению направ ления и другим характеристикам. Наличие изоморфиз ма и представляет собой средство перевода языка чув ственных данных на язык теории.
В отличие от приборов-усилителей здесь уровень процесса восприятия и процесса интерпретации каче ственно различны. На уровне восприятия показания прибора выступают как сама отраженная реальность, на уровне же интерпретации эти показания есть лишь форма кодирования идущей от отображаемого объекта информации. Поэтому перед субъектом возникает по знавательная задача – найти с помощью концептуаль ных средств объективное соответствие между иссле дуемым явлением и его отображением в виде прибор ных данных, поскольку такое соответствие не дано субъекту непосредственно. Установив способ переко дировки, субъект может от показаний прибора перей ти к самому явлению.
В большинстве случаев при применении приборов-преобразователей мы сталкиваемся с ситуацией, ког да нельзя описать сущность изучаемого явления, не упоминая о приборе. Таким образом, прибор-пре образователь не может быть элиминирован ни на уров не восприятия (ибо как посредник он никогда не дан «изнутри» по отношению к наблюдателю), ни на уров не интерпретации (ибо упоминание о нем входит в само определение явления).
****
Приборы-регистраторы. Их основная функция – регистрация и хранение полезной инфор мации в форме, допускающей последующее ее вос приятие (в том числе с помощью приборов-усилите лей), анализ, сравнение и измерение. Самый типич ный пример – фоторегистрация на чувствительной эмульсии.
Регистратор (так же, как и измеритель) может быть прибором каждого из рассмотренных выше трех типов. Так, хронограмма является одновременно и анализатором и регистратором. В отличие от прибо ров первых двух классов регистраторы обязательно предполагают получение показаний прибора в виде документа (фотопленки, магнитофонная лента, перфо карта и т. п.).
Что нового несут с собой приборы-регистраторы с гносеологической точки зрения? Их отличительная черта состоит в том, что они позволяют многократно воспринимать одно и то же явление, зафиксированное на фотографии, кинопленке, осциллограмме и т. п. Это свойство становится особенно важным, когда возни кает задача изучить какое-либо уникально и быстро протекающее событие (падение метеорита, распад элементарной частицы и т. п.). Возможность длитель ного хранения информации, полученной с помощью регистраторов, создает ряд других преимуществ в восприятии и переработке информации.
2. НАУЧНОЕ СРАВНЕНИЕ
Сравнение — познавательная операция, выявляющая сходство или различие объектов (либо ступеней развития одного и того же объекта), т.е. их тождество и различия. Когда мы сравниваем два каких-либо предмета А и В, то мы имеем две логические возможности: 1) А и В тождественны, 2) А и В различны.
Отношение тождества может выступать в виде ра венства, подобия, изоморфизма и т. д. Отношение раз личия можно, в частности, детализировать, имея в виду такие две возможности: 1) А больше В, 2) А меньше В.
В реальном мире отношения и связи между пред метами исключительно разнообразны. В самом деле, два предмета могут быть равными по весу, но разли чаться по объему, или иметь одинаковую длину, но быть несходными по физическим свойствам. Вот почему, когда мы говорим «А тождественно В» или «А и В раз личны», но не уточняем, в каком именно смысле это верно, то наши высказывания неопределенны и, сле довательно, лишены познавательной ценности.
Отсюда ясно, что сравнивать предметы можно только по какому-либо точному выделенному в них признаку, свойству или отношению, т. е. в рамках за данного интервала абстракции. Лишь то, что однородно, можно сравнивать, отождествлять или различать. Сведение к определенному единству является необхо димым условием процедуры сравнения. Сравнение имеет смысл лишь в границах некоторого качества, а последнее всегда актуализировано лишь в том или ином контексте.
Аналогия. Сравнение лежит в основе такого широко распространенного в науке логического приема как аналогия.
Умозаключение по аналогии, или просто аналогия,— индук тивное умозаключение о принадлежности определенного призна ка предмету на основе того, что сходный с ним иной предмет об ладает этим признаком. Схема умозаключения по аналогии:
Предмет А имеет признаки а, b, с, d.
Предмет В имеет признаки а, b, с.
Следовательно, предмет В также имеет, по-видимому, при знак d.
Данное умозаключение по ходу мысли является чрезвычайно простым. Ставший уже классическим пример о жизни на Марсе особенно наглядно де монстрирует эту простоту. Сторонники гипотезы о возможности жизни на Марсе рассуждают так. Между Марсом и Землей много общего: это две расположенные рядом планеты Солнечной системы, на обеих есть вода и атмосфера, не очень су щественно различается температура на их поверхности и т. д. На Земле имеется жизнь. Поскольку Марс очень похож па Землю с точки зрения условий, необходи мых для существования живого, значит, и на Марсе, по всей вероятности, есть жизнь. Этот пример подчеркивает принципиальную особенность умозаключения по аналогии: оно не дает достоверного знания. Есть ли жизнь на Марсе, нет ли там жизни — современной науке не известно.
Виды аналогии: аналогия свойств и аналогия отношений. Аналогия — старое понятие, известное еще греческой науке и средневековому мышлению. И уже в древности было замечено, что уподобляться друг другу, соответствовать и быть сходными по своим свойствам могут не только предметы, но и отношения между ними.
1. Аналогия свойств. Пионеры воздухоплавания не могли справиться с проблемой продольного из гиба крыльев своих летательных аппаратов. В 1895 г. Ф. Шаню сделал биплан с крыльями, соединенными стойками (подпорками). Конструкция была похожа на ажурный мост, и не удивительно: Шаню был инженером-мостостроителем и увидел аналогию между своим делом и проблемой укрепления крыльев аэро плана без их утяжеления. Изобретатель первой турбины Ч. Парсонс начал свою работу, исходи из ана логии между потоком пара и потоком воды в гидравлической турбине.
Уподобление крыла аэроплана мосту и потока пара потоку воды — это выявление сходных свойств разных объек тов. Заметив это сходство, можно продолжить его и заключить, что сравниваемые предметы подобны и в других своих свойствах.
2. Аналогия отношений. В хорошо известной планетарной модели атома его строение уподобляется строению Солнечной системы. Вокруг массивного ядра на разном расстоянии от него движутся по замкнутым траекториям легкие электроны, подобно тому, как вокруг Солнца обращаются планеты. В этой аналогии устанавливается, как и обычно, сходство, но не самих предметов, а отношений между ними. Атомное ядро не похоже на Солнце, а электроны — на планеты. Но отношение между ядром и электронами во многом подобно отношении) между Солнцем и планетами. Заметив это сходство, можно попытаться развить его и высказать, например, предположение, что электроны, как и планеты, движутся не по круго вым, а по эллиптическим траекториям. Это будет умозаключение по аналогии, но опирающееся уже не на сходство свойств предметов, а на сходство отношений между, в общем-то, совершенно разными предметами.
При аналогии отношений уподобляются отношения. Сами же предметы, между которыми эти отношения имеют место, мо гут быть совершенно разными. Могущество такой аналогии, освобожденной от груза «предметности», необычайно велико. Используя ее, можно установить неограниченное число черт сходства между самыми отдаленны ми областями. Выявляемые при этом подобия будут не массив ными, зримыми подобиями вещей самих но себе, а более тонки ми сходствами их отношений.
При поверхностном применении аналогия отношений превра щается в орудие безудержной, непродуктивной фантазии, обры вающей связи с реальным миром и пренебрегающей существую щими в нем связями и отношениями. Около трехсот лет назад, на заре современной науки, аналогия — и особенно аналогия отношений — была чрезвычайно популярна. Однако устанавливаемые с ее помощью подобия оказывались, как правило, поверхностными и легковесны ми. Ученые XVII в. любили сопоставлять человеческое тело с земным шаром: кожа человека — это поверхность земли, его кости — скалы, вены — большие потоки, а семь главных частей тела соответствуют семи металлам.
Для повышения степени вероятности выводов по нестрогой аналогии следует выполнить ряд условий:
а)число общих признаков должно быть возможно большим, хотя само по себе количество не обеспечивает надежности вывода;
б)сходные признаки должны быть существенными. Аналогия на основе сходства несущественных признаков типична для ненауч ного и неразвитого мышления;
в) общие признаки должны быть по возможности более разно родными;
г) необходимо учитывать количество и существенность пунктов различия;
д) переносимые признаки должны быть того же типа, что и сходные признаки.
****
Рассуждение по аналогии дало в науке многие блестящие ре зультаты, нередко совершенно неожиданные.
Д. Гершель обнаружил, что пламя спиртовки становится ярко-желтым, если поместить r него немного поваренной соли. А если посмотреть на него через спек троскоп, то можно увидеть две желтые полосы из-за присутствия натрия. Гер шель высказал мысль, что сходным путем можно обнаружить присутствие и дру гих химических элементов, и впоследствии его идея подтвердилась и возник но вый раздел физики—спектроскопия.
И. Мечников размышлял о том, как человеческий организм борется с инфек цией. Однажды, наблюдая за прозрачными личинками морской звезды, он бро сил несколько шипов розы в их скопление; личинки обнаружили эти шипы и «пе реварили» их. Мечников тут же связал этот феномен с тем, что происходит с за нозой, попавшей в палец человека: занозу окружает гной, который растворяет и «переваривает» инородное тело. Так родилась теория о наличии у животных ор ганизмов защитного приспособления, заключающегося в захватывании и «перева ривании» особыми клетками — фагоцитами — посторонних частиц, в том числе микробов и остатков разрушенных клеток.
Не менее важную роль играет аналогия и в технике. Это на столько очевидно, что в примерах почти нет нужды.
И. Гутенберг пришел к идее передвижного шрифта по аналогии с чеканкой монет.
В. Вестингауз долго бился над проблемой создании тормозом, которые одновременно действовали бы по всей длине поезда. Прочитав случайно в журна ле, что на строительстве тоннеля в Швейцарии буровая установка приводится и движение сжатым воздухом, передаваемым от компрессора с помощью длинно го шланга, Вестингауз увидел в этом ключ к решению своей проблемы.
3. НАУЧНОЕ ИЗМЕРЕНИЕ
1. Определение измерения. Измерение - совокупность действий, выполняемых при по мощи определенных средств с целью нахождения числового значения измеряемой величины в принятых единицах изме рения.
Оно предполагает наличие в средствах деятельности некоторого масштаба (единицы измерения), алгоритма (правил) процесса измерения и измерительного устройства. Измерение есть процеду ра установления одной величины с помощью другой, принятой за эталон. Первая из указанных величин на зывается измеряемой величиной, вторая – единицей из мерения. Отсюда под измерением можно понимать про цедуру сравнения двух величин, в результате которой экспериментально устанавливается отношение между величиной измеряемой и принятой за единицу.
Следует подчеркнуть, что современное опытное естествознание, начало которому было положено тру дами Леонардо да Винчи, Галилея и Ньютона, своим расцветом обязано применению именно измерений. Провозглашенный Галилеем принцип количественно го подхода, согласно которому описание физических явлений должно опираться только на величины, имею щие количественную меру, станет методологическим фундаментом естествознания, его будущего прогресса.
2. Сущность процесса измерения. Измерение исторически развилось из операции сравнения, но в отличие от последней является более мощным и универсальным познавательным средством. Сравнение может быть как качественным, так и количественным. При количественном сравнении вопрос о принад лежности некоторого качества сравниваемым предме там А и В уже решен. Речь может идти лишь о срав нении в пределах данного качества. В таком случае имеются три логические возможности получить опре деленный результат 1) А = В; 2} А < В; 3) А > В. Воз никает следующий вопрос: можно ли как-то детализи ровать ответ во втором и третьем случаях? Предста вим себе следующую задачу. Имеется деревянный брусок и деревянный стержень стандартной длины. Требуется узнать, сколько надо сделать разрезов брус ка для того, чтобы из полученных кусков можно было изготовлять стандартные стержни.
Простое сравнение позволяет найти лишь самый общий ответ: брусок больше стержня.
Этот тривиальный ответ не обеспечивает, однако, решение поставленной задачи. Нам требуются более детальные сведения о соотношении сравниваемых предметов, а именно: во сколько раз один предмет боль ше другого. Для получения ответа на вопрос необходи мо операционально установить посредством сравнения, сколько раз стержень укладывается вдоль бруска. Пусть проведенное сравнение даст следующий резуль тат: брусок равен 5 стержням, или в общем случае, брусок равен n стержням.
Каков смысл этого записанного в виде уравнения эмпирического высказывания? В этом уравнении мы свойство одного предмета (длину бруска) выразили через аналогичное свойство другого. Уравнение, как мы видим, отражает экспериментально установленный факт, объективно существующее отношение вещей.
Что представляет собой это отношение и какова та операциональная ситуация, в рамках которой ука занное отношение рассматривается? Прежде всего мы замечаем, что стороны этого отношения играют различные роли; брусок выступает как определяемое, стержень – как определяющее. Стержень в рамках данного отношения фигурирует не как предмет во всем многообразии своих свойств, а как веществен ное воплощение лишь одного вполне определенного свойства – быть длиной, протяженностью. Все ос тальные свойства этого предмета не играют здесь никакой роли (вес, толщина и т. д.). Вот почему длину бруска можно было бы с равным успехом выразить через длину других предметов – кусок рельса, отре зок веревки и т. д.
Далее мы видим, что стержень выступает в этом отношении не просто как воплощенная длина, но как длина вполне определенная, как некоторая «порция» длины, как величина. Значение этого обстоятельства заключается в том, что от него непосредственно зави сит результат сравнения. Итак, стержень фигурирует в данной познаватель ной ситуации как величина, которая, во-первых, харак теризует некоторое вполне определенное качество (протяженность), во вторых, содержит в себе количе ственную меру, выражает определенное количество. Далее. Указанная величина выступает как средство, с помощью которого мы можем выражать соответству ющие величины других предметов (длину бруска, в частности), в то время как сама она не может быть выражена через другие величины. В этом смысле дан ная величина является абсолютной, а все другие вели чины, которые могут быть с помощью ее выражены, являются относительными. Это обстоятельство и зафик сировано в нашем уравнении: брусок = n стержням
Выясняя объективный смысл рассматриваемой нами ситуации, мы можем заметить, что наше уравне ние выражает этот смысл грубо и неоднозначно. Не однозначность его можно видеть, например, из следу ющего. С помощью нашего стандартного стержня мы можем, вообще говоря, выражать не только длину дан ного бруска, но и его вес. Если каждая часть бруска раскалывается на четыре стержня, то вес нашего брус ка будет примерно равняться весу 4n стандартных стержней. Другими словами, из нашего уравнения не видно, какая именно качественно определенная вели чина выражается данным уравнением – длина, вес или что-либо еще. Воспользуемся тем, что в нашей ситуа ции мы можем, не изменяя результат, подставлять вместо стержня любой другой равный ему по длине предмет. Получаем следующее уравнение: брусок nx, где х есть пустое место, на которое можно подставлять любой предмет, равный по длине стержню. Наше новое уравнение отражает объективно существующий факт взаимозаменяемости всех предметов, подставляемых вместо х, свидетельствующий о том, что во всех этих предметах, рассматриваемых в нашей эксперименталь ной ситуации, существует нечто общее, инвариантное. Это инвариантное и выражается понятием величины, имеющей качественную и количественную определен ность. Поскольку наша величина является в некотором смысле абсолютной, то по отношению к другим выра жаемым через нее величинам она выступает в функции эталона.
Для того, чтобы подчеркнуть, что эта величина является эталоном вполне определенного качества, эталоном длины и чтобы не спутать его с другими эта лонами, мы должны придать этой величине однознач но соответствующее ей имя. Общепринятое название эталона длины – метр (м).
Если наша величина х составляет одну десятимил лионную долю четверти парижского меридиана, то наше уравнение примет вид: брусок = n метрам.
Обозначая через х измеряемую величину, через а единицу измерения и через n – их отношение, полу чим следующее уравнение: n = х/а или х = nа.
Полученное уравнение и есть основное уравне ние измерения. Численное значение измеряемой ве личины выражено отвлеченным числом, напротив, ре зультат измерения всегда является наименованным числом.
3. Структура процесса измерения. Способ измерения включает в себя три главных момента: 1) выбор единицы измерения и получение набора соответствующих мер; 2) установление прави ла сравнения измеряемой величины с мерой и прави ло сложения мер; 3) описание процедуры сравнения.
1. Выбор единицы измерения. Пусть это будет вес кубического дециметра дистилли рованной воды в вакууме при температуре 4° С в месте, находящемся на уровне моря на широте 45°. Поскольку измерение есть процедура экспериментальная, то, по мимо выбора единицы измерения, нам необходимо иметь воспроизведение этой единицы в некотором веществен ном образце – мере (например, в некоторой гире). Используя измерение в качестве познавательного средства, мы должны исследовать, насколько это сред ство является надежным в каждом конкретном слу чае, то есть выяснить, не нарушаем ли мы принцип объективности в познании, подготовляя данную экс периментальную ситуацию. Вот почему, хотя единица измерения в принципе может выбираться произволь но, тем не менее, ее вещественному представителю – мере мы должны предъявить весьма жесткие требо вания. Мера – средство получения информации, она должна обеспечить такое протекание познавательного процесса, который бы привел к объективным резуль татам. Если мы сделаем гирю, например, из необрабо танного особым образом дерева, то с течением време ни вес гири будет меняться: дерево будет либо испа рять влагу, либо адсорбировать ее из воздуха. В этом случае такое требование объективности, как однознач ность результатов измерения, не будет обеспечено. Ес тественно поэтому делать гири из такого материала, физические свойства которого носят устойчивый в определенном отношении характер. Пусть, например, наши гири будут из латуни. Воспроизводя единицу измерения в виде латунных гирь, мы, конечно, не мо жем достигнуть абсолютной точности, и наши гири будут слегка отличаться друг от друга по весу. Однако для того, чтобы гири могли играть роль меры, погрешность не должна быть выше допустимой. Величина допустимой погрешности целиком зависит от характера той позна вательной задачи, которую мы решаем и для решения которой нам потребовались данные измерения.
2. Рассмотрим теперь вопрос о способе измерения как неотъемлемой стороне всякой измерительной проце дуры. Возьмем устройство, представляющее собой рав ноплечий рычаг – весы. Опираясь на законы рычага и закон всемирного тяготения, можно сформулировать следующее правило сравнения весов: если тела урав новешиваются на равноплечем рычаге, то веса тел равны. Учитывая свойство аддитивности масс, можно сформулировать и правило сложения мер: вес гирь, положенных на одну чашку весов, равен арифметической сумме весов отдельных гирь. Тогда процедура сравнения измеряемой величины с мерой выглядит весьма просто. Уравновесим измеряемое тело на ве сах при помощи имеющихся у нас латунных гирь. Число гирь n, потребовавшееся для этой операции, будет как раз равно численному значению измеряемой величины. Применяя основное уравнение измерения, получаем р = n кг, где р – вес измеряемого тела.
3. Интерпретация результата. Получен ное в результате измерения отвлеченное число имеет с гносеологической точки зрения две важные особен ности. Обе эти особенности связаны с диалектикой абсолютного и относительного в познании. Прежде всего число n есть не что иное как свое образный «ответ» природы на экспериментально по ставленный вопрос, то есть представляет собой новые объективные сведения о природе, некоторую инфор мацию. Этот ответ мы получили на сконструированном нами и понятном для нас языке относительных вели чин, мы задавали вопрос природе таким образом, что бы ее ответ был понятен для нас и мог быть выражен на принятом нами языке.
4. Виды измерения. До сих пор мы все время рассматривали так назы ваемое прямое измерение. Однако с развитием науки все большее практическое и теоретическое значение приобретает метод косвенного измерения.
При прямом измерении результат получается путем непосредствен ного сравнения измеряемой величины с эталоном, а также с помощью измерительных приборов, позволя ющих непосредственно получать значение измеряемой величины (например, амперметр).
При косвенном из мерении искомая величина определяется на основании прямых измерений других величин, связанных с пер вой математически выраженной зависимостью. Возможность косвенного измерения как особой по знавательной процедуры, ведущей к получению объек тивного знания, вытекает из того, что в объективном мире одни явления, свойства, качества связаны с другими. Взаимозависимость различных процессов, свойств, сто рон может, в частности, выражаться в том, что измене ние какой-либо одной исследуемой величины обуслов ливает изменение другой. В математике такая зави симость называется функциональной.
Из практики известно, например, что длина пути S, пройденного пешеходом, зависит от времени t, в течение которого пешеход находился в движении. Уже простое наблю дение, таким образом, может привести нас к установ лению определенной функциональной зависимости: S = f(t).
Однако полученный вывод еще не позволяет де лать какие-либо заключения о том, как именно измене ние одной величины зависит от изменения другой, то есть мы не знаем правила, с помощью которого можно было бы каждому численному значению независимой величины I сопоставить соответствующее значение не зависимой величины S. Понятно, что такое правило и не может быть получено с помощью наблюдения. Это вытекает уже из того, что наш вопрос мы формулиру ем на языке величин, а о величинах можно что-либо утверждать лишь с помощью измерения. Величайшим достижением научного познания явилось как раз то, что люди научились определять значение той или иной величины, не прибегая к прямому измерению ее, то есть задачу измерения одних величин сводить к задаче измерения других.
Для случая равномерного и прямолинейного дви жения тела мы можем провести прямое измерение как t, так и S. Пусть, например, в результате измерения мы получили следующую таблицу:
T S
1 2
2 4
3 6
Из таблицы видно, что численное значение S мож но получить путем умножения соответствующего чис ленного значения t на 2. Итак, мы нашли правило пре образования любого численного значения независимой величины в соответствующее значение зависимой: S = 2t. Мы видим, что численное значение S зависит не только от численного значения t, но и от числа 2, кото рое представляет собой численное значение некоторой третьей величины, характеризующей само движущее ся тело. Эта величина есть не что иное, как средняя скорость тела. В таком случае мы можем записать наше уравнение в виде физического закона: S = vt, или v = S/t.
Очевидно, что численное значение v, которое было нами найдено, справедливо только для нашего частного случая. Тем не менее, сам способ определения ве личины v является универсальным для данного вида движения.
Итак, от констатации связи между величинами мы перешли с помощью измерения к установлению зако на. Измерение, как известно, является фундаментом всего физического знания. В свое время Бриджмен указал на опасность введения в теорию нсизмеряемых величин и операционально неопределяемых понятий. Разрабатываемая естествоиспытателями операцио нальная техника как раз и позволяет выявлять эмпи рические условия и границы применимости научных понятий.
II
Обратимся теперь к рассмотрению эксперимен тального метода. При экспериментальном изучении действительности исследователь «задает» вопрос ин тересующему его объекту и «получает» на него ответ. При этом вопрос должен быть задан на языке, «понят ном» природе, а ответ должен быть получен на языке, понятном человеку. Поэтому речь идет об особым об разом организованном диалоге между человеком и природой. Такую деятельность в прошлые века было принято называть «испытанием природы», а самих ученых «естествоиспытателями». Главным средством здесь послужил метод экспериментирова ния. В истории опытных наук эксперимент как метод познания и эффективный способ получения фактуальной информации возникает в эпоху Ренессанса и пе рехода к Новому времени. Эксперимент входит в прак тику науки как следствие определенных социокультур ных предпосылок. Как отмечает B.C. Степин, идея эксперимента могла утвердиться в научном сознании только при наличии следующих мировоззренческих установок:
- во-первых, понимания субъекта познания как противостоящего природе и активно изменяющего ее объекты,
- во-вторых, представления о том, что опыт ное вмешательство в протекание природных процес сов создает феномены, подчиненные законам приро ды,
- в-третьих, рассмотрения природы как закономер но упорядоченного поля объектов, где неповторимость каждой вещи как бы растворяется в действии законов, которые одинаково действуют во всех точках простран ства и во все моменты времени.
ЭКСПЕРИМЕНТ
Эксперимент - активное и целенаправленное вмешательство в протекание изучаемого процесса, соответствующее измене ние объекта или его воспроизведение в специально создан ных и контролируемых условиях с целью проверки гипотезы о причинно следственной связи явлений.
Исследователь прибегает к постановке экспери мента в тех случаях, когда необходимо изучить некото рое состояние предмета наблюдения, которое в есте ственных условиях далеко не всегда присуще объекту или доступно субъекту. Воздействуя на предмет в спе циально подобранных условиях, исследователь целе направленно вызывает к жизни нужное ему состояние, а затем изучает его. В сравнении с наблюдением структура эксперимента как бы удваивается: один из его этапов представляет собой деятельность, цель ко торой – достижение нужного состояния предмета, другой связан с собственно наблюдением.
Всякий научный эксперимент всегда направляется какой-либо идеей, концепцией, гипотезой. Без идеи в голове, говорил И. П. Пав лов, не увидишь факта. Данные эксперимента всегда так или иначе «теоретически нагружены» — от его постановки до интерпретации его результатов.
Основные особенности эксперимента:
а) более активное (чем при наблюдении) отношение к объекту, вплоть до его изменения и преобразования;
б) многократная воспроизводимость изучаемого объекта по же ланию исследователя;
в) возможность обнаружения таких свойств явлений, которые не наблюдаются в естественных условиях;
г) возможность рассмотрения явления в «чистом виде» путем изоляции его от усложняющих и маскирующих его ход обсто ятельств или путем изменения, варьирования условий экспе римента;
д) возможность контроля за «поведением» объекта исследова ния и проверки результатов.
Структура эксперимента (т. е. что и кто необходим, чтобы он состоялся):
а) экспериментаторы (например, физики-эксперимен таторы);
б) объект эксперимента (т. е. явление, на которое осуще ствляется воздействие);
в) система приборов и другое научное обо рудование;
г) методика проведения эксперимента;
д) гипотеза (идея), которая подлежит подтверждению или опровержению.
Эксперимент имеет две взаимосвязанные функции: опытная проверка гипотез и теорий, а также формирование новых науч ных концепций. В зависимости от этих функции выделяют экспе рименты: исследовательские (поисковые), проверочные (конт рольные).
По характеру объектов выделяют физические, химические, биологические, социальные и т. п. эксперименты. Важное значе ние в современной науке имеет решающий эксперимент, целью которого служит опровержение одной и подтверждение другой из двух (или нескольких) соперничающих концепций. Это различие относительно: эксперимент, задуманный как подтверждающий, может по результатам оказаться опровергающим, и наоборот. Но в любом случае эксперимент состоит в постановке конкретных вопросов природе, ответы на которые должны дать информацию о ее закономерностях.
Один из простых типов научного эксперимента — качествен ный эксперимент, имеющий целью установить наличие или от сутствие предполагаемого гипотезой или теорией явления. Более сложен количественный эксперимент, выявляющий количествен ную определенность какого-либо свойства изучаемого явления.
Широкое распространение в современной науке получил мыс ленный эксперимент — система мыслительных процедур, прово димых над идеализированными объектами. Мысленный экспери мент — это теоретическая модель реальных экспериментальных ситуаций. Здесь ученый оперирует не реальными предметами и условиями их существования, а их концептуальными образами.
Важно помнить о теоретической нагруженности эксперимента. Всякому эксперименту предшествует подготови тельная стадия. В основе предварительной деятельно сти лежит замысел эксперимента, представляющий собой некоторое предположение о тех связях, которые должны быть вскрыты в процессе его и которые уже предварительно выражены с помощью научных поня тий, абстракций. В эксперименте, как правило, исполь зуются приборы – искусственные или естественные материальные системы, принципы работы которых нам хорошо известны, ибо в противном случае их применение обесценивается, так как показания их не были бы для нас понятными. Таким образом, в рамках наше го эксперимента уже фигурирует в «материализован ной» форме наше знание, некоторые теоретические представления. Без них немыслим эксперимент, по крайней мере, в рамках более или менее сложившейся науки. Это, разумеется, не исключает из рамок экспе римента процедуру наблюдения, которое дает нам тот материал, значение и смысл которого мы можем «рас шифровать», опираясь на предшествующую деятель ность, на уже имеющееся у нас знание. Особенно наглядно эта зависимость понимания эксперимента от уже имеющегося у нас знания выступает в совре менной физике. «Именно поэтому человек, незнако мый с атомной физикой, не может получить никакого опытного знания о микромире, если очутится в лабо ратории ученого-физика. Он заметит щелканье счет чиков, вспышки на экранах, вычерченные кривые на бумаге и пр., но эти наблюдения будут для него со вершенно пустым и ничего не значащим материалом. В силу этого несведущему в физике человеку никогда не будут доступны микрообъекты, их свойства, законо мерности движения. Для него наблюдаемое не может служить материалом и источником познания сущнос ти явлений».
Всякая попытка отделить эксперимент от теорети ческих знаний делает невозможным понимание его природы, познавательной сущности. Она перечерки вает по существу всю ту целесообразную деятельность, которая предшествует эксперименту и результатом ко торой он является. Вне ее эксперимент есть обычное материальное взаимодействие, взаимодействие, в прин ципе не отличающееся от тех, которые совершаются на наших глазах повсеместно, ежеминутно. Только тогда, когда последнее, будучи формой практической деятельности и, следовательно, деятельности целесо образной, превращается нами в познавательное сред ство, оно выступает как эксперимент.
III
Восхождение от конкретного к абстрактному (или расширение поля конкретного) – сущность третей группы методов. Она является промежуточной между эмпирией и теорией.
АБСТРАГИРОВАНИЕ
Абстрагирование — процесс мысленного отвлечения от ряда свойств и отношений изучаемого явления с одновременным выделением интересующих исследователя свойств (прежде всего существенных, общих). В результате этого процесса по лучаются различного рода «абстрактные предметы», которы ми являются как отдельно взятые понятия и категории («бе лизна», «развитие», «противоречие», «мышление» и др.), так и их системы. Наиболее развитыми из них являются матема тика, логика, диалектика, философия. Таким образом, в основе построения абстракций две процедуры - отвлечения и пополнения, при которых, с одной стороны, в содержание конструкта включается лишь часть из множества соответствующих чувственных данных, с другой стороны, в это содержание привносится новая информация, никак не вытекающая из этих дан ных. Так, формируя такой абстрактный объект геомет рии как треугольник, квадрат, куб и т. п., на первом этапе отвлекаются от всех чувственно данных характеристик пространственных объектов, кроме их формы и разме ров, а на втором этапе наделяют их такими свойствами как абсолютная прямизна линий, неизменность, непре рывность и т. п. Результаты абстрагирования принято на зывать абстракциями.
В ходе своего исторического развития наука восходит от одно го уровня абстрактности к другому, более высокому. Развитие на уки в данном аспекте — это, по выражению Гейзенберга, «развер тывание абстрактных структур». Решающий шаг в сферу абстрак ции был сделан тогда, когда люди освоили счет и тем самым открыли путь, ведущий к математике и математическому есте ствознанию.
Хотя наука всегда пользовалась абстракциями, однако их особое место в концептуальной структуре научных теорий стало достаточно очевидным лишь в свете тенденций современной научной революции. Наука прошлого, в сущности, была «земной» наукой, т. е. эмпирическим обобщением обыденного опыта лю дей, окружающих человека макроскопических усло вий. В числе исходных принципов этой науки поэто му важную роль играл принцип наглядности. Исполь зуемые абстракции легко находили более или менее прямую интерпретацию или аналогию на языке чув ственных восприятий. Выход научного познания за рамки макромира и земных условий (обычных скоро стей, давлений, температур и т. п.) породил процесс элиминации наглядности из содержания научных теорий. С этого момента знание становится все более «абстрактным», все более удаленным по своему со держанию от мира непосредственно воспринимаемых вещей и явлений. Прогресс знания во многих облас тях науки характеризуется переходом к построению теоретических систем все более высокого уровня аб стракции с использованием абстракций первого, вто рого, третьего и т. д. порядков. Таким образом, в силу самой логики развития современного знания ученый оказывается перед необходимостью задумываться над природой используемых им абстракций, равно как и других элементов теоретической системы.
Разли чают несколько типов абстракции:
1) аб стракция отождествления, или обобщаю щая абстракция, в результате которой выделяется обшее свойство исследуемых объектов. Данный вид абстракции счита ется основным в математике и математи ческой логике. Например, взаимноодно значное соответствие между множества ми характеризуется тремя важнейшими свойствами; симметричностью, транзи тивностью и рефлексивностью. Если между определенными объектами суще ствуют отношения с данными свойства ми, то с помощью такого отношения, аналогичного равенству, выделяется не которое общее свойство, присущее всем этим объектам;
2) абстракция аналити ческая, или изолирующая, в результате которой четко фиксируются свойства объектов, обозначаемые определенным именем («теплоемкость», «раствори мость», «непрерывность», «четность», «наследственность» и др.);
3) абстракция идеализирующая, или идеализация, в ре зультате которой образуются понятия идеализированных (идеальных) объектов («идеальный газ», «абсолютно черное те ло», «прямая» и др.);
4) абстракция акту альной бесконечности (отвлечение от принципиальной невозможности зафик сировать каждый элемент бесконечного множества, т. е. бесконечные множества рассматриваются как конечные);
5) абст ракция потенциальной осуществимости (отвлечение от реальных границ наших возможностей, нашей ограниченности собственной конечностью, т. е. предпола гается, что может быть осуществлено лю бое, но конечное число операций в про цессе деятельности).
Важнейший вопрос – каковы границы абстрагирования, ее пределы (интервалы)? Необходи мость введения в методологию понятия интервала абст ракции связана с идеей обоснования научной абстрак ции — как самого процесса абстрагирования, так и его результата. Абстрагируя в процессе познания, исследо ватель действует отнюдь не произвольно, а по определен ным правилам и согласно поставленной познавательной задаче. Поскольку цель любых актов отвлечения и попол нения связана в науке в конечном счете с достижением истины, то возникает необходимость учитывать в позна вательной деятельности те ограничения и те регулятивы, которые имеют место в отношении самой человеческой способности к абстракции.
Во-первых, то, отчего отвле каются в процессе постижения объекта, должно быть по сторонним (по четко оговоренным критериям) для ре зультата абстракции, а то, чем пополняется содержание абстрактного объекта, должно быть релевантным.
Во-вторых, исследователь должен знать, до какого преде ла данное отвлечение имеет законную силу (т.е. не переходит в иное качество).
В-третьих, при исследовании сложных объектов следует произво дить концептуальную развертку объекта в виде сово купности его проекций в многомерном пространстве интервалов. Концептуальная развертка — отображение одного и того же исходного объекта исследования в разных теоретических плоскостях (картинах) и соответственно нахождение множества интервалов абстракции. Так, например, в кванто вой механике один и тот же объект (элементарная части ца) может быть попеременно представлен в рамках двух картин — то как корпускула (в одних условиях экспери мента), то как волна (в других условиях). Эти картины логически несовместимы между собой, но лишь взятые вместе они исчерпывают всю необходимую информа цию о поведении микрочастиц. Подобно этому в социо логии индивид может рассматриваться в разных социо культурных контекстах, в которых он играет разные социальные роли. Каждый такой контекст может быть основанием для выработки понятия с соответствующим интервалом абстракции.
В-четвертых, на определенном этапе необ ходимо осуществлять концептуальную сборку относя щихся к делу интервалов абстракции в единую конфигу рацию и отвлечение от посторонних перспектив видения данного объекта. Концептуальная сборка — представление объекта в много мерном когнитивном пространстве путем установления логических связей и переходов между разными интервала ми, образующими единую смысловую конфигурацию. Так, в классической механике одно и то же физическое событие может быть отображено наблюдателями в раз ных системах отсчета в виде соответствующей совокуп ности экспериментальных истин. Эти разные картины тем не менее могут образовывать некое концептуальное целое благодаря «правилам преобразования» Галилея, регулиру ющим способы перехода от одной группы высказываний к другой.
ИНДУКЦИЯ
Индукция – это метод движения мысли от менее общего знания к более общему. В каче стве посылок индуктивных выводов обычно выступа ют или множество высказываний, фиксирующих единичные наблюдения (протокольные предложения) или множество фактов (в форме универсальных или стати стических высказываний). Заключением же индуктив ных выводов часто являются универсальные высказы вания об эмпирических законах (причинных или фун кциональных).
Виды индукции: 1) перечислительная (полная и неполная) 2) неперечислительная (индукция через элими нацию, индукция как обратная дедукция и подтверж дающая индукция).
ПЕРЕЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ИНДУКЦИЯ
Так, в XVIII веке Лавуазье на основе многочисленных наблюдений того, что ряд веществ, по добно воде и ртути, может находиться в твердом, жид ком и газообразном состоянии, делает очень значимый для химической науки индуктивный вывод, что все вещества могут находиться в трех указанных выше состояниях. Указанный выше пример индуктивного вывода относится к такому их классу, который называ ется перечислительной индукцией. Перечислительная индукция – это умозаключение, в котором осуществ ляется переход от знания об отдельных предметах клас са к знанию обо всех предметах этого класса или от знания о подклассе класса к знанию о классе в целом (в частности, это могут быть статистические выводы от образца ко всей популяции).
Имеются две основных разновидности перечислительной индукции: полная и неполная.
1. В случае полной индукции мы имеем дело, во-первых, с исследованием конечного и обозримого класса. Во-вторых, в посылках полной индукции содер жится информация о наличии или отсутствии интере сующего исследователя свойства у каждого элемента класса. Например, посылки утверждают, что каждая планета Солнечной системы движется вокруг Солнца по эллиптической орбите. Заключением полной индук ции является общее утверждение – закон «Все плане ты Солнечной системы движутся вокруг Солнца по эллиптическим орбитам», которое относится ко всему классу планет. Очевидно, что заключение полной ин дукции с необходимостью следует из посылок. Однако, очевидно и другое. А именно, что наука очень редко имеет дело с исследованием конечных и обозримых классов.
2. Как правило, формулируемые в науке законы относятся либо к конечным, но необозримым в силу огромного числа составляющих их элементов классов, либо к бесконечным классам. В таком случае ученый вынужден делать индуктивные заключения обо всем классе на основе множества утверждений о наличии какого-либо интересующего его свойства только у ча сти элементов этого класса. Такая разновидность пере числительной индукции называется неполной индукци ей. Очевидно, что заключения выводов по неполной индукции не следуют с логической необходимостью из посылок, а только, в лучшем случае, подтверждаются последними. Все такие заключения могут быть опровер гнуты в будущем в ходе фиксации отсутствия интересу ющего нас свойства у остальных, неисследованных ранее элементов данного класса. Таких примеров наука знает огромное множество (доказательство ложности индуктивных заключений о том, что «все рыбы дышат жабрами» или что «все лебеди – белые» и т. д. и т. п.).
Заключения по неполной индукции всегда явля ются незаконными с логической точки зрения и гипо тезами в гносеологическом плане. При неполной ин дукции ученый сталкивается с явной ассиметрией подтверждения и опровержения. Любой вновь обна руженный подтверждающий (верифицирующий) факт не добавляет ничего эпистемологически нового, но единственный опровергающий (фальсифицирующий) факт ведет к отрицанию обобщения в целом.
НЕПЕРЕЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ИНДУКЦИЯ
1. Индукция через элиминацию. Идея индукции через элиминацию впервые была высказана в работах Ф. Бэкона, который противопоставил ее перечислительной индукции как более надежный вид научного метода. Согласно Бэко ну, главная цель науки – нахождение причин явлений, а не их обобщение. А потому научный метод должен служить открытию причинно-следственных зависимо стей и доказательству утверждений об истинных при чинах явлений. Смысл индукции через элиминацию заключается в том, что ученый сначала выдвигает на основе наблюдений за интересующим его явлением несколько гипотез о его причинах. В качестве таковых могут выступать только предшествующие ему явле ния. Затем в ходе дальнейших экспериментов, наблю дений и рассуждений он должен опровергнуть все неверные предположения о причине интересующего его явления. Оставшаяся неопровергнутой гипотеза и должна считаться истинной. Высказав идею индук ции через элиминацию, Бэкон, однако, не предложил конкретных логических схем этого вида индуктивно го рассуждения.
Эту работу осуществил в середине XIX века анг лийский логик Дж.Ст. Милль. Разработанные им раз личные логические схемы элиминативной индукции впоследствии получили название методов установле ния причинных связей Милля (методы сходства, раз личия, объединенный метод сходства и различия, ме тод сопутствующих изменений и метод остатков).
****
2. Следующей формой индукции является понимание и определение ее как обратной дедукции. Такое ис толкование индуктивного метода в науке было предло жено Ст. Джевонсом и В. Уэвеллом, заложившими ос новы гипототико-дедуктивной модели научного позна ния. Согласно этим ученым, индуктивный путь мысли от наблюдений и фактов к выдвижению объясняющих их гипотез, научных законов всегда включает в себя индуктивный скачок, основанный на вне-логической, интуитивной компоненте исследования. Однако, в на уке интуиция должна в конечном счете проверяться и контролироваться логикой, которая может быть только дедуктивной и никакой другой по своей сути. И Джевонс и Уэвелл, четко сознавая неоднозначный харак тер движения мысли от частного к общему, от фактов к законам, считали логически правомерным выдвиже ние различных гипотез, отправляясь от одних и тех же данных (посылок). Однако, они полагали, что после того, как гипотезы выдвинуты, можно отделить индук тивно правильные гипотезы от индуктивно неправильных. С их точки зрения, те и только те гипотезы явля ются индуктивно правильными, из которых дедуктив но следуют те основания (посылки), которые лежали в основе их выдвижения. Таким образом, критерием правильной индукции выступает дедукция: только то индуктивное восхождение мысли от частного к обще му является логически правильным, которое в обрат ном направлении является строго логическим (дедук тивным) .
Особенностью истолкования индукции как обрат ной дедукции по сравнению с ее перечислительным и элиминативным пониманием (определением) является прежде всего то, что оно резко расширила объем поня тия «индукция» и «индуктивный вывод», не налагая каких-либо ограничений на логическую форму посы лок и заключения индукции. Во-вторых, при понима нии индукции как обратной дедукции появилась воз можность не ограничивать применение индукции толь ко эмпирическим уровнем познания, а понимать ее как общенаучную процедуру, которая может быть исполь зована на любых уровнях научного познания и в лю бых науках. Главным же недостатком понимания ин дукции как обратной дедукции является то, что она разрешает бесконечное число «правильных» индуктив ных восхождений от одних и тех же фактов к их «обоб щениям» (законам). Это резко обостряет вопрос о су ществовании или выработке научных критериев пред почтения одной «правильной» индуктивной гипотезы другой. Хотя, заявлял Ст. Джевонс, все «теории – суть в сущности сложные гипотезы, и их так и нужно назы вать», однако, должен быть предложен внутринаучный критерий, позволяющий осуществлять рациональ ный выбор наиболее предпочтительной из индуктивно правильно полученных научных гипотез. Таким крите рием Джевонс предложил считать количество фактов и наблюдений, дедуктивно выводимых из различных гипотез, то есть их объяснительную силу. Та индуктив ная гипотеза является более предпочтительной, из которой логически следует большее количество извес тных науке определенного периода данных.
****
3. В XX веке в философии науки были предприняты существенные усилия по исследованию индукции как метода подтверждения научных законов и теорий. Одна из первых попыток построить индуктивную логику как логику подтверждения, основанную на ве роятностной интерпретации меры подтверждения ги потез, принадлежит Г. Рейхенбаху. Все человеческое знание, считал он, по своей природе имеет принципи ально вероятностный характер. Черно-белая шкала оценки истинности знания классической эпистемоло гии как либо истинного, либо ложного является, по его мнению, слишком сильной и методологически неоправ данной идеализацией, так как подавляющее большин ство научных утверждений имеет некоторое промежу точное значение между истиной (1) и ложью (0) из бесконечного числа возможных значений истинности в интервале (0,1).
Понимание Г. Рейхенбахом индукции как степени подтверждения эмпирической гипотезы данными на блюдения основано на принятии следующих допущений:
1) перечислительной концепции индукции;
2) статистической (частотной) интерпретации веро ятности как степени подтверждения гипотезы дан ными наблюдения.
Как известно, при частотной интерпретации ве роятности (р) она понимается как относительная ча стота появления одних событий (m) в классе других событий (n). При предельно-частотном определении вероятности ее значение записывается следующим образом:
При определении вероятности гипотезы в качестве n Рейхенбах предлагал рассмат ривать число известных фактов определенной облас ти явлений, а качестве m те из них, которые выводят ся из данной гипотезы. Например, если имеются 100 фактов из области оптических явлений, то вероятность истинности гипотезы, из которой логически следует 80 из этих фактов, имеет вероятность равную 4/5. При всей банальной очевидности подобных примеров, частотная интерпретация Рейхенбахом вероятности индуктивного подтверждения вызывает принципиаль ные возражения.
Во-первых, она не дает ответа на вопрос, почему мы должны отдавать предпочтение гипотезе, которая имеет наибольшую частоту истин ности своих следствий, поскольку любое фиксирован ное значение такой частоты есть сугубо временное явление. С этой точки зрения совершенно невозмож но объяснить смену старых теорий новыми, посколь ку последние вначале всегда проигрывают старым в отношении своей актуальной объяснительной силы.
Во-вторых, объяснительная сила гипотезы, понимае мая как относительная частота ее истинных следствий, ничего не может говорить об истинности самих гипо тез, так как по истинности следствий по законам логи ки нельзя заключать об истинности оснований. С этой точки зрения гипотеза, имеющая большую объясни тельную силу чем ее соперница, может быть как раз ложной. Так, геоцентрическая система Птолемея дол гое время имела гораздо большую объяснительную силу, чем гелиоцентрическая система Коперника.
И, наконец, в-третьих, с точки зрения статистически-истиностной модели подтверждения Г. Рейхенбаха, ученые должны были бы стремиться не объяснять мир наблюдаемых явлений, а просто описывать их, ибо истинностная частота подтверждения любой описа тельной конструкции по определению равна 100% (или 1). Однако, такая постановка вопроса явно про тиворечит всему духу и реальной практике научного познания, где выдвижение объясняющих и предска зывающих гипотез и теорий занимает важнейшее ме сто, составляя суть научного постижения действитель ности.
ФАЛЬСИФИКАЦИЯ
Методологическая концепция Карла Раймунда Поппера (1902—1994) получила назва ние «фальсификационизм», так как ее основ ным принципом является принцип фальсифицируемости (опровержимости) положений науки. Что побудило Поппера положить имен но этот принцип в основу своей методологии?
Во-первых, он руководствовался некоторы ми логическими соображениями. Логические позитивисты заботились о верификации ут верждений науки, то есть об их подтвержде нии эмпирическими данными, Они полагали, что такого обоснования можно достигнуть посредством индуктивного метода—вывода утверждений науки из эмпирических предло жений. Однако это оказалось невозможным, поскольку ни одно общее предложение нельзя вполне обосновать с помощью частных пред ложений. Частные предложения вполне могут лишь опровергнуть общие. Например, для верификации (подтверждения) общего пред ложения «Все деревья теряют листву зимой» нам нужно осмотреть миллиарды деревьев, в то время как опровергается это предложение всего лишь одним примером дерева, сохра нившего листву среди зимы. Такая асиммет рия между подтверждением и опровержени ем общих предложений и критика индукции как метода обоснования знания и привели Поппера к фальсификационизму.
Во-вторых, у него были и более глубокие — философские — основания для того, что бы сделать фальсификационизм ядром своей методологии. Поппер верит в объективное существование физического мира и призна ет, что человеческое познание стремится к истинному описанию именно этого мира. Он даже готов согласиться с тем, что человек может получить истинное знание о мире. Однако Поппер отвергает существование кри терия истины — критерия, который позволял бы нам выделять истину из всей совокупнос ти наших убеждений. Даже если бы мы в про цессе научного поиска случайно и натолкну лись на истину, то все равно не смогли бы с уверенностью знать, что это — истина. Ни непротиворечивость, ни подтверждаемость эмпирическими данными не могут, согласно Попперу, служить критерием истины. Любую фантазию можно представить в непротиворе чивом виде, а ложные убеждения часто нахо дят подтверждение. Пытаясь понять мир, люди выдвигают гипотезы, создают теории и формулируют законы, но они никогда не мо гут с уверенностью сказать, что из созданно го ими — истинно. Единственное, на что они способны, — это обнаружить ложь в своих воззрениях и отбросить ее. Постоянно выяв ляя и отбрасывая ложь, они тем самым могут приблизиться к истине. Это оправдывает их стремление к познанию и ограничивает скеп тицизм. Можно сказать, что научное позна ние и философия науки опираются на две фундаментальные идеи: идею о том, что на ука способна дать и дает нам истину, и идею о том, что наука освобождает нас от заблуж дений и предрассудков. Поппер отбросил пер вую из них и положил в основу своей мето дологии — вторую.
Попытаемся теперь понять смысл важней ших понятий попперовской концепции — по нятий фальсифицируемости и фальсификации.
Подобно логическим позитивистам Поп пер противопоставляет теорию эмпиричес ким предложениям. К числу последних он относит единичные предложения, описываю щие факты, например: «Здесь стоит стол», «10 февраля 1998 года в Москве шел снег» и т. п. Совокупность всех возможных эмпиричес ких, или, как предпочитает говорить Поппер, базисных, предложений образует некоторую эмпирическую основу науки, в которую вхо дят и не совместимые между собой базисные предложения. Научная теория, считает Поп пер, всегда может быть выражена в виде со вокупности общих утверждений типа: «Все тигры полосаты», «Все рыбы дышат жабра ми» и т. п. Утверждения подобного рода мож но выразить в эквивалентной форме: «Невер но, что существует неполосатый тигр». По этому всякую теорию можно рассматривать как запрещающую существование некоторых фактов или как говорящую о ложности неко торых базисных предложений. Например, наша «теория» утверждает ложность базис ных предложений типа: «Там-то и там-то име ется неполосатый тигр». Вот эти базисные предложения, запрещаемые теорией, Поппер и называет потенциальными фальсификато рами теории.
Фальсификаторами — потому, что если запрещаемый теорией факт имеет место и описывающее его базисное предло жение истинно, то теория считается опровер гнутой.
Потенциальными — потому, что эти предложения могут фальсифицировать тео рию, но лишь в том случае, когда будет уста новлена их истинность. Отсюда понятие фальсифицируемости определяется следую щим образом: «теория фальсифицируема, если класс ее потенциальных фальсификато ров не пуст». Фальсифицированная теория должна быть отброшена. Поппер решительно настаивает на этом. Она обнаружила свою ложность, поэтому мы не можем сохранять ее в своем знании. Всякие попытки в этом направлении могут привести лишь к задержке в развитии познания, к догматизму в науке и потере ею своего эмпирического содержания.
При этом Поппер отверг индукцию и верифицируемость в качестве критерия де маркации. Их защитники видят характерную черту науки в обоснованности и достоверно сти, а особенность ненауки, скажем метафи зики, — в недостоверности и ненадежности. Однако полная обоснованность и достовер ность в науке недостижимы, а возможность частичного подтверждения не помогает отли чить науку от ненауки: например, учение ас трологов о влиянии звезд на судьбы людей подтверждается громадным эмпирическим материалом. Подтвердить можно все, что угодно, — это еще не свидетельствует о на учности. То. что некоторое утверждение или система утверждений говорят о физическом мире, проявляется не в подтверждаемости их опытом, а в том, что опыт может их опровер гнуть. Если система опровергается с помо щью опыта, значит, она приходит в столкно вение с действительным положением дел, но это как раз и свидетельствует о том, что она что-то говорит о мире. Исходя из этих сооб ражений, Поппер в качестве критерия демар кации принимает фальсифицируемость, то есть эмпирическую опровержимость теории: «Эмпирическая система должна допускать опровержение путем опыта».
Поппер соглашается с тем, что ученые стремятся получить истинное описание мира и дать истинные объяснения наблюдаемым фактам. Однако, по его мнению, эта цель ак туально недостижима, и мы способны лишь приближаться к истине. Научные теории представляют собой лишь догадки о мире, необоснованные предположения, в истинно сти которых мы никогда не можем быть уве рены: «С развиваемой нами здесь точки зре ния все законы и теории остаются принципи ально временными, предположительными или гипотетическими даже в том случае, ког да мы чувствуем себя неспособными сомне ваться в них». Эти предположения невозмож но верифицировать, их можно лишь подверг нуть проверкам, которые рано или поздно выявят ложность этих предположений.
Важнейшим, а иногда и единственным ме тодом научного познания долгое время счи тали индуктивный метод. Согласно индуктивистской методологии научное познание на чинается с наблюдений и констатации фак тов. После того как факты установлены, мы приступаем к их обобщению и выдвижению теории. Теория рассматривается как обобще ние фактов и поэтому считается достоверной. Правда, еще Д. Юм заметил, что общее ут верждение нельзя вывести из фактов, и по этому всякое индуктивное обобщение недо стоверно. Так возникла проблема оправдания индуктивного вывода: что позволяет нам от фактов переходить к общим утверждениям? Осознание неразрешимости этой проблемы и уверенность в гипотетичности (предположи тельности) всякого человеческого знания при вели Поппера к отрицанию индуктивного метода познания вообще. «Индукция, — ут верждает он, — то есть вывод, опирающийся на множество наблюдений, представляет со бой миф. Она не является ни психологичес ким фактом, ни фактом обыденной жизни, ни фактом научной практики».
В своем познании действительности че ловек всегда опирается на определенные ве рования, ожидания, теоретические предпо сылки; процесс познания начинается не с на блюдений, а с выдвижения догадок, предпо ложений, объясняющих мир. Свои догадки мы соотносим с результатами наблюдений и отбрасываем их после фальсификации, заме няя новыми догадками. Пробы и ошибки — вот из чего складывается, считает Поппер, метод науки. Для познания мира, утвержда ет он, «у нас нет более рациональной проце дуры, чем метод проб и ошибок — предпо ложений и опровержений: смелое выдвиже ние теорий, стремление сделать все возмож ное для того, чтобы показать ошибочность этих теорий, и временное их признание, если наша критика оказывается безуспешной». Метод проб и ошибок характерен не только для научного, но и для всякого познания во обще. И амеба, и Эйнштейн пользуются им в своем познании окружающего мира, го ворит Поппер. Более того, метод проб и ошибок является не только методом позна ния, но и методом всякого развития. При рода, создавая и совершенствуя биологичес кие виды, действует методом проб и оши бок. Каждый отдельный организм - это очередная проба; успешная проба выжива ет, дает потомство; неудачная проба устра няется как ошибка.
Итогом и концентрированным выражени ем фальсификационизма является схема раз вития научного знания, принимаемая Поппером. Как мы уже отмечали, фальсификационизм был порожден глубоким философским убеждением Поппера в том, что у нас нет ни какого критерия истины и мы способны об наружить и выделить лишь ложь. Из этого убеждения естественно следует: понимание научного знания как набора догадок о мире — догадок, истинность которых установить нельзя, но можно обнаружить их ложность; критерий демаркации: лишь то знание науч но, которое фальсифицируемо; метод науки: пробы и ошибки.
Научные теории рассматриваются Поппером как необоснованные догадки, которые мы стремимся проверить, с тем чтобы обнару жить их ошибочность. Фальсифицированная теория отбрасывается как негодная проба, не оставляющая после себя следов. Сменяющая ее теория не имеет с ней никакой связи, на против, новая теория должна максимально отличаться от старой теории. Развития в на уке нет, признается только изменение: сегод ня вы вышли из дома в пальто, но на улице жарко; завтра вы выходите в рубашке, но льет дождь; послезавтра вы вооружаетесь зонти ком, однако на небе — ни облачка, и вы никак не можете привести свою одежду в соответ ствие с погодой. Даже если однажды вам это удастся, все равно, утверждает Поппер, вы этого не поймете и останетесь недовольны.
Что же касается недостатков концепции Поппера, то главный из них состоит в том, что последовательное проведение принципа фальсификации в реальной науч ной практике никогда не имело места. Реальный уче ный, столкнувшись с эмпирическими опровержения ми, не будет даже по истечении некоторого периода времени (а Поппер предполагает такой период, види мо, для психологической адаптации исследователя к новой ситуации) отказываться от своей теории, а будет выяснять причины конфликта теории с фактами, будет искать возможность изменить некоторые параметры теории, т. е. будет ее спасать, что принципиально зап рещено в методологии Поппера.
ЭКСТРАПОЛЯЦИЯ
Экстраполяция – экстенсивное приращение зна ния путем распространения следствий какой-либо ги потезы или теории с одной сферы описываемых явле ний на другие сферы.
Например, закон теплового из лучения Планка, согласно которому энергия излучения может передаваться только отдельными «порциями» – квантами, был экстраполирован А. Эйнштейном на дру гую область явлений; в частности, с помощью этого закона оказалось возможным исчерпывающим образом объяснить природу фотоэффекта и других сходных с ним явлений.
Пределы применимости любой естественно-науч ной теории всегда должны выходить за рамки того опыта, на фундаменте которого она основывалась пер воначально. Необходимость экстраполяции теории на новые области явлений коренится в самом ее назначе нии как инструмента познания. Вспомним, что покоря ющая эффективность механики Ньютона с момента ее создания заключалась в ее способности к единообраз ному описанию таких казавшихся совершенно разно родными явлений, как, например, падение камня с высоты на землю и движение Земли вокруг Солнца.
Экстраполяция – мощное эвристическое средство исследования природы; оно позволяет расширять по знавательный потенциал научных понятий и теорий, увеличивать их информационную емкость, а также усиливает предсказательные возможности теории в обнаружении новых фактов. Сама способность к экст раполяции той или иной гипотезы есть мощное кос венное подтверждение ее истинности. Экстраполяция дает вероятностное знание.
19