Глава 14. МЕТОДЫ АНАЛИЗА И ПОСТРОЕНИЯ НАУЧНЫХ ТЕОРИЙ
1. Общая характеристика и определение научной теории
Чаще всего под теорией подразумевают рациональную форму познания и в этом смысле ее противопоставляют эмпирическим формам, таким, например, как наблюдение и эксперимент. Однако к рациональным формам относятся также понятия, гипотезы, теоретические суждения и законы, которые хотя и входят в состав теории, но в отдельности не составляют целостной системы. Поэтому первое, что нам предстоит обсудить - это рассмотреть теорию как целостную систему научного знания, со своей специфической структурой. Во-вторых, теорию можно анализировать, с одной стороны, как результат завершенного исследования, а с другой - в процессе ее формирования. Статический подход явно недостаточен для того, чтобы понять теорию в ее динамике, становлении и развитии, не говоря уже о ее генезисе. Наконец, нельзя получить полное представление о теории, не обсудив и не выяснив основные ее функции в научном познании.
В научном исследовании различают две основные стадии познания: эмпирическую и теоретическую. Для последней характерно широкое использование процессов абстрагирования и идеализации, сопровождающихся образованием понятий, суждений, гипотез и законов. Поскольку в реальном процессе познания все эти формы мышления выступают во взаимосвязи и взаимодействии, то теоретическая деятельность концентрируется именно вокруг точно определенных систем этих форм.
Очевидно, что и понятия, и суждения, и гипотезы, и другие формы мышления играют определенную самостоятельную роль в процессе познания. Однако конечной целью познания является образование не отдельных понятий и не выдвижение изолированных гипотез и даже не открытие обособленных законов, а построение единой, концептуальной системы, посредством которой достигается более адекватное и целостное отображение определенной области действительности. В рамках теории все ранее обособленные и изолированные формы мышления становятся элементами концептуальной системы, единым целым с помощью логических отношений определения, дедукции и подтверждения.
Нередко теорию противопоставляют эмпирии, опыту на том основании, что ее положения и результаты имеют якобы гипотетический характер, в то время как данные наблюдений и эксперимента представляются более надежными и заслуживающими доверия. На первый взгляд такое представление кажется правильным, так как в процессе эмпирического исследования мы опираемся на наши чувственные восприятия и ничего постороннего не привносим в их результаты. Однако такой взгляд оказывается несостоятельным, во-первых, потому, что чистых восприятий, лишенных мысли и теоретических представлений, в действительности не существует, а во-вторых, потому, что с помощью эмпирического познания обнаруживаются лишь внешние, непосредственно наблюдаемые свойства и отношения предметов и явлений. Для раскрытия же глубоких внутренних отношений и закономерностей необходимо обращение к теоретическому познанию, которое предполагает построение гипотез, абстрактных понятий, моделей и теорий.
Идею о том, что единственно надежными и не вызывающими сомнения являются данные опыта или даже результаты непосредственных чувственных данных (sense data), защищают сторонники феноменализма, радикального эмпиризма и бихевиоризма. К ним же следует отнести и позитивистов, которые хотя и признают роль логики в систематизации научных знаний, тем не менее считают единственно надежными и достоверными результаты наблюдений и экспериментов, которые фиксируются в так называемых протокольных предложениях и составляют исходный базис всего дальнейшего познания. Теория же с ее понятиями и утверждениями рассматривается как некое вспомогательное построение, имеющее чисто гипотетический характер. Руководствуясь именно такой идеей, логические позитивисты ввели различие между языками чистого наблюдения и теории и попытались свести теоретические понятия и высказывания к эмпирическим понятиям и предложениям. Рассматривая теорию как форму рациональной мыслительной деятельности, мы, во-первых, четко отделяем ее от практики и таких ее специфических форм, как наблюдения и эксперимент. Во-вторых, мы разграничиваем ее от эмпирического познания, в котором в сравнении с мышлением превалирующую роль играет чувственно-практическая деятельность.
Ограничившись такой предварительной общей характеристикой теории, мы можем определить ее как концептуальную систему, элементами которой служат понятия и суждения различного рода (обобщения, гипотезы, законы и принципы), подчиненные двум типам логических отношений. К первому из них относятся логические определения, с помощью которых все производные понятия теории стремятся вывести из исходных, основных, неопределяемых понятий. Ко второму принадлежит отношение логической дедукции, посредством которой выводятся другие утверждения теории из первоначальных, выступающих в форме аксиом и постулатов в математике и фундаментальных принципов или основных законов в эмпирических науках. Полученные из них выводы соответственно называются теоремами и производными законами.
В связи со сказанным строение теории можно представить в такой схеме.
(1) Эмпирический базис теории - содержит основные факты и данные, а также результаты их простейшей логико-математической обработки.
(2) Исходный теоретический базис - включает основные допущения, аксиомы и постулаты, фундаментальные законы и принципы.
(3) Логический аппарат - содержит правила определения производных понятий и логические правила вывода следствий, или теорем из аксиом, а также производных законов из фундаментальных законов.
(4) Потенциально допустимые следствия и утверждения теории.
Особого внимания заслуживает то обстоятельство, что информативное содержание теории меняется в зависимости от обнаружения новых фактов и открытия ранее неизвестных законов. Все это, конечно, не укладывается в прежнюю структуру теории, ибо существенно меняет ее эмпирический базис, а в период революционных изменений в науке - также и теоретический базис.
2. Классификация научных теорий
Научные теории являются весьма разнообразными как по предмету исследования, так и по глубине раскрытия сущности изучаемых процессов и функциям, осуществляемым ими в познании. Все это делает крайне сложной проблему установления их общих структурных элементов и утопичной попытку нахождения какой-то единой модели или схемы, с помощью которой можно было бы объяснить все теории. Такую модель настойчиво пытались найти сторонники позитивизма, которые в качестве идеала рассматривали теории математического естествознания и прежде всего теоретической физики. Безуспешность таких попыток, признанная в конце концов лидерами неопозитивизма, привела к скептическому отношению к самой проблеме анализа структуры теорий, в результате чего возникла тенденция к простому описанию теорий различного содержания, которая всегда поддерживалась многими историками.
На наш взгляд, более перспективным является такой подход к классификации теорий, при котором учитываются определенные общие их особенности в зависимости от уровня абстрактности, глубины проникновения в сущность явлений, точности предсказаний, структуры и функций в познании.
Все научные теории, как и науки в целом, могут классифицироваться прежде всего по предмету исследования, т.е. той области действительного мира, которую они изучают. По этому основанию мы различаем, с одной стороны, теории, отображающие объективные свойства и закономерности реального мира, такие как физические, биологические, социальные и т.п. теории. В нашей философской литературе такая классификация трактуется как изучение различных форм движения материи. С другой стороны, существует немало теорий и наук, которые ставят своей целью изучение субъективной реальности, т.е. мира нашего сознания, эмоций, мыслей, идей. К ним относятся психология, логика, риторика, педагогика, этика и др. Дополнительно к указанной классификации мы рассмотрим иные, базирующиеся на других основаниях деления.
1. Феноменологические и нефеноменологические теории. Эта классификация теорий основывается на глубине раскрытия ими специфических особенностей и закономерностей изучаемых процессов. Она соответствует, таким образом, развитию процесса научного познания, который обычно начинается с изучения в феноменологических теориях наблюдаемых свойств и отношений явлений. Глубина познания в них не идет дальше сферы явлений, отсюда и происходит само их название (древнегреческое phainomenon означает "явление"). Но на этом наука не может остановиться и поэтому от изучения явлений переходит к раскрытию их сущности, внутреннего механизма, управляющего явлениями, а тем самым и к более полному и глубокому их объяснению. В этих целях ученые выдвигают гипотезы о ненаблюдаемых объектах, таких, как молекулы, атомы, элементарные частицы и кварки в физике, гены в биологии и т.п., с помощью которых объясняют свойства наблюдаемых объектов. Феноменологические теории часто отождествляют с эмпирическими и описательными, и для этого имеются определенные основания, во-первых, потому что они опираются также на опыт и наблюдения, во-вторых, они не вводят ненаблюдаемые объекты и не прибегают к абстракциям и идеализациям и основанным на них теоретическим понятиям.
В отличие от них нефеноменологические теории стремятся объяснить наблюдаемые явления, и поэтому их называют также объяснительными теориями. На ранней стадии развития любой науки в ней преобладают теории, которые описывают и систематизируют накопленный эмпирический материал, а также устанавливают логические связи между отдельными его элементами. Переход от феноменологических теорий к объяснительным характеризует уровень развития науки, ее теоретическую зрелость. В одних науках этот переход произошел уже давно, в других - только происходит, в третьих - еще лишь начинается.
В последние десятилетия интерес к феноменологическим теориям возрос благодаря широкому использованию в кибернетике, а затем и в других науках модели так называемого черного ящика. Внутреннее устройство такого "ящика" исследователю неизвестно, он может лишь манипулировать сигналами, поступающими на "вход" и наблюдать сигналы на "выходе". По ним он должен установить, по каким законам происходит в ящике преобразование информации и благодаря этому "превратить" "черный ящик" в "белый". Ценность такого подхода состоит в том, что любую теорию, описывающую взаимодействие системы с окружающей средой, можно уподобить "черному ящику", в котором входящиее сигналы характеризуют воздействие со стороны внешней среды, а выходящие - реакцию системы на эти воздействия.
2. Деление теорий на детерминистические и стохастические имеет основанием точность предсказаний. В западной методологии такие теории обычно именуются как детерминистические и индетерминистические, но такое название не вполне корректно. По сложившейся традиции детерминистическими там принято называть теории, допускающие достоверные предсказания, такие, как теории классической механики и гравитации, теорию электромагнетизма Д.К. Максвелла и другие, которые в нашей литературе раньше называли непонятно почему динамическими, а в последнее время строго детерминистическими. Такое название хотя и нельзя признать вполне удачным, но оно по крайней мере указывает на существование теорий противоположного характера, т.е. не строго детерминистического, а стохастического, или случайного, типа. Часто стохастические теории называют также вероятностно-статистическими, так как они основываются на статистической информации, а их предсказания являются вероятностными. С логической точки зрения основное отличие между детерминистическими и стохастическими теориями объясняется различием их исходных посылок. Если в теориях первого типа посылками служат некоторые универсальные утверждения (аксиомы, постулаты, законы, принципы), то в теориях второго типа для этого используется статистическая информация в форме статистических законов, обобщений или гипотез.
3. Динамические и статические теории, как показывает их название, различаются по такому основанию деления, как равновесие и движение природных или социальных систем. Поскольку все в мире находится в постоянном движении и развитии, то динамические теории преобладают в науке. Они анализируют переходы от одного состояния системы к другому или от одних систем к другим. Статические теории описывают взаимосвязи между элементами систем, находящихся в равновесии. Они представляют собой как бы "моментальный снимок" с системы, находящейся в относительном покое. Обычно такие теории изучаются вместе с динамическими теориями, составляя необходимый элемент единой научной дисциплины.
4. Формальные и содержательные теории различаются между собой тем, что первые исследуют общую структуру, или форму явлений, предметов и процессов, вторые - их конкретные свойства и отношения. Наиболее типичными формальными теориями являются теории математики и логики, поэтому последнюю часто называют формальной логикой.
Характерная особенность формальных теорий состоит в том, что в своем исследовании они абстрагируются, отвлекаются от конкретного содержания изучаемых предметов и процессов и выделяют их форму, или структуру, в чистом виде. Так, в математике мы используем одни и те же числа для счета небесных тел, живых существ, людей и т.п. объектов. Одними и теми же математическими уравнениями описывают движение земных и небесных тел, биологические и социальные процессы. В формальнои логике не интересуются конкретным содержанием понятий, суждений и умозаключений, а выделяют общую их форму, или структуру, благодаря чему ее методы могут быть применены в любом процессе рассуждений как в науке, так и в повседневной жизни. Что касается содержательных теорий, то они могут быть весьма разнообразными как по предмету исследования, так и по методам и глубине раскрытия сущности изучаемых явлений, о чем говорилось выше.
3. Методологические и эвристические принципы построения теорий
Среди методологических принципов можно выделить, во-первых, логические и интуитивные факторы, во-вторых, эмпирические и рациональные.
1. Логические факторы, несомненно, играют важную роль в построении теории, так как именно они служат для установления связи, во-первых, между ее основными и неосновными понятиями посредством определений, во-вторых, для вывода (дедукции) из исходных посылок теории следствий, в-третьих, для индуктивного подтверждения эмпирически проверяемых следствий теории. На первом этапе научного познания, когда возникающая наука, например естествознание, была занята накоплением и систематизацией эмпирической информации, логике придавалось решающее значение в открытии новых научных истин, в том числе и создании теорий.
Как уже отмечалось выше, именно из этого исходили при создании так называемых логик открытия. Несостоятельность таких попыток стала очевидной именно после того, как в науке начали создавать теории, содержащие абстрактные понятия и неэмпирические законы. "Чисто логическое мышление, - указывает Эйнштейн, - не могло принести нам никакого знания эмпирического мира. Все познание реальности исходит из опыта и возвращается к нему" [1]. По его мнению, большинство физиков XVIII-XIX вв. верило, что основные понятия и законы физики могли быть выведены из экспериментов посредством "абстракции", т.е. логическими средствами. Ясное осознание несостоятельности такого представления, на его взгляд, "принесла, по существу, только общая теория относительности, которая показала, что соответствующий опытный материал можно объяснить на основе совершенно других принципов, и притом гораздо более удовлетворительным путем" [1].
1 Эйнштейн А. Собр. научных трудов. М., 1967. Т. IV. С. 182.
2. Интуитивные факторы в создании новых научных идей и теорий получили широкое признание после того, когда была установлена несостоятельность попыток построения логик открытия. Конкретные механизмы и типы интуиции изучаются главным образом в психологии творчества, хотя многое здесь остается неясным и спорным. Когда говорят об интуитивном познании в науке, то обычно имеют в виду не чувственное созерцание, а интеллектуальную интуицию, т.е. дискурсию, или рассуждение, не контролируемое жесткими правилами логики, а опирающееся на аналогии, сравнения, наглядные образы, эвристические соображения и т.п. Нередко интуицию рассматривают как озарение, инсайт, внезапное открытие и на этом основании противопоставляют логическому рассуждению, а иногда и систематическому исследованию. Часто при этом ссылаются на воспоминания и рассказы известных ученых, которые действительно свидетельствуют, что к некоторым важным своим открытиям они пришли после того, как перестали размышлять над интересующей их проблемой, находясь на отдыхе, во сне, перейдя к изучению других вопросов и т.д. Загадочным такое внезапное открытие, по-видимому, выглядит потому, что игнорируется вся предшествующая деятельность мышления, а по мнению известного французского математика А. Пуанкаре, также и подсознания. Он считал, например, что большинство комбинаций идей возникают в подсознании, а сознание лишь отбирает те из них, которые являются красивыми и вследствие этого оказываются наиболее полезными [2].
Выдвигались и другие гипотезы о внутренних механизмах интуиции [3], но ни одна из них даже в области математического творчества не была достаточно обоснована и поэтому не получила признания. Положение осложняется тем фактом, что к интуиции нередко относят "все интеллектуальные механизмы, о которых не знаем, как их проанализировать или даже точно назвать" [4].
1 Эйнштейн А. Указ. соч. С. 183.
2 См.: Пуанкаре А. Математическое творчество. Юрьев, 1909.
3 См.: Адамар Ж. Исследования психологии изобретения в области математики. М., 1970.
4 Бунге М. Интуиция и наука. М., 1967. С. 93.
3. Влияние эмпирических и рациональных факторов зависит от их роли и отношений в построении теории. Естественно, что речь в данном случае идет об эмпирических или фактуальных теориях, которые дают нам всю систематизированную и целостную информацию о реальном мире.
а) Эмпирические факторы теории составляют ее наблюдательный и экспериментальный базис, т.е. ту первичную информацию, на которой основываются ее абстрактные понятия и утверждения. С точки зрения различных направлений философии эмпиризма (позитивисты, феноменалисты, бихевиористы, инструменталисты и др.) единственно надежным и прочным в теории является именно ее эмпирический базис, прежде всего факты, которые можно непосредственно наблюдать и проверять. Все же остальное представляет собой рациональную, умозрительную конструкцию, которая служит для обобщения, систематизации, более компактного и удобного представления большого массива эмпирической информации. Такой подход к построению теории был намечен еще Ф. Бэконом, который считал, что ее формирование сводится к постепенному и осторожному обобщению путем индукции точно установленных эмпирических фактов, пока не будут найдены такие общие законы, с помощью которых можно объяснить все известные факты.
Поскольку, однако, с помощью индуктивных методов могут быть найдены лишь простейшие эмпирические законы, отражающие регулярные связи между наблюдаемыми свойствами явлений, то они не могут стать посылками подлинно научных теорий, призванных объяснить не только факты, но и эмпирические законы. В связи с возрастающим появлением в науке общих и глубоких теорий, опирающихся на ненаблюдаемые объекты и абстрактные понятия, во второй половине XIX в. в методологии науки вновь происходит возврат к эмпиризму, который сводится к превращению теории в простую дескрипцию, или описание, фактов.
б) Сторонники дескриптивизма утверждают, что построение теории сводится к наиболее точному и непредвзятому описанию фактов, а поскольку факты обнаруживаются на эмпирической стадии исследования, то защитников таких взглядов также можно отнести к эмпирикам. Но они занимают более радикальную позицию, считая, что факты сами по себе достаточны для научного познания, а поэтому рассматривая теорию просто как логическую систематизацию фактов, как косвенное их описание. Такие взгляды в конце XIX в. настойчиво пропагандировал известный австрийский физик и философ Э. Мах, который утверждал, что то, что мы называем теорией, или теоретической идеей, относится к категории косвенного описания, которое придает ей количественное преимущество перед простым наблюдением, тогда как качественно между ними нет никакой существенной разницы [1]. Выход за пределы наблюдаемого, введение атомов Демокритом и их признание Дальтоном, возрождение вихрей Декарта в электромагнитной теории и т.п. теоретические представления составляют, по мнению Маха, "шабаш ведьм". Появившуюся в тогдашней физике атомно-молекулярную теорию вещества Мах назвал "мифологией природы".
1 См.: Мах. Э. Познание и заблуждение. М., 1908.
в) Сторонники рационализма, напротив, утверждают, что только абстрактные понятия и утверждения (аксиомы, законы и принципы) составляют концептуальное ядро исследования. Необходимость в них возникает потому, что они могут объяснить эмпирические факты и законы. Поэтому исходным пунктом построения теории должно стать выдвижение абстрактных понятий и фундаментальных гипотез, из которых по правилам дедукции может быть получена остальная часть теории, т.е. другие ее теоретические и эмпирические утверждения (факты и эмпирические законы).
Несомненно, рационалисты правы, когда заявляют, что теоретические понятия и законы не могут быть получены непосредственно из наблюдений и опыта, но они ошибаются, когда утверждают, что процесс генерирования последних не поддается никакому контролю. Поэтому К. Поппер, например, сводит такой процесс к непрерывным догадкам и опровержениям, а Т. Кун - к отказу от старой парадигмы и принятию новой парадигмы на чисто субъективных основаниях. Сторонники гипо-тетико-дедуктивного подхода вообще отказываются, как мы видели, от исследования генезиса научных гипотез и теорий. Хотя процесс построения теории нельзя регламентировать какими-либо жесткими правилами и схемами, тем не менее его можно контролировать, с одной стороны, посредством логики, а с другой - через данные опыта.
г) Роль моделей в построении теорий. В ходе исследования часто возникает необходимость построения моделей изучаемых процессов, начиная от вещественных и кончая концептуальными и математическими моделями. Такие модели опираются на аналогии свойств и отношений между оригиналом и моделью. Изучив взаимосвязи, существующие между величинами, описывающими модель, их затем переносят на оригинал и таким образом делают правдоподобное заключение об особенностях поведения последнего. В концептуальных моделях отображаются логические связи между элементами моделируемых систем, а в математических моделях исследованию подвергаются системы уравнений, описывающих такие системы. Изменяя параметры этих уравнений, можно получить различные варианты моделей, вычислить их результаты на компьютере и сравнить с данными натурных экспериментов. Такой вычислительный, или машинный, эксперимент в последние годы стал применяться для решения многих научных, народно-хозяйственных, экологических и других проблем.
ЛИТЕРАТУРА
- Бунге М. Интуиция и наука. М., 1967.
- Поппер К. Логика и рост научного знания. М., 1983.
- Пуанкаре А. О науке. М., 1983.
- Рузавин Г.И. Методология научного исследования. М., 1999.
- Рузавин Г.И. Роль и место абдукции в научном исследовании // Вопросы философии. 1998. № 1.
- Философия и методология науки. М., 1996.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
- Чем отличаются эвристические методы от алгоритмических?
- Что называют проблемной ситуацией в науке?
- Каковы функции, строение и структура научной теории?
- Что представляют собой теории типа "черного ящика"?