Философия науки

Перейдем теперь к анализу теоретического уровня познания.

Теория является развернутой формой представления целостной системы знаний об определенной предметной области в виде связанных между собой понятий и суждений об ее объектах. Под теорией понимается система знаний, описывающая и объясняющая совокупность явлений некоторой области действительности и сводящая открытые в этой области законы к единому объединяющему началу. Научная теория – высшая, самая развитая форма организации научного знания, дающая целостное представление о закономерностях и существенных связях определенной области действительности.

Теория является средством дедуктивной и индуктивной систематизации научных фактов. Главная задача теории – установление закономерностей фактов из определенной предметной области. Примерами теорий могут служить геометрия Евклида, механика Ньютона, теория эволюции Дарвина и т.д.

В реальности абсолютно полных и упорядоченных теоретических систем знания не существует. История науки убедительно показывает, что любая эпоха использует теории, содержащие плохо обоснованные факты, иногда противоречащие друг другу, а также включающие "пустые места", там, где должны быть наиболее важные с точки зрения самой теории факты. Так, в ньютоновской картине мира не ставится вопрос о природе сил тяготения, а атомная физика не может указать причины устойчивости атома.

Любая теория строится на неком фактическом материале, а в факте воплощается некая теоретическая конструкция. Для теории важно не все богатства связей, которые существуют в окружающем мире, а лишь та их часть, которая фиксируется в ее отношениях. Отсюда, факт – это не просто информация об окружающей действительности, а результат соотнесения с некоторой теорией. Если рассматривать взаимосвязь теории (Γ) и эмпирического факта (F), полученного в рамках этой теории как результат импликации Γ Þ F, то в таком случае опровержение теории делает факт бессмысленным. Но не доказывает ложности факта. То, что в одной теоретической системе не будет фактом, может оказаться им в другой.

Фактический материал любой теории, с точки зрения логики, представляет собой совокупность понятий и суждений. В качестве понятий используются идеализированные, чаще всего абстрактные. В процессе идеализации происходит отвлечение от некоторых признаков предметов и приписывания им признаков, которые в действительности им не могут принадлежать. В основе идеализации, как правило, лежит способность некоторых признаков изменяться по степеням. Так, например, объект может изменять размеры, интенсивность цвета, упругость или степень свободы. В результате идеализации этих признаков получаются такие понятия "математическая точка", "абсолютно черное тело", "абсолютно упругое тело" или "свободная конкуренция". Идеализированные понятия служат для обозначения объектов некоторой модели реально существующей системы, а в утверждениях теории описывается структура и процессы, наблюдающиеся в этой модели системы. Такие объекты специфичны для теоретического уровня познания, поэтому их чаще называют теоретическими в отличии от объектов реально существующих, которые называют эмпирическими.

Положения теории, как и сущностные факты, отображают определенные существенные связи действительности. Но, в противоположность фактам, они представляют их в обобщенном виде. Поэтому положения теории выражаются с помощью общих и частных суждений, в то время как факт – с помощью единичного. Например, фактом будет являться суждение такого вида: "Вода в чайнике закипела при 100 °С", в то время как теоретическим положением можно считать следующее суждение: "Вся вода при нормальном давлении имеет точку кипения 100 °С". Основу любой теории составляют законы. Именно в последних происходит фиксация наиболее устойчивых, повторяющихся связей и отношений теории.

Теория – достоверное в диалектическом смысле знание. Теория не является полной и окончательной истинной, а лишь является непротиворечащей нашим знаниям об окружающем мире в настоящий момент. Рано или поздно наступает момент, когда теория вступает в противоречие с фактами, по отношению к которым она уже не может выполнять объяснительные функции. Это, например, произошло с "небесной механикой" Ньютона. Астрономам было известно, что перигелий планет, движущихся вокруг Солнца по эллиптическим орбитам, то есть ближайшая к Солнцу точка их орбиты, со временем перемещается в направлении движения планеты. Для всех планет такое вековое смещение их перигелия удалось объяснить возмущающим действием других небесных тел. Но у Меркурия величина смещения оказалась достаточно значительной, причем эту величину не удавалось полностью объяснить действием других небесных тел. История науки показала, что в данном случае это расхождение между теорией и эмпирией опровергало как раз теорию (Г) – небесную механику Ньютона. При замене небесной механики Ньютона (Г) на общую теорию относительности Эйнштейна (Г') расхождение между теоретической величиной и эмпирической удалось устранить.

Правомерен вопрос: если факт конструируется в соответствии с некоторой теорией, а теория является их обобщением, то как возникает противоречие? Представляется, что ответ на этот вопрос лежит в следующей плоскости. Теория является развивающейся, открытой системой знаний, постоянно вовлекающая в сферу своих рассуждений новые факты, которые стремится объяснить со своих позиций. Хотя этим она сама себе "роет могилу". В конце концов, наступает момент, когда объяснительная сила теории по отношению к новым фактам становится непригодной.

Таким образом, происходит установление границ развития и применимости данной теории, внутри которых она сохраняет свою объяснительную силу. Например, геометрия Евклида не потеряла своей ценности по отношению к трехмерному пространству, хотя уже существуют неевклидовы геометрии, для которых последняя является лишь частным случаем.

Ценность теории как логической формы познания заключается в том, что экспликация конструктивных принципов организации системы знаний делает отчетливыми все дефекты такой системы. Другими словами, теории нужны только потому, что позволяют делать факты видимыми, то есть группируют события в соответствии с некоторой схемой, что и превращает эти события в факты науки.

Построение теории опирается, на результаты, полученные на эмпирическом уровне исследования. В теории эти результаты упорядочиваются, приводятся в стройную систему, объединенную общей идеей, уточняются на основе вводимых в теорию абстракций, идеализации и принципов. Ясно, что для построения теории предварительно должен быть накоплен определенный материал об исследуемых объектах и явлениях, поэтому теории появляются на достаточно зрелой стадии развития научной дисциплины. В течение тысячелетий человечество было знакомо с электрическими явлениями, однако первые научные теории электричества появились лишь в середине XVIII в.

К вновь создаваемой теории предъявляется ряд важных требований:

1.         Научная теория должна быть адекватна описываемому объекту, что позволяет в определенных пределах заменить экспериментальные исследования теоретическими изысканиями.

2.         Теория должна удовлетворять требованию полноты описания некоторой области действительности, т.е. все многообразие опытных данных в этой области должно быть описано в терминах исходного базиса теории, при помощи ее основных принципов, понятий, абстракции, идеализации, аксиом и т.д.

3.         Должны быть объяснимы взаимосвязи между различными компонентами в рамках самой теории, должны существовать связи между различными положениями теории, обеспечивающие переход от одних утверждений к другим.

4.         Должно выполняться требование внутренней непротиворечивости теории и соответствия ее опытным данным. В противоположном случае теория должна быть усовершенствована или даже отвергнута.

5.         Теории должны обладать эвристичностью. Эвристичность теории отражает ее предсказательные и объяснительные возможности. Она является веским аргументом в пользу истинности теории. Причем, особое значение в этом плане имеет математический аппарат теории, который позволяет не только делать точные количественные предсказания, но и открывать новые явления, что уже случалось в физике неоднократно.

6.         Теории должны обладать простотой. Простота теории достигается путем введения обобщенных законов, "сокращения" и "уплотнения" информации при помощи определений сокращений. Следует иметь в виду, что можно оценивать теорию не только с точки зрения статической, но и динамической простоты: предпочтение отдается той теории, которая может быть уточнена и распространена на более обширное множество фактов путем незначительных уточнений и переделок, т.е. которая оказывается более простой в своей динамике, движении. В принципе в результате этих "сокращений" и "уплотнений" получается очень простая теория, но очень ненаглядная (примером могут служить справочники прошлых лет и выпускаемые сейчас). Для восприятия такой "упакованной" теории требуются специалисты, а это в массе случаев невыполнимо.

Функции теории. Теория выполняет описательную, объяснительную, предсказательную и предписывающую функции. Описательная функция состоит в том, что сведения об эмпирических данных, полученных в результате наблюдений и экспериментов, излагаются на понятийном языке данной теории, тем самым происходит первичная интерпретация. Объяснительная функция связана с выбором некоторых законов, которым подчиняется данный факт. Именно законы позволяют осмыслить факт в рамках теории. Предсказательная функция связана с прогнозом развития процесса путем непосредственного логического вывода из исходного множества утверждений к другим без обращения к действительности. Предписывающая функция связана с предуказанием того, что необходимо делать для достижения определенного результата. Предписывающая функция состоит в задании правил, шаблонов, алгоритмов, соблюдения которых позволяет достигать определенного результата.

На первых порах, как правило, создаются описательные теории, дающие лишь систематическое описание и классификацию исследуемых объектов. В течение длительного времени, например, теории ботаники и зоологии были описательными: они описывали и классифицировали виды растений и животных; таблица химических элементов Д.И.Менделеева представляла собой систематическое описание и классификацию элементов. И это вполне естественно. Приступая к изучению некоторой области явлений, мы должны сначала описать эти явления, выделить их признаки, классифицировать их на группы. Лишь после этого становится возможным более глубокое исследование, связанное с выявлением причинных связей и открытием законов.

Высшей формой развития науки считается объяснительная теория, дающая не только описание, но и объяснение изучаемых явлений. К построению именно таких теорий стремится каждая научная дисциплина. Иногда в наличии подобных теорий видят существенный признак зрелости науки: некоторая дисциплина может считаться подлинно научной только тогда, когда в ней появляются объяснительные теории. Объяснение известных явлений не только дает нам их более глубокое понимание, но служит также основой для предсказания новых, еще не известных фактов.

Способы построения теорий. Теория строится таким образом, что некоторые ее положения и законы образуют некий базис, основу теории, другие же подчиняются основным или же выводятся из нее по логическим правилам. Например, классическая механика может быть представлена как система, в фундаменте которой находится закон сохранения импульса ("Вектор импульса изолированной системы тел с течением времени не меняется"), тогда как другие законы, в том числе и три закона Ньютона, являются его конкретизацией. В теории имеется множество исходных утверждений, из которых логическими средствами выводятся другие утверждения, то есть в теории возможно непосредственное получение одних знаний из других без обращения к действительности.

Различают два способа построения теории: аксиоматический и гипотетико-дедуктивный.

Содержание теорий, построенных по аксиоматическому способу, взаимосвязано и дедуктивно выводится из некоторых первоначально принятых исходных положений. Последние называются аксиомами, которые принимаются за истинные утверждения без доказательства, но при условии непротиворечивости, независимости и полноты всей системы аксиом. Поскольку аксиомы представляют истинное знание, то выводимые с помощью дедукции на их основе другие положения (теоремы или законы) также являются истинными.

В основе гипотетико-дедуктивного способа построения теории лежит иерархия гипотез, в которой из общих гипотез (базовых утверждений) на основе дедуктивной системы выводятся частные и единичные гипотезы, из которых, в конечном счете, дедуцируются объяснения единичных фактов. При этом базовые утверждения данной теории носят условно-истинный характер и называются постулатами. Гипотетико-дедуктивный способ построения теория позволяет преодолеть требование замкнутости системы аксиом путем введения дополнительных постулатов на общем, частном или единичном уровне представления знаний в рамках теории. Основанием теории служит набор исходных понятий (величин) и фундаментальных принципов (постулатов, законов), включающих только исходные понятия, – именно этот базис фиксирует тот угол зрения, под которым рассматривается реальность, задает ту область, которую изучает теория. Исходные понятия и принципы выражают основные, наиболее фундаментальные связи и отношения изучаемой области, которыми определяются все остальные ее явления. Так, основанием классической механики являются понятия материальной точки, силы, скорости и три закона динамики Ньютона; в основе электродинамики Максвелла лежат его уравнения, связывающие определенными соотношениями основные величины этой теории; специальная теория относительности опирается на уравнения Эйнштейна и т.д.

Со времен Евклида дедуктивно-аксиоматическое построение знания считалось образцовым. Объяснительные теории следуют этому образцу. Однако если Евклид и многие ученые после него полагали, что исходные положения теоретической системы представляют собой самоочевидные истины, то современные ученые понимают, что такие истины трудной найти и постулаты их теорий являются не более чем предположениями о глубинных причинах явлений. История науки дала достаточно много свидетельств наших заблуждений, поэтому основоположения объяснительной теории рассматриваются как положения, истинность которых еще нуждается в доказательстве.