Философия науки

В процессе построения и подтверждения гипотеза проходит несколько этапов .

Рис. Этапы построения гипотез

На первом этапе на основе эмпирических наблюдений выделяется некоторый процесс или событие. Относительно этого процесса или события устанавливается наличие множества некоторых наблюдаемых фактов F1, F2, F3,..., FN – {F}, которые не укладываются в существующие системы знаний и должны быть объяснены новой гипотезой. Предпосылки к построению гипотезы появляются тогда, когда возникает потребность объяснить ряд новых фактов, которые не укладываются в рамки известных ранее научных теорий или других объяснений. Вначале производится анализ каждого отдельного факта, затем анализ их совокупности. Как правило, гипотеза рождается как простая догадка. Далее эта догадка уточняется и детализируется.

На втором этапе осуществляется синтез фактов и формулируется гипотеза (или гипотезы), то есть предположения, которые объясняют данные факты. Пользуясь имеющимся теоретическим знанием Г, а также установленным множеством фактов {F}, для объяснения этих фактов выдвигают гипотезу H. Причем гипотеза может выдвигаться не одна, а в совокупности с другими, которые объясняют одно и то же явление по-разному. В этом случае гипотезы называются конкурирующими. При их дальнейшей проверке может оказаться, что все гипотезы, кроме одной, будут опровергнуты. В таком случае считается, что достоверность гипотезы H возрастает. При этом необходимо выполнять два условия: 1) перечислять все возможные гипотезы, причем дизъюнкция может быть как строгой, так и нестрогой; 2) следует опровергнуть все взаимоисключающие гипотезы, то есть опровержение строится для каждого альтернативного предположения.

В науке известно много различных конкурирующих гипотез. Таковыми, например, являлись волновая и корпускулярная гипотезы света. Проходя проверку эмпирическим испытанием, одна гипотеза не обязательно должна победить другую. Достаточно часто возникает ситуация, когда обе конкурирующие гипотезы в своих исходных формулировках оказываются опровергнутыми, а вместо них принимается другая гипотеза, которая в тех или иных формах совмещает в себе обе гипотезы. Так, например, произошло с корпускулярной и волновой гипотезами света. В современной квантовой механике показано, что свет одновременно обладает как корпускулярными, так и волновыми свойствами.

При построении гипотезы необходимо обращать внимание на то, что она должна учитывать существующие теории, объяснять наибольшее количество фактов, а также была по возможности простой по форме их обоснования. Хорошо организованная научная гипотеза должна иметь высокую степень развитости. В частности, если гипотеза допускает математическое описание, то желательно довести ее до такой степени, чтобы она не только объясняла явления, но и точно предсказывала их количественные характеристики. Переход от Г и {F} к гипотезе H представляет собой правдоподобное следование Г, {F} Þ H, причем считается, что это следование имеет место, только если из Г и H можно дедуцировать каждый из наблюдаемых фактов F1, F2..., FN, то есть имеет место Г, H Þ {F}. Если данное условие не выполнено, то гипотеза H является неверной уже при своей формулировке и должна быть отброшена.

На третьем этапе осуществляется выведение из данной гипотезы всех вытекающих из нее следствий. Из Г и H дедуктивно выводятся следствия фактуального характера C1, C2,..., CN, утверждающие наличие новых фактов, отличных от уже наблюдавшихся фактов F1, F2,..., FN, известных до формулировки гипотезы. Другими словами, на данном этапе осуществляется дедукция вида Г, H Þ {C}. Всякая хорошо организованная гипотеза должна допускать свою принципиальную проверку на истинность. Основной способ подтверждения и опровержения гипотез заключается в выведение следствий и их верификация или фальсификация. Иначе говоря, всегда должна существовать принципиальная возможность с помощью различного рода экспериментов или наблюдений либо подтвердить ее, а может быть и доказать (установить истинность, верифицировать), либо опровергнуть (фальсифицировать).

Вероятность истинности особенно повышается в том случае, когда факты, подтверждающие гипотезу, являются разнородными. С одной стороны, подтверждение гипотезы идет от утверждения следствия к утверждению основания, что делает характер гипотезы вероятностным. Но принятие гипотезы осуществляется именно по вероятностно-утверждающему модусу на основании верификации ее следствий. C целью повышения достоверности гипотезы необходимо брать все множество взаимосвязанных следствий {C}. С другой стороны, чем большее число следствий отсутствует, тем более вероятна степень опровержения высказанной гипотезы. Но гипотеза окончательно отвергается, если обнаруживаются факты, противоречащие вытекающим из данной гипотезы свойствам.

На следующем четвертом этапе происходит сопоставление выведенных из гипотезы следствий с имеющимися наблюдениями, результатами экспериментов, научными законами, то есть множество следствий {C} фактуального характера подвергается эмпирической проверке. Очень веским доводом в пользу гипотезы является эмпирическое обнаружение такого эффекта, существование которого ранее не было известно и было предсказано лишь исходя из положений гипотезы. Таким доводом в пользу общей теории относительности стало обнаружение искривления луча света при прохождении вблизи массивных тел (Солнце) – эффект, который до гипотезы Эйнштейна предсказан быть не мог.

Самый действенный способ повышения достоверности гипотезы является обнаружение предполагаемого объекта, явления или свойства. Примерами могут служить открытие планеты Нептун или ряда островов в Северном Ледовитом океане, обнаруженных в начале "на кончике пера". Но если предполагаемый объект все-таки не обнаружен, то это может служить опровержением гипотезы только в том случае, когда рассмотрен весь спектр его возможного появления.

И, наконец, на заключительном, пятом этапе идет процесс принятия или отвержения гипотезы. Если каждое из следствий множества {C} согласуется с опытом, то гипотеза считается подтвержденной (иногда даже можно заключить, что она верифицирована) и превращается в достоверное знание, в научную теорию. Если же хотя бы одно из следствий множества {C} не согласуется с опытом, то гипотеза или отвергается, или продолжает свое существование до полного подтверждения или полного опровержения.

На первый взгляд представляется, что опровержение гипотезы есть простое воспроизведение аналога схемы отрицающего модуса дедуктивной логики. Но в дедуктивной логике данный модус применяется для получения достоверного знания. В случае же эмпирического познания многие моменты не являются жестко определенными, а потому ход опровержения будет отличаться от простого его применения.

В самом деле, допустим, что имеется дедуктивное выведение. Наличие такого вывода при хорошо развитой дедуктивной теории можно установить надежно, а потому не будем сомневаться в выводе вида Г, H Þ С. Допустим далее, что опыт показывает отсутствие некоторого факта, заявленного как следствие гипотезы, то есть наличие . Тем самым возникло противоречие С и . Означает ли это, что надо сразу же отбросить гипотезу H как неверную? Пожалуй, нет. В данной ситуации возможно несколько вариантов объяснения возникающего противоречия.

Во-первых, можно предположить, что данные опыта неверны и на самом деле имеет место как раз С, а не , то есть подвергаются сомнению результаты эмпирической проверки (опытный факт). Таким образом, что должно быть отвергнуто – гипотеза Н или свидетельство С, еще только следует установить дальнейшими проверками.

Во-вторых, даже в том случае, если удалось окончательно доказать наличие , гипотеза H не может быть отброшена как неверная. Ведь С выводилось не просто из гипотезы H, а из H, взятого совместно с совокупностью теоретических сведений Г. Поэтому можно допустить, что противоречие между С и  есть результат неучтенного какого-то обстоятельства, которое должно входить в Г, а на самом деле в нем отсутствует. Следовательно, можно, не отбрасывая гипотезу H, видоизменить Г на Г', где Г' – это новая теоретическая конструкция, в которой учитывается данное обстоятельство.

Из данного рассмотрения видно, что гипотезу не так уж и легко бывает опровергнуть. Для этого необходимо убедиться, что эмпирический результат  твердо установлен и не вызывает сомнений и, кроме того, что не удается устранить различие между теоретическим и эмпирическим допущением каких-то факторов, не учитываемых в Г, несмотря на все попытки это сделать. Только при учете всех этих обстоятельств можно заключить о неверности именно гипотезы H.

Рассмотрим все эти случаи на примере создания Д.И.Менделеевым своей знаменитой таблицы химических элементов. Д.И.Менделеев оставил некоторые клетки в своей таблице незаполненными, так как в то время соответствующие химические элементы не были известны. Одно из таких мест отводилось Менделеевым химическому элементу, который он назвал экаалюминием. Он теоретически вычислил атомный вес экаалюминия и предсказал его свойства. Через некоторое время экспериментально был получен новый химический элемент, названный галлием. Его химические свойства совпадали с химическими свойствами с гипотетическим экаалюминием, но опытная проверка его атомного веса показала расхождение с теоретически предсказанным Д.И.Менделеевым. На этом основании была поставлена под сомнение гипотеза Д.И.Менделеева. Однако Д.И.Менделеев не согласился с этим выводом и настоял на перепроверке результатов опыта. При более тщательной проверке результаты экспериментов совпали с предсказанными им, а источником первоначального расхождения оказалось наличие в образцах галлия, по которым эмпирически устанавливался атомный вес примесей других химических элементов.

В связи с данным примером заметим, что по мере того, как с помощью гипотезы H удается получить объяснение все новых и новых фактов, доверие к ней растет и она переходит в разряд теории, то есть становится широко признанным рабочим инструментом исследователя. Теперь при возникновении расхождения между теоретически вычисленной величиной и эмпирически наблюдаемой, для объяснения этого несоответствия обращаются не к критике теории, а ищут некоторые неучтенные факторы. Для опровержения теории всегда требуется очень веские основания.

Описанная выше общая методическая схема построения гипотез представляет собой лишь идеализированную модель того, как она используется в реальных условиях.