Формы познания
Формами называют различные результаты познавательной деятельности, в которых представлено и организовано научное и техническое знание. Среди них – факт, гипотеза, закон, принцип, теория.
Факт. Факты образуют живую ткань любого знания. В науке и технике – они воздух, которым дышит ученый, исследователь. Но факты еще надо добыть, описав их на языке теории, передать их смысл и оформить в виде истинных суждений. Субъект познания обращен к объектам и получает в виде итога знание в форме фактических суждений. Вместе субъект–объект–знание образуют так называемый «золотой треугольник познания».
В научном мышлении факт выражен в виде единичного суждения, даже если речь идет о совокупности многих объектов. Но описание факта в науке всегда, как говорят методологи, «теоретически нагружено», т. е. связано с определенной концепцией и теоретическими терминами. Подчеркнем: в самой действительности никаких фактов нет, они – в головах людей.
Факты можно подразделить в целом при сравнении их друг с другом на однородные – все случаи притяжения тел к Земле, рождения живых существ и их смерти, необходимой связи людей друг с другом в обществе и т. п.; неоднородные – трение тел, магнетизм, питание живых существ, парламентские выборы и т. д.; массовидные – для групп и совокупностей любого рода вроде взаимодействий частиц материи, молекул газа, демографических процессов; фундаментальные – как переход тепла от более нагретого тела к менее нагретому; нефундаментальные – характер ветвления кроны дерева, размещение в городе торговых точек, поломка машины.
Однородные факты могут быть обобщены, когда познание «схватит» более глубокую сущность с помощью тех или иных методов познания. Так, фундаментальный закон природы – закон сохранения энергии – на деле сформулирован путем обобщения законов сохранения механической, тепловой и электрической энергии. Известный физик Макс Борн писал: «Все наше познание природы начинается с накопления фактов, многочисленные факты обобщаются в простые законы, а последние в свою очередь обобщаются в более общих законах».
Гипотеза. Эта форма научного познания ведет исследователя на основе фактов разного рода через предположение, возможное объяснение к научной теории. В современной науке гипотезы – это своеобразные локомотивы науки. Вместе с тем в истории науки гипотез, не ставших законами, принципами и теориями, – бесчисленное множество. Поэтому говорят, что наука – это кладбище гипотез. Эти гипотезы, которые вызывались в воображении исследователей теми или иными реальными проблемами, равно как и химерическими – такими как создание «вечного» двигателя – сами подталкивали к сбору новых фактов.
В своем развитии гипотеза как предположение проходит ряд стадий: накопления фактов; выдвижения простейшего предположения, часто на базе аналогии; накопления новых фактов; формулирования зрелой гипотезы и получения следствий из нее, вплоть до развертывания целой теории; подтверждения гипотезы или ее опровержения. В последнем случае гипотеза превращается в закон, принцип в рамках аксиоматической системы или даже становится теорией. Все зависит здесь от уровня общности гипотезы. Формально гипотеза – это суждение или связанная группа суждений, логическая система. Но настоящая научная гипотеза никогда не «берется с потолка». Она связана со всем знанием о предмете, междисциплинарным знанием, методологией вроде логики и математики и из них выводится.
Иногда гипотезу противопоставляют опыту, считая ее интеллектуальной спекуляцией. Так, Исаак Ньютон говорил: «Гипотез не измышляю!». Однако он сам находился среди гипотез, как среди пчел в улье. Разве не было у него гипотезы о мировом эфире, о бесконечно большой скорости передачи взаимодействий, об абсолютных пространстве и времени? Другое дело, что Ньютон не осознавал их как гипотезы и считал очевидными. Мы слишком многое считаем очевидным и в итоге заблуждаемся!
Закон. Эта форма есть как бы ставшее, состоявшееся знание, чаще всего – результат индукции, аналогии, синтеза и подтверждения гипотез опытом. Закон науки схватывает повторяющееся, прочное, необходимое, существенное, устойчивое в массе явлений любой природы. Логическая форма закона – суждение. В математике его эквивалент – теорема.
Различают всеобщие, частные и конкретные законы. Для физического мира всеобщими законами будут законы симметрии или сохранения; частными будут законы отдельных областей физического (механики, теплоты, оптики) и духовного (психики, языка, мышления); о конкретных законах отдельных объектов мы нередко узнаем из практики. По их характеру выделяют качественные и количественные законы. Первые чаще всего можно встретить в сфере сложных систем: техники, экономики, управления и пр.
Необходимо разделить законы по их назначению: законы для описания и законы для объяснения. Описателен, например, закон всемирного тяготения, так как он не объясняет причину тяготения; напротив, объясняющий закон говорит о том, почему протекает данное явление, почему именно так устроен данный объект. Логическая форма последнего – «Если…, то…». При этом важно оговорить условия и разного рода ограничения. В методологии поэтому различают законы дозволения (их большинство) и законы запрета, такие как недостижимость абсолютного нуля температуры, невозможность передачи тепла от холодного тела к нагретому, разгон тела с массой покоя до скорости света. Вообще познание лишь тогда достигает глубины и совершенства, когда оно выходит на дорогу обобщений в объяснении многообразия действительности в форме законов.
Принципы. Вспомним теперь, что было сказано выше: закон – это нечто подобное математической теореме. Если же закон помещен не в конец, а в начало цепочки познания, то формально его роль такая же, как аксиомы в математике. То же самое можно проделать и с гипотезами: из них можно развернуть цепочку следствий. В итоге перед нами будет уже в аксиоматической теории то, что в естествознании и в технических теориях называют принципом или началом. Иначе говоря, принцип – утверждение, однопорядковое с законом, но помещенное в начало цепочки умозаключений и выводов, а закон – следствие. Совокупность фундаментальных понятий, определений и принципов образует аксиоматику теории. Но в ряду начальных утверждений теории могут быть и фундаментальные факты, такие как постоянство скорости света в теории относительности или дискретности действия в квантовой механике. Это – принципиальные факты.
Принципы совместно с научной картиной мира, специальной исследовательской программой и парадигмой – особым углом зрения на проблемы некоторой предметной области, фундаментальными понятиями, гипотезами и законами – подводят нас к возможности развернуть научную теорию.
Научная теория. Под научной теорией как раз и понимают систему утверждений об объектах, связанных отношениями выводимости и зависимости. Научная теория – это не только форма познания, но и главная единица теоретического знания, с которой сталкивается всякий, кто учится, исследует, конструирует, проектирует и действует. Говорят, что нет ничего практичнее, чем хорошая научная теория.
Теория имеет сложную структуру. В ее состав входит «ядро», или основания теории, т. е. система принципов и основных понятий. В формальных теориях в ее состав включают правила операций над величинами и язык – термины и символы. Последний тип теорий – это высший, предельный тип. Он характерен для математики и математической логики – в основном дедуктивных по способу вывода теорем и следствий, а также приложений в практику. Вместе с тем никому еще не удалось выстроить теорию на одном-единственном принципе: как правило, их всегда несколько.
Выше уже говорилось о том, в каких отношениях должны находиться аксиомы или принципы теории. В целом в основаниях не бывает противоречащих друг другу и лишних принципов, хотя могут быть и не все необходимые принципы. Это определяется вмешательством заданного многомерного пространства и его топологии. Заметим, что в основаниях теорий аксиоматического типа содержится также и всевозможное количество следствий, т. е. принципы – это «свертка» всех возможных утверждений теории, их «консервы». Подобный концентрат информационно хорошо обозрим, он эвристичен, лишь бы мы сами владели техникой вывода и логикой. Заманчиво было бы уложить хотя бы крупные блоки информации о мире и о нас в подобные «свертки»!
Теории можно подразделить, противопоставив описательный и объясняющий подходы, и получить следующие разновидности: феноменологические, полуфеноменологические, объясняющие. В первых вообще не пытаются свести описание явлений (феноменов) к внутренним законам (фенология, описательная астрономия и т. п.). Вторые характерны для технического и технологического знания (теория машин и механизмов, электротехника, химические технологии и др.). Для них важнее всего прагматическая и прикладная стороны. Третий тип – это фундаментальные теории природы, общества и мышления от космологии и физики до социологии, психологии и логики.
Теории можно различать по их целям, методам и функциям на описательные, объясняющие, классифицирующие, жестко детерминированные и статистические. Для нас важна классификация по уровню развитости, которая обусловлена неизбежным различием в фактуальной базе теорий, языке, методах получения знания и способах проверки его на достоверность. Тогда мы получим теории трех типов: эмпирические; математизированные; дедуктивные. Последний тип подразделяется по степени близости к идеальному виду на гипотетико-дедуктивные и аксиоматические теории. Можно заподозрить, что вся эта классификация отображает исторический ход развития теорий, который математика в общем-то в основном прошла – историкам науки это известно. Содержательные теории физики, теории управления и информатики близки к тому. Вместе с тем история науки не закончена, и предельным состоянием ее был бы идеал единой аксиоматизированной и формализованной науки. Увы! Такое состояние знания есть явная асимптота процесса познания.
