2. Наименование темы: «Методы и структура научного познания. Логика и закономерности развития естествознания», лекция, отведено 2 часа.

2.1. Научное познание: особенности, методология, структура.

2.2. Логика и закономерности развития науки.

2.3. Особенности современного этапа развития естествознания.

2.1. Научное познание: особенности, методология, структура.

Научное познание есть процесс сознательного и целенаправленного получения нового знания. Но человечество в своей истории накопило самые разные по своему характеру знания: житейские, религиозно-мифологические, художественные, научные. Как видим, научные знания – только один из многих других видов человеческого знания.

Каковы же особенности научного познания, отличающие его от других форм познавательной деятельности людей? Научное познание:

- имеет системный, упорядоченный характер, так как существует в форме опытных данных, понятий, законов, гипотез, теорий, которые объединяются в единую логически обоснованную и связную систему на основе определённых принципов;

- имеет своим объектом как предметы и явления реального мира, так и их мыслительные аналоги – понятия, законы, числа, формулы, схемы и т.п.;

- выступает как познание теоретическое, то есть оно имеет целью постижение истины ради самой истины, а не направлено только на решение практических задач;

- характеризуется объективностью открываемых истин, то есть стремится понять действительность, как она существует сама по себе, независимо от познающего субъекта, его пристрастий и предпочтений, а отсюда – и такие специфические способы обоснования научного знания, как: логическая доказательность (выводимость одних знаний из других), согласованность (непротиворечивый характер), повторяемость в наблюдении.;

- характеризуется универсальностью, то есть общезначимостью, общеприменимостью;

- требует простого, строгого и однозначного научного языка;

- характеризуется большим информационным и прогностическим потенциалом.

Для научного познания существенно не только то, что исследуется, то есть предмет науки, но и то, как исследуется, то есть методы научного познания. В общем смысле метод – это совокупность действий, призванных помочь достижению желаемого результата. В науке таким результатом является истинное, достоверное знание. Метод для науки – это, образно выражаясь, её «глаза». Не случайно английский учёный и философ XVII в. Ф. Бэкон сравнивал метод со светильником, освещающим путнику дорогу в темноте.

Значение методов в науке столь велико, что они стали особым предметом анализа и обсуждения. В результате возникла самостоятельная научная дисциплина – «Методология научного познания», что дословно означает «учение о методах». Методы научного познания можно определить как те способы, правила, приёмы, которые позволяют получать, проверять и передавать научные знания.

Научный метод всегда опирается на предварительное знание, находящее своё общее выражение в научных теориях. Научные методы – это, по сути, оборотная сторона теорий: научная теория, объясняя какой-либо фрагмент реальности, в то же время показывает, как к этой реальности следует подходить, как её исследовать. В свою очередь метод, направляя и регулируя познавательную деятельность, способствует дальнейшему приращению теоретического знания. Так в ходе научного познания метод и теория как бы переходят друг в друга, взаимопревращаются: теория есть метод «в свёрнутом виде», а метод – теория, «опрокинутая в будущее».

В научном познании, а оно, напомним, включает около 15 тыс. дисциплин, существует огромное множество методов. К тому же их объём постоянно увеличивается. Выделение разных групп методов, то есть их классификация осуществляется по разным основаниям: по широте «охвата» реальности, по степени общности, по применимости на разных уровнях познания и т.д.

По области применения они делятся на общенаучные и специально-научные, или частные методы познания.

Первая группа методов имеет весьма широкий спектр применения, то есть используется во всех науках и на всех уровнях научного познания. К ним относятся методы наблюдения, описания, измерения, эксперимента, анализа, синтеза, индукции, дедукции и т.д. Вторую же группу образуют методы, которые используются только в отдельных, конкретных науках, например, метод «меченого атома» в биологии, метод томографии земных недр в геологии и т.п.

В действительности эти две группы методов не существуют изолированно, так как:

- имея общий подход к познанию, отдельные науки адаптируют его к своему предмету исследования, способствуя в то же время развитию всей научной методологии;

- каждый учёный пользуется и общепринятыми, и специально-научными методами познания, а характер их сочетания зависит от природы изучаемых объектов, от условий исследования и т.д.;

- в последнее время всё большее значение приобретают методы междисциплинарных исследований, возникающие на «стыке» разных наук: методы биофизики, биохимии, биогеохимии и др.

Образно говоря, специально-научные методы определяют тактику научного исследования, а общенаучные – его стратегию, а потому охарактеризуем вкратце основные общенаучные методы познания.

Наблюдение – целенаправленное изучение объектов, которое опирается на чувственные способности человека и доставляет первичный материал для научного исследования.

Научное наблюдение в отличие, например, от обычного, характеризуется рядом особенностей:

- целенаправленностью и избирательностью: внимание наблюдателя фиксируется только на тех свойствах объекта, которые связаны с предварительно поставленной задачей;

- планомерностью: наблюдение проводится строго по плану, составленному соответственно задаче исследования;

- объективностью, то есть возможностью контроля результатов наблюдения либо за счёт повторного наблюдения, либо путём использования других методов исследования;

- полнотой, точностью, однозначностью.

С развитием науки наблюдение становится всё более сложным и опосредованным за счёт использования технических средств – приборов, измерительных инструментов, лабораторного оборудования. Их нарастающее совершенствование приводит к громадному расширению возможностей процедуры наблюдения.

Итогом научного наблюдения является описание – фиксация средствами естественного или искусственного языка сведений об изучаемых объектах.

В свою очередь наблюдение и описание включают в себя проведение разнообразных измерений, что обеспечивает строгость и точность естественно-научного знания. Измерение – такой познавательный процесс, в котором устанавливается отношение одной (измеряемой) величины, характеризующей изучаемый объект к другой, принятой за постоянную (то есть единицу измерения), для чего используются специальные технические устройства – часы, весы, термометр и т.д.

Важнейшим методом естественно-научного познания является также эксперимент. В отличие от наблюдения этот метод предполагает активное воздействие экспериментатора на изучаемый объект и условия его существования.

Эксперимент (от лат. – «проба», «опыт») есть способ активного, целенаправленного исследования объектов в специально создаваемых и строго контролируемых условиях, что позволяет восстановить ход явлений при повторении условий. Это означает, что условия эксперимента, а также проводимые при этом наблюдения и измерения могут быть повторены столько раз, сколько это необходимо для получения достоверных результатов.

В зависимости от тех проблем, которые решаются в ходе экспериментов, они подразделяются на исследовательские и проверочные.

Исследовательские эксперименты дают возможность обнаружить у объекта новые, неизвестные свойства. Так, опыты Э. Резерфорда по бомбардировке золотой фольги альфа-частицами, привели к обнаружению ядра атома, а тем самым – к рождению ядерной физики.

Проверочные эксперименты служат для проверки и подтверждения тех или иных теоретических предположений. Например, существование целого ряда элементарных частиц было вначале предсказано теоретически, и только позднее они были обнаружены экспериментально.

Экспериментальный метод возник в XVII в., когда Г. Галилей впервые соединил научное мышление с контролируемым и математически обработанным экспериментом. Галилей впервые использовал и мысленный эксперимент (осуществляется над теоретическими, идеальными объектами), с помощью которого сформулировал важнейший для физики принцип инерции. С тех пор эксперимент, распространившись на все области естествознания, значительно усложнился по своей технической оснащённости, по методам обработки его результатов. В настоящее время, например, широко используется компьютерный эксперимент, который моделирует как сами объекты, так и те воздействия, которые могут быть на них оказаны.

В целом же все многообразные виды экспериментов составляют мощную эмпирическую базу естествознания, играя решающую роль как в его развитии, так и в проверке истинности его изысканий.

Важнейшими общенаучными «взаимодополнительными» методами познания выступают анализ и синтез, индукция и дедукция. В чём их суть?

Анализ есть такой метод познания, который включает мысленное (или реальное) расчленение предмета исследования на составные части для всестороннего изучения их свойств и отношений.

Синтез есть процесс соединения ранее выделенных частей предмета в единое целое, в систему с целью её более глубокого, обобщённого познания.

Индукция (от лат. – «наведение») – такой метод получения знаний, при котором мысль учёного движется от частного к общему, то есть идёт путём обобщения данных наблюдения и эксперимента. Наиболее надёжный результат научного познания может обеспечить полная индукция, охватывающая все явления определённого класса, но поскольку в реальности это практически невозможно, учёные вынуждены ограничиваться неполной индукцией, выводы которой не имеют строго однозначного и достоверного характера.

Дедукция (от лат. - «выведение») – такой метод получения знаний, при котором учёный делает умозаключение от общего к частному, то есть идёт от общих посылок к заключениям о частных случаях. Дедуктивный метод даёт надёжное, достоверное знание, но при условии истинности общих посылок и соблюдении правил логического вывода.

Большую роль в научном познании играют также методы аналогии, абстрагирования, моделирования.

Аналогия – такой приём познания, при котором наличие сходства признаков непосредственных объектов позволяет предположить их сходство и в других признаках. В результате происходит перенос знания, полученного в ходе изучения какого-либо одного объекта, на другой, менее изученный. Например, обнаруженные у света явления интерференции и дифракции позволили сделать вывод о его волновой природе по аналогии со звуком, волновой характер которого был установлен точно. Применение этого метода требует особой осторожности: только при соблюдении строгой системы правил переноса знаний с модели на прототип, выводы по методу аналогии приобретают доказательную силу.

Абстрагирование (от лат. – «отвлечение») – такой приём мышления, при котором исследователь отвлекается от единичного, случайного, несущественного и выделяет общее, необходимое, существенное у определённого класса предметов для их объективного познания. Результатом этого процесса является образование научных понятий (абсолютно твёрдое тело, точка, прямая, человек, генетический код и т.д.). а далее теоретическая мысль восходит от абстрактного (существенного, но одностороннего) к конкретному (полному, всестороннему, целостному) знанию о предмете.

Когда прямое изучение объекта либо невозможно, либо нецелесообразно, учёные используют моделирование – метод замещения изучаемого объекта подобным ему по ряду свойств и характеристик. Данные, полученные при изучении модели с определёнными поправками, переносятся на реальный объект. При этом различают модели предметные (вещественно-технические), знаковые (схемы, чертежи, формулы и т.д.) и мысленные (мысленно-наглядное представление знаков и операций с ними). В последнее время широкое распространение получило компьютерное моделирование, при котором в качестве модели выступает алгоритм (программа) функционирования объекта.

Ещё одно основание классификации методов научного познания связано с выделением в его структуре двух уровней – эмпирического и теоретического. Соответственно этому различают методы эмпирические и теоретические.

К настоящему времени наука превратилась в сложное, системно организованное образование с чётко просматриваемой структурой. Основными элементами этой структуры выступают уровни научного познания, используемые ими методы, а также формы научного познания – те абстракции, в которых фиксируются, хранятся и используются научные знания и которые служат способом их организации – научные факты, понятия, законы, гипотезы, теории, принципы, научные картины мира.

Воспроизведём для наглядности эту структуру в схеме.

Уровни научного познания	Объект познания	Методы научного познания	Формы научного познания
Теоретический	Идеальные объекты	- системный метод; - математическое моделирование; - теоретические анализ, синтез; - метод восхождения от абстрактного к конкретному; - выдвижение гипотез; - аксиоматизация; - индукция, дедукция; - мысленный эксперимент; - идеализация.	Научная картина мира ↑ ↓ принципы ↑ ↓ теории ↑ ↓ гипотезы ↑ ↓ теоретические законы ↑ ↓ научные понятия
Эмпирический	Реальные предметы и явления	Методы систематизации знания: - индукция, дедукция и др.; - предметное моделирование; - аналогия; - идеализация; - абстрагирование; - классификация. Методы получения исходной информации: - эксперимент; - измерение; - описание; - наблюдение.	Эмпирический закон ↓ ↑ Научный факт ↓ ↑ Данные наблюдения и эксперимента

Рассмотрим вкратце эту структуру со стороны её уровней.

Эмпирический (от греч. – «опыт») уровень познания характеризуется:

- непосредственным исследованием реально существующих чувственно воспринимаемых объектов в ходе взаимодействия с ними исследователя;

- преобладанием живого созерцания и хотя здесь всегда присутствуют рациональные моменты (понятия, суждения, умозаключения), но они играют подчинённую роль;

- отражением объектов со стороны их внешних свойств и отношений, то есть того, что является учёному в его чувственном опыте, возможности которого могут быть расширены применением технических средств (микроскопа, телескопа и т.д.);

- использованием таких методов исследования, как наблюдение, описание, измерение, эксперимент и др.

Задачей эмпирического познания является сбор, накопление, группировка, обобщение исходного опытного материала, приобретающего статус научных фактов. Все эти операции осуществляются при помощи эмпирических методов познания. Научные факты составляют главную опору, «хлеб» науки, её эмпирический базис. При этом факты чувственного опыта становятся научными фактами, только если они:

- составляют исходный предмет исследования;

- выражены и описаны в языке данной науки;

- воспроизводимы многократно разными наблюдателями;

- интерпретированы на основе определённой объяснительной идеи, теории.

На эмпирическом уровне познания производится также первичная систематизация полученных фактических данных в виде таблиц, схем, графиков и т.п. Здесь возможны индуктивные обобщения, приводящие к открытию эмпирических законов. В таких законах фиксируются опытные истины. К ним можно отнести законы Кеплера в астрономии, законы Ома, Фарадея в физике и т.д.

Теоретический уровень познания характеризуется следующим:

- учёный работает здесь не с реальными, а с идеальными объектами – идеализациями (материальная точка, идеальный газ, абсолютно чёрное тело и т.д.);

- преобладает рациональный момент, мыслительная деятельность, осуществляемая по правилам логического вывода и доказательства, а живое созерцание играет здесь вспомогательную роль;

- на этом уровне познания происходит раскрытие наиболее глубоких, внутренних существенных сторон и связей целых классов объектов, что выводит учёных на уровень их сущности.

Теоретический уровень пользуется аксиоматическим методом, системным, математическим моделированием и т.д.

Задачей теоретического уровня познания является объяснение научных фактов и эмпирических законов. Движение от эмпирии к теории осуществляется через научную проблему. Она возникает в том случае, когда вновь установленный факт не получает своего объяснения на основе уже существующей теории. В таком случае недостаточно только обобщения фактов. Здесь необходимы опытные знания, а также творческое воображение, интуиция, догадка, удача и огромное напряжение ума учёного (или коллектива учёных), в результате чего происходит как бы творческая переорганизация опытного материала на основе определённых исходных принципов. Выходит, что теория не вырастает непосредственно из эмпирии, а существует как бы над ней и в связи с ней.

Результатами и формами научного познания являются:

- научные понятия, то есть термины, наделённые определённым значением и позволяющие постичь вещи в их глубокой сущности за счёт приёмов абстрагирования, обобщения, идеализации;

- законы науки – теоретические суждения об общих, существенных, необходимых и повторяющихся связях и отношениях объектов, которые выражаются через соответствующие научные понятия;

- научные гипотезы, которые выдвигаются для решения научных проблем и представляют собой предположительное, теоретическое объяснение опытных данных;

- научные теории – это система истинного, уже доказанного и подтверждённого (поначалу гипотетического) знания, которое даёт описание и объяснение определённого фрагмента реальности посредством системы законов;

- принципы – наиболее общие и важные положения и теории, составляющие её фундамент;

- научная картина мира – это целостная система представлений об общих свойствах и закономерностях природы, возникающая в результате обобщения и синтеза основных естественно-научных понятий, принципов, методологических установок. Различают общенаучную картину мира, картины мира наук, близких по предмету познания (например, естественно-научная картина мира), а также картины мира отдельных наук (физическая, астрономическая, химическая, биологическая и др.). При этом некоторые отдельные, но наиболее развитые в определённый исторический период отрасли естествознания (лидеры науки) оказывают наиболее сильное влияние на формирование всей естественно-научной и даже общенаучной картины мира.

Система методов естественно-научного познания не является застывшей, раз навсегда данной. Напротив, в разные исторические периоды на первый план выходили разные группы методов, различные методологические программы.

В XVII веке, в эпоху зарождения классического естествознания возникли две разнонаправленные методологические программы развития науки: эмпирическая (индукционистская) и рационалистическая (дедукционистская).

Эмпиризм (Ф. Бэкон): истинное знание наука получает за счёт движения от единичных эмпирических фактов через обобщение к установлению общих принципов и законов, то есть индуктивным путём.