Модуль іі. Філософсько-методологічні принципи та проблеми сучасної науки

Тема 4. Систематика методологічних принципів, критерії їх відбору та роль в процесі наукового пізнання

План викладу

4.1. Принцип відповідності.

4.2. Принцип невизначеності.

4.3. Принцип доповнювальності.

4.4. Принцип неможливості (заборони, вилучення).

4.5. Принцип симетрії (інваріантність).

Ключові поняття й терміни: принцип, відповідність, невизначеність, доповнювальність, неможливість, симетрія, інваріантність, квант, хвильова функція, спін.

До появи сучасних фундаментальних теорій (релятивістської механіки, теорії відносності, квантової фізики, космології), тобто до ХХ сторіччя, структура наукового знання в межах класичної науки на протязі декількох сторіч вважалася повністю незмінною і закономірності знання ототожнювалися з об’єктивною реальністю. При цьому вважалося, що будь-яка фундаментальна теорія природознавства є методичним синтезом апріорного та емпіричного знання. При цьому апріорні принципи, які І.Кант називав всеузагальненими законами природи або аналогіями експерименту, самі по собі не давали „будь-якого змістовного знання, яке б дозволяло орієнтуватися в світі явищ” 22.

Не були предметом детального аналізу такі найбільш важливі структурні елементи класичної науки як теорія, поняття, принцип, концепція та, переважна більшість категорій природно-наукового знання. Пошуки їх змісту та інтерпретацій залишалися поза увагою філософів та природознавців.

Головною визначальною особливістю сучасної науки (з ХХ сторіччя і до тепер) у порівнянні з класичною наукою є суттєва зміна співвідношення, значення і ролі емпіричного та теоретичного пізнання на користь останнього. Завдяки створенню радикально нових за своєю суттю теорій сучасної фізики (теорії відносності, квантової механіки тощо) виникла невідкладна необхідність систематичного логіко-гносеологічного аналізу не лише існуючих понять, концепцій, сукупності принципів, які стали більш гнучкими, але й відповідного вивчення заново створених категорій сучасної науки. Надзвичайна складність процесу еволюції понять квантової механіки переконливо показана в монографії М. Джеммера 24. Не менш важливим є уточнення наявної термінології, тобто пошук і вибір саме такого визначення назви відповідного терміну (категорії, концепції принципу або навіть нової теорії), яке б найбільшою мірою розкривало чи віддзеркалювало основну ознаку, філософську та природознавчу суть зазначених понять та теорій.

Природно, що проблема визначення поняття є перш за все гносеологічною, оскільки існуючій глосарій природничих наук у багатьох випадках не має такого всеохоплюючого змісту, який би в повній мірі розкривав суть як окремих об’єктів, так і явищ сучасного природознавства, що втрачають „унаочнення”, притаманне класичній науці.

Наприклад, невиправданим є вживання термінів „частинка” або „мікрочастинка”. Більш повно їх суть відображають такі терміни як „квантовий мікрооб’єкт” або „система квантових мікрооб’єктів”. До речі, термін „елементарні частинки”, який теж є широко розповсюдженим, слід якщо не замінити, то хоча б обов’язково брати в лапки, підкреслюючи його умовність щодо реальної суті таких понять як „елементарність” та „частинка”.

Більш повну суть сучасної фізичної теорії відображує термін „квантова фізика”, що в навчальній літературі (див., наприклад 5; 15), поступово витісняє назву „квантова механіка”. Потребує також подальшого уточнення або заміни існуюча назва фізичної теорії простору–часу – „теорія відносності” (спеціальна чи загальна).

Неприпустимим, на наш погляд, є й вживання в термодинаміці (розділ класичної фізики) такої назви, як „основні закони термодинаміки”. Виходячи з того, що зазначенні універсальні закономірності є узагальненням багатовікового досвіду людства, більш коректно-доцільним є використання термінів „принципи термодинаміки”. Підставою для такого твердження є перш за все те, що термін принцип походить від латинської „principium”, тобто початок або основа і тому є по суті визначальним положенням будь якої теорії, науки, світогляду. Такому визначенню цілком відповідають апріорні принципи класичної фізики (все-узагальнені закономірності природи за Кантом) або узагальнення історичного досвіду, накопиченого людством. Прикладами апріорних принципів є, зокрема, перші два принципи термодинаміки, принцип інваріантності електричного заряду та ряд інших.

Поряд з апріорними принципами (аналогами практичного досвіду та експерименту) значну роль в процесі наукового пізнання, в становленні посткласичної науки відіграють теоретичні принципи, які є творінням науковців. До таких принципів відносяться третій принцип термодинаміки (теорема Е.Нернст), принципи теорії відносності А.Ейнштейна щодо фундаментальної інваріантності швидкості світла, принцип еквівалентності інерціальної та гравітаційної маси, а також деякі інші.

Поряд з зазначеними апріорними та теоретичними принципами природознавства не менш важливими є методологічні принципи, які відомий фахівець в галузі філософії та історії науки М.Ф.Овчінніков називав “принципами теоретизації знання” 46. Суть методологічних принципів фізики, як основи природознавства, їх класифікація та методологічна роль в науковому пізнанні найбільш повно представлена в монографіях (імена авторів монографій дати) 58, 67, 68 та в рецензії В.П.Визгіна [14] на зазначені монографії.

Методологічні принципи являють собою певні моделі, ефективні засоби для інтерпретації існуючої реальності в межах конкретних наук або циклу наук на різних стадіях їх розвитку, відображаючи проникнення вирішальних ідей такого розвитку та їх узагальненого взаємозв’язку в процесі пізнання.

Свою евристичну та конструктивну роль при побудові нових теорій більшість методологічних принципів (таких, як принцип простоти, симетрії, збереження та інші) відіграла ще на перших стадіях розвитку природознавства. „В умовах відсутності теоретичного підгрунття, коли фізики вимушені зайнятися розробкою нових теорій, ці принципи виявляються одним з найважливіших інструментів” 14.

При цьому методологічні принципи стають по суті не лише принципами відбору, своєрідними критеріями істинності існуючих теоретичних моделей чи концепцій, але й принципами генезису обраної теорії чи концепції.

Подібну оцінку методологічних принципів поділяє В.П.Визгін, стверджуючи, що „рухаючись різними шляхами, вивчаючи дослідницьку практику теоретиків-конструкторів нових фундаментальних теорій, довготривалі філософські зв’язки фізиків, удосконалюючи історико-графічні моделі розвитку наукового знання, – ми приходимо до методологічних принципів” 14. Отже, один з можливих варіантів виходу на ту чи іншу сукупність методологічних принципів є пошук найбільш повної відповідності певної історико-графічної моделі щодо існуючої реальності.

Суттєвим внеском М.Ф.Овчіннікова в методологію науки є висновок про те, що до тепер „інтенсивно формується методологія науки, як відносно самостійна область знання та специфічної теоретичної діяльності” 58. Не менш важливим є твердження про те, що запропонований ним розподіл методології на два рівні (філософський та спеціально науковий), неминуче зумовлює необхідність розробки третього рівня методології, так званої комунікативної методології.

Саме комунікативна методологія здатна забезпечити взаємозв’язок між зазначеними вище методологіями, незалежно від того, чи відноситься спеціальна методологія лише до певної науки (фізики, хімії тощо), чи вона охоплює все природознавство.

Тому рівень комунікативної методології „містить у собі систему методологічних принципів, які задають певні вимоги відносно теоретичного знання” 58, 68.

Формулювання тих чи інших методологічних принципів з урахуванням подальшої еволюції, удосконалення, а також визначення основних філософсько-методологічних проблем є головним завданням філософії і методології посткласичної науки.

Найбільш яскраво це виявляється при кризовому стані існуючої теорії /класична – релятивістська – квантові механіки, квантова гіпотеза М.Планка тощо/. За таких обставин дослідник мимоволі стає методологом власної наукової діяльності /Д.Максвелл, Н.Бор, М.Планк, А.Ейнштейн/. Методологічні принципи регулюють та прискорюють процес наукового пізнання, творчого розвитку, сприяють наближенню теоретичних уявлень до об’єкта дослідження.

У випадку створення фундаментальних наукових теорій притаманну їм неповноту емпіричного базису досить ефективно компенсує певна сукупність методологічних принципів. При цьому важливим є те, що концепція методологічних принципів сама по собі може бути своєрідною дослідницькою програмою не лише для певної науки, але й циклу суміжних наук (природознавства в цілому).

Більше того, відповідні методологічні розробки однієї науки (перш за все фізики) можуть бути використані для подальшого удосконалення методології щодо інших природничих наук (хімії, біології та інших) шляхом пошуку аналогічної системи методологічних принципів. Наприклад, рівняння Шредінгера (основне рівняння квантової механіки) у сукупності з методологічним принципом неможливості (заборони) є по суті основою всієї неорганічної хімії.

Кількісний та змістовний відбір методологічних принципів визначається перш за все оцінкою значення кожного з них для найбільш повного з’ясування суті явищ на досягнутому рівні наукового знання, наявністю своєрідної спорідненості або взаємозв’язку поміж існуючими методологічними принципами, а отже в значній мірі залежить від світогляду того чи іншого науковця (фізика, філософа чи методолога) і час від часу зазнає змін.

Широко розповсюдженим є розподіл існуючих методологічних принципів фізики у вигляді троїстої системи (три кластери по три принципи), що охоплює дев’ять принципів, пов’язаних з відповідними методологічними категоріями. Це принципи пояснення, простоти, єдності картини світу, математизації, збереження, симетрії, відповідності, доповнювальності, спостережувальності 58, 67, 68.

Як влучно підмічає В.П.Візгін, в монографії „досить штучним чином добавлений принцип елементності” і він же вказує, посилаючись на М.Ф.Овчіннікова, на існуючу „відкритість такої системи; принципи виникають і можуть втрачати своє значення. Вони самі та їх кількість не виводяться на підставі один раз і назавжди заданих першооснов. До того ж логічно вони досить різнорідні” 14.

Не потребує додаткових доказів висновок, про те, що будь-який з дев’яти, відібраних 58, 67, 68 методологічних принципів відіграє важливу роль не лише в класичний, але й в сучасній науці, перш за все в природознавстві. Розглянемо стисло суть та особливості деяких з цих принципів. Загальновизнано, що початковим, вихідним структурним рівнем наукового знання є факти (явища). При цьому будь-який вчений не обмежується простою констатацією фактів та явищ, бо зобов’язаний надати пояснення їх суті. При цьому методологічний принцип пояснення реалізується за допомогою використання математичних закономірностей (формул), що визначають взаємозв’язок основних параметрів, характеристик, фактів або за допомогою змістовних гіпотез, які передбачають існування об’єктів, що безпосередньо не спостерігаються (квант, кварк тощо). Пояснення – це логічна систематизація емпіричних фактів або зведення окремих законів природознавства до унітарного закону, який обмежується мінімальною кількістю гіпотез.

Природа пояснення розкривається за допомогою таких категорій як „розуміння”, „з’ясування сутності”. На думку Гегеля вислів „може бути пізнаний” рівнозначний вислову „може бути пояснений”.

Основні типи наукового пояснення – наочне та математичне, які „взаємопрояснюють” суть певного факту або явища, зводячи його до звичного порядку речей, уявлень.

Принцип простоти – це своєрідний фільтр, що пропускає крізь себе лише найбільш прості пояснення, тобто критерій вибору поміж конкуруючими поясненнями /наочно-математичними та гіпотетико-дедуктивними/.

Отже, спрощення – це ідеалізація, виділення головних, вирішальних особливостей, нехтування другорядними, менш суттєвими.

Принцип математизації як єдності фізичних теорій та принцип єдності фізичної картини світу спрямовані на пізнання та розуміння Всесвіту як нерозривної єдиної сукупності явищ, на пошук можливості зведення множини фізичних явищ в єдину систему фундаментальних рівнянь.

Варіантами досягнення такої єдності є використання формального (математичного) та змістовного (сутнісного) способів, що передбачають відповідно два типи пояснення:

а) математичне (реалізує принцип математизації знань);

б) змістовне (спирається на принцип єдності фізичної картини світу).

Саме взаємозв’язок вказаних двох методологічних принципів є одним з можливих варіантів пізнання природи в цілому, тобто в певній мірі має „глобальний” характер. Єдине пояснення, являючись одночасно і більш простим, призводить до того, що зазначені методологічні принципи стають вимогами „глобальної простоти” природознавства.

Зокрема, ще Платон висловив думку про те, що нормами обґрунтованості та організації системи знань є такі принципи, як принцип простоти, принцип спостережувальності, принцип пояснення та принцип відповідності, які в значній мірі визначають одночасно і рівень її внутрішньої досконалості.

Початково-вихідним принципом обґрунтованості наукової теорії природньо вважати принцип пояснення, бо саме його вимоги сумісно з принципом спостережувальності узаконюють системний характер теорії. При цьому принцип спостережувальності може розглядатися в якості додаткового обмеження щодо реалізації принципу пояснення у випадку наявності неспостережувальних об’єктів.

Роль подібного додаткового обмеження відіграє і принцип єдності фізичної картини світу, завдяки таким його вимогам: 1) однорідність об’єктів спостереження (хоча вони переважно неоднорідні); 2) здатність неспостережувальних об’єктів бути засобом надання фізичного змісту математичним об’єктам теорії.

Суттєві додаткові обмеження щодо способів узгодження в сфері математичного апарату фізичної теорії накладають методологічні принципи симетрії, кожен з яких передбачає інваріантність основних математичних структур (рівнянь чи системи рівнянь) теорій відносно певних груп перетворень.

Кожний з методологічних принципів є по суті специфічною вимогою як до окремих наукових теорій, так і до науки в цілому, позаяк задає певну характеристику ідеалу наукового знання і тим самим по своєму детермінує процес наукового пізнання, спрямовуючи його на досягнення конкретної кінцевої мети, тобто виконує функції своєрідного методологічного регулятора.

Більшість розглянутих методологічних принципів (простоти, пояснення, спостерігання, єдності фізичної картини світу) регулюють способи узгодження різних об’єктів та форм знань в межах будь-якої однієї теорії, тобто є принципами її внутрішньої обґрунтованості з основою (фундаментом, підгрунттям), тобто емпіричної обґрунтованості.

І лише один з наведеного переліку методологічних принципів, а саме принцип відповідності, сформульований творцями фізики ХХ сторіччя, конструктивно задає і визначає норми узгодження елементів більш узагальненої теорії з елементами відповідної обмеженої теорії-попередниці. Цей принцип нормує один з видів зовнішньої обґрунтованості, завдяки чому фундаментальна теорія, за словами Н.Бора, стає „раціональним узагальненням”.

На наш погляд, найбільш суттєве значення та методологічний вплив на створення конструкції, каркасу сучасного природознавства та його подальшу добудову має лише така сукупність певних методологічних принципів, які в найбільшій мірі здатні до виконання регулятивно-конструктивних функцій і відзначаються наявністю своєрідної спорідненості та взаємозв’язку.

Враховуючи це, ми вирішили обмежитися аналізом лише тих методологічних принципів сучасної науки, які, на наш погляд, є найбільш суттєвими і визначальними з точки зору їх логіко-методологічної, гносеологічної чи евристичної ролі в процесі наукового пізнання на сучасному рівні.

До таких методологічних принципів розвитку природознавства слід віднести:

1) принцип простоти та єдності наукового знання;