13.2. Научная проблема. Проблемные ситуации в науке

Развитие научного знания происходит в процессе постановки и решения всё новых и новых научных проблем. Проблема – это вопрос, ответ на который не содержится в имеющемся знании. Иначе говоря, проблема – это «знание о незнании», т.е. когда отсутствует знание о какой-топредметной области, каких-то явлениях, но есть осознание его отсутствия. Осознать проблему – значит обнаружить своё незнание, а это уже – своеобразное знание. Р.Декарт в этой связи писал: «Неизвестное должно быть каким-либо способом обозначено, ибо иначе мы не были бы побуждаемы отыскивать именно его скорее, чем что-либо другое».¹

Не любая проблема является научной. Научные проблемы выделяются из всех остальных тем, что они ставятся на основе научных предпосылок и исследуются научными методами.

Научные проблемы принято подразделять на фундаментальные, доминирующей целью которых является расширение научного знания, и прикладные, ориентированные, главным образом, на технико-технологическое применение результатов исследования. К последним относятся и проблемы, связанные с усовершенствованием, развитием средств познания. Их важная роль по-настоящему стала осознаваться в XX столетии. Например, многие проблемы ядерной физики невозможно было бы ни осознать, ни решить без новых технических средств познания. В разработке таких средств приходится согласовывать большое количество конструктивных, технико-экономических и других проблем.

Следует заметить, что чётких границ между фундаментальными и прикладными проблемами всё же не существует. Одна и та же проблема, исследуемая с практической или чисто познавательной целью, может иметь решение, обладающее как практической, так и познавательной ценностью. Такое взаимопроникновение и взаимосвязь двух аспектов науки удачно выражаются в известном афоризме: «Нет ничего более практичного, чем хорошая теория».

Осознание проблемы побуждает учёного построить некоторый план исследования, а также представить себе возможный конечный результат в качестве цели исследования. Выбор проблемы является одновременно и выбором направления исследования. Исследование, которое не начинается с постановки проблемы, обречено на то, чтобы остаться беспредметным.

Постановка научной проблемы включает в себя: 1) осознание проблемной ситуации; 2) формирование проблемного замысла с последующей его конкретизацией в серию сменяющих друг друга вопросов; 3) определение конкретных путей, средств, методов научного исследования.

Проблемная ситуация является, как правило, результатом противоречия между вновь открытыми в науке фактами и существующей теорией. Возникает проблемная ситуация обычно в следующих случаях: а) когда новый эмпирический материал не укладывается в рамки имеющихся теоретических представлений, т.е. когда обнаруживается невозможность приложения существующий теории к новой предметной области (например, безрезультатность попыток применения представлений классической механики к электромагнитным явлениям); б) когда развитие теории наталкивается на недостаток опытных данных (такой вариант проблемной ситуации стимулирует целенаправленный экспериментальный поиск); в) когда возникает необходимость создания теории, обобщающей некоторый круг явлений, изучаемых наукой.

Анализ, например, проблемной ситуации, сложившейся в электродинамике ко второй половине XIX века, показывает, что дальнейшее развитие экспериментальных и теоретических исследований в этой области науки упиралось в то время в следующие принципиально важные (но еще не решенные) вопросы: отсутствовали универсальные количественные характеристики, описывающие взаимодействия между электрическими и магнитными явлениями; не было теоретического объяснения самого процесса распространения электрических и магнитных явлений в пространстве и времени и т.д. На решении этих вопросов и сосредоточивались усилия ряда тогдашних учёных. Именно в электродинамике «ощущалась настоятельная потребность в создании единой, отвечающей всем необходимым потребностям теории, которая позволила бы предсказывать развитие электромагнитных явлений во времени и пространстве в самом общем случае, при любых мыслимых конкретных экспериментальных условиях».¹

Дж.Максвелл явился одним из первых ученых, который осознал сложившуюся в тогдашней науке проблемную ситуацию и понял принципиальную важность создания всеохватывающей теории электромагнетизма. Теория Максвелла сыграла большую роль в последующем развитии электродинамики, в открытии новых сфер ее практического приложения. Именно такого исследования требовала наука того времени.

Итак, проблемная ситуация требует осмысления, формулирования и решения новых проблем. При этом проблема вступает как связующий элемент в поступательном движении человеческого знания от неполного, неточного знания ко все более полному и точному. Обнаружение и постановка проблемы вскрывает неполноту предыдущих знаний и тем самым является необходимым и неизбежным моментом в этом переходе к новому знанию.

Однако не любая проблема может выполнять роль связующего звена между менее совершенным и более совершенным знанием. Существуют проблемы, которые не представляют научного интереса и, соответственно, не могут классифицироваться как научные. Известны так называемые «мнимые» проблемы (или псевдопроблемы), постановка которых никак не способствует прогрессу научного познания. Например, возникновение науки Нового времени было связано с преодолением схоластических проблем, характерных для эпохи средневековья.

И в настоящее время возникают всякого рода псевдопроблемы. К ним относятся проблемы, лежащие вне сферы науки (они решаются в сфере магии, богословия, эзотерики и т.д.), а также проблемы, возникающие в самой науке. К ним относятся всякого рода некорректные проблемы (установить некорректность которых иногда довольно сложно). Вопрос о том, могут ли некорректные проблемы играть положительную роль в прогрессе научного знания, остается дискуссионным. Некоторые исследователи науки считают, что возникновение некорректных (или «мнимых») проблем может быть положительным явлением, поскольку их рассмотрение выявляет реальные проблемы и тем самым способствует развитию научного знания.

В.И.Вернадский, например, анализируя роль «мнимых» проблем в науке, отмечал, что стремление разрешить некорректно поставленные проблемы «привело к великим новым открытиям, но самые проблемы оказались нереальными».¹

Исчезновение тех или иных «мнимых» проблем может быть связано с возникновением новых научных теорий (проблема устраняется в силу ложности ее предпосылок в свете новой теории). Например, ученые XVIII века были всерьез озабочены проблемой поиска «вещества горючести» – флогистона. Это продолжалось до тех пор, пока французский ученый Лавуазье не снял эту «мнимую» проблему. Он создал принципиально новую теорию горения, показавшую роль кислорода в этом процессе и опровергшую само существование флогистона.

Устранение «мнимых» проблем может происходить также в результате осознания их бесперспективности в свете исследований новой предметной области науки или появления новых философских и методологических установок. Так, достижения в области изучения электромагнетизма обнаружили бесперспективность попыток исследования всех явлений с позиций классической механики.

В некоторых случаях исследование может приводить не к решению проблемы, а к ее уточнению. Например, давно интересовавший ученых вопрос: «В чем сущность жизни?» в процессе его изучения был уточнен и переориентирован на вопрос об особой организации и структуре объектов живой природы. Тогда как прежняя постановка этой проблемы требовала поиска особой субстанции или особой силы как признака живой материи (отсюда – измышления об особой «жизненной силе» и т.п.). Отмеченное уточнение и переформулирование проблемы свидетельствует о новом подходе к ней, т.е. о смене ее предпосылок, эмпирического материала, теории и методики исследования. Такого рода изменения в постановке проблемы повышают вероятность ее адекватного решения.

Таким образом, уточнение проблемы является также одним из видов прогресса научного знания (хотя уточнение и решение – разные вещи). Известны случаи, когда развитие науки обеспечивалось только постановкой проблем без предложений по их решению. Это можно проиллюстрировать на примере И.Ньютона, который в своей «Оптике…» сформулировал 31 проблему, давшую пищу для размышлений и исследований целым поколениям ученых.¹

Другим примером может служить математическая проблема Пуанкаре, сформулированная знаменитым французским математиком в 1904г. Образно ее описывают так. Если натянуть резиновую ленту на сферическое тело, например, мячик, то медленно перемещая ленту по поверхности, можно сжать ее до точки. А вот с телом другой формы (например, с бубликом) такой фокус не пройдет. Требуется доказать, что таким свойством (его называют односвязностью) обладают только сферические предметы.

В течение последних ста лет ученые безуспешно пытались найти решение этой проблемы. И только в XXI веке решение проблемы Пуанкаре было найдено отечественным математиком из Санкт-Петербурга Г.Я.Перельманом, который был представлен в 2006г. к получению престижной международной премии, учрежденной Институтом Клэя (Кембридж, США) за решение некоторых математических проблем. Учредители данной премии считают, что решение подобных проблем будет иметь важное прикладное значение.

Очевидно, что далеко не все научные проблемы в конце концов решаются. Некоторые проблемы остаются не решенными в течение продолжительного времени после их постановки (в связи с отсутствием условий для их решения, включая и причины вненаучного плана), другие проблемы оказываются неразрешимыми, а третьи вообще исчезают из поля зрения сменяющихся поколений ученых. В первую очередь устраняются проблемы, которые не соответствуют сегодняшнему уровню развития знаний, принятым в настоящее время научным теориям и поэтому не обещают глубоких результатов при своем рассмотрении. Так, проблема полного описания состояния Вселенной в некоторый момент времени считалось достойной рассмотрения во времена Лапласа, поскольку полагали, что на основе такого знания о Вселенной можно предсказать ее состояние в любой последующий момент. В современной науке подобная проблема считается совершенно бесперспективной. Во Вселенной действуют не только динамические, но и статистические закономерности, и предсказать ее последующее состояние на основе предшествующего невозможно.

Существуют некоторые общие требования, выполнение которых необходимо при постановке научных проблем.

1. Любая научная проблема должна формулироваться относительно конкретных, реальных объектов, или предметных областей. В науке не может быть «беспредметной» проблемы, (также как и «беспредметной» гипотезы или теории).

2. Необходимо ясное понимание научной проблемы. Отсутствие такого понимания (или только интуитивное понимание проблемы) влечет негативные последствия: мешает выделению направлений и разработке программ научных исследований, обоснованию и критическому анализу стратегии научного поиска. А это сказывается на способах координации деятельности различных групп исследователей. В условиях разделения научно-исследовательского труда нечетко сформулированная проблема неизбежно ведет к растрате времени, сил, и материальных средств, к нагромождению разрозненной информации и т.д.

3. Научная проблема должна выделять такое направление исследования, в котором отдельные вопросы могут получать осмысление и решение как ее частности. Известно, что относительно любого объекта в науке можно сформулировать большое количество вопросов, задающих целевые установки, и многие из них в той или иной мере могут оказаться полезными. Но самым важным является умение исследователя выделить, сформулировать, обосновать существенный вопрос, объединяющий все другие, и сосредоточиться на его решении. В этом проявляется подготовленность ученого.

4. Научная проблема должна обладать свойством разрешимости. Для прогресса науки и дальнейших действий в научном исследовании важно установить, обладает ли данная проблема этим свойством. Познавательная деятельность ученого во многом зависит от того, какие результаты научного исследования следует считать решением проблемы. Обоснование разрешимости проблемы предполагает получение таких результатов исследования, которые нужно считать ее решением при данном состоянии науки. Поэтому разрешимая проблема (в отличие от псевдопроблем) дает возможность обосновывать и планировать конечный результат, а не объявлять любые результаты решением проблемы. Кроме того, разрешимая проблема позволяет оценивать, отбирать и контролировать познавательные действия и аргументы в самом процессе получения запланированных результатов, а не двигаться к ним при помощи методики «проб и ошибок».

Следует заметить, что в науке нередко приходится сталкиваться с проблемами, допускающими несколько вариантов решения (к таким проблемам, например, относятся технико-экономические проблемы, организационные и т.д.). В таких случаях приходится учитывать, какое именно решение обладает теми или иными преимуществами и поэтому более желательно в данных условиях. Чем сложнее проблема, тем большее количество неизвестных факторов необходимо учитывать при обосновании ее разрешимости, преимуществ и планировании ее решения.

Умение ученого формулировать и критически анализировать аргументы, используемые для обоснования разрешимости или принятия предлагаемого решения проблемы, является важной предпосылкой прогресса научного познания.

Способность воспринимать новые проблемы, видеть и формулировать их – важное условие научного творчества. В науке не существует каких-либо специальных методов поиска и формулирования научных проблем. Для многих из них невозможна и разработка алгоритмов решения. Эти вопросы являются наиболее сложной частью научно-исследовательского труда. Они требуют хорошей подготовки ученого, наличия у него опыта исследовательской работы, творческого подхода, а иногда и мужества.