Методология геологических наук.

В естественных науках принято выделять объект изучения и метод конкретной науки. С объектом исследования геологии относительно просто. Это наша планета и, прежде всего, ее внешняя твердая оболочка – земная кора. В то же время геологии наука историческая, наука об истории Земли. Следовательно, в ней есть «шкала времени». Наконец, как наука естественная, она стремится подойти к объекту своего изучения с числом и мерой.

Для получения всех этих данных геологии активно пользуется методами широкого круга других естественнонаучных дисциплин: физики, аналитической и физической хи­мии, термодинамики, биологии со всеми их многообразными разветвлениями. Но Земля и ее кора не изолированы от окружающего ее мира. Поэтому геологию интересует и все материальное и информационное окружение непосредственного объекта своего изучения. От него в значительной мере зависит поведение центрального объекта изучения. Без его учета невозможно надежное восстановление истории развития, а, следовательно, и прогноз будущего, даже ближайшего. Но центральным ядром науки геология остается земная кора.

Это в глобальном аспекте. Внутри коры она изучает распределение геологических комплексов, горных пород, конкретных минеральных видов. В сфере ее внимания воздушные потоки атмосферы, наземная и подземная гидросфера, живое вещество планеты. Все эти естественные тела существуют не каждый в отдельности, а во взаимосвязи.

В самое последнее время наряду с естественными природными телами в сферу геологических исследований вошли и техногенные образования, начинающие играть все большую роль в распределении и миграции элементов земной коры, соизмеримую с действием отдельных природных сил.

Взаимодействие широкого круга методов разных наук, сконцентрированное на одном уникальном объекте, в котором мы родились и существуем, на отдельных его телах, определяет целостность самой науки, ее координирующую роль в познании реального строения и законов развития нашей планеты. «Синтетическое изучение объектов природы - ее естественных тел и ее самой как «целое» - неизбежно открывает черты строения, упускаемые при аналитическом подходе к ним, и дает новое. Этот синтетический подход характерен для нашего времени»[⁹] в научных и философских исканиях. Случайное и неважное в глазах ученых одного десятилетия получает в глазах другого нередко крупное и глубокое значение; в то же время блекнут и стираются ранее установившиеся вехи научного сознания.

Конкретно мы изучаем не земную кору в целом, а слагающие ее естественные тела. «Естественным телом - по определению В.И.Вернадского - мы будем называть всякий логически ограниченный от окружающего предмет, образовавшийся в результате закономерных природных процессов... Таким естественным телом будет каждая горная порода (и формы ее нахождения - батолит, шток, пласт и т.д.), будет всякий минерал (и формы его нахождения), всякий организм, как индивид и как сложная колония, биоценоз (простой и сложный), всякая почва, ил и т.д., клетка. ядро ее, ген, атом, электрон ... - миллионы миллионов всевозможных естественных тел…» [¹⁰].

Наука начинается с выделения естественных природных тел. Но при дальнейшей научной работе важно учитывать, что мы оперируем не реально существующими телами, а только отвечающими им понятиями. Реальные тела мы изучаем. Понятие, отвечающее естественному природному телу, не есть что-нибудь постоянное и неизменное. Оно меняется, иногда очень существенно, с ходом научной работы, с ходом жизни нашей цивилизации. Но слово, отвечающее понятию естественного тела, может сохраняться века и тысячелетия. Так слово «атом» сохраняется с глубокой древности, но понятие «атом», которое обозначает это слово, во времена Аристотеля и в наше время существенно различаются между собой.

Таким образом, необходимо различать объект геологических исследований, как реально существующее природное тело, и объект, как некоторое логическое понятие, образованное в результате его разностороннего изучения. Первое консервативно, относительно устойчиво; второе постоянно меняется и совершенствуется по мере развития исследований и нашего общего геологического знания. Первое - материально и существует независимо от субъективных ощущений; второе составляет его информационное поле и меняется в ходе развития наших знаний. К первой категории относятся конкретные образцы (пород, руд, минералов и т.п.), тесно связанные с самим естественным материальным природным телом. Ко второй - описания, карты, схемы, результаты анализов, модели, гипотезы, теории и т.д.

Эмпирические факты и эмпирические обобщения. Фундамент, на котором зиждутся все наши научные построения, – это эмпирические факты. Эмпирические факты, полученные в результате непосредственных наблюдений, по своему определению единичны и всегда истинны, сами по себе, но не всегда в нашей интерпретации. Их множество безгранично. Но разрозненные факты трудно использовать в науке и практике.

Отдельные эмпирические факты, не связанные в систему, еще не создают знания. Вот почему доказательства по типу «выборочных примеров», часто используемые в геологической литературе, довольно слабые доказательства. Из множества отдельных фактов обычно можно выбрать отдельные, позволяющие делать различные интерпретации.

Устойчиво повторяющиеся эмпирические факты, объединенные в некоторое множество, составляют уже эмпирические обобщения, которые и позволяют проводить дальнейшие операции, строить более сложные системы и получать практические результаты. При этом необходимо учитывать, что истинность эмпирических обобщений не безгранична. Все они имеют некоторую область устойчивости, внутри которой обнаруживают закономерную статистическую плотность распределения отдельных характеристик.

Так, если минералогический или химический состав конкретного образца горной породы дает нам эмпирический факт, то средний состав пород, полученный из многих анализов, с установленными пределами колебаний отдельных компонентов, является типичным эмпирическим обобщением. Примером может служить средний минеральный или химический состав гранита или любой другой горной породы. И как бы ни менялись наши представления о происхождении этого типа пород, эти значения могут только уточняться, всегда оставаясь фундаментальным эмпирическим обобщением.

Эмпирические обобщения опираются на факты, и выводятся индуктивным путем, не выходя за их пределы. Они могут долго не находиться в согласии с другими существующими представлениями о природе, не поддаваться никаким гипотетическим объяснениям, являясь непонятными, и все же оказывать благотворное влияние на развитие науки и техники, заставляя искать их место в общей системе знаний и даже использоваться в практической деятельности. Мы до сих пор не знаем природу гравитации, но активно используем эмпирические значения гравитационных постоянных.

Итак, надежный фундамент науки – это эмпирические факты и, полученные на их основе, эмпирические обобщения.

Наиболее общие эмпирические обобщения, кладущиеся в основу многих дальнейших теоретических построений, обычно выступают в качестве научных принципов.

Наконец, самые широкие принципы, очевидность которых не подвергается сомнению, постоянно подтверждается практикой, отрабатываются поколениями, возводятся в ранг аксиом.

Научные объяснения, гипотезы, модели также являются одним из трех китов научного знания, но отличным от двух предыдущих, и составляют иной блок научного знания. Гипотеза – научная теория, предположение, связывающее в единую логическую цепочку отдельные факторы, догадки и наблюдения и дающее им объяснение. Гипотезы совершенно неизбежны и необходимы для развития науки. Без них ученые просто бы погрязли в сумме отдельных фактов. Научные гипотезы влияют на сбор новых эмпирических фактов, их критику, систематизацию и обобщения. Да и сам научный аппарат создается благодаря научным теориям и научным гипотезам. И в то же время, несмотря на то огромное влияние, которое они оказывают на научную мысль и научную работу данного момента, они всегда ограничены и преходящи. Их нельзя идеализировать, и они не должны являться догмами. В отличие от фактов и обобщений, которые, если они правильно выведены, остаются неизменными в любой теоретической системе и исторически переходят из одной теории в другую, научные объяснения (гипотезы, теории, модели) это «наши мимолетные творения разума». Они с необходимостью изменяются по мере накопления новых эмпирических данных, в ходе эволюции научного знания.

История развития геологии прекрасно иллюстрирует смену геологических парадигм по мере накопления новых фактических данных и зависимость появления последних от развития технических возможностей цивилизации.

Система научного знания. Если схематически изобразить всю цепочку получения и преобразования научного знания, то ее можно изобразить в виде схемы (рис.1.1).

В начале цепочки лежит непосредственное наблюдение природных объектов или их откликов на те или иные естественные и техногенные воздействия. В результате этих процедур формируется сумма эмпирических фактов. Они многочисленны, разрозненны и иногда противоречивы. Они нуждаются в систематизации и обобщении.

На этой базе формируются эмпирические обобщения, суммирующие отдельные эмпирические факты, устойчивые в определенных условиях с некоторой долей вероятности. Последние два условия (область реализации и доверительный интервал) ограничивают сферу применимости любого эмпирического обобщения. Сами эмпирические обобщения наиболее устойчивы и сохраняются при изменении теоретических обобщений, но могут уточняться по мере накопления новых эмпирических фактов. В процессе своего формирования они многократно проверяются путем сопоставления с природными объектами через наблюдения и измерения по принципу обратной связи Данная стадия формирования научного знания весьма ответственна и совершенно необходима для построения научного объяснения. Все попытки ее игнорирования и построения теоретических моделей на базе отдельных фактов (метод «выборочных примеров»), показанный на схеме пунктирной линией, часто приводит к печальным результатам, чреваты искажением общего процесса и созданием иллюзии знания.

На базе эмпирических обобщений исторически формируются научные принципы, постулаты и аксиомы. Это наиболее устойчивые эмпирические обобщения с широкой сферой применимости. Их влияние не ограничивается процессом формирования научных объяснений. По принципу обратной связи они направляют исходный процесс наблюдений и измерений. На эту же процедуру влияют и создающиеся на каждый данный момент теоретические представления.

Особое значение теорий заключается еще и в том, что именно через них вся система научного знания работает на ее практическое применение (на рис.1.1 эта область выделена пунктиром).