Тема 8. Теоретичні методи наукового пізнання.

1. Ідеалізація

2. Уявний експеримент

3. Аксіоматичний метод

4. Формалізація

5. Математичне моделювання

6. Метод гіпотез і гіпотетико-дедуктивний метод

8.1. Ідеалізація — метод наукового пізнання, який полягає в уявному конструюванні об'єктів, яких не існує в дійсності (наприклад, абсолютно тверде тіло, точка, лінія, абсолютно чорний предмет тощо), – тобто те, що зазвичай називають ідеалізованими об'єктами.

В процесі ідеалізації відбувається граничне відволікання від всіх реальних властивостей предмета з одночасним введенням у зміст утворених понять ознак, принципово не реалізованих у дійсності. Утвориться так званий ідеальний (ідеалізований) об'єкт, яким може оперувати теоретичне мислення в процесі пізнання реальних об'єктів.

Ідеалізація може здійснюватися різними шляхами і ґрунтуватися на різних видах абстракцій. Після абстрагування необхідно виділити сторони, що цікавлять нас, або властивості, гранично підсилити або послабити їх і подати як властивості деякого самостійного об'єкта. Створення ідеалізованого об'єкта дозволяє виділити істотні його сторони, спростити і, завдяки цьому, уможливити застосування для його опису точних кількісних методів.

Пізнавальна цінність ідеалізації обумовлена тим, що за допомогою ідеалізації ми виявляємо деякі закономірні тенденції в “чистому” вигляді, абстрагуючись від емпірично виявлених конкретних форм їхнього прояву, від другорядних сторін досліджуваних об'єктів. Основне позитивне значення ідеалізації як методу наукового пізнання полягає в тому, що одержувані на її основі теоретичні побудови дозволяють потім ефективно досліджувати реальні об'єкти і явища. Спрощення, яких досягають за допомогою ідеалізації, полегшують створення теорії, що розкриває закони досліджуваної області явищ матеріального світу. Якщо теорія в цілому правильно описує реальні явища, то правомірні й покладені в її основу ідеалізації. Так, поняття матеріальної точки в дійсності не відповідає жодному об'єкту. Але механік, оперуючи цим ідеалізованим об'єктом, здатен теоретично пояснити і передбачити поведінку реальних, матеріальних об'єктів, таких як снаряд, штучний супутник, планета Сонячної системи і т. д.

Метод ідеалізації, який виявляється досить плідним у багатьох випадках, має в той же час певні обмеження. Розвиток наукового пізнання змушує іноді відмовлятися від прийнятих раніше ідеалізованих уявлень. Так відбулося, наприклад, при створенні Ейнштейном спеціальної теорії відносності, з якої були виключені ньютонівські ідеалізації “абсолютний простір” і “абсолютний час”. Крім того, будь-яка ідеалізація обмежена конкретною областю явищ і служить для розв’язання тільки певних проблем.

8.2. Уявний експеримент

Загалом кажучи, звичайний процес абстрагування веде до утворення уявних абстракцій, які не мають ніякої наочності. Тим не менше, ідеалізація, як різновид абстрагування, нерідко допускає елемент чуттєвої наочності (звичайний процес абстрагування веде до утворення уявних абстракцій, що не мають ніякої наочності). Ця особливість ідеалізації дуже важлива для реалізації такого специфічного методу теоретичного пізнання, яким є уявний експеримент (його також називають розумовим, суб'єктивним, уявлюваним, ідеалізованим).

Уявний експеримент – це побудова уявної моделі (ідеалізованого “квазіоб’єкта”) та ідеалізованих умов, які впливають на модель, планомірна зміна цих умов з метою дослідження у них поведінки системи. Такий уявний експеримент припускає оперування ідеалізованим об'єктом (який заміщає в абстракції об'єкт реальний), що полягає в уявному підборі тих або інших положень, ситуацій, що дозволяють виявити якісь важливі особливості досліджуваного об'єкта. У цьому проявляється певна подібність уявного (ідеалізованого) експерименту до реального. Більше того, всякий реальний експеримент, перш ніж бути здійсненим на практиці, спочатку “програється” дослідником подумки в процесі обмірковування, планування. У цьому випадку уявний експеримент виступає в ролі попереднього ідеального плану реального експерименту.

Зберігаючи подібність до реального експерименту, уявний експеримент у той же час істотно відрізняється від нього. Ці відмінності полягають у такому. У реальному експерименті доводиться зважати на реальні фізичні та інші обмеження його проведення, з неможливістю в ряді випадків усунути зовнішні впливи, які заважають ходу експерименту, з викривленням у силу зазначених причин одержуваних результатів. У цьому плані уявний експеримент має явну перевагу перед експериментом реальним. В уявному експерименті можна абстрагуватися від дії небажаних факторів, проводячи його в ідеалізованому, “чистому” вигляді.

Історія розвитку фізики багата фактами використання уявних експериментів. Прикладом можуть служити уявні експерименти Галілея, які привели до відкриття закону інерції; Ейнштейна, який створив теорію відносності і под.

Уявний експеримент може мати більшу евристичну цінність, допомагаючи інтерпретувати нове знання, отримане чисто математичним шляхом. Це підтверджується багатьма прикладами з історії науки. Одним з них є уявний експеримент В. Гейзенберга, спрямований на роз'яснення співвідношення невизначеності. У цьому уявному експерименті співвідношення невизначеності було знайдено завдяки абстрагуванню, що розділило цілісну структуру електрона на дві протилежності: хвилю і корпускулу. Тим самим, збіг результату уявного експерименту з результатом, досягнутим математичним шляхом, означав доказ об'єктивно існуючої суперечливості електрона як цільного матеріального утворення і дав можливість зрозуміти це в класичних поняттях.