3. Методы эмпирического и теоретического познания: абстрагирование, индукция, дедукция, аналогия, моделирование, анализ, синтез, системный метод

Однократное наблюдение или эксперимент дает сведения о состоянии объекта, которое может быть случайным. Поэтому исследователь проводит десятки, сотни, а порой и тысячи наблюдений или экспериментов. Упорядоченные в соответствии с последовательностью проведения описания каждого из них составляют протокол научного наблюдения или эксперимента. Главная цель исследователя состоит в том, чтобы путем сравнения зафиксированных в протоколе результатов наблюдения или эксперимента найти устойчивые, повторяющиеся связи и отношения, т.е. открыть законы, управляющие поведением изучаемых объектов. Но все, что мы наблюдаем или с чем экспериментируем, имеет огромное количество свойств, сторон, качеств. Оно бесчисленными нитями связано с другими предметами и явлениями. Эти связи избирательны, т.е. реализуются лишь между какими-то свойствами. К тому же они качественно отличаются друг от друга. Так что заметить определенные связи, доказать их повторяемость (регулярность), т.е. открыть закон, можно лишь в том случае, если сначала сосредоточить внимание на какой-то одной стороне изучаемых объектов, на одной какой-то их связи, а затем, исследовав ее, переходить к изучению другой и т.д. Такое мысленное выделение каких-то свойств, связей, отношений предметов и явлений и временное отвлечение от всех других их определенностей называется абстрагированием.

Абстрагирование – постоянный спутник нашего познания. Когда мы заключаем, что огонь всегда горяч, лед всегда холоден, предметы падают, когда мы их роняем и т.п., мы отвлекаемся от всех других свойств огня, льда, предметов.

Сравнивая между собой по выделенным путем абстрагирования признакам массу наблюдений или экспериментов, исследователь стремится накопить достаточно случаев, говорящих, что вместе с объектами какого-то класса объектов даны и какие-то их свойства, определенные связи и отношения между этими свойствами или между самими объектами. Как только ему удается сделать это, он делает вывод, что всем объектам данного класса присущи выделенные свойства связи и отношения. Этот мысленный перенос свойств, связей, отношений, наблюдаемых у части объектов какого-то класса, на все объекты этого класса называется обобщением.

Обобщение – важнейший прием образования научных понятий. Изучая физические и химические свойства отдельных металлов, люди заметили, что каждому металлу присущи такие необходимые признаки, как ковкость, теплопроводность, электропроводность, особый металлический блеск и др. Эти общие существенные отличительные признаки и стали характеризовать весь класс металлов. Они же отобразились в понятии «металл». Обобщение – путь открытия многих законов. Так, в процессе многократных наблюдений того факта, что при нагревании железа оно увеличивается в объеме, при нагревании олова, серебра и других металлов происходит то же самое, человек пришел к общему выводу: все металлы при нагревании расширяются.

В повседневной жизни и практике научного исследования выработаны различные методы обобщения. Важнейшим из них является индукция – заключение от частного к общему.

Суть индукции в том, что из в наблюдения ряда фактов, событий, явлений стараются отыскать причину их появления, а затем осуществляют мысленный перенос этой причины на все явления, данного рода. Простейшими методами такого переноса знания являются разработанные Ф. Бэконом и Дж. С. Миллем следующие пять правил отыскания причинных связей: метод сходства, метод различия, соединенный метод сходства и различия, метод остатков и метод сопутствующих изменений.

Структура метода сходства: явление а возникает как при обстоятельствах АВ, так и при обстоятельствах АС. Отсюда следует, что вероятно причиной а является А.

Примером применения метода сходства может служить открытие причины радуги. Было замечено, что радуга появляется во время дождя в солнечную погоду. Радужная окраска наблюдается также в капле росы, в шестигранных кристаллах, в пыли водопадов, в брызгах от удара весла по воде и т.д. Единственным обстоятельством, в котором сходны эти случаи, является прохождение света через прозрачную среду сферической или призматической формы. Отсюда и был сделан вывод, что причиной радуги является прохождение света через капли дождя.

Структура метода различия: явление а возникает при обстоятельствах АВС и не возникает при обстоятельствах ВС: отсюда следует, что причиной а есть А.

Например, изучая почвы в степных и лесостепных районах европейской части России, П.А. Костычев и В.В. Докучаев подметили, что в засушливые годы на полях, защищенных лесом, урожай почти не страдал от засухи. В то же время на близлежащих полях, имевших те же самые почвы, тот же рельеф и одинаковое количество атмосферных осадков, но не защищенных лесом, урожайность в засушливые годы резко снижалась. Из сравнения этих фактов ученые сделали вывод, что лес, окаймляющий поля, снижает действие засухи.

Структура соединенного метода сходства и различия: явление а возникает при обстоятельствах АВ и АС и отсутствует при обстоятельствах ВС; следовательно, еще более вероятно, что А есть причина а.

Так в сельскохозяйственной практике давно было известно, что растения из группы бобовых – горох, бобы, соя, вика, клевер, люцерна и др. – не только не нуждаются во внесении в почву азотных удобрений, но даже сами обогащают ее азотом. В то же время, несмотря на все различия бобовых все они имеют на корнях ярко выраженные вздутия, называемые клубеньками, которых нет у не бобовых растений. Изучение клубеньков показало, что они вызываются особого вида бактериями, называемыми клубеньковыми. Отсюда и был сделан вывод, что эти бактерии, помогают бобовым усваивать свободный азот, обогащая тем самым почву азотистыми соединениями.

Структура метода остатков: заранее известен закон, что явление bзависит от обстоятельства В, а явление с от обстоятельства С. Тогда, если в опыте обнаруживается, что при обстоятельствах АВС появляется явление аbс, то с большей степенью вероятности можно утверждать, что обстоятельство А есть причина а.

Например, после открытия урановых лучей Мария Сколодовская-Кюри обнаружила, что урановая смоляная руда и калколит (мелкая урановая руда) испускают эти лучи с гораздо большей интенсивностью, чем чистый уран. Вычтя интенсивность излучения урана и получив, таким образом, остаток, она сделала вывод, что в руде и калколите в качестве примесей есть неизвестные вещества, которые тоже испускают невидимые лучи. Она же и выделила эти вещества, которые получили названия полоний и радий.

Структура метода сопутствующих изменений: явление а изменяется в той же степени, что и обстоятельство А, но bи с не изменяются. Естественно предположить, что А есть причина а, или вообщеаиАсвязаны общим законом.

Посредством метода сопутствующих изменений доказана причинная связь между трением и образованием тепла и т.д.

Для обобщения широко используется такой метод как аналогия. Суть этого метода в следующем: пусть объект А имеет свойства α₁, α₂… α_n, α_n+1и объект В – свойства α₁, α₂, …,α_n. Отсюда заключают, что вероятно В имеет еще и интересуемое свойство α_n+1. Объект А называют моделью объекта В. Например, если планета Земля является сферическим телом, вращающимся вокруг Солнца и своей оси по эллиптической орбите, и кроме того, обладает атмосферой, то можно предположить, что и любая другая планета, сходная с Землей в отношении этих свойств, также обладает атмосферой.

Аналогия лежит в основе метода моделирования, суть которого состоит в исследовании каких-либо объектов на моделях, т.е. предметах, физических конструкциях, схемах и т.д., воспроизводящих в более простом, доступном для изучения виде особенности исследуемых объектов. Моделирование может быть предметным, физическим, математическим, логическим, знаковым и т.д. Прежде чем строить, скажем, самолет, гидростанцию и т.д., строят их модели. Моделями являются географические карты, структурные формулы в химии, математические уравнения и т.д.

И бэконово-милевские методы индукции, и аналогия, и моделирование эффективны лишь в простых ситуациях. В более сложных случаях, скажем, когда требуется определить среднюю урожайность, либо процент брака продукции какого-то предприятия и т.д. пользуются статистическими методами.

В науке, как и в повседневной жизни, найденные в результате обобщения законы используются в двух основных целях: для объяснения фактов уже известных и для предсказания фактов, еще не известных. В этих случаях мышление пользуется дедукцией, заключением от общего к частному. Любой закон устанавливает определенную регулярность или повторяемость явлений, свойств и т.п. Поэтому из фактов, подпадающих под действие закона, и самого закона выводится (объясняется) какие из них ответственны (являются причиной) за другие факты. При использовании закона для предсказаний из закона и фактов, подпадающих под его действие, выводятся другие факты, которые еще не наблюдаются. Так, зная закон теплового расширения тел, мы объясняем, почему стержень после нагревания удлинился. Аналогично, из этого закона мы предсказываем, не делая никаких измерений, что стержень после нагревания станет длиннее. Дедукция как метод познания имеет и самостоятельное значение. В математических рассуждениях с ее помощью доказываются теоремы посредством вывода из аксиом или из них и ранее доказанных таким способом теорем. В формализованных системах дедукция представляет собой основной метод поиска новых истин.

Любой предмет, явление, будучи целым, состоит из частей, каждая из которых, как правило, отличается своими особенностями и по-разному влияет на свойства целого. Так, дерево состоит из корней, ствола, коры, ветвей, листьев. Эти части играют разную роль и жизнедеятельности дерева, да и использовать их в своей практической жизни человек может по-разному. Таким образом, чтобы познать предмет или явление необходимо мысленно или физически расчленить его на составные части и исследовать каждую часть в отдельности. Этот метод исследования называется анализом. При этом, конечно, для изучения частей используются все описанные ранее методы исследования.

Но анализ – это не конец, а только начало исследования целого. Чтобы познать целое, нам необходимо исследовать не только его составные части, но и характер, и последовательность взаимосвязи и взаимодействия частей. Это мысленное или физическое воссоздание целого из его частей называется синтезом.

Синтез вовсе не означает простое механическое соединение разъединенных в результате анализа частей. Задача синтеза в том, чтобы представить интересуемые исследователя свойства целого не как существующими сами по себе, а как обусловленные определенными свойствами частей и связями между ними, упорядоченные соответствующей структурой. Анализ и синтез, следовательно, - это не самостоятельные, оторванные друг от друга способы познания. Они всегда определяют и дополняют друг друга.

Систематическое применение анализа и синтеза постоянно приводило и приводит науку к открытию таких классов предметов, которые несмотря на все свои различия, различия своих частей и связей между ними, имеют ряд общих целостных свойств благодаря одинаковой структуре. Так что целые классы предметов представимы в форме одной какой-то системы. Систематизация, т.е. представления классов предметов в виде каких-то определенных систем, всегда выступала и выступает как существенный признак науки. Примерами такого рода является систематика К. Линнея, систематика в кристаллографии и т.д.

Переход современной науки и техники к изучению сложных объектов как систем сделал необходимым разработку соответствующих принципов обобщающего характера. Совокупность этих принципов исследования предметов и явлений как систем составляет системный метод. Его называют иногда системным подходом, исследованием операций. Имеются и другие названия.

Одной из первых попыток обоснования системного метода была тектология А.А. Богданова. Существенный вклад в разработку системного подхода внесли Н. Винер, Л. Берталанфи, У. Росс Эшби, Р. Акоф, А.А. Ляпунов и др. Каждый из этих исследователей выдвинул свой вариант системного метода и общей теории систем. Однако отыскать общие, достаточно эффективные принципы системного подхода до сих пор еще не удалось. Более плодотворными оказались поиски методов исследования отдельных классов систем, таких, как кибернетических, языковых и др.