2.2. Структура научного познания.

Естествознание – раздел науки, основанный на воспроизводимой эмпирической проверке гипотез и создании теорий или эмпирических обобщений, описывающих природные явления. Основной принцип данной научной отрасли заключается в том, что знания о природе должны допускать эмпирическую проверку, т.е. в конечном итоге главным аргументом принятия естественнонаучной теории считается опыт.

Предметом изучения современного естествознания является процесс трансформации живой и неживой природы во Вселенной, что определяет главную задачу современного естествознания – стремление понять многообразные изменения и превращения живой и неживой природы, понять жизнь природы.

Предметом естествознания служат явления и факты, которые мы готовы воспринимать.

Эмпирические факты, т.е. факты чувственного опыта, можно считать исходным пунктом развития естествознания.

Выдающийся французский математик А. Пуанкаре, описывая в своей книге «Наука и метод» работу ученого, говорил: «Наиболее интересным являются факты, которые могут служить свою службу многократно, которые могут повторяться».

Если эмпирический факт – начальный пункт исследования, то его можно считать научным фактом. Если ученый хочет вывести закон природы, то ему необходимо обосновать такие положения, которые будут верными во всех случаях одинаковой группы явлений. Для этого ученому нужно множество одинаковых фактов, которые потом он мог бы единообразно объяснить. Например, Ньютон открыл закон всемирного тяготения, как гласит легенда, используя наблюдение за падением яблока, т.е. так называемый эмпирический факт. Но для обоснования новых открытий надо установить, всегда ли падают яблоки.

Следующий метод – эксперимент. Эксперимент представляет собой некий вопрос, который мы задаем природе и на который от нее ждем ответа. А Эйнштейн говорил, что природа отвечает «нет» на большинство задаваемых ей вопросов, и лишь изредка от нее можно услышать более обнадеживающее «может быть». Отличительной особенностью научного эксперимента является то, что его должен быть способен воспроизвести каждый исследователь в любое время.

Найти аналогии в различиях – необходимый этап научного эксперимента. Не над всеми телами можно провести эксперимент. Если же мы все-таки считаем эксперимент необходимым, то можем провести модельный эксперимент – на моделях, то есть на телах, размеры и масса которых пропорционально уменьшены по сравнению с реальными телами. Результаты модельных экспериментов можно считать пропорциональными результатам взаимодействия реальных тел.

Может иметь место также и мысленный эксперимент. Для его проведения требуется представить себе тела, которых вообще не существует в реальности, и провести над ними эксперимент в уме, мысленно.

Значение представления, связанного с проведением мысленного, или идеального эксперимента, хорошо объясняют с своей книге «Эволюция физики» А. Эйнштейн и Л. Инфельд. Дело в том, что все понятия, т.е. слова, имеющие определенное значение, которыми пользуются ученые, являются не эмпирическими, а рациональными, значит, они не берутся нами их чувственного опыта, а являются творческими произведениями человеческого разума. Для того, чтобы ввести их в расчеты, необходимы идеальные представления, например, представления об идеально гладкой поверхности, идеально круглом шаре и т.п. Такие представления называются идеализациями.

В современной науке надо быть готовым к идеализированным экспериментам, т.е. мысленным экспериментам с применением идеализации, с которых (а именно – с экспериментов Галилея) и началась физика нового времени.

Представление и воображение (создание и использование образов) имеют в науке большое значение, но, в отличие от искусства, - это не конечная, а промежуточная часть исследования. Главная цель науки – выдвижение гипотез и создание теории как эмпирически подтвержденных гипотез.

Следующий уровень исследований – теоретический. К нему относится формирование понятий.

Эмпирический и теоретический уровни отличаются по средствам (метод абстрагирования, индукции и т.д.), по предмету, по итогам исследований (обобщение, гипотеза).

«Устанавливая отношение между двумя указанными уровнями познания, надо иметь в виду, что чистого эмпирического знания, совершенно свободного от каких бы то ни было влияний теоретического мышления, не существует. В свою очередь абстрактно-теоретическое познание, совершая дальнейшее движение вперед, постоянно возвращается к своей исходной, эмпирической ступени, стремясь найти все новый и новый материал, необходимый для раскрытия сущности более высшего порядка. Однако теория не строится непосредственно на эмпирических данных, процесс построения научной теории связан с образованием понятий, лишенных непосредственно чувственного содержания и отражающих такие свойства и стороны объекта, которые не даны эмпирически» [2,24]

На теоретическом уровне, помимо эмпирических фактов, необходимы понятия, которые могут быть заимствованы из различных отраслей науки и построены заново. Эти понятия должны быть представляться в виде терминов или математических символов, где каждый наделен определенным значением.

Понятия – слова, наделенные определенным значением, являющиеся рациональными и творческими результатами умственной деятельности человека. Понятия играют в науке особую роль.

Термин – это определение понятия, которое позволяет понять какую-либо вещь в ее глубочайшей сущности («понятие» и «понять» - однокоренные слова). Научные термины и знаки – не что иное как условные сокращения записей, которые иначе заняли бы гораздо больше места.

Например, термин ускорение a; понятие – ускорение тела как быстрота изменения скорости тела и.т.д.

При гипотезе принимается во внимание какой-либо один или несколько важных признаков явления, и на основании только их строится представление о явлении, без внимания к другим его сторонам. Научная гипотеза выходит за пределы фактов, послуживших основой для ее построения.

Чтобы продвинуться вперед, необходимо продумать предложения, ведь эмпирических данных будет недостаточно.

В науке исследования завершают эмпирические обобщения, которые в теоретических или экспериментальных науках открывают только начальные этапы.

В.И. Вернадский сказал: «Научная гипотеза всегда выхолит за пределы фактов, послуживших основой для ее построения. Эмпирические обобщения опираются на факты, собранные индуктивным способом, не выходя за их пределы и не заботясь о согласии или несогласии полученного вывода с другими существующими представлениями о природе…»

После выдвижения определенной гипотезы (научного предположения, объясняющего причины данной совокупности явлений) исследование опять возвращается на эмпирической уровень его проверки.

При проверке научной гипотезы должны проводиться новые эксперименты, задающие природе новые вопросы, исходя из сформулированной гипотезе. Цель – проверка следствий из этой гипотезы, о которой не было известно до ее выдвижения. Если гипотеза выдерживает эмпирическую проверку, то она приобретает статус закона природы. Если нет – считается опровергнутой, и поиски иной, более приемлемой, продолжается.

Научное предположение остается, следовательно, гипотезой до тех пор, пока еще неясно, подтверждается оно эмпирически или нет. Стадия гипотезы не может быть в науке окончательной, поскольку все научные положения, в принципе, эмпирически опровергаемы, и гипотеза рано или поздно или становится законом, или отвергается.

Естествознание изучает мир с целью определения и конкретизации законов его функционирования как результатов человеческой деятельности, которые отражают повторяющиеся факты реальности.

Существуют естественные законы, или законы природы. Они описывают неизменные регулярности, которые обладают свойствами всеобщей повторяемости, цикличности, т.е. они возникают лишь тогда, когда четко определены условия (они либо есть, либо их нет) [3,12].

Естествознание изучает мир с целью творения законов его функционирования как продуктов человеческой деятельности, отражающих периодически повторяющиеся факты действительности.

Совокупность нескольких законов, относящихся к одной области познания, называется теорией.

В случае если теория в целом не получает убедительного эмпирического подтверждения, она может быть дополнена новыми гипотезами, которых, однако, не должно быть слишком много, т.к. это подрывает доверие к теории. Подтвержденная на практике теория считается истинной вплоть до того момента, когда будет предложена новая теория, лучше объясняющая известные эмпирические факты, ставшие известными уже после принятия данной теории и оказавшиеся в противоречии с нею.

Таким образом, структура научного познания выглядит следующим образом:

- эмпирический факт;

- научный факт;

- наблюдение;

- реальный эксперимент;

- модельный эксперимент;

- мысленный эксперимент;

- фиксация результатов эмпирического уровня исследования;

- эмпирическое обобщение;

- использование имеющегося теоретического знания;

- образ;

- формирование гипотезы;

- эмпирическое обобщение;

- использование имеющегося теоретического знания;

- образ;

- формирование гипотезы;

- проверка гипотезы на опыте;

- формирование новых понятий;

- определение новых терминов и знаков;

- выведение закона;

- создание теории;

- проверка теории на практике;

- принятие дополнительных гипотез в случае необходимости.

Данная структура научного познания представляет собой научный метод.