106

Глава III. МЕТОДОЛОГИЯ НАУКИ И ФИЗИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ

В главе III рассматриваются традиционные проблемы методологии физического познания, основанной на субъектно-объектном отношении,

преобразованном марксизмом, за счет включения опосредующей роли практики. Анализируются различные концепции современной методологии физического познания и предлагается их систематизация, развертывающаяся внутри философско-научной рациональности.

§ 1. Развитие методологических концепций физики

Становление и развитие методологии научного познания рассмотрим в аспекте соотношения эмпирического и умозрительного методов в генезисе теоретического знания. Этот вопрос по-разному решался в натурфилософской и позитивистской концепции науки. Как отмечает П.В. Копнин, умозрение -

особенность логического метода натурфилософии1. Оно было неизбежно тогда,

когда отсутствовало опытное исследование природы и не было развитого метода научно-теоретического мышления. Умозрение “проявляется также в том, что человек ... мысленно создает картину окружающей действительности и этим раскрывает свой духовный мир, свои духовные потенции”2 . Для умозрительного познания характерен отрыв от непосредственного практического опыта и проникновение в сущность вещей, которая не вскрывается эмпирическими методами. Однако для правильного умозрения необходимы развитые эмпирические методы и учет эмпирического знания.

Умозрительный метод в рамках натурфилософии именно потому страдал существенными недостатками, что ему не хватало способов обработки эмпирических данных науки. Оторванная от эмпирии, натурфилософия стала

1См.: Копнин П.В. Гносеологические и логические основы науки. М., 1974. С.367-374.

2Кармин А.С. К вопросу о генезисе теоретического мышления // Проблемы диалектики. Вып. IV. Л., 1974. С.82-83.

107

бесперспективной. Она нашла свое стихийное отрицание в позитивизме,

абсолютизировавшим значение эмпирических методов исследования.

Поскольку философия в целом отождествлялась с умозрительной метафизикой,

она была отвергнута позитивизмом. Подобно тому как эмпирия и умозрение

Диалектика удерживает человеческую мысль от беспочвенного умозрения и расширяет творческие возможности познания, обосновывая выдвигаемые в процессе исследования новые идеи. В материалистической диалектике эмпирического и умозрительного преодолевается ограниченность как натурфилософского, так и позитивистского подхода в науке введением в объект методологического анализа практической деятельности человека. В связи с этим, кроме субъекта и объекта, в методологии познания рассматривается

значение условий и средств исследования2.

В отечественной философии подвергнута критике ограниченность и узость эмпиризма, а также созерцательность и спекулятивность натурфилософского умозрения. Разновидность умозрительного знания, предсказывающего и

объясняющего эмпирическое знание, получила название теоретического.

Происхождение философского теоретического знания объясняется отражением объективного мира, опосредованным практической человеческой деятельностью, закрепляющей в законах и категориях его всеобщие связи.

При этом возникают общие понятия, не только соответствующие узкопрактической деятельности, но и противоположные ей. Они формируются посредством концептуальной интуиции и в виде системы категорий составляют

1Копнин П.В. Гносеологические и логические основы науки. С.426

2См.: Лапицкий В.В. О диалектике стилей научно-теоретического мышления // Проблемы диалектики. Вып.IV. Л.,1974. С.101; Он же: Структура и функции субъекта познания. Л., 1983.

108

взаимосвязанных между собой категорий и принципов, то есть некоторый относительно самостоятельной фрагмент, раздел философии»1

Рядом авторов исследовалась регулятивная функция философии в генезисе теоретического знания. Подобные положения плодотворно разрабатывались в трудах П.В. Копнина, Л.Б.Баженова, М.Э. Омельяновского, В.С. Готта, З.М.

Чудинова и др.

Затем выявляется аспект, в котором формы обобщения, опосредующие философию и теории конкретных наук, исследуются более конкретно (М.Ф.

Веденов, Ю.В.Сачков, Н.К. Вахтомин, Н.П.Элиава и др.). К подобным формам обобщения можно отнести научную картину мира, широко используемую в работах М.В. Мостепаненко, Н.С. Дышлевого, В.С. Степина и др. В этом аспекте взаимосвязь философии и научно-теоретического знания опосредована такими понятиями, как мировоззрение, картина мира, установка, парадигма,

идея, стиль, мышление и т.д. Картина мира, например, строится путем обобщения конкретно-научного знания при ведущей роли философских идей.

Однако в этом направлении возникли некоторые трудности, необъяснимые в его рамках: например, предполагается, что философия своими идеями непосредственно формирует картину мира, а последняя формирует научную теорию.

Вместе с тем из вывода о диалектическом синтезе умозрительного и эмпирического следует, что оба вида познания (в широком смысле) также присутствуют и в специально организованном познании (в конкретном научном исследовании), т.е. в научном познании имеет место “свое” умозрение,

опирающееся на свою научную практику. Его специфика состоит в том, что оно, во-первых, получено в узкой научной практике, во-вторых, является средством связи с общим (философским) умозрением и, в-третьих, выступает средством связи эмпирического и теоретического уровней научного познания.

1 1 Ильин В.В.,Кармин А.С. О предмете онтологии // Проблемы диалектики. Вып. IV. Л.,1974. С.12; см. также: Материалистическая диалектика в пяти томах. Т.1.

109

Такой нетрадиционный подход вскрывает механизм детерминации генезиса теоретического знания философскими принципами. С ним уместно

А.С.Кармина, В.А. Штоффа и др. Согласно В.П. Бранскому, умозрительное знание в философии является метаумозрительным по отношению к умозрительному знанию в научном исследовании. Метаумозрительное знание своей разновидностью (метатеоретическими принципами) ограничивает множество умозрительных принципов и таким образом помогает выбору теоретических принципов.

Аналогично тому как умозрительное знание в широком смысле,

эмпирического научного, образует теоретическое научное знание. В последнем случае умозрительное знание представляет собой особый относительно

самостоятельный уровень “между” эмпирическим и теоретическим. Этому

особому уровню не уделялось внимание в предшествующих концепциях, в

результате чего осложнялось понимание специфики теоретического знания и не было четкой дифференциации философского и научного знания.

Концепция, в которой вскрывается соотношение эмпирического,

теоретического и умозрительного уровней, явилась удачным объяснением соотношения философской и конкретно-научной проблематики, на основе которого можно было предсказывать пути решения конкретно-научных проблем. Среди существующих в отечественной методологии науки синтетических подходов к формированию основ физической теории наиболее

развитыми являются концепции В.П. Бранского, М.В. Мостепаненко и

В.С.Степина.

Помимо выделенных (по содержанию соотношения философии и конкретно-научной теории) различных направлений методологии науки, в

литературе разработан также формальный подход. Он основан на выделении

110

понятий инвариантности и преобразований как критериев, отличающих

теоретический уровень от эмпирического1, и своими историко-

методологическими предпосылками восходит к установлению Клейном общих принципов классификации геометрических теорий.

Данный подход конкретизуется в структуралистской концепции науки. В

ней, в отличие от неопозитивистской программы, критерии различения понятий

в качестве теоретических задаются не абстрактно (относительно

универсального языка науки), а конкретно - путем анализа этих понятий в отдельных теориях. В этом случае понятие, выступающее теоретическим по отношению к одной теории, может не быть таковым по отношению к другой,

относительность не только таких понятий, как время, пространство, масса,

волна, частица, но и понятия существования*. Обнаружение относительности,

т.е. неинвариантности более общих преобразований, основано на открытии более глубокой симметрии законов природы.

Экспликацию теоретического языка можно производить через понятие закона, выступающего инвариантом относительно определенной группы преобразований**. Это позволяет использовать математические методы в исследовании структуры физической теории. В последние годы наметилось переосмысление логики физики с позиций достаточно общих структурных представлений, включающих в себя алгебраические и топологические методы3.

В результате выяснилось, что если классическая физика имеет логическую

1См.: Черняк В.С. История, логика, наука. М., 1986. Гл. II. Раздел 2.

2См.: Кузнецов В.И. ,Садовский В.Н. Структуралистский подход к анализу научного знания. (Обзор) / /Материалы к VII Международному конгрессу по логике, методологии, философии науки. Современные зарубежные исследования.

М., 1983.

3См.: Кулаков Ю.И. О необходимости новой постановки проблемы в теоретической физике // Физическая теория: философско - методологический анализ.М., 1980. С.102-209; Зайцев Г.А. Алгебраические структуры физики // Там же. С.210-225; Акчурин И.А. Топологические структуры физики // Там же. С.226-245; Панченко А.И. Логикоалгебраический подход к квантовой механике (критический анализ) // Там же. С.246-270; Михайловский В.Н., Назиров А.Э. Философские основания естественнонаучного познания: физика и философия. Л., 1990. С.119-134; Кулаков Ю.И. Теория физических структур и проблема единства физического знания // Единство физики. Новосибирск, 1993. С.69-91; Владимиров Ю.С. Метафизика. М., 2002. С.402-434.

111

структуру, описываемую булевой алгеброй, то будущей теории вероятно

соответствует логика нечетких понятий и множеств, например, концепция

топосов. Ориентиром в использовании топосов может служить теорема Герока,

утверждающая дополнительность логики и топологии. Если учесть, что логической структуре топоса эквивалентна логическая структура свободно становящейся последовательности в интуиционистской математике, то вопрос о роли неклассической логики в современной физике становится достаточно актуальным .

Относительно самостоятельным направлением в методологии науки выступает исследование последней с позиции механизма рефлексивности. Этим

вопросам посвящены работы ряда авторов: В.С. Швырева, И.С. Ладенко,

В.Н.Борисова, А.П. Огурцова и др . Исследование развития науки показывает,

что рефлексивные процессы способствуют выявлению "неявного"

обосновывающего знания. Эффективность выявления "неэмпирического"

содержания теории возрастает, если учесть не только ее эмпирические и

теоретические предпосылки, но и философские .

Методология включает в себя исследование науки средствами самой науки

(саморефлексия науки) и средствами философии (философская рефлексия).

Возможны различные модели физической теории, построенные как научными,

так и философскими методами***. К первым можно отнести модели теории как

знаковой системы (семиотическая), математической системы (логико-

математическая), "черного ящика" (кибернетическая). Ко вторым следует отнести модели, построенные на основе гносеологического анализа.

В гносеологическом анализе основ теории можно исходить из метода восхождения от абстрактного к конкретному. Процесс замены одной физической теории другой, являясь исторически развивающимся процессом,

служит сферой применения этого метода.

Исходные основы теории понимаются как философские идеи,

методологические регулятивы, умозрительные принципы. Соответственно

113

интуицией, а установление между компонентами теории обратной связи - с

метапроверкой.

Стабилизирующиеся новые связи превращаются в самостоятельные компоненты основ теории. Благодаря этому становится возможным существование в снятом виде иерархии связей, замыкающих эти основы в рамки самостоятельной подсистемы*. Отсюда понятна неудачность попытки Рамсея свести относительно-самостоятельные подсистемы теории к эмпирическим данным. В литературе имела место другая крайность -

провозглашение возможности существования абсолютно суверенной физической теории (Н.П. Коноплева, Г.А.Соколик). Связи между элементами теории и самой теорией избавляют ее иерархичные подсистемы от полной суверенности. Действие обратной связи между компонентами основ теории по-

разному обозначается и трактуется в литературе. Так, В.И. Метлов пишет: "Между обосновываемым знанием и его основанием в этих условиях возникает отношение абстрактного тождества, направленности знания на себя же,

определенный тип отношения самоприменимости"1. Наряду с понятием самоприменимости используется понятие "саморефлексивности", согласно которому положениям теории свойственна такая взаимосвязь, при которой "для выяснения и обоснования данного положения Х (в его полной развитой форме)

необходимо сослаться на положение (утверждение или предписание) Y, для выяснения и обоснования которого, в свою очередь, необходимо сослаться на положение Х"2.

Обычно рассматривались "внешне - внутренние" связи компонентов (при изменении "внешнего" объекта теории меняется ее "внутренняя" структура).

Например, при переходе от исследования механического движения к исследованию электромагнитных свойств и микрообъектов изменяется сама форма теории: она от механической переходит к электромагнитной и далее - к

1Метлов В.И. Проблема основания как проблема философии и методологии наук // Философские вопросы логического анализа научного знания. Вып.3. Ереван, 1974. С.14.

2Чендов Б. Определенность, неопределенность, модальность, вероятность - категории современного научного познания. София, 1974. С.44.

114

квантовой. С учетом же сложных переплетений компонентов становится понятной возможность рассмотрения теорий в других аспектах связей: "внешне-внешнее", "внутренне-внешнее", "внутренне-внутреннее" и т.д.

Например, внешний вид уравнений теории может изменяться из соображений их привлекательности (эстетический методологический критерий), или сначала находится математическая формулировка, и лишь затем ее физическая интерпретация (метод математической гипотезы), или одно физическое содержание преобразуется в другое более общее (принцип соответствия).

Развитая физическая теория как бы сама через свое математическое оформление вводит реальность и исследует ее.

Такая особенность характерна, например, для современной теории тяготения и квантовой электродинамики, а введенные таким способом объекты называют "конструктивно введенными" (В.С.Степин). Для них, как правило,

оказывается затруднительным поиск референтов и методологических критериев онтологизации. Подобные трудности, например, вызваны введением понятия калибровочного поля в теориях физических взаимодействий.

На разных этапах формирования теории на первый план выступают различные формы взаимосвязи компонентов. При увеличении различий между ними развитие противоречия ведет к их замене, при которой устанавливаются новые связи. В подобной ситуации возрастает "асимметрия" основ и теории,

что ведет к возникновению парадоксов, после чего начинаются попытки уменьшения "асимметрии" и разрешения парадоксов методом подбора различных комбинаций. Как правило, в физике парадоксы разрешаются путем снятия противоречия между компонентами с противоположным смыслом. Так было, например, при объединении концепции покоя и движения (Г.Галилей),

корпускулярной и волновой теории света (А.Эйнштейн), возбужденного и невозбужденного состояния атома (Н. Бор), принципа постоянства скорости света и постоянной М.Планка (Н.Дирак). При этом существовавшие парадоксы разрешались в творчестве построения новой фундаментальной научной теории.

115

Вистории науки можно найти много примеров творчества, приводящего

кполучению новых результатов, с разной степенью понимания глубины этого нового. Так, открытие преобразований Лоренца признается за Эйнштейном в силу более глубокого и нового понимания им их статуса в отличие от Лоренца

и Пуанкаре. Аналогично, более глубоким оказалось понимание Бором эйнштейновской фотонной теории света, чем самим Эйнштейном.

Если понимание в структуре научного творчества связано с включением открытия или нового явления в логику контекста науки, то рефлексия - с

расширением этого контекста за счет формирования новых концептуальных

релятивистские принципы, а Бору - формулируя концепцию дополнительности.

Рефлексивность в творческой научной деятельности приводит к снятию противоположностей между контекстами понимания старых концепций,

основанных на более ограниченных теоретических моделях. Результатом снятия противоречия между ними является формирование новой теоретической модели. Так, представление об инерциальном движении образуется путем снятия противоречия между движениями с ускорением и замедлением. Такие процессы происходят при формировании не только физических, но и других научных теорий. Концепция естественного отбора формируется как снятие противоречия между понятиями наследственности и изменчивости, теория стоимости - снятием противоречия между категориями меновой и потребительной стоимостей.

Обобщением механизма творческого прорыва в мыслительной деятельности, таким образом, может служить положение о том, что более глубокое понимание контекста научного открытия основывается на рефлексии,

участвующей в создании нового образа. Для выявления этой логической закономерности в более "чистом" виде следует обратиться к истории создания неканторовой математики, основанной на отходе от наивной теории множеств.

Так, знаменитый парадокс оснований математики, остроумно

116

сформулированный Расселом в виде парадокса о сельском брадобрее,

невозможно разрешить в рамках наивной теории множеств, так как в ней вводится множество жителей деревни, одним из элементов которого является брадобрей. Разрешение парадокса возможно при введении наряду с первым множеством второго, т.е. множества брадобреев, и на пересечении первого множества со вторым возникает третье - множество брадобреев, бреющих самих себя. В интуиционистской логике подобную роль выполняет понятие свободно становящейся последовательности, которое как результат рефлексии расширяет контекст понимания, выходя за рамки аристотелевой логики.

Интуиционистская математика оказалась основанной на рефлексии над классической математикой. Стремление теории разрешить парадоксы позволяет судить о ней как о самодетерминированной системе*.

Теория в своем функционировании либо увеличивает разнообразие элементов, либо уменьшает его. Такая особенность проявляется, например, в

возрастании мощности множества абстрактных объектов, вводимых соответственно в классической механике, теории относительности, квантовой механике, квантово-динамической топологии.

Изменение разнообразия объектов теории зависит от ее организации.

Разнообразие увеличивается, когда организация позволяет компонентам теории стремиться к "идеалам" (новым конструктам), и уменьшается, когда организация в состоянии прекратить подобное поведение своих компонентов.

Ярким примером из истории физики могут служить путь Эйнштейна,

характеризующийся включением им разнообразных объектов в теорию посредством усложнения хроногеометрических моделей, и путь А. Пуанкаре -

ограничение этого разнообразия за счет усложнения физических моделей.

Аналогично сочетание путей геометродинамики Д. Уилера и нелинейной теории поля В.Гейзенберга в построении теории элементарных частиц.

В современной методологии науки выделяются три основные формы научного знания: эмпирическое (данные опыта, факты, их классификация,

эмпирические законы), умозрительное (конструкты, принципы, концепции),

117

теоретическое (программа, схема, гипотеза, теория). Если высшей формой эмпирического знания выступает феноменологическая конструкция, то высшей формой научного - теоретическая концепция. В процессе их построения исследователь использует как логические операции, подвергаемые формализации, так и теоретическое воображение. Последнее наиболее ярко проявляется на этапах умозрительного знания и фундаментального научного открытия, т.е. при выборе теоретических принципов.

Учет роли умозрительного знания позволяет вскрыть ограниченность методологических программ в истории науки и показать, что факторами отбора теоретических принципов, помимо мировоззрения, являются парадоксы старых теорий и логическая аксиоматика.

Абсолютизация логических познавательных процедур и преуменьшение творческого начала ведет к односторонним концепциям. Обращение к свободной творческой деятельности ученого, включающей в себя интуитивное познание, и ее подробный анализ позволяет дополнить методологическое исследование и преодолеть данную ограниченность. Умозрительная природа теоретического знания оказывается не логического (индуктивного,

дедуктивного) происхождения, а идеализацией как особым видом абстрагирования, при котором в представлении сохраняются одни признаки объектов при отвлечении от других (конструкт). Затем реализуются нелогические процедуры замещения элементов эмпирического образа конструктами (модель) и осуществляется приписывание этим моделям признаков (генерализации). Высказывания, приписывающие признаки моделям,

и есть принципы, а их соединение в логически непротиворечивую систему есть концепция. Умозрительные концепции могут быть разных видов, они могут не объяснять и не предсказывать эмпирические законы (спекулятивные);

объяснять, не предсказывая, либо предсказывать, не объясняя

(функциональные); объяснять и предсказывать, при этом, если предсказание не совпадает с опытом - это ложные теории, а если совпадает - истинные.

118

Однако учет свободы творчества означает, что интуиция создает бесконечное множество умозрительных принципов, и выбор истинных методом перебора становится невозможным (селективный парадокс). Ограничение этого множества реализуется на основе мировоззрения. Отношение логического и творческого в построении новой научной теории является соотношением между устранением логического противоречия и разрешением теоретического парадокса. Например, адекватное отражение парадокса эфира в механической картине мира достигается его представлением как твердого и газообразного в одном и том же отношении, т.е. ведет к логическому противоречию. Последнее разрешилось благодаря творческому воображению, связанному с переходом от

теоретических парадоксов следует либо менять логическую аксиоматику так,

чтобы оперировать с противоречием как нормальным явлением

(паранепротиворечивая логика), либо строить путем творческого воображения

принципиально новую теоретическую модель. Метод введения полей,

обеспечивающих симметрию законов физики, выражаемых в соответствующей математической форме, получил название метода калибровочных полей. По существу они являются способом устранения логических противоречий старой теории путем перехода к новым теоретическим конструктам. Если этот процесс развития теоретического знания интерпретировать на универсальном диалектическом методе восхождения от абстрактного к конкретному, то ему соответствует переход от конкретного старой теории к абстрактному новой.

В процессе формирования основ теории между ее исходными компонентами (эмпирическим, логико-математическим, умозрительным и философским) устанавливаются отношения, принимающие характер взаимоотбора. Отношение между этими компонентами имеют форму прямых и обратных связей. Системная детерминация данных структур такова, что их

119

изменение происходит не только после воздействия друг на друга, но и в процессе такого воздействия. В первом приближении роль прямой связи в отношении теоретической модели с исходными компонентами выполняют интерпретации (семантическая, эйдетическая и эмпирическая), что соответствует аспекту понимания, а роль обратной связи - методологические принципы (соответствия, дополнительности, простоты, верификации,

фальсифицируемости), соответствующие аспекту рефлексивности.

Таким образом, получается, что если понимание в ходе конкретно-

научного познания возможно без рефлексии, то последняя способствует более глубокому пониманию и ведет к формированию новых теоретических моделей.

Это обусловлено тем, что рефлексия приводит к установлению новых связей между компонентами, включающимися в перестраиваемую теоретическую модель. Классическим примером может служить та роль, которую сыграл принцип дополнительности в построении квантовой механики или идея эмпирической проверки одновременности в релятивистской физике.

Психологический аспект научного творчества, связанного с построением новых теорий, аналогичен механизму опережающего отражения.

Гносеологический анализ этих механизмов выявляет такие переходы от представлений к понятиям и обратно, при которых образуются промежуточные представления и понятия, выполняющие опосредующие функции. Накопление же подобных опосредующих гносеологических и логических образов,

ответственных как за концептуальную интуицию, так и за эйдетическую интерпретацию, на достаточно высоком уровне обобщения и идеализации приводит к рефлексии1.

Если рефлексия есть исследование системы знания на более высоком уровне, то саморефлексия представляет собой изучение этой системы ее собственными средствами. В результате выявляются исходные основания теории, составляющие ее аксиомы, не выводимые и не формализуемые методами данной теории. Система аксиом и определенные правила логики,

1 См.: Диалектика познания. Л., 1988. С. 285.

120

применимые к данной системе, задают модель исследуемой теории.

Содержательное представление одной теории на предметной области другой составляет "метод моделей", являющийся разновидностью рефлексии, которая

интерпретирующие формализм теории). После уточнения синтаксиса и

аксиоматической теории состоит во введении ею собственных абстрактных объектов и их изучении. "Всякая дальнейшая спецификация природы объектов,

- как подчеркивает С.К.Клини, - дает представление (или модель) этой

абстрактной системы"1.

Саморефлексия теории, таким образом, связана с переходом от исследуемой аксиоматической теории к системе идеальных объектов и от нее к модели (представлению) как одной из ее спецификаций. Однако анализ интерпретации возможен лишь на уровне метаязыка по отношению к языку теории. Это означает, что саморефлексивность любой теоретической системы никогда не бывает полной, а неявно содержит рефлексивность своих оснований на уровне метаязыка.

Метауровень позволяет установить, что, помимо семантической интерпретации, переводящей символические выражения в специфические понятия, существует интерпретация эйдетическая. Она устанавливает отношения понятий и представлений посредством мысленного эксперимента,

и лишь представления теории могут быть соотнесены с данными опыта

(эмпирическая интерпретация). Множественность интерпретаций обеспечивает

1 Клини С.К. Введение в математику. М., 1957. С.30.