Глава 6. Методы и формы научного познания (Крюков В.В.)

---

Методология. Метод (гр. method) — это путь познания и преобразо­вания какого-либо объекта, независимо от того, природное это тело, искусст­венное устройство или же мысль. Метод всегда опирается на некоторую со­вокупность ранее полученных общих знаний. Методология — это учение о методах познания и исследования, проектирования и конструирования, пре­образования объектов разного рода; это система принципов и способов орга­низации и создания теорий, а также практической деятельности, включая инженерную.

Методологию можно разделить на содержательную и формальную. Пер­вая занимается проблемами структуры научного знания вообще и, особенно, научных теорий. Она изучает вопросы возникновения научных теорий, их функционирование в науке, а также их развитие. Для нее важно описать по­нятийный базис науки и отдельных теорий, характер объяснения, структуру и способы операций со знанием (методы). Она должна прояснить вопрос о том, что же научно, а что ненаучно, какова роль практического и прикладного знания в его связи с теоретическим, формы и виды деятельности, действий и операций любого рода. Вторая занимается анализом языка науки, формаль­ной стороной описания, объяснения и анализом формальных и формализо­ванных методов, в том числе вопросов о том, как строить научную теорию, при каких условиях она истинна, каковы типы систем знания в науке, какова логика структуры научного знания.

Поскольку метод связан с предварительными знаниями, то методологию обычно делят на две части: во-первых, учение об основных, исходных поня­тиях и принципах познания и преобразования, и, во- вторых, учение о спо­собах познания, исследования и преобразования объектов. Методологию часто отождествляют с логикой научного исследования. На самом деле со­держание методологии шире. Она включает в себя и логические методы ис­следования, и исходные принципы познания и преобразования, и методики, способы подготовки и проведения наблюдений, измерений и экспериментов, проектирования, планирования и конструирования, а также пути формирова­ния общих научных понятий, законов, принципов, целых научных теорий и дисциплин. Фактически, методология — специализированная часть теории познания и преобразования мира. Она — предмет особых забот ученых, ин­женеров, проектировщиков. Английский философ XVII века Ф.Бэкон срав­нил роль методологии с фонарем, освещающим дорогу путника в темноте.

В чем же особенности научного познания, инженерной деятельности и проектирования в настоящее время?

1. Значение знания, результатов и масштабов научных исследований, проектов и инженерной деятельности настолько увеличились, что зачастую являются государственными, а затраты на них сопоставимы с затратами крупнейших отраслей экономики целых государств.

136

2. Объем научных и инженерных знаний так возрос, что появилась по­требность в их систематизации. А для этого нужна методология научного по­знания и практики.

3. Возрастает дифференциация науки и многообразие информации. Заме­тим, что 90% ученых во всей истории человечества работали в ХХ веке, и 90% всей научной и научно-технической информации человечества добыто тоже в XX веке, а ее рост идет по экспоненте. Это означает, что нужны новые современные способы обработки, доступа, хранения и передачи информации. В этой связи неоценимо значение банков данных и сетей связи типа Интер­нета.

4. Экологические и вообще глобальные проблемы современности требу­ют от ученых и практиков особого, системного и оптимизационного мышле­ния и подхода, поскольку здесь всюду речь идет о поведении сложных сис­тем разного рода. Решение этих проблем — одна из задач научной методоло­гии.

5. В целом возрастает роль и значение синтеза научного знания, междис­циплинарного взаимодействия, широты мышления ученых, инженеров, про­ектировщиков и др. Важно также, чтобы науки не дублировали друг друга и излагали бы свои основные положения и результаты в максимально сжатом виде. Но это одна сторона дела. Другая заключается в том, что необходима дальнейшая разработка способов приобретения и осмысления новых знаний и эвристики, способов быстрого овладения ими. Синтез знаний возможен лишь на основе каких-то общих представлений о мире и методах познания и овладения миром. То есть, нужны более современная картина мира и новей­шие методологии. Без этого синтез знаний неосуществим.

Значение научной методологии состоит еще и в том, что она позволяет:

— выяснить подлинно философскую основу научного познания и практики;

— произвести на этой основе систематизацию всего объема научного позна­ния и знания;

— создать условия для разработки эффективных методов научных исследо­ваний, методик, технологий проектирования и конструирования.

Существует проблема предмета научного исследования. Для научного познания и методологии основными положениями являются: признание су­ществования объекта исследования, наличия у него определенных аспектов, интересующих нас в соответствии с нашими целями и задачами, и рассмот­рение познания как отражения объекта субъектом познания посредством по­нятий, суждений и умозаключений, включая специальные понятия науки, модели, гипотезы, законы, принципы и теории разного рода.

Следует отметить и то, что во всех описываемых процессах исследова­тель, проектировщик, практик имеют дело не столько с самими объектами, сколько с их отражениями — своими восприятиями, показаниями приборов или описаниями (информацией об объектах). В ходе логической обработки фактов познания и конструируемых моделей исследователь, конструктор или практик стремится понять и отобразить объективные связи между явлениями,

137

свойствами и характеристиками, в том числе те, которые недоступны непо­средственному наблюдению. А это значит, что в ходе логической обработки наблюдаемых фактов и моделей идеального порядка он должен конструиро­вать понятия и логические структуры, соответствующие глубинным объек­тивным сущностям и их связям. Такие понятия и структуры выражают внут­реннюю сущность объектов, какими бы они ни были по природе. При этом строятся схемы, чертежи, графики, натурные и теоретические модели, ис­пользуется специальная символика, математические уравнения, компьютер­ные отображения разного рода (“виртуальная реальность”) и др.

Рассмотрим в этой связи понятия субъекта и объекта познания. Субъект — познающая и целенаправленно практически и теоретически действующая сущность: человек, группа людей или общество в целом. Объект — та часть материальной или идеальной действительности, которая почему-то интересу­ет субъекта. В этой связи объектом может быть и отображение объекта ус­ловным образом самим человеком, то есть слова, мысли, знаки, символы, их системы разного рода.

Чтобы точнее выразить познаваемое или преобразуемое можно ввести понятие «Предмета познания и преобразования». Предмет — это лишь опре­деленный аспект объекта, на который направлено внимание и действие субъ­екта. Им могут быть отдельные вещи и тела (например, атомы, химические вещества, детали машин и разных устройств, процессы, технологии, они в целом и их части, живые организмы и сообщества, а также их части, люди и их сообщества и др., — вообще, — любые совокупности, включая идеальные по природе, вроде слов, мыслей, образов и т.п.), либо отдельные свойства и стороны (сопротивление, теплопроводность, реагентная способность, проч­ность, совместимость и другие), наконец, их условное выражение в знании. В этом смысле каждая наука имеет свой предмет исследования, как имеются и предметы проектирования, моделирования и преобразования.

Чтобы все это могло происходить, необходимы средства познания и преобразования. Надо четко понимать различие между предметом и средст­вами подобной деятельности. Дело в том, что, приступая впервые к изучению или преобразованию какого-либо объекта в определенном аспекте (то есть предмета), мы вначале имеем или общие смутные представления о нем или вовсе не имеем их. Пользуясь средствами научного познания и преобразова­ния, мы получим в итоге более определенные количественное и качественное представление о предмете.

Наиболее простой предмет научного познания и преобразования — это отдельные явления, отдельные сущности, а также их различные свойства, стороны. Средства их познания формируются за счет наших восприятий в виде простых суждений, описывающих результаты наблюдений: “теплота никогда не передается от менее нагретого тела к более нагретому”, “повыше­ние температуры проводника увеличивает его электрическое сопротивление” и т.д. Более сложный вопрос, каковы связи и отношения между явлениями и свойствами. Средствами выражения первых служат эмпирические научные

138

понятия и модели, элементарные логические формы и простые математиче­ские отношения типа больше, меньше, равно, пропорционально и др. Связи и отношения, особенно сложные, выражаются при помощи теоретических по­нятий и более сложных моделей, логических форм и сложных математиче­ских уравнений. При помощи простых конструктов выражают эмпирические законы и правила. При помощи более сложных — общетеоретические законы и принципы науки, а также гипотезы и целые теории.

Одной из основных проблем методологии научного познания является проблема источника знания, которая связана с вопросом, что считается пред­метом научного знания и познания. Вопрос об источнике познания вообще — предмет давних философских споров между эмпиризмом (Бэкон, Гоббс, Локк и др.) и рационализмом (Декарт, Спиноза, Лейбниц и др.). Как известно из теории познания, первое направление считало источником знания только опыт, чувства (сенсуализм), которые и создают по их мысли основу для опи­сания, второе — разум. Для первого критерий истинности — в опыте, для второго — в разуме, в логичности, что неизбежно вело к выводу о существо­вании у человека доопытных, врожденных идей — к так называемому “ап­риоризму” (у Декарта и Канта). Оба направления — крайности. Вообще, во­прос усложняется, когда предметом познания становятся мысли, фигуры ло­гики, теоретическое знание. Налицо — знание о знании и познание знания. А такое и в самом деле характерно для всего теоретического, в том числе фило­софского, знания и познания. В этой связи различают науки, в которых пред­мет познания — данные опыта (эмпирические науки), и такие, где этот пред­мет дан уже в теоретической форме, обобщен, а деятельность целиком теоре­тическая (как в логике, математике, в теоретической физике, философии и др.). В процессе развития науки крайности обоих учений постепенно преодо­левались, в каждом из них было свое рациональное зерно, что указывает на необходимость диалектического подхода к процессу познания. Отсюда есте­ственно сделать вывод о наличии двух источников научного знания. Один из них лежит в основе эмпирических средств и методов исследования и преоб­разования, он связан с обыденным знанием и знанием теоретическим, пред­варительно освоенным (предпосылочным); второй — в основе теоретических средств и методов исследования, он связан с логикой, математикой и фило­софией. Оба они через деятельность уходят в практику или обращены к но­вым, возникающим теориям.

В ходе развития науки стало также ясно, что в построении научного зна­ния данные опыта играют исходную роль. Опыт, однако, ведущая сила “опытных” наук и практики. Заслуга эмпиризма и сенсуализма в том, что они выдвинули опыт в качестве источника знания. Но эмпиризм абсолютизиро­вал опыт в качестве источника знания, игнорировал теоретическое познание. В итоге и роль философии в развитии научного познания эмпиризмом была сведена до нуля, а значение чувственной ступени познания непомерно разду­то. Рационализм обратил внимание на теоретический источник знания, но повторил методологическую ошибку эмпириков. Заметим, что привержен­

139

ность эмпиризму или рационализму — это не вопрос истории: эти взгляды вновь и вновь воспроизводятся и сегодня в научной и инженерной среде.

Современная методология не стремиться противопоставить их друг дру­гу и не абсолютизировать каждый из них, так как на самом деле они взаимо­связаны и взаимно дополнительны. Они образуют две ступени, два уровня познания и деятельности — эмпирический и теоретический. Даже в случае простейшего эмпирического исследования — наблюдения — необходимо иметь сознательно поставленные цели и задачи после того, как осмыслено наличие познавательной или практической проблемы, надо осмыслить также результаты наблюдения и действий на основе теоретических понятий и пред­ставлений. В истории науки ими часто были не только обыденные и практи­ческие обобщения и выводы, но и философские идеи. В результате примене­ния особых научных методов, полученные в опыте знания, формулируются более точно и строго в научных понятиях и терминах в рамках определенной концепции. Следовательно, даже при чисто эмпирическом исследовании нельзя обойтись без определенных форм логического мышления и теорети­ческих конструкт, что указывает на взаимосвязь опыта и теории.

Напротив, в теоретическом познании существует правило избегать не­наблюдаемое, опираться на факты наблюдения, измерений и эксперимента. Но все же в методологии науки и сегодня нет единого понимания того, какие научные знания относить к эмпирическим, а какие — к теоретическим знани­ям. Так, многие исследователи, связывая понятие эмпирического только с чувственным содержанием опыта, слишком сужают его содержание, расши­ряя тем самым непомерно область теоретического и его смысл. При этом до­пускаются две ошибки: не учитывают, что термины “эмпирический” и “тео­ретический” относятся к знаниям, а любые знания всегда выражаются в ло­гико-теоретических формах. Или же не принимается во внимание, что сами знания по происхождению могут быть двух видов — эмпирические и теоре­тические.

Чтобы правильно понять особенности эмпирического и теоретического знания, надо учесть, что первое есть знание о явлении, а второе — о сущно­сти явления. Однако и это не решает вопрос до конца, так как некоторые яв­ления могут познаваться и теоретически, а некоторые сущности — эмпири­чески.

Эмпирический и теоретический уровни исследования можно понять как две противоположности, присущие научному познанию. Одна из них исходит из наиболее общего частного и конкретного научного знания — базисного эмпирического знания. Другая же — из наиболее общего теоретического знания, связанного с обобщающей научной картиной мира. При этом, чтобы их рассматривать как противоположности, следует отвлечься от способов получения базовых знаний. Тогда эмпирическое исследование состоит в пе­реходе от частного к общему, а теоретическое — от общего к частному, то есть в конкретизации общего научного знания.

140

В процессе научного познания и преобразования обе противоположно­сти находятся в противоречии, ведущем в конечном счете к новым знаниям и объектам разного рода. Так, данные опыта, возникая в известном смысле не­зависимо от теории и, тем самым, как бы противопоставляя себя ей, рано или поздно охватываются теорией и становятся знаниями, выводимыми из нее. Научные теории, возникая на своей особой теоретической основе, строятся относительно самостоятельно, вне жесткой и однозначной зависимости от эмпирических знаний, но подчиняются им и контролируются ими.

Важнейшей проблемой познания является проблема истинности науки. Критерием истинности здесь является практика, опыт. Они могут рассматри­ваться в трех аспектах:

— проверка истинности теоретических положений в наблюдениях, измере­ниях и эксперименте;

— внедрение научных и инженерных открытий и изобретений;

— проверка на практике любых положений науки, технического знания и технологии (в том числе и наиболее общих).

Непосредственно в научном познании наиболее часто применяется пер­вый из этих критериев. Однако относительно окончательным критерием ис­тины является последний, практический. При этом сама практика исторична. Подтверждение в эксперименте — еще не абсолютный критерий истины. Сам эксперимент нуждается в проверке при помощи первого и третьего кри­териев, так что почти всегда прибегают, если это возможно, к перепроверке эксперимента новыми экспериментами.

В XX веке методология и логика науки складывалась в целом в само­стоятельную научную дисциплину. Помимо общенаучных методов, о кото­рых мы и будем дальше в основном говорить, существуют и частонаучные методы и методики. О них идет речь при изучении частных научных дисцип­лин. При этом методология практической деятельности оформилась в особую ветвь — праксеологию (от греческого “праксис” — практика).

Эмпирические методы. К методам эмпирического исследования в нау­ке и технике относятся, наряду с некоторыми другими, наблюдение, сравне­ние, измерение и эксперимент.

Под наблюдением понимается систематическое и целенаправленное вос­приятие интересующего нас почему-то объекта: вещи, явления, свойства, со­стояния, аспектов целого — как материальной, так и идеальной природы. Это наиболее простой метод, выступающий, как правило, в составе других эмпи­рических методов, хотя в ряде наук он выступает самостоятельно или в роли главного (как в наблюдении погоды, в наблюдательной астрономии и др.). Изобретение телескопа позволило человеку распространить наблюдение на ранее недоступную область мегамира, создание микроскопа ознаменовало вторжение в микромир. Рентгеновский аппарат, радиолокатор, генератор ультразвука и много других технических средств наблюдения привели к не­виданному росту научной и практической ценности этого метода исследова­

141

ния. Существуют также способы и методики самонаблюдения и самоконтро­ля (в психологии, медицине, физкультуре и спорте и др.).

Само понятие наблюдения в теории познания обобщенно выступает в форме понятия “созерцания”, оно связано с категориями деятельности и ак­тивности субъекта.

Чтобы быть плодотворным и продуктивным, наблюдение должно удов­летворять следующим требованиям:

— быть преднамеренным, то есть вестись для решения вполне определенных задач в рамках общей цели (целей) научной деятельности и практики;

— планомерным, то есть состоять из наблюдений, идущих по определенному плану, схеме, вытекающих из характера объекта, а также целей и задач ис­следования;

— целенаправленным, то есть фиксировать внимание наблюдателя лишь на интересующих его объектах и не останавливаться на тех, которые выпадают из задач наблюдения. Наблюдение, направленное на восприятие отдельных деталей, сторон, аспектов, частей объекта называют фиксирующим, а охваты­вающее целое при условии повторного наблюдения (возвратного) — флук­туирующим. Соединение этих видов наблюдения в итоге и дает целостную картину объекта;

— быть активным, то есть таким, когда наблюдатель целенаправленно ищет нужные для его задач объекты среди некоторого их множества, рассматрива­ет отдельные интересующие его стороны свойства, аспекты этих объектов, опираясь при этом на запас собственных знаний, опыта и навыков;

— систематическим, то есть таким, когда наблюдатель ведет свое наблюде­ние непрерывно, а не случайно и спорадически (как при простом созерца­нии), по определенной, продуманной заранее схеме, в разнообразных или же строго оговоренных условиях.

Наблюдение как метод научного познания и практики дает нам факты в форме совокупности эмпирических утверждений об объектах. Эти факты об­разуют первичную информацию об объектах познания и изучения. Заметим, что в самой действительности никаких фактов нет: она просто существует. Факты — в головах людей. Описание научных фактов происходит на основе определенного научного языка, идей, картин мира, теорий, гипотез и моде­лей. Именно они и определяют первичную схематизацию представления о данном объекте. Собственно, именно при таких условиях и возникает “объ­ект науки” (который не надо путать с объектом самой действительности, так как второй есть теоретическое описание первого!).

Многие ученые специально развивали у себя способность к наблюде­нию, то есть наблюдательность. Ч. Дарвин говорил, что он обязан своими ус­пехами тому, что усиленно развивал в себе это качество.

Сравнение — это один из наиболее распространенных и универсальных методов познания. Известный афоризм: “Все познается в сравнении” — луч­шее тому доказательство. Сравнением называют установление сходства (то­ждества) и различия предметов и явлений разного рода, их сторон и др., во­

142

обще — объектов исследования. В результате сравнения устанавливается то общее, что присуще двум и более объектам — в данный момент или в их ис­тории. В науках исторического характера сравнение было развито до уровня основного метода исследования, который получил название сравнительно­исторического. Выявление общего, повторяющегося в явлениях, как извест­но, — ступень на пути к познанию закономерного.

Для того, чтобы сравнение было плодотворным, оно должно удовлетво­рять двум основным требованиям: сравниваться должны лишь такие стороны и аспекты, объекты в целом, между которыми существует объективная общ­ность; сравнение должно идти по наиболее важным, существенным в данной исследовательской или другой задаче признакам. Сравнение по несущест­венным признакам может привести лишь к заблуждениям и ошибкам. В этой связи надо осторожно относиться к умозаключениям “по аналогии”. Францу­зы даже говорят, что “сравнение — не доказательство!”.

Интересующие исследователя, инженера, конструктора объекты могут сравниваться или непосредственно или опосредованно — через третий объ­ект. В первом случае получают качественные оценки типа: больше — мень­ше, светлее — темнее, выше — ниже, ближе — дальше и др. Правда, и здесь можно получить простейшие количественные характеристики: “выше в два раза”, “тяжелее в два раза” и др. Когда же имеется еще и третий объект в ро­ли эталона, мерки, масштаба, то получают особо ценные и более точные ко­личественные характеристики. Такое сравнение через посредствующий объ­ект называю измерением. Сравнение подготавливает основу и для ряда тео­ретических методов. Само оно опирается часто на умозаключения по анало­гии, о которых мы будем говорить дальше.

Измерение исторически развивалось из наблюдений и сравнения. Одна­ко в отличие от простого сравнения оно более результативно и точно. Совре­менное естествознание, начало которому было положено Леонардо да Винчи, Галилеем и Ньтоном. Своим расцветом обязано применению измерений. Именно Галилей провозгласил принцип количественного подхода к явлени­ям, согласно которому описание физических явлений должно опираться на величины, имеющие количественную меру — число. Он говорил, что книга природы написана на языке математики. Инженерия, проектирование и кон­струирование в своих методах продолжают эту же линию. Мы будем здесь рассматривать измерение в отличие от других авторов, объединяющих изме­рение с экспериментом, как самостоятельный метод.

Измерение — это процедура определения численного значения некото­рой характеристики объекта посредством сравнения ее с единицей измере­ния, принятой как стандарт данным исследователем или всеми учеными и практиками. Как известно, существуют международные и национальные единицы измерения основных характеристик различных классов объектов, такие как час, метр, грамм, вольт, бит и др.; день, пуд, фунт, верста, миля и др. Измерение предполагает наличие следующих основных элементов: объ­

143

екта измерения, единицы измерения, то есть масштаба, мерки, эталона; изме­рительного устройства; метода измерения; наблюдателя.

Измерения бывают прямые и косвенные. При прямом измерении резуль­тат получается непосредственно из самого процесса измерения (например, используя меры длины, времени, веса и т.д.). При косвенном измерении ис­комая величина определяется математическим путем на основе других вели­чин, полученных ранее прямым измерением. Так получают, например, удельный вес, площадь и объем тел правильной формы, скорость и ускорение тела, мощность и др.

Измерение позволяет находить и формулировать эмпирические законы и фундаментальные мировые константы. В связи с этим оно может служить ис­точником формирования даже целых научных теорий. Так, многолетние из­мерения движения планет Тихо де Браге позволили потом Кеплеру создать обобщения в виде известных трех эмпирических законов движения планет. Измерение атомных весов в химии явилось одной из основ формулирования Менделеевым своего знаменитого периодического закона в химии и т.п. Из­мерение дает не только точные количественные сведения о действительно­сти, но и позволяет вносить новые качественные соображения в теорию. Так произошло в итоге с измерением скорости света Майкельсоном в ходе разви­тия Эйнштейновской теории относительности. Примеры можно продолжить.

Важнейшим показателем ценности измерения является его точность. Благодаря ей могут быть открыты факты, которые не согласуются с ныне существующими теориями. В свое время, например, отклонения в величине перигелия Меркурия от расчетного (то есть согласного с законами Кеплера и Ньютона) на 13 секунд в столетие смогли объяснить, только создав новую, релятивистскую концепцию мира в общей теории относительности.

Точность измерений зависит от имеющихся приборов, их возможностей и качества, от применяемых методов и самой подготовки исследователя. На измерения часто тратятся большие средства, нередко их готовят длительное время, в них участвует множество людей, а результат может оказаться или нулевым или неубедительным. Нередко, к полученным результатам исследо­ватели бывают не готовы, потому что разделяют определенную концепцию, теорию, а она не может включить этот результат. Так, в начале XX века уче­ный Ландольт очень точно проверил закон сохранения веса веществ в химии и убедился в его справедливости. Если бы его методика была бы усовершен­ствована (и точность увеличена на 2 – 3 порядка), то можно было бы вывести известное соотношение Эйнштейна между массой и энергией: E = mc . Но было ли бы это убедительным для научного мира того времени? Вряд ли! Наука еще не была готова к этому. В XX веке, когда, определяя массы радио­активных изотопов по отклонению ионного пучка, английский физик Ф. Ас­тон подтвердил теоретический вывод Эйнштейна, это было воспринято в науке как естественный результат.

Следует иметь в виду, что существуют определенные требования к уровню точности. Он должен находиться в соответствии с природой объек­

144

тов и с требованиями познавательной, проектировочной, конструкторской или инженерной задачи. Так, в технике и строительстве постоянно имеют де­ло с измерением массы (то есть веса), длиной (размером) и др. Но в боль­шинстве случаев прецизионная точность здесь не требуется, более того, она выглядела бы вообще смешно, если бы, скажем, вес опорной колонны для здания проверялся до тысячных или ещё меньших долей грамма! Существует и проблема измерения массовидного материала, связанного со случайными отклонениями, как это бывает в больших совокупностях. Подобные явления характерны для объектов микромира, для биологических, социальных, эко­номических и других подобных объектов. Здесь применимы поиски стати­стического среднего и методы, специально ориентированные на обработку случайного и его распределений в виде вероятностных методов и др.

Для исключения случайных и систематических ошибок измерения, вы­явления ошибок и погрешностей, связанных с природой приборов и самого наблюдателя (человека), развита специальная математическая теория оши­бок.

Особое значение в XX веке приобрели в связи с развитием техники ме­тоды измерения в условиях быстрого протекания процессов, в агрессивных средах, где исключается присутствие наблюдателя, и т.п. На помощь здесь пришли методы авто- и электрометрии, а также компьютерной обработки информации и управления процессами измерения. В их разработке выдаю­щуюся роль сыграли разработки ученых Новосибирского института автома­тики и электрометрии СО РАН, а также НГТУ (НЭТИ). Это были результаты мирового класса.

Измерение, наряду с наблюдением и сравнением, широко используется на эмпирическом уровне познания и деятельности человека вообще, оно вхо­дит в состав наиболее развитого, сложного и значимого метода — экспери­ментального.

Под экспериментом понимается такой метод изучения и преобразования объектов, когда исследователь активно воздействует на них путем создания искусственных условий, необходимых для выявления каких-либо интере­сующих его свойств, характеристик, аспектов, сознательно изменяя течение естественных процессов, ведя при этом регулирование, измерения и наблю­дения. Основным средством создания таких условий являются разнообраз­ные приборы и искусственные устройства, о которых мы еще поговорим ни­же. Эксперимент представляет собой наиболее сложный, комплексный и эф­фективный метод эмпирического познания и преобразования объектов разно­го рода. Но сущность его не в сложности, а в целенаправленности, преднаме­ренности и вмешательстве путем регулирования и управления в течение изу­чаемых и преобразуемых процессов и состояний объектов.

Основателем экспериментальной науки и экспериментального метода считается Галилей. Опыт как главный путь для естествознания обозначил впервые в конце XVI, начале XVII века английский философ Френсис Бэкон. Опыт — главный путь и для инженерии, технологий.

145

Отличительными признаками эксперимента считают возможность изу­чения и преобразования того или иного объекта в относительно чистом виде, когда все побочные факторы, затемняющие суть дела, устраняются почти це­ликом. Это даёт возможность исследования объектов действительности в экстремальных условиях, то есть при сверхнизких и сверхвысоких темпера­турах, давлениях и энергиях, величинах скорости процессов, напряженности электрических и магнитных полей, энергиях взаимодействия и др. В этих ус­ловиях можно получить неожиданные и удивительные свойства у обычных объектов и, тем самым, глубже проникнуть в их сущность и механизмы пре­образований (экстремальный эксперимент и анализ).

Примерами явлений, открытых в экстремальных условиях, являются сверхтекучесть и сверхпроводимость при низких температурах. Важнейшим достоинством эксперимента является его повторяемость, когда наблюдения, измерения, испытания свойств объектов проводятся многократно при варьи­ровании условий, чтобы повысить точность, достоверность и практическую значимость ранее полученных результатов, убедиться вообще в существова­нии нового явления.

К эксперименту обращаются в следующих ситуациях:

— когда пытаются обнаружить у объекта ранее неизвестные свойства и ха­рактеристики — это исследовательский эксперимент;

— когда проверяют правильность тех или иных теоретических положений, выводов и гипотез — проверочный к теории эксперимент;

— когда проверяют правильность ранее произведенных экспериментов — проверочный (к экспериментам) эксперимент;

— учебно-демонстрационный эксперимент.

Любой из этих видов эксперимента может быть проведен как непосред­ственно с обследуемым объектом, так и с его заместителем — моделями раз­ного рода. Эксперименты первого типа называют натурными, второго — мо­дельными (моделирование). Примерами экспериментов второго типа являют­ся исследования гипотетической первичной атмосферы Земли на моделях из смеси газов и паров воды. Опыты Миллера и Абельсона подтвердили воз­можность образования при электрических разрядах в модели первичной ат­мосферы органических образований, соединений, а это, в свою очередь, ста­ло проверкой теории Опарина и Холдейна о происхождении жизни. Другим примером являются модельные эксперименты на компьютерах, получающие все большее распространение во всех науках. В этой связи физики сегодня говорят о возникновении “вычислительной физики” (работа компьютера ба­зируется на математических программах и вычислительных операциях).

Достоинством эксперимента является возможность изучения объектов в более широком диапазоне условий, чем это допускает оригинал, что особен­но заметно в медицине, где нельзя вести опыты, нарушающие здоровье чело­века. Тогда прибегают к помощи живых и неживых моделей, повторяющих или имитирующих особенности человека и его органов. Эксперименты мож­но вести как над вещественно-полевыми и информационными объектами, так

146

и с их идеальными копиями; в последнем случае перед нами мысленный экс­перимент, в том числе вычислительный как идеальная форма реального экс­перимента (компьютерное моделирование эксперимента).

В настоящее время усиливается внимание к социологическим экспери­ментам. Но здесь существуют особенности, ограничивающие возможности подобных экспериментов согласно законам и принципам гуманности, кото­рые находят отражение в концепциях и соглашениях ООН и международного права. Так, никто, кроме преступников, не станет планировать эксперимен­тальные войны, эпидемии и т.п., чтобы изучить их последствия. В этой связи сценарии ракетно-ядерной войны и следствия из нее в виде “ядерной зимы” проигрывались на компьютерах у нас и в США. Вывод из этого эксперимен­та: ядерная война принесет неизбежно гибель всего человечества и всего жи­вого на Земле. Велико значение экономических экспериментов, но и здесь безответственность и политическая ангажированность политиков может при­вести и приводит к катастрофическим результатам.

Наблюдения, измерения и эксперименты в основном базируются на раз­личных приборах. Что же такое прибор с точки зрения его роли для исследо­вания? В широком смысле слова под приборами понимают искусственные, технические средства и разного рода устройства, которые позволяют вести исследование какого-либо интересующего нас явления, свойства, состояния, характеристики с количественной и/или качественной стороны, а также соз­давать строго определенные условия для их обнаружения, реализации и ре­гулирования; устройства, позволяющие вместе с тем вести наблюдение и из­мерение.

Не менее важно при этом выбрать систему отсчета, создать ее специ­ально в приборе. Под системами отсчета понимают объекты, которые мыс­ленно принимают за исходные, базисные и физически покоящиеся, непод­вижные. Наиболее понятно это видно при измерении при помощи разных шкал для отсчета. В астрономических наблюдениях — это Земля, Солнце, другие тела, неподвижные (условно) звезды и др. Физики называют “лабора­торной” ту систему отсчета, объект, которые совпадают с местом наблюде­ния и измерения в пространственно-временном смысле. В самом приборе система отсчета – это важная часть измерительного устройства, условно про­градуированная на шкале отсчета, где наблюдателем фиксируется, например, отклонение стрелки или светового сигнала от начала шкалы. В цифровых системах измерения мы все равно имеем начало отсчета, известное наблюда­телю на основе знания особенностей применяемого здесь счетного множест­ва единиц измерения. Простые и понятные шкалы, например, у линеек, часов с циферблатом, у большинства электро- и теплоизмерительных приборов.

В классический период науки среди требований к приборам были, во- первых, чувствительность к воздействию внешнего измеряемого фактора для измерения и регулирования условий эксперимента; во-вторых, так называе­мая “разрешающая способность” — то есть границы точности и поддержания заданных условий для изучаемого процесса в экспериментальном устройстве.

147

При этом молчаливо считалось, что в ходе прогресса науки их все удастся улучшить и увеличить. В XX веке, благодаря развитию физики микромира, нашли, что существует нижний предел делимости вещества и поля (кванты и др.), имеется нижнее значение величины электрического заряда и т.п. Все это вызвало пересмотр прежних требований и привлекло особое внимание к сис­темам физических и других единиц, известных каждому из школьного курса физики.

Важным условием объективности описания объектов считалась также принципиальная возможность абстрагироваться, отвлечься от систем отсчета путем или выбора так называемой “естественной системы отсчета”, или пу­тем обнаружения таких свойств у объектов, которые не зависят от выбора систем отсчета. В науке их называют “инвариантами” В самой природе не так уж и много подобных инвариантов: это вес атома водорода (и он стал ме­рой, единицей для измерения веса других химических атомов), это электри­ческий заряд, так называемое “действие” в механике и в физике (его размер­ность — энергия х время), Планковский квант действия (в квантовой меха­нике), гравитационная постоянная, скорость света и др. На рубеже XIX и XX веков наука выяснила, казалось, парадоксальные вещи: масса, длина, время — относительны, они зависят от скорости движения частиц вещества и полей и, конечно, от положения наблюдателя в системе отсчета. В специальной теории относительности в итоге был найден особый инвариант — “четырех­мерный интервал”.

Значение и роль исследований систем отсчета и инвариантов в течение всего XX века нарастало, особенно при изучении экстремальных условий, характера и скорости протекания процессов, таких как сверхвысокие энер­гии, низкие и сверхнизкие температуры, быстропротекающие процессы и т.п. Остается важной и проблема точности измерения. Все приборы, применяе­мые в науке и технике, можно разделить на наблюдательные, измерительные и экспериментальные. Их несколько видов и подвидов по их назначению и функциям в исследовании:

1. Измерительные проборы разного рода с двумя подвидами:

а) прямого измерения (линейки, мерные сосуды и др.);

б) косвенного, опосредованного измерения (например, пирометры, изме­ряющие температуру тела через измерение энергии излучения; тензометри­ческие приборы и датчики — давление через электрические процессы в са­мом приборе; и др.).

2. Усиливающие естественные органы человека, но не меняющие сущ­ности и природы наблюдаемой и измеряемой характеристики. Таковы опти­ческие приборы (от очков до телескопа), многие акустические приборы и др.

3. Преобразующие естественные процессы и явления из одного вида в другой, доступный наблюдателю и/или его наблюдательным и измеритель­ным устройствам. Таковы рентгеновский аппарат, сцинтилляционные датчи­ки и т. п.

148

4. Экспериментальные приборы и устройства, а также их системы, включающие наблюдательные и измерительные приборы как свою неотъем­лемую часть. Диапазон таких приборов простирается до размеров гигантских ускорителей частиц, вроде Серпуховского. В них процессы и объекты разно­го рода относительно изолированы от среды, они регулируются, управляют­ся, а явления выделяются в максимально чистом виде (то есть, без других, посторонних явлений и процессов, помех, возмущающих факторов и т.п.).

5. Демонстрационные приборы, которые служат для наглядного показа разных свойств, явлений и закономерностей разного рода при обучении. К ним можно отнести также испытательные стенды и тренажеры разного рода, поскольку они обладают наглядностью, а также часто имитируют те или иные явления, как бы обманывая обучающихся.

Различают также приборы и устройства: а) исследовательского назначе­ния (для нас здесь они главное) и, б) массового потребительского назначения. Прогресс приборостроения — это забота не только ученых, но также конст­рукторов и инженеров-приборостроителей в первую очередь.

Можно различить также приборы-модели, как бы продолжение всех предыдущих в виде их заместителей, а также уменьшенные копии и макеты реальных приборов и устройств, природных объектов. Примером моделей первого рода будут кибернетические и компьютерные имитации реальных, позволяющие изучать и проектировать реальные объекты, часто в широком диапазоне сходных в чем-то систем (в управлении и связи, проектировании систем и коммуникаций, сетей разного рода, в САПР). Примеры моделей второго рода — вещественные модели моста, самолета, плотины, балки, ма­шины и ее узлов, любого устройства.

В широко смысле прибор — это не только некоторое искусственное об­разование, но это и среда, в которой протекает какой-нибудь процесс. В роли последней может выступать и компьютер. Тогда говорят, что перед нами вы­числительный эксперимент (при оперировании числами).

У вычислительного эксперимента как метода большое будущее, так как часто экспериментатор имеет дело с многофакторными и коллективными процессами, где нужна огромная статистика. Экспериментатор также имеет дело с агрессивными средами и процессами, опасными для человека и живо­го вообще (в связи с последним существуют экологические проблемы науч­ного и инженерного эксперимента).

Развитие физики микромира показало, что в своем теоретическом опи­сании объектов микромира мы в принципе не можем избавиться от влияния прибора на искомый ответ. Более того, здесь мы в принципе не можем одно­временно измерять координаты и импульсы микрочастицы и др.; после изме­рения приходится строить взаимодополнительные описания поведения час­тицы за счет показаний разных приборов и неодновременных описаний дан­ных измерений (принципы неопределенностей В.Гейзенберга и принцип до­полнительности Н.Бора).

149

Прогресс в приборостроении нередко создает подлинную революцию в той или иной науке. Классическими являются примеры открытий, сделанны­ми благодаря изобретению микроскопа, телескопа, рентгеновского аппарата, спектроскопа и спектрометра, создания спутниковых лабораторий, вынос приборов в космос на спутниках и т.п. Расходы на приборы и эксперименты во многих НИИ составляют часто львиную долю их бюджетов. Сегодня мно­го примеров, когда эксперименты не по карману целым немаленьким стра­нам, и поэтому они идут на научную кооперацию (как ЦЕРН в Швейцарии, в космических программах и др.).

В ходе развития науки роль приборов нередко искажается, преувеличи­вается. Так в философии, в связи с особенностями эксперимента в микроми­ре, о чем говорилось чуть выше, возникла идея, что в этой области все наши знания целиком приборного происхождения. Прибор, как бы продолжая субъекта познания, вмешивается в объективный ход событий. Отсюда дела­ется вывод: все наше знание об объектах микромира субъективно, оно при­борного происхождения. В итоге в науке XX века возникло целое направле­ние философии — приборный идеализм или операционализм (П.Бриджмен). Конечно, последовала ответная критика, но подобная идея встречается среди ученых до сих пор. Во многом она возникла из-за недооценки теоретического знания и познания, а также его возможностей.

Прежде чем перейти к нему, отметим: создание приборов и изобретение новых как для измерений, так и для экспериментов — это издавна особая об­ласть деятельности ученых и инженеров, требующая огромного опыта и та­ланта. Сегодня — это также и современная, все более активно развивающая­ся отрасль производства, торговли и соответствующего маркетинга. Сами приборы и устройств как продукты технологий, научного и технического приборостроения, их качество и количество — по сути дела показатель сте­пени развитости той или иной страны и ее экономики.

Теоретические методы. Методы теоретического познания — это абст­рагирование, анализ и синтез, индукция и дедукция, идеализация, аналогия, формализация, моделирование, методы гипотез и аксиоматический, систем­ный метод и подход и др.

Сущность абстрагирования состоит в мысленном отвлечении от несу­щественных свойств, отношений и связей в объекте и между ними при одно­временной фиксации отдельных сторон, аспектов этих предметов в соответ­ствии с целями познания и задачами исследования, конструирования и пре­образования. Результатом процесса абстрагирования будут абстракции — понятия естественного языка и понятия науки.

Метод абстрагирования включает два момента. Сначала производится отделение существенного от несущественного, наиболее важного в познава­тельной задаче. Здесь производится оценка различных аспектов объекта, дей­ствующих факторов, условий, устанавливается наличие общего, принадлеж­ность к определенным классам явлений, объектов и т.п. Необходимой сторо­

150

ной является установление независимости или пренебрежимо малой зависи­мости от определенных факторов. Затем производится замещение некоторого объекта идеальной или материальной природы, подвергающегося изучению, другим, менее богатым свойствами, имеющим ограниченное число парамет­ров и характеристик. Полученный объект выступает в роли модели первого. Например, в астрономических расчетах планеты замещаются абстракциями вроде материальной точки , реальные взаимодействия — силами, и т.п. То же самое мы найдем не только в небесной механике, но во всей механике, во всей науке вообще.

Следует заметить, что операция абстрагирования может применяться как к реальным, так и к абстрактным объектам, которые сами уже были ре­зультатом предшествующего абстрагирования. При этом мы как бы удаляем­ся от конкретности и богатства свойств исходного объекта, обедняем его. Но иначе мы не смогли бы охватить широкие классы объектов и их общую сущ­ность, взаимосвязь, форму, строение и т.п. Роль полученной в итоге абст­ракции состоит в том, что она позволяет в познании назвать казавшиеся ранее разными предметы (объекты) одним именем, заменить сложное простым, классифицировать многообразие по общим признакам, то есть выйти в итоге к обобщению, а, значит, к закону.

Науке известны: 1) абстракция отождествления, при которой образова­ние понятий происходит путем объединения многих объектов и их аспектов в особый класс; 2) изолирующая абстракция, когда производится выделение какого-либо свойства или отношения, связанного с объектом, обозначение их определенным термином и придание ему статуса самостоятельности (на­пример, твердость, упругость, электропроводность, растворимость, устойчи­вость и т.п.); 3) абстракция конструктивизации, когда, отвлекаясь от неопре­деленности границ в свойствах объектов, как бы огрубляют действительное, реальное, благодаря чему получают возможность сформулировать некоторые законы, понять реальное в первом приближении, при этом в итоге дальней­шего движения мысли исходное упрощение снимается; 4) в специальных науках существуют свои, специальные виды абстракции. Так, в математике и логике — это абстракция актуальной бесконечности и потенциальной осуще­ствимости; в кибернетике — “черного ящика” и др. Они обладают особыми чертами и в то же время сходными свойствами с перечисленными выше ви­дами абстракции.

Обратимся к методаманализа и синтеза..

Анализ — это мысленное разделение интересующего нас объекта или его аспектов на отдельные части с целью их систематического изучения. В их роли могут выступать отдельные материальные и/или идеальные элементы, свойства, отношения и т.

Синтез — мысленное соединение ранее изученных элементов в единое целое. Из приведенных определений уже видно, что это взаимно предпола­гающие и дополняющие друг друга методы. В зависимости от степени иссле-

151

дованости, глубины проникновения в сущность объекта или его аспектов применяются анализ и синтез различного рода или вида:

__ прямой, или эмпирический анализ и синтез, которые пригодны на стадии

первого, еще поверхностного ознакомления с объектом исследования и его аспектами, особенно при изучении сложного объекта;

— возвратный, или элементарно-теоретический анализ и синтез, которые пригодны для постижения моментов, сторон, аспектов сущности, овладения определенными причинно-следственными зависимостями;

— структурно-генетический анализ и синтез, которые позволяют выделять в объекте исследования самое главное, центральное, решающее, ведущее к развертыванию объекта в целое; они охватывают генетические связи и опо­средования, их целые цепочки, ведут к полноте охвата частей и их содержа­ния или к целостному видению и описанию объекта.

Анализ и синтез тесно связаны друг с другом: анализ подготавливает синтез, синтез завершает анализ. Они связаны и с другими методами. Так, возвратный анализ и синтез связаны с сравнением, наблюдением, измерени­ем, экспериментом, индукцией и дедукцией, другими методами. Такой ана­лиз предполагает абстрагирование от несущественного. Следует иметь в ви­ду, что уровни расчленения и объединения в целое зависят от познаватель­ных задач, а поэтому они могут быть лишь ограниченными не бесконечными, беспредельными. Оба метода — следствие философского положения о том, что целое по своим свойствам суть иное качество, чем его части, что оно больше суммы частей, но оно все же ограничено ими.

Индукция и дедукция — следующие два метода — подобно предыдущим парные и взаимодополняющие. Они занимают особое положение в системе научных методов и включают в себя применение чисто формальных логиче­ских правил умозаключения и вывода — дедуктивного и индуктивного. Нач­нем с разъяснения смысла индукции.

Под индукцией понимают умозаключение от частного к общему, когда на основе знания о части предметов делается вывод о свойствах всего класса в целом. При этом можно выделить следующие виды индукции:

— полная индукция, когда делается вывод о свойствах данного объекта на основе перебора (и анализа) всех объектов данного класса. Это совершенно достоверное знание. Всякая наука стремится к его получению и использует в роли доказательства достоверности ее выводов, их неопровержимости;

— неполная индукция, когда общий вывод делается из посылок, не охваты­вающий всех объектов или аспектов данного класса. В ней содержится, та­ким образом, момент гипотезы. Ее доказательность слабее предыдущей, ибо нет правил без исключения;

Исторически первой была так называемая перечислительная (или по­пулярная) индукция. Она используется, когда на опыте замечена какая- нибудь регулярность, повторяемость, о чем и формулируют суждение. Если не будет противоречащих примеров, то тогда делается общий вывод в форме умозаключения. Такую индукцию относят к полной. Неполную индукцию

152

иначе называют еще “научной”, так как она дает не только формальный ре­зультат, но и доказательство не случайности найденной регулярности. Такая индукция позволяет “уловить” и причинно-следственные связи (что было ус­тановлено еще Бэконом и обосновано Дж. Миллем в Англии).

Пример полной индукции: последовательно проверенные металлы, один, другой, третий и т.д., обладают электропроводностью, из чего следует вывод, что все металлы электропроводны и т.д. Пример неполной индукции: последовательно взятые, каждое четное число делится на два, и хотя их всех бесконечно большое множество, мы все же делаем вывод о кратности всех четных чисел двум, и т.п.

Привлекательность и сила индукции очевидны. Отметим, что все опыт­ные науки по преимуществу индуктивные науки. Значение индукции прихо­дится переоценивать в связи с развитием вычислительной математики и ее приложений. Еще Бэкон писал, что если мы хотим проникнуть в природу ве­щей, то всюду обращаемся к индукции. Впоследствии в науке сложилось на­правление всеиндуктивистов (В. Уевелл, Дж. Ст. Милль и др.).

Дедуктивным называется умозаключение, в котором вывод о свойствах объекта и о нем самом делается на основании знания общих свойств и харак­теристик (всего множества).

Пример: 1) Все металлы проводят электрический ток.

2) Вольфрам — металл.

Вывод: вольфрам электропроводен.

Роль дедукции в современном научно познании и знании резко возросла. Это связано с тем, что современная наука и инженерная практика сталкива­ется с объектами, недоступными обычному чувственному восприятию (мик­ромир, Вселенная, прошлое человечества, его будущее, очень сложные сис­темы разного рода и др.), поэтому все чаще приходится обращаться к силе мысли, нежели к силе наблюдения и эксперимента. Особое значение дедук­ция имеет для формализации и аксиоматизации знания, построения гипотез и др. (в математике, теоретической физике, теории управления и принятия ре­шений, экономике, информатике, экологии и др.). Классическая математика — типично дедуктивная наука. Дедукция отличается от других методов тем, что при истинности исходного знания она дает истинное же выводное зна­ние. Однако нельзя и переоценивать силу дедукции. Прежде чем ее приме­нять, надо получить истинное исходное знание, общие посылки, а поэтому особое значение остается за методами получение такого знания, о которых говорилось выше.

Идеализация_ Для целей научного познания, конструирования, проекти­рования и преобразования широко используются так называемые “идеальные объекты”. Они не существуют в действительности, принципиально не реали­зуются на практике, но без них невозможно теоретическое знание и его при­ложения. К их числу относятся точка, линия, число, абсолютно твердое тело, точечный электрический заряд, заряд вообще, идеальный газ, абсолютно

153

черное тело и многие другие. Науку без них нельзя представить. Мысленное конструирование таких объектов называется идеализацией.

Чтобы идеализация протекала успешно, необходима абстрагирующая деятельность субъекта, а также другие мыслительные операции: индукция, синтез и др. При этом мы ставим себе следующие задачи: мысленно лишаем реальные объекты некоторых свойств; наделяем (мысленно) эти объекты оп­ределенными нереальными предельными свойствами; именуем полученный объект. Чтобы выполнить эти задачи прибегают к многоступенчатому абст­рагированию. Например, отвлекаясь от толщины реального предмета, полу­чают плоскость; лишая плоскость одного измерения, получают линию; лишая линию единственного ее измерения, получают точку и т.п. А как перейти к предельному свойству ? Расположим, к примеру, известные нам тела в ряд в соответствии с увеличением их твердости. Тогда, в пределе, мы получим аб­солютно твердое тело. Примеры легко можно продолжить. Такие идеальные объекты, как несжимаемость, сконструированы теоретически, когда свойство сжимаемости принимается равным нулю. Абсолютно черное тело мы полу­чим, если припишем ему полное поглощение поступающей энергии.

Заметим, что абстрагирование от любого из свойств есть обязательно приписывание ему противоположного свойства, причем прежнее отбрасыва­ется, иначе мы не получим идеального объекта.

Большое значение имеет вопрос о правомерности тех или иных идеали­заций. Оправдать идеализацию путем непосредственного созерцания реаль­ного объекта трудно, не всегда помогают и измерения. Правомерность идеа­лизации доказывается применимостью на практике той теории, которая соз­дана на базе одной или нескольких идеализаций, включая заимствованные и ранее созданные. Любая идеализация верна лишь в определенных пределах. Так, представление об идеальной жидкости (без вязкости и несжимаемости), пригодное в гидростатике, непригодно при анализе движения твердых тел в ней, так как здесь при решении задач существенны вязкость и турбулент­ность.

Метод аналогий. В науке, особенно в астрономии вместе с космологией, в физике, в бионике и др., многие построения возникли на основе аналогий, которые прокладывают потом дорогу как моделированию, так и различным научным гипотезам. Это такой метод познания, когда из сходства некоторых признаков, аспектов у двух или более объектов делают вывод о сходстве дру­гих признаков и свойств этих объектов.

Построим аналогию. Известно, что Солнце — рядовая звезда нашей Га­лактики, в которой порядка 100 миллиардов таких звезд. У этих светил много общего: огромные массы (до 100 масс Солнца), высокая температура, опре­деленная светимость, спектр излучения и т.д. У них есть спутники — плане­ты. По аналогии с нашей солнечной системой ученые делают вывод, что кроме нашей, в Галактике есть еще обитаемые миры, что мы не одиноки во Вселенной.

154

Примеры подобных рассуждений можно продолжить. Но не в них дело. Важно, что метод аналогий прокладывает дорогу к моделированию как более сложному методу, о котором мы еще будем говорить. Заметим вместе с тем, что аналогия не дает абсолютной достоверности вывода: в ней всегда есть элемент догадки, предположения. И только опыт и практика могут вынести окончательный приговор той или иной аналогии.

Перейдем к формализации. Сам этот термин неоднозначен и применяет­ся в разных значениях. Первое — как метод решения специальных проблем в математике и логике. Например, доказательство непротиворечивости мате­матических теорий, независимости аксиом и др. Вопросы такого рода реша­ются путем использования специальной символики, что позволяет опериро­вать не с утверждениями теории в их содержательном виде, а с набором сим­волов, формул разного рода и др. Второе — в широком смысле — под фор­мализацией понимается метод изучения разнообразных проблем путем ото­бражения их содержания, структуры, отношений и функций при помощи различных искусственных языков: математики, формальной логики и других наук.

В чем состоит роль формализации в науке? Прежде всего, формализация обеспечивает полноту обозрения определенных проблем, обобщенность под­хода к ним. Далее, благодаря символике, с чем формализация неизбежно свя­зана, исключается многозначность (полисемия) и размытость терминов обычного языка. В результате чего рассуждения становятся четкими и стро­гими, а выводы доказательными. И, наконец, формализация обеспечивает упрощение изучаемых объектов, заменяет их исследование изучением моде­лей: возникает как бы моделирование на основе символики и формализмов. Это помогает успешнее решать различные познавательные, проектировоч­ные, конструкторские и др. задачи.

Из сказанного уже видно, что формализация связана с моделированием, она связана также с абстрагированием, идеализацией и другими методами. По отношению к моделированию она носит вспомогательный характер. Аб­страгирование и идеализация, наоборот, — предпосылки для формализации.

Моделирование. Во втором разделе главы уже говорилось о моделях разного рода, в том числе натурных. Между тем, моделирование, как мощ­ный и эффективный метод применяется и на теоретическом уровне. Здесь он, будучи комплексным, опирается на предыдущие методы.

Различают аналоговое моделирование, когда оригинал и модель описы­ваются одинаковыми математическими уравнениями, формулами, схемами и т.п. Таким путем может быть представлена как гипотеза, так и закон, которые выступают предварительно качественно в виде простых отношений. В науке и технике часто поступают именно так. Сложнее — знаковое моделирование. Здесь в роли моделей, — заместителей реальных объектов, — служат числа, схемы, символы и др. Собственно, и технический проект в значительной сво­ей части выражается именно таким способом. Но этот вид моделирования получает дальнейшее свое развитие благодаря математике и логике в виде

155

логико-математического моделирования. Здесь операции, действия с вещами, процессами, явлениями, свойствами и отношениями замещены знаковыми конструкциями, структурой их отношений, выражением на этой основе ди­намики объектов, их функций и др. Еще одним шагом вперед стало развитие модельного представления информации на компьютерах (компьютерное мо­делирование). Построенные здесь модели опираются на дискретное пред­ставление информации об объектах. Открывается возможность моделировать в режиме реального времени, строить виртуальную реальность.

Для успеха моделирования необходимо наличие и таких форм знания как язык (термины) науки, гипотеза, закон, теория.

Но прежде рассмотрим аксиоматический метод. Это — метод органи­зации наличного знания в дедуктивную систему. Он широко применяется в математике и математизированных дисциплинах. При применении этого ме­тода ряд идей, ранее доказанных или очевидных, простых вводится в основы теории в виде исходных положений ( в рамках данной теории они не доказы­ваются). В математике их называют аксиомами, в теоретической физике и химии — “началами” или принципами. Все остальное знание — все теоремы, все законы и следствия — выводятся из них по определенным логическим правилам (по дедукции).

Утверждение аксиоматического метода в науке связывают с появлением знаменитых “Начал” Евклида. Но элементы аксиоматики встречались и раньше. С развитием науки этот метод проникает в разные науки из матема­тики и логики, где он главенствует. Примерами таких наук и теорий будут также аналитическая механика (у Лагранжа, Гамильтона, Герца и др.), теория электромагнитного поля Максвелла, теория относительности и др.

Основные требования к данному методу таковы: непротиворечивость аксиом, то есть в системе аксиом или начал не должны одновременно при­сутствовать некоторое утверждение и его отрицание; полнота, то есть аксиом без следствий не должно быть и их количество должно дать нам все следст­вия или их отрицания; независимость, когда любая аксиома не должна быть выводима из других. К данной системе добавить больше нечего.

Достоинства аксиоматического метода состоят в следующем. Аксиома­тизация требует точного определения используемых понятий и строгости рассуждений. Она упорядочивает знание, исключает из него ненужные эле­менты, устраняет двусмысленность и противоречия, позволяет по-новому взглянуть на прежде достигнутое знание в рамках определенной теоретиче­ской системы. Правда, применение этого метода ограничено. В нематемати­зированных науках такой метод играет лишь вспомогательную роль. Но и в рамках математики он тоже имеет определенные границы. В выяснении этого вопроса выдающуюся роль сыграла доказанная К.Гёделем теорема о принци­пиальной неполноте развитых формальных систем знания. Суть ее в том, что в рамках данной системы можно сформулировать такие утверждения, кото­рые нельзя ни доказать, ни опровергнуть без выхода данной аксиоматизиро­ванной системы (в метатеорию). Для всей математики такую роль играет

156

арифметика. Результат Гёделя привел к краху иллюзии математиков о все­общей аксиоматизации математики.

Системный метод и системный подход появились в арсенале человече­ского знания и деятельности в XX веке благодаря в первую очередь Л. фон Берталанфи, австрийскому биологу-теоретику (с 1949 г. жил и работал в США и Канаде), оформилась в “Общую теорию систем” (ОТС). Развитие этой теории бурно протекало, начиная с 50-х гг. XX века. Однако в зрелом виде, еще в самом начале нашего века, эти идеи (как и идеи кибернетики) из­ложил в своей всеобщей организационной науке “тектологии” русский уче­ный А. А. Богданов (Малиновский). Сейчас происходит буквально второе от­крытие работ Богданова. Ранее идеи системности развивались не как универ­сальные, а как частные идеи, относящиеся к организации знания, к математи­ческим объектам (в теориях множеств, групп), объектам механики. Большую роль в XX веке сыграли работы французских структуралистов — биологов, этнографов и лингвистов. Все же главный стержень системных идей создали работы биологов и философская концепция органицизма, ведущая традицию из глубокой древности.

Онтология систем. Заметим, что в рамках позитивизма существование онтологии систем оспаривалось. Между тем, объективно, мир состоит из систем, сот, сетей, хаоса и пленумов (непрерывных сущностей), взаимно проникающих друг в друга и взаимодействующих. Но что такое система? Кучу песка, камней или толпу на улице вряд ли кто-нибудь назовет системой. Это, скорее, агрегаты. Их свойства можно определить как сумму свойств час­тей (в науке говорят, что они аддитивны). Рабочее определение системы та­ково: система — это множество элементов, находящихся в отношениях или связях друг с другом и образующих целостность или органическое единство (Дж. Клир). Богданов в своей тектологии показал, что существуют два спосо­ба образования систем. Согласно первому система возникает из соединения как минимум двух объектов посредством третьей сущности — связи. Второй способ — образование систем за счет распада ранее существовавших. Осо­бенно наглядно оба эти способа видны в химии, в двух видах химических ре­акций: соединения и разложения.

Истинная система интегральна, а не аддитивна. При этом понятия “эле­мент”, “отношение”, “система” и др. используются в самом широком смысле. Так, отношение — это и некое ограничение, и сцепление, и связь, и соедине­ние, и взаимосвязь, и зависимость, и корреляция, и др. Элементы, то есть не­кие первоначально как бы независимые сущности, образуют основу любой системы, ее субстрат. Систем без элементов и отношений не бывает, как не существует элементов, если они вне системы: элемент тогда элемент, если он часть целого — системы.

Важными понятиями системного анализа являются понятия структуры и организации. Структурой называют чаще всего строение отношений и свя­зей в системе, ее архитектуру, форму, устойчивую композицию, а организа­цией — совокупность структуры и программы поведения системы, меняю­

157

щейся или постоянной. Многие авторы нередко отождествляют понятия структуры и организации. Заметим, что внутренняя форма системы — это ее каркас и опора.

Существует многообразие видов систем: 1) по форме — это централист- ские и ацентрические (звездные); 2) по природе — материальные и идеаль­ные, включая информационные; биокосные и живые; природные и искусст­венные (вроде технических и др.); 3) по видам движения — вещественные и полевые, в том числе физические, химические, биологические и социальные; 4) по взаимосвязи с окружением — изолированные и открытые; 5) по актив­ности — активные и пассивные; 6) по функциям — моно- и многофункцио­нальные; 7) по структуре и количеству — неорганизованные (хаотичные, вроде газов) и организованные, а также малые и большие, простые и слож­ные; 8) по направленности — нецелевые (подчиненные естественным зако­нам или инвариантам, вроде минералов, жидкостей, планет; алгоритмические и имеющие естественно возникшие программы, вроде машин, биологических организмов и т.п.) и целевые (как человек и общество); 8) по обусловленнсти — вероятностные (связанные со случайностью) и жестко детерминированые; и др.

Система и её актуальная среда противостоят друг другу и взаимодейст­вуют, абсолютно изолированных систем не бывает. В силу этого любая сис­тема внешне ограничена, в том числе по ресурсам. Кроме того, она всегда локализована в пространстве и времени, имеет четкие или нечеткие границы жизнедеятельности. Бесконечно больших и вечных систем не бывает: все ис­тинные системы имеют верхние пределы по количеству компонентов, числу уровней, сложности, по разнообразию свойств, то есть они всегда внутренне ограничены.

Рассмотрим простые и сложные системы. Простейшая система состоит как минимум из двух элементов, компонентов вообще, объединенных в целое каким-либо отношением, связью, как, например, протон и электрон в атоме водорода. Но свойства возникшего целого резко отличаются от свойств эле­ментов. Система — это новое, иное качество, не равное сумме свойств ее элементов (эмерджентность). Формально, сети (вроде ячеистой структуры Галактики, колонии организмов, сети связи и коммуникаций, расселение лю­дей, размещение производства на территориях, схемы управления и др.), со­ты (вроде кристаллов, совокупности клеток в тканях организмов, определен­ные конструкции в технике и в технологических схемах, ритмы и регулярные процессы и др.), агломерации (вроде кучи песка, груды камней, толпы и др.), а также хаос и пленумы (непрерывные сущности, вроде вакуума, жидкостей, газов и др.) можно рассматривать как “вырожденные” случаи истинных сис­тем, обусловленные характером компонентов и, главное, их отношений.

О сложных системах. Важнейшей проблемой науки конца XX века, пе­реходящей в XXI век, является проблема описания и объяснения механизмов существования, изменения, сохранения свойств, упадка и гибели (катастроф) сложных систем, особенно обладающих собственным поведением (так назы­

158

ваемых “бихевиоральных систем”). К их числу относятся все живые орга­низмы, их сообщества и биосфера в целом, человек и его различные группы и объединения (народы, государства и др.), а также гибридные (смешанные) системы вроде биогеосистем, человекомашинных, экономических, экологи­ческих и др. систем. Все они — открытые системы, обладающие собствен­ным поведением, основанном на вещественном, энергетическом и информа­ционном обмене со средой. Это — иерархические по структуре образования. Им присущи прямые и обратные связи, управление, функциональность, са­моорганизация, отражение, память, адаптивность, избирательность, направ­ленность, алгоритмичность, агрессия в среду и обмен со средой, другие свой­ства.

Познание систем, начиная с их простоты и сложности, других характе­ристик, согласно У.Р. Эшби, связано прямо со способностями человека вос­принимать, хранить в памяти и перерабатывать поступившие сигналы, кото­рые оцениваются в нервной системе человека и оформляются в осмысленную информацию. Оно связано с возможностями его инструментальных средств, а также с целями и задачами познания, конструирования, планирования и действий. В этой связи находится оценка человеком таких характеристик систем как их величина и масштабы, количество компонентов, простота и сложность, степень интенсивности качеств, свойств и процессов, трудность или легкость действий, быстрота и медленность, и др. Субъективность вос­приятия получаемой при этом информации несомненна, как несомненна от­носительность, а также неоднозначность понимания подобных характери­стик. Но несомненна при этом и эвристическая сила сопоставления, анало­гий, анализа, вероятностных методов и статистики, гипотез, других методов.

Заметим, что большое значение для познания неизвестного может иг­рать, развитый впервые в бихевиоризме и примененный затем в кибернетике, метод “черного ящика”. Суть его в следующем. Если мы, изучая какую-либо сложную или даже сверхсложную систему, узнали параметры входных воз­действий (“возмущений”) или сигналов разного рода, а также информации, то нам совсем не обязательно знать, что происходит внутри системы. Нам достаточно знать характер выходных сигналов, а также информации. Сопос­тавив то и другое, сравнив это всё с известными аналогичными случаями по­ведения других систем, мы сравнительно легко делаем умозаключение по аналогии о том, что можно ожидать от этой системы в дальнейшем. Конечно, при этом должны быть тщательно изучены условия, в которых находится изучаемая система, они тоже должны быть сопоставлены с известными, дру­гими случаями, особенно, в связи с изменением условий и характеристик входа и выхода.

В качестве таких “черных ящиков” могут выступать сложные системы любого рода и их модели — вещественно-полевые, энергетические, инфор­мационные, такие как физические процессы сложного характера и большой интенсивности (экстремальные), химические реакции, организмы, популя­ции, экосистемы, технические системы, соответствующие модели, а также

159

человеческо-деятельностные системы, вроде экономических, финансовых, производственных, социальных, а также сам человек и разные группы, сооб­щества, государства и их ассоциации, человечество в целом. Овладение ме­тодологией “черного ящика” исключительно актуально в связи с современ­ным состоянием взаимоотношений сообществ людей друг с другом, а , глав­ное, с природой. Конечно, при этом необходимо накопить разными способа­ми часто огромную информацию, обработать ее эффективно, например, на основе статистики и вероятностного подхода, а также компьютерной техно­логии и построения кибернетико – информационных моделей.

Системный метод и системный подход вытекают из предыдущего и из природы систем, системности как свойства. Их суть в следующем:

1. Фундаментальная роль системного метода состоит в том, что на его основе достигается продвижение науки и всего человеческого познания к единству, целостному мировидению.

2. Специфическим для общей теории систем (ОТС), для системного ме­тода и подхода является вопрос о порождении свойства целостности из свойств элементов, а также компонентов и уровней строения в сложных сис­темах. И, наоборот, существует проблема порождения свойств составляющих целое частей из характеристик этой целостности.

3. Источник преобразований системы или ее функций обычно лежит в ней самой. Это связано с ее внутренними противоречиями и направленным поведением (например, зависящим от естественных законов и ими же на­правляемым, алгоритмическим, целевым и др.). При этом особенность бихе- виоральных систем — их самоорганизация, самоуправление и т.д.

4. В системном исследовании и ОТС важен принцип универсальности системных законов, не исключающий вместе с тем специфики систем разно­го рода. Это означает возможность строить не простые аналогии, а аналогии органицистского характера (вроде, государство — организм с управляющими и управляемыми структурами, человечество — популяция организмов в виде народов и государств и т.п.).

5. Согласно ОТС и системному подходу один и тот же “материал” или субстрат обладает фактически в одно и то же время разными свойствами, па­раметрами, функциями и принципами строения и развития. Это проявляется в иерархичности сложных систем и специфике управления в таких системах.

6. Системный подход невозможен без анализа условий существования и факторов актуальной для них среды.

7. ОТС и системный метод чисто причинное объяснение рассматривают как недостаточное. Для больших классов систем, таких как бихевиоральные, характерны целесообразность, целеположенность и др. особенности, отли­чающие их радикально от физических и химических систем.

8. При создании систем важен принцип: система есть то, что получается в результате оптимизации конструкции создаваемой системы путем всесто­роннего анализа взаимосвязанных факторов, влияющих на ее существенные характеристики (теорема Б. Байцера).

160

9. С позиций системности можно правильно подойти к решению такого важного для науки вопроса, как редукция объяснения одних уровней строе­ния материи и механизмов ее изменения на основе предшествующего уровня. Редукция всегда допустима, когда ищут источник, причину тех или иных яв­лений: социальных на основе биологического субстрата, биологических — на основе химических реакций, химических — на основе физических законов и взаимодействий. Но при этом нельзя забывать эмерджентность каждого из уровней строения, специфику их собственных законов и т.п.

10. Системный анализ возник на основе математизированной ветви ОТС — системологии и системных методов. Из этого факта вытекают главные ус­тановки системного анализа: решая проблемы управления в системах, надо стремиться максимально полно учесть все входные и выходные характери­стики объекта; использовать междисциплинарный подход; строить исследо­вания, разработки, проекты и действия в ключе проблемной и “задачной” ориентации, а не просто функционального подхода (начальник приказал — я выполнил!). Системный анализ конкретизируется в виде своего прикладного звена — системотехники. В этой связи, не игнорируя общесистемного под­хода, для каждой проблемы, задачи или их класса строят свою особую мето­дологию.

В целом, имеются системные формализмы, которые развивали многие ученые. Они обладают огромной эвристической силой. Системный подход раскрывает нам как бы пространства возможных состояний систем и воз­можных действий. Это — общенаучный метод и подход, такой, какой разви­вает синергетика (как общая теория самоорганизации), или кибернетика (как общая теория управления и связи в живых организмах, технических систе­мах, обществе и их объединениях, которая опирается на информационные технологии).

В 60-х гг. системолог Р. Акофф и социолог Ф. Эмери предсказывали на­ступление Системного века. Он фактически уже наступил, но только не в ви­де победы какой-то отдельной теории, а как победы целого направления, подхода и методов, характерных именно для ОТС, ее версий, моделей разно­го уровня, разного характера и назначения.

Формы научного познания. Далее мы остановимся на основных фор­мах, в которых представлено и организовано научное и техническое знания. Среди них — факт, гипотеза, закон, принцип, теория.

Факты образуют живую ткань любого знания. В науке и технике — они воздух, которым дышит ученый, исследователь. Но факты еще надо добыть, описав их на языке теории, передать их смысл и оформить в виде истинных суждений. Субъект познания обращен к объектам и получает в виде познания итога знание в форме фактических суждений. Вместе субъект — объект — знание образуют треугольник, так называемый “золотой треугольник позна­ния”.

161

Между тем, широко бытует мнение, что факт и объект — это одно и то же. Так считают и некоторые философы: Л.Витгенштейн, например, говорил, что “мир есть совокупность фактов, а не вещей”. Мы здесь будем строго раз­личать объект и знание о нем у субъекта, в связи с чем мы будем понимать под фактом некоторое достоверное знание об объекте в форме суждения. При этом исследователь отображает данное суждение в терминах языка опреде­ленной теории, так что одно и то же может выглядеть (описываться) в разных языках по-разному. Например, в обыденном языке (и мышлении) нормой стало выражение “У меня температура” (человек болен). На языке сторонни­ка теории теплорода (была такая) надо бы сказать об увеличении количества теплорода в организме. Сторонник теории, где употребляются понятия энер­гии, температуры (степени нагретости тела) говорят о повышении темпера­туры как результата увеличения кинетической энергии молекул в организме. И тому подобное.

В научном мышлении факт выражен в виде единичного суждения, даже если речь идет о совокупности многих объектов. Но описание факта в науке всегда, как говорят методологи, “теоретически нагружено”, то есть связано с определенной концепцией и теоретическими терминами. Подчеркнем еще раз: в самой действительности никаких фактов нет, они — в головах людей.

В этой связи находится то, что мы часто предполагаем какие-то свойст­ва, отношения и т.п. в виде суждений, — гипотетические факты. Вообще на­до различать “наблюдаемые” и “ненаблюдаемые” факты и понимать относи­тельность и историчность их различения. Заметим, что термины “наблюдае­мые” и “ненаблюдаемые факты” неудачны и неточны. Лучше бы сказать: “факты наблюдаемого” и “ненаблюдаемого”. Пример последних утвержде­ний, что Земля шар, хотя мы ее как шар непосредственно не видим. Для кос­монавта же это наблюдаемый факт. Наука широко оперирует и теми и дру­гими, исходя из мысли о наличии в мире общего и всеобщего, а не только уникального и неповторимого. Отсюда и возможность конструировать фак­ты, обобщая единичное до общего и всеобщего.

Факты можно подразделить в целом при сравнении их друг с другом на однородные (скажем, все случаи притяжения тел к Земле, рождения живых существ и их смерти, необходимой связи людей друг с другом в обществе и т.п.); неоднородные (как, например, трения тел, магнетизма, питания живых существ, парламентские выборы и т.д. в сравнении друг с другом); массовид­ные (для групп и совокупностей любого рода вроде взаимодействий частиц материи, молекул газа, демографические процессы и т.д.); фундаментальные (как переход тепла от более нагретого тела к менее нагретому, другие факты из физики, химии, биологии, кибернетики и информатики, и др.) и нефунда­ментальные (например, характер ветвления кроны конкретного дерева, раз­мещение в данном городе сетей коммуникаций, торговых точек, ваше паде­ние на улице, поломка конкретной машины и т. п.).

Заметим, что эти классы фактов пересекаются друг с другом и их при­надлежность к этим классам может быть относительной, зависеть от системы

162

отсчета и задач описания и т.п. Однородные факты могут быть обобщены, когда познание схватит более глубокую сущность с помощью тех или иных методов познания. Так, фундаментальный закон природы — закон сохране­ния энергии — на деле создан за счет обобщения законов сохранения меха­нической, тепловой и электрической энергии. При желании примеры можно продолжить.

Известный физик М.Борн писал: “Все наше познание природы начина­ется с накопления фактов, многочисленные факты обобщаются в простые за­коны, а последние в свою очередь обобщаются в более общих законах”.

Гипотеза как форма научного познания и (одновременно) как метод ве­дет на основе фактов разного рода через формулирование законов и принци­пов к научной теории. В современной науке гипотезы — это своеобразные локомотивы науки. Вместе с тем, в истории науки погибших, не ставших за­конами, принципами и теориями гипотез, — бесчисленное множество. По­этому говорят, что наука — это кладбище гипотез. Эти гипотезы, которые вызывались в воображении исследователей теми или иными реальными про­блемами (и химерическими тоже — такими как создание “вечного” двигате­ля), сами подталкивали к сбору новых фактов.

В своем развитии гипотеза как предположение проходит ряд стадий: 1) накопления фактов; 2) выдвижения простейшего предположения, часто на базе аналогии; 3) накопления новых фактов; 4) формулирования зрелой гипо­тезы и получения следствий из нее, вплоть до развертывания целой теории; 5) подтверждения гипотезы или ее опровержения. В последнем случае гипо­теза превращается в закон, принцип (в рамках аксиоматизированной теории) или даже становится теорией. Все зависит здесь от ранга, уровня общности гипотезы.

Формально, гипотеза — это суждение или их целая связанная группа, система суждений. Но настоящая научная гипотеза никогда не строится на пустом месте. Она связана со всем знанием о предмете, междисциплинарным знанием, вроде логики и математики, и из них вытекает.

Иногда гипотезу противопоставляют опыту. Так, Ньютон говорил: “Ги­потез я не измышляю”. Но, ведь, и сам Ньютон находился среди гипотез, как среди пчел в пчелином рое. Разве не было у него гипотезы о “мировом эфи­ре”, о бесконечно большой скорости передачи взаимодействий, о всеобщно­сти Евклидового пространства, об абсолютном пространстве и времени, дру­гих гипотез? Другое дело, что это все он не осознавал как гипотезы и считал очевидным. Мы все слишком многое считаем очевидным и в итоге заблужда­емся!

В истории науки известно и преувеличение роли гипотезы. Сторонником такой идеи был, например, известный французский математик и физик- теоретик А.Пуанкаре (см. его книгу “Наука и гипотеза”).

Группировку гипотез по их видам мы делать не будем, так как она в ос­новном совпадает с группировкой законов.

163

Закон — это как бы ставшее знание, чаще всего — результат индукции, аналогии, синтеза и подтверждения гипотез на опыте. Понятия закона и ги­потезы однопорядковые. Закон науки схватывает повторяющееся, прочное, необходимое, существенное, устойчивое в законе любой природы. Форма его — суждение. В математике его эквивалент — теорема. Впервые понятие “за­кон природы” мы найдем в XVII веке у Декарта, Гоббса и Спинозы, позднее появилась мысль, что все существующее в природе может создаваться только по ее законам. При этом закон не лежит на поверхности, а как бы высвечива­ется через явления, свойства, отношения. Он еще должен быть понят, осмыс­лен и описан на языке науки. Смысл знания закона — предвидение возмож­ных состояний объекта и тенденций его изменения и развития.

В основе появления закона лежит напряжение между сложившимися сторонами целого, его полюсами, противоречие. На основе этого вначале развивается тенденция. Различают также законы-тенденции (или “законо­мерности”, характерные для сложных систем (биологические, социальные, смешанные системы). Таковы законы эволюции жизни, общественного про­гресса, экономики, экологии, развития самой науки и др. Вообще, по разным критериям и основаниям, можно построить целый ряд независимых и пере­секающихся группировок и классификаций известных науке законов. Разли­чают всеобщие, частные и конкретные законы. Для всего физического мира всеобщими законами будут законы симметрии или сохранения; частными будут законы отдельных миров физического и духовного (механики, тепло­ты, языка, мышления и др.); о конкретных законах отдельных объектов мы узнаем нередко сами из практики. По их характеру выделяют качественные и количественные законы. Первые чаще всего можно встретить в сфере очень сложных систем; законы физики, химии, техники, технологии, экономики, управления и др. — в основном количественные и количественно­качественные.

Необходимо выделить законы по их назначению: законы для описания и законы объяснения. Описателен, например, закон всемирного тяготения, так как он не объясняет причину тяготения; напротив, объясняющий закон гово­рит о том, почему протекает данное явление, почему так-то устроен данный объект. Форма последнего — “Если…, то…”. При этом важно оговорить усло­вия (“наложенные связи” как говорят в механике), а также разного рода огра­ничения. В методологии поэтому различают законы “дозволения” (их боль­шинство) и законы “запрета”, невозможности (такие, как недостижимости абсолютного нуля температуры, передачи тепла от холодного тела к нагре­тому, принцип Паули в теории атома и др.).

Законы можно различать и по уровню абстрактности — как феномено­логические, так и абстрактные. Первые — описательны, чаще всего качест­венные, а не количественные, они — эмпирические по происхождению и слабо математизированы. Их множество в разных областях, особенно в на­блюдениях за погодой, в геологии, биологических и социальных науках, в сферах производства и экономики. Часто они лишь первичная форма обоб­

164

щения. Вторые, опираясь на мощный аппарат абстракций, количественный математический аппарат и модели, включая информационные и кибернети­ческие, выражаются в виде функций и уравнений разного рода. Кстати, именно математические модели чаще всего в современной науке и ведут к обобщениям в виде научных законов. Здесь, как нигде, проявляется огромная эвристическая сила математики и моделирования.

Вообще, наука лишь тогда достигает совершенства, когда она выходит на дорогу обобщений на уровне такого рода законов.

Принципы. Вспомним теперь, что было сказано вначале: закон — это нечто подобное математической теореме. Если же закон помещен не в конец, а в начало цепочки познания (вместе с другими), то, формально, его роль та­кова же, как аксиомы в математике. То же самое можно проделать и с гипо­тезами. Мы сможем из них развернуть цепочку следствий. В итоге перед на­ми будет уже в аксиоматической теории то, что в естествознании и в техни­ческих теориях называют “принципом” или “началом”. Формально говоря, принцип — утверждение, однопорядковое с законом, но помещенное в нача­ло цепочки умозаключений и выводов, а закон — следствие, но не одного принципа, а их группы, входящих в основания, в аксиоматику теории. Сово­купность фундаментальных понятий, определений и принципов образует ак­сиоматику теории. Но в ряду начальных утверждений теории могут быть и фундаментальные факты, такие, как постоянство скорости света в теории от­носительности, или дискретности взаимодействий и “действия” (квантова­ния) в квантовой теории и т.п. Это факты — принципы. Научные принципы имеют три уровня общности: 1) всеобщие (философские); 2) общенаучные;

3) частнонаучные. Первые в каждой науке выступают в форме, отражающей язык той или иной теории, а потому их часто не узнают сами философы.

Принципы совместно с научной картиной мира, специальной исследова­тельской программой и парадигмой (то есть особым углом зрения на пробле­мы некоторой предметной области), фундаментальными понятиями, гипоте­зами и законами подводят нас к возможности развернуть научную теорию.

Научная теория. Под научной теорией как раз и понимают систему ут­верждений об объектах, связанных отношениями выводимости и зависимо­сти. Научная теория — это не только форма знания и познания. В широком смысле это так, но это и главная единица теоретического знания, с которой сталкивается всякий, кто учится, исследует, конструирует, проектирует и действует. Говорят, что не ничего практичнее, чем хорошая научная теория.

Подчеркнем, что теория имеет сложную структуру. В ее состав входит “ядро” или основания теории, то есть система принципов и основных поня­тий теории. В формальных теориях в него включают правила операций над величинами и язык (термины и символы теории). Последний тип теорий — это высший, предельный тип. Он характерен для математики и математиче­ской логики — в основном дедуктивных по способу вывода теорем (в содер­жательных теориях вроде физики — законов) и следствий, а также приложе­

165

ний в практику. Вместе с тем никому еще не удалось выстроить теорию на одном-единственном принципе: как правило, их всегда несколько.

Мы уже говорили о том, в каких отношениях должны находиться аксио­мы или принципы теории. В целом, в основаниях не бывает противоречащих друг другу принципов и лишних принципов, хотя могут быть и не все необ­ходимые принципы. Это определяется вмешательством заданного многомер­ного пространства и его топологии. Что такое возможно, было доказано Б. ван Фраассеном. Заметим, что в основаниях теорий аксиоматического типа содержится также и все возможное количество следствий ( то есть, принципы — это “свертка” всех возможных утверждений теории, их консерв). Подоб­ный концентрат информационно хорошо обозрим, он эвристичен, лишь бы мы сами владели техникой вывода и логикой. Заманчиво было бы уложить хотя бы крупные блоки информации о мире и о нас в подобные “свертки”!

Вообще, в фактуальных теориях, а это все науки, кроме логики и мате­матики, сами прототипы теории суть реальные объекты (как в лингвистике и др.). Материальные прототипы между тем противоречивы, а информация о них чаще всего бывает неполной. Отсюда громадные трудности аксиомати­зации содержательного знания и познания.

Заметим, что гипотезы, законы и принципы — на языке методологии и логики — суть номологические утверждения (от гр. “номос” — закон). В по­знании приходится учитывать роль и философских принципов, когда мы, на­пример, задаем тип причинности (жесткий или вероятностный), тип про­странства и времени, роль принципов системности (например, что сумма свойств целого не равна сумме частей) и др. Все это приходится учитывать, когда конструируется аксиоматика теории и её основные утверждения.

В зависимости от соотношения теоретического и эмпирического, воз­можностей математизации и обобщения, все научные теории разных облас­тей знания развиты сегодня неодинаково. Механика и вся физика, целый ряд их приложений, особенно инженерных, технических дисциплин, некоторые области теории управления и информации и другие – ближе всех к идеально­му типу, то есть к аксиоматизированной и формализованной целиком теории. Но различия феноменов в разных областях ведут к различию и самих теорий. Среди них можно выделить математические, естественнонаучные, техниче­ские, экономические, кибернетико-информационные (вместе с языкознани­ем), социальные, философские и др.

Теории можно подразделить, противопоставив описательный и объяс­няющий подходы и получить цепочку: 1) феноменологические; 2) полуфено­менологические; 3) объясняющие. В первых вообще не пытаются свести опи­сание явлений (феноменов) к внутренним законам (фенология, описательная астрономия и др.). Вторые характерны для технического и технологического знания (теория машин и механизмов, электротехника, химические техноло­гии и др.). Для них важнее всего прагматическая и прикладная стороны. Тре­тий тип — это фундаментальные теории природы, общества и мышления, на­чиная с космологии и физики, кончая теориями общества и логикой.

166

Теории можно различать по их целям, методам и функциям: описатель­ные, объясняющие, классифицирующие, жестко детерминированные и веро­ятностные (статистические).

Для нас важна классификация по уровню развитости, которая обуслов­лена неизбежным различием в фактуальной базе теорий, языке, методах по­лучения знания и способах проверки его на достоверность. Тогда мы полу­чим три типа теорий: 1) эмпирические; 2) математизированные; 3) дедуктив­ные. Последний тип подразделяется по степени близости к идеальному: а) на гипотетико-дедуктивные; б) аксиоматические теории. Можно заподозрить, что вся эта классификация отображает исторический ход развития теорий, который математика в общем-то в основном прошла. Историкам математики это известно. Содержательные теории физики, теории управления и инфор­матика близки к тому. Вместе с тем, история науки не закончена, и предель­ным состоянием ее был бы идеал единой и формализованной науки. Увы! Даже математика еще не достигла такого уровня, а в фактуальных не пре­кращается напор новых фактов.

Теперь коротко о состоянии каждого из этих типов теорий и о примерах соответствующих теорий.

Эмпирические теории. У них очень велик фактуальный базис, в котором не все обобщено. Соответствующие законы здесь выводятся индуктивно или по аналогии. Велика роль анализа, но невелик по масштабам синтез. Значи­тельное место занимает естественный язык и различные описания, классифи­кации. Правила логики и обработки информации специально не оговарива­ются, а используется обычная формальная логика и математика. Результаты теории не проверяются на корректность специально. Примеры: теория эво­люции Дарвина, физиология высшей нервной деятельности, языкознание, фенология, описательная астрономия и др.

Математизированные теории. Они носят полукачественный, полуко­личественный характер, используют широко язык математики и родитель­ский язык предшествующих теорий (как этапов их собственного развития). Логика и операции над объектами тоже не задаются, а проникают в них из применяемой математики и информатики. Примеры: теории элементарных частиц, кроме теорий Великого объединения, теории ядра; молекулярная ге­нетика и цитология; математическая лингвистика; экономико­

математические теории и др.

Дедуктивные теории. О них выше уже немало сказано. Исторически первый этап таких теорий — знаменитые “Начала” Евклида. В этих теориях логика и язык, а также операции строго оговариваются и они формализова­ны. Важнейшая проблема для них — это проблема их интерпретации (в фи­зике ее называют проблемой “физического смысла” и приложений). Исход­ные принципы и аксиомы считаются доказанными или достоверными. Заме­тим, что в математике аксиоматика вообще не требует такого обоснования. Весьма острой проблемой в содержательных теориях дедуктивного типа яв­

167

ляется проверка соответствия следствий из оснований самой действительно­сти. Все эти теории подразделяются на три вида:

а) в гипотетико-дедуктивных теориях исходные принципы частично эм­пирически обоснованы, частично заимствованы из других теорий, частично являются гипотезами. Принимается определенная логика, язык и система операций над объектами. Фиксируется объект, как продукт идеализаций и обобщения. Примеры: термодинамика, астрофизика и др.;

б) в конструктивных теориях внутри аксиоматики могут быть принци­пы, принимаемые без доказательства и обоснования. Объекты теории и ут­верждения вводятся обязательно путем предварительного их конструирова­ния в виде идеализированных объектов, моделей, вводятся специальные язык и операции и т.д. Примеры: электродинамика Максвелла, теория информации и др.;

в) аксиоматические теории, как уже ясно, выше обрисованы. Примеры: геометрические теории, теории множеств и групп, логические теории и др.

В науке существует резкая критика ряда современных теоретиков и методо­логов против идеала науки аксиоматического типа. Говорят, что аксиоматика — это “смирительная рубашка” и тормоз для развития теорий, и что цель науки — безудержное размножение теорий с целью их последующего отбора путем опровержения (П. Фейерабенд).

Известный математик XX века Д. Гильберт, напротив, считал, что внут­ри жесткого каркаса дедуктивных теорий происходит наращивание понятий и утверждений, их переосмысление и т.п., а, значит, их развитие. Как пример он приводит углубление понятий числа и вообще теории множеств в матема­тике. Мы укажем здесь также на развитие дискретной математики в связи с компьютеризацией и т.п. Между тем, в методологии науки показано, что на одном и том же фактуальном поле могут быть построены разные теории, ко­торые потом могут долго конкурировать друг с другом, становиться допол­нительными и т.д. Как пример — геометрические теории (Евклида, Лобачев­ского, Римана и др.), механика Ньютона, механика Гамильтона и механика Герца.

Все, хотя и кратко описанные здесь методы не исчерпывают традицион­ную логико-методологическую проблематику. В методологии науки сущест­вует немало новых проблем. К их числу относят развитие общей эволюцион­ной теории в связи с развитием синергетики, проблемы описания сложности и комплексный подход, описание нечетких систем и описания многопара­метрических систем, анализ таких форм знания, как проект, роль компьюте­ров для теории и смысл виртуальных миров, другие проблемы. По этим во­просам существует обширная литература, но нельзя сказать, что все вопросы решены. Наука в своем стремительном развитии ставит перед методологией и всей философией все новые и новые задачи.