Логика и методы научного познания

Вот как Пуанкаре описывает роль этих этапов творческой деятельности: «представим себе будущие  элементы наших комбинаций как что-то похожее на атомы-крючочки Эпикура. Во время полного отдыха мозга эти атомы неподвижны, они как будто прикреплены к стене; этот полный отдых может продолжаться неопределенное время, атомы при этом не встречаются и, следовательно, никакое их сочетание не может осуществиться. Во время же кажущегося отдыха и бессознательной работы некоторые из них оказываются отделенными от стены и приведенными в движение. Они перемещаются во всех направлениях пространства, вернее, - помещения, где они заперты, так же, как туча мошек или, если вы предпочитаете более ученое сравнение, как газовые молекулы в кинетической теории газов. При взаимном столкновении могут появиться новые комбинации.  

Какова же роль первоначальной сознательной работы? Она состоит, очевидно, в том, чтобы  мобилизовать некоторые атомы, отделить их от стены и привести в движение. Считают, что не сделано ничего хорошего, так как эти элементы передвигали тысячами разных способов с целью найти возможность их сочетать, а удовлетворительной комбинации найти не удалось. Но после того импульса, который им был сообщен по нашей воле, атомы больше не возвращаются в свое первоначальное неподвижное состояние. Они свободно продолжают свой танец.  

Но наша воля выбирала их не случайным образом, цель была вполне определена; выбранные  атомы были не первые попавшиеся, а  те, от которых разумно ожидать искомого решения. Атомы, приведенные в движение, начинают испытывать соударения и, следовательно, образовывать сочетания друг с другом или с теми атомами, которые ранее были неподвижны и были задеты при их движении… Как бы то ни было, у созданных комбинаций хотя бы одним из элементов служит атом, выбранный по нашей воле. И очевидно, что среди них находятся те комбинации, которые я только что назвал «хорошими»».  

Практически все  исследователи отмечают наличие  этих этапов в их творческой деятельности. Безусловно необходимы первоначальные сознательные усилия решить проблему. Ученый формулирует проблему и пытается найти ее решение. Эти усилия занимают обычно много времени – месяцы, порой годы, не принося никакого успеха. Решение приходит часто неожиданно, когда ученый и не думает над ним,  и занимается чем-то другим или отдыхает. Сознание его переключено на что-то другое, но подсознание продолжает работать над проблемой. И вдруг в самый неожиданный момент приходит решение! Д.И.Менделееву его знаменитая таблица химических элементов приснилась во сне. Тогда наступает последний этап творчества: нужно вновь вполне сознательно проверить решение, придать ему требуемую форму, чтобы вынести на суд научного сообщества.  

                      6.2. Эволюционное развитие научной теории 

Научная теория первоначально возникает в виде догадки, гипотезы, выдвигаемой с  помощью так называемых «эвристических»  методов. Если гипотеза выдерживает  проверку, она приобретает статус теории. Однако после этого она вовсе не застывает в мертвой неподвижности. Напротив, развитие теории, ее разработка начинаются после того, как она получит признание. Если на стадии гипотезы и в процессе борьбы за признание научная теория разрабатывается и пропагандируется немногими энтузиастами, то после всеобщего признания к ее разработке привлекается значительная часть научного сообщества и, соответственно, экономических средств. На нее обращают внимание философы, методологи и популяризаторы науки. Основные положения теории начинают изучаться в вузах. Ученые, философы, преподаватели содействуют развитию теории.  

Воплощение идей теории в технических устройствах  и производственных процессах приводит к формированию особого, технического, знания, которое заставляет теоретиков не только уточнять понятия и законы теории, но иногда и существенно изменять их. Именно техническое знание связывает теоретическую науку с материальной практикой. Решение практических, производственных задач представляет собой наиболее мощный стимул развития научной теории.  

Суть этого  развития заключается в том, чтобы  привести теорию во все более полное и точное соответствие с изучаемым  фрагментом реальности. Это осуществляется различными путями и способами. Прежде всего, совершенствуется концептуальный аппарат теории. Уточняются ее основные понятия; вводятся новые понятия; качественные понятия постепенно заменяются количественными. Это позволяет придать законам теории более строгую и точную количественную формулировку. Выявляются логические связи между законами теории, устанавливается их взаимная зависимость и иерархия. Теория постепенно приобретает стройную дедуктивную форму. Разработка концептуального аппарата теории происходит одновременно с уточнением и совершенствованием ее идеализированного объекта, с помощью которого интерпретируются понятия и утверждения теории.  

Разработка концептуального  аппарата теории и ее идеализированного  объекта подготавливает теоретическую  основу для создания новых приборов и инструментов. Использование новых  приборов позволяет ставить новые эксперименты и уточнять понятия и законы теории. В качестве примера можно указать на построение все более совершенных телескопов для установления годичного параллакса звезд; прибор Фуко для демонстрации того, что скорость света в воздухе больше, чем в воде; прибор Кулона для измерения силы, действующей на точечный заряд; приборы, используемые в квантовой механике для наблюдения за взаимодействием элементарных частиц и т.п.

Наконец, теория постепенно справляется с не согласующимися с ней фактами. Это происходит либо за счет того, что теория обнаруживает ошибки в установлении таких фактов, либо уточняет такого рода факты и это уточнение устраняет ее расхождение с фактами, либо придает фактам новый смысл, при котором они уже не расходятся с теорией. Каким образом теория превращает противоречащие ей факты в подтверждающие ее примеры, как она открывает новые факты и уточняет старые, можно увидеть на примере деятельности Галилея, который сделал чрезвычайно много для развития и обоснования гелиоцентрического учения Коперника.  

Мысль о вращении Земли, представляющая собой одну из составных частей учения Коперника, находилась в резком несоответствии с очевидными для всех фактами  повседневного опыта. В своем  «Диалоге о двух системах мира» Галилей  подробно перечисляет все аргументы, опровергающие вращение Земли и опирающиеся на опыт. «В качестве самого сильного довода, - пишет он, - все приводят опыт с тяжелыми телами: падая сверху вниз, тела идут по прямой линии, перпендикулярной поверхности Земли; это считается неопровержимым аргументом в пользу неподвижности Земли. Ведь если бы она обладала суточным обращением, то башня, с вершины которой дали упасть камню, перенесется обращением Земли, пока падает камень, на много сотен локтей к востоку, и на таком расстоянии от подножья башни камень должен был бы удариться о Землю» (Галилео Галилей. Диалог о двух системах мира. – Избр. труды в двух томах, т.1. М., 1964, с.224). Галилей не отвергает этого факта и признает, что он противоречит системе Коперника. Однако он изменяет смысл этого факта таким образом, что противоречие устраняется.  

Обыденное мышление людей XVII столетия принимало наивный  реализм относительно движения, т.е. считало реальным всякое воспринимаемое движение (за исключением случаев  явного обмана органов чувств). Если нам представляется, что камень падает вертикально вниз с вершины башни, то камень действительно в реальном пространстве движется именно так, а не иначе. К наивному реализму добавлялась еще и та идея, что всякое реальное движение должно оказывать воздействие на органы чувств, т.е. восприниматься нами. С точки зрения этих идей, факт вертикального падения камня с вершины башни действительно противоречит утверждению о вращении Земли. Галилей же начинает с того, что принимает это утверждение. Но если Земля вращается, то движение падающего камня на самом деле оказывается сложным: оно складывается из его кругового движения вместе с вращением Земли и из его движения к подножью башни. К этому он добавляет предположение о том, что круговое движение камня не оказывает воздействия на наши органы чувств: мы не можем его заметить, потому что оно является общим для нас, камня и башни. Воздействующим оказывается только одно вертикальное движение камня, в котором ни мы, ни башня не участвуем. Так Галилей переосмысливает известный факт вертикального падения тел на Землю. Вследствие такого переосмысления ситуация коренным образом изменяется: падающий камень в действительности совершает сложное движение, но одного из составляющих движений мы заметить не можем, так как сами в нем участвуем; мы способны заметить только то движение, которое совершает камень относительно башни и нас самих, т.е. его вертикальное движение. Но камень как раз и кажется падающим вертикально! Вот так факт, противоречащий учению Коперника, был превращен в факт, подтверждающий это учение.  

Мощный толчок развитию теории в наше время дают ее применения в технике и производственной практике. Достаточно развитая естественнонаучная теория приводит к созданию новых  технических средств и использованию этих средств в общественном производстве. Процесс изобретения и использования новых приборов, машин и механизмов требует новых научных исследований и, вместе с тем, доставляет громадный  дополнительный материал для теоретического осмысления.  

                               6.3. Научная революция 

Как мы отмечали выше, факты, с которыми имеет дело научная теория, можно разделить  на три группы: факты, которые она  успешно объясняет; факты, которых  она пока не объясняет, но есть надежда, что со временем ей это удастся; наконец, факты, противоречащие теории. По мере развития теории количество объясняемых ею фактов увеличивается. Получают объяснение известные факты, открываются новые, предсказанные теорией. Даже те факты, которые первоначально казались противоречащими теории, переосмысливаются таким образом, что противоречие устраняется. И если все-таки остаются факты, с которыми теории никак не удается справиться, то ученые сохраняют надежду на то, что развитие теории в конце концов приведет к их объяснению. Никогда не бывает так, что теория согласуется со всеми известными фактами в своей области. Однако это вовсе не означает, что теория порочна. Расхождение теории с некоторыми фактами обычно рассматривается как свидетельство недостаточной развитости теории. Ученые сохраняют уверенность в том, что развитие теории приведет к устранению таких расхождений. История науки показывает, что хорошая научная теория может длительное время развиваться, постепенно перерабатывая непокорные факты в подтверждающие примеры.  

Однако с некоторыми фактами теории так и не удается  справиться, несмотря на все усилия ее сторонников. Такие факты могут  существовать с самого начала возникновения  теории и все попытки объяснить  или устранить противоречие между  ними и теорией оканчиваются неудачей. У ученых возникает сомнение в том, что теория вообще способна справиться с этими фактами. К ним присоединяются факты, открытые в процессе эволюционного развития теории. Некоторые из ее предсказаний могут оказаться ошибочными и привести к обнаружению фактов, расходящихся с теорией. Таким образом, постепенно накапливается все большее количество фактов, с которыми теория не согласуется. Часть таких расхождений устраняется с помощью вспомогательных ad hoc (к случаю, для данного случая) гипотез, присоединение которых к теории разрушает ее логическую стройность.  

Факт, который  не согласуется с теорией и  которого теории не удается объяснить, несмотря на все попытки ученых, называют аномальным фактом или просто аномалией. Господство теории в некоторой  научной области никогда не бывает абсолютным, всегда существуют идеи и гипотезы, альтернативные по отношению к принятой теории. Эти альтернативные гипотезы придают теоретическую значимость некоторым аномалиям и приводят ученых к мысли о том, что их расхождение с теорией не является случайным и не может быть устранено в ходе дальнейшего развития теории.  

Накопление аномальных фактов и распространение в среде  ученых сомнений в способности теории справиться с ними приводит господствующую теорию к кризису. Кризисом называют тот период в развитии некоторой научной области, когда вера ученых в господствующую теорию подорвана, когда происходит быстрый рост числа аномальных фактов и ученые начинают искать объяснение этих фактов за рамками признанной теории. В период кризиса ученые начинают модифицировать господствующую теорию, для того чтобы как-то справиться с аномальными фактами. Появляются группы ученых, отстаивающие разные варианты ранее единой теории. Это увеличивает сомнение ученых в истинности принятой теории. Результаты, полученные с помощью одного варианта теории, могут не соответствовать другому варианту той же теории. Это приводит к тому, что ученые вообще перестают доверять своим же собственным результатам. Научное сообщество раскалывается на враждующие группировки. Все больше ученых обращается к разработке альтернативных гипотез. Руководствуясь такими гипотезами, они получают возрастающее количество фактов, не согласующихся с принятой теорией. Сторонников старой теории становится все меньше. Молодые и честолюбивые ученые предпочитают заниматься аномалиями и разработкой альтернативных гипотез в надежде добиться признания со стороны научного сообщества.  

Большое распространение  в период кризиса получает анализ оснований существующей теории. Ученые пытаются понять, каким образом сформировались основные понятия и постулаты теории и каким было их первоначальное содержание. Этот анализ заставляет ученых обращаться к философии и истории науки. Часто в этот период в научном сообществе распространяется скептическое отношение к способности науки понять мир, ценность научных результатов подвергается сомнению. И лишь с победой одной из альтернативных гипотез, которой удается успешно объяснить некоторые важные факты и открыть перспективу для дальнейших научных исследований, кризис заканчивается. Происходит научная революция.