А
Б В
Г Д
Е Ж
З И
К Л
М Н
О П
Р С
Т У
Ф Х
Ц Ч
Ш Э
Ю Я
Реферат: Значение принципа системности в познавательной деятельности. Гносеология и онтологические схемы науки
Значение принципа системности в познавательной деятельности. Гносеология и онтологические схемы науки
МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ МГИЭМ (Технический университет)
Реферат по курсу "Философия" на тему:
"Законы науки, способы их открытия и обоснования".
Исполнитель: студент гр. М8-01
Гаврилов С.В.
Руководитель: Метлов В.И.
Москва 1999 г.
План:
Законы и их роль в научном исследовании
Логико-гносеологический анализ понятия «научный закон»
Эмпирические и теоретические законы
Динамические и статистические законы
Методы эмпирического исследования
5.1 Наблюдение
5.1.1 Основные функции наблюдения
5.2 Эксперимент
Гипотеза и индуктивные методы исследования
6.1 Гипотеза как форма научного познания
6.2 Гипотетико-дедуктивный метод
6.3 Математическая гипотеза
Роль законов в научном объяснении и предсказании
Общая структура научного объяснения
8.1 Дедуктивная модель научного объяснения
8.2 Индуктивная модель объяснения
8.3 Научное предсказание
1. Законы и их роль в научном исследовании.
Открытие и формулировка законов составляет важней шую цель научного исследования: именно с помощью законов выражаются существенные связи и отношения предметов и явлений объективного мира.
Все предметы и явления реального мира находятся в вечном процессе изменения и движения. Там, где на по верхности эти изменения кажутся случайными, не свя занными друг с другом, наука вскрывает глубокие, внут ренние связи, в которых отражаются устойчивые, повто ряющиеся, инвариантные отношения между явлениями. Опираясь на законы, наука получает возможность не только объяснять существующие факты и события, но и предсказывать новые. Без этого немыслима сознатель ная, целенаправленная практическая деятельность.
Путь к закону лежит через гипотезу. Действительно, чтобы установить существенные связи между явлениями, мало одних наблюдений и экспериментов. С их помощью мы можем обнаружить лишь зависимости между эмпи рически наблюдаемыми свойствами и характеристиками явлений. Таким путем могут быть открыты только срав нительно простые, так называемые эмпирические зако ны. Более глубокие научные или теоретические законы относятся к ненаблюдаемым объектам. Такие законы содержат в своем составе понятия, которые нельзя ни непосредственно получить из опыта, ни проверить на опыте. Поэтому открытие теоретических законов неиз бежно связано с обращением к гипотезе, с помощью ко торой пытаются нащупать искомую закономерность. Пе ребрав множество различных гипотез, ученый может найти такую, которая хорошо подтверждается всеми из вестными ему фактами. Поэтому в самой предваритель ной форме закон можно охарактеризовать как хорошо подтвержденную гипотезу.
В своих поисках закона исследователь руководству ется определенной стратегией. Он стремится найти та кую теоретическую схему или идеализированную ситуа цию, с помощью которой он смог бы в чистом виде пред ставить найденную им закономерность. Иными словами, чтобы сформулировать закон науки, необходимо абстра гироваться от всех несущественных связей и отношений изучаемой объективной действительности и выделить лишь связи существенные, повторяющиеся, необходи мые.
Процесс постижения закона, как и процесс познания в целом, идет от истин неполных, относительных, огра ниченных к истинам все более полным, конкретным, аб солютным. Это означает, что в процессе научного позна ния ученые выделяют все более глубокие и существенные связи реальной действительности.
Второй существенный момент, который связан с пони манием законов науки, относится к определению их ме ста в общей системе теоретического знания. Законы составляют ядро любой научной теории. Правильно по нять роль и значение закона можно лишь в рамках оп ределенной научной теории или системы, где ясно видна логическая связь между различными законами, их при менение в построении дальнейших выводов теории, ха рактер связи с эмпирическими данными. Как правило, всякий вновь открытый закон ученые стремятся вклю чить в некоторую систему теоретического знания, связать его с другими, известными уже законами. Это заставляет исследователя постоянно анализировать законы в кон тексте более широкой теоретической системы.
Поиски отдельных, изолированных законов в лучшем случае характеризуют неразвитую, дотеоретическую ста дию формирования науки. В современной, развитой на уке закон выступает как составной элемент научной теории, отображающей с помощью системы понятий, принципов, гипотез и законов более широкий фрагмент действительности, чем отдельный закон. В свою очередь система научных теорий и дисциплин стремится отобра зить единство и связь, существующую в реальной карти не мира.
2. Логико-гносеологический анализ понятия «научный закон»
Выяснив объективное содержание категории закона, необходимо ближе и конкретнее рассмотреть содержание и форму самого понятия «научный закон». Предваритель но мы определили научный закон как хорошо подтверж денную гипотезу. Но не всякая хорошо подтвержденная гипотеза служит законом. Подчеркивая тесную связь гипотезы с законом, мы хотим прежде всего указать на решающую роль гипотезы в поисках и открытии законов науки.
В опытных науках не существует другого пути от крытия законов, кроме постоянного выдвижения и про верки гипотез. В процессе научного исследования гипо тезы, противоречащие эмпирическим данным, отбрасы ваются, а те, которые обладают меньшей степенью подтверждения, заменяются гипотезами, имеющими бо лее высокую степень. При этом увеличение степени подтверждения в значительной мере зависит от того, может ли быть гипотеза включена в систему теоретиче ского знания. Тогда о надежности гипотезы можно судить не только по тем эмпирически проверяемым следствиям, которые из нее непосредственно вытекают, но и по след ствиям других гипотез, которые в рамках теории логи чески с ней связаны.
В качестве примера можно показать, как с помощью гипотетико-дедуктивного метода Галилей открыл закон свободного падения тел. Вначале он, как и многие его предшественники, исходил из интуитивно более очевид ной гипотезы, что скорость падения пропорциональна пройденному пути. Однако следствия из этой гипотезы противоречили эмпирическим данным, и поэтому Гали лей вынужден был отказаться от нее. Ему потребовалось около трех десятков лет, чтобы найти гипотезу, следствия которой хорошо подтверждались на опыте. Чтобы прийти к верной гипотезе, Кеплеру пришлось проанали зировать девятнадцать различных предположений о гео метрической орбите Марса. Вначале он исходил из про стейшей гипотезы, согласно которой эта орбита имеет форму круга, но такое предположение не подтвержда лось данными астрономических наблюдений. В принципе таков общий путь открытия закона. Ученый редко сразу находит верную идею. Начиная с простейших гипотез, он постоянно вносит в них коррективы и вновь проверя ет их на опыте. В науках, где возможна математическая обработка результатов наблюдений и экспериментов, та кая проверка осуществляется путем сравнения теорети чески вычисленных значений с фактическими результа тами измерений. Именно таким путем Галилей смог убе диться в правильности своей гипотезы и окончательно сформулировать ее в виде закона свободного падения тел. Этот закон, как и многие другие законы теоретиче ского естествознания, представлен в математической форме, что значительно облегчает его проверку и делает легко обозримой связь между величинами, которую он выражает. Поэтому мы воспользуемся им для того, что бы уточнить понятие закона, которое по крайней мере используется в наиболее развитых отраслях современ ного естествознания.
Как видно из формулы
,
закон свободного падения математически выражается с помощью функциональной зависимости двух переменных величин: времени t и пути S. Первую из этих величин мы принимаем в качестве независимой переменной, или ар гумента, вторую — зависимой переменной, или функции. В свою очередь эти переменные величины отображают реальную взаимосвязь таких свойств тела, как путь и время падения. Выбрав соответствующие единицы изме рения, мы можем выразить эти физические свойства или величины с помощью чисел. Таким путем оказывается возможным подвергнуть математическому анализу вза имосвязь между самыми различными по своей конкрет ной природе физическими или другими свойствами ре альных предметов и процессов. Вся трудность при этом будет состоять не столько в том, чтобы найти подходящую математическую функцию для отображения зависи мости между свойствами, сколько в том, чтобы обнару жить такую связь фактически. Иначе говоря, задача состоит в том, чтобы абстрагироваться от всех несущест венных факторов исследуемого процесса и выделить свойства и факторы существенные, основные, определя ющие ход процесса. Действительно, интуитивно мы впол не можем допустить, что расстояние, пройденное падаю щим телом, зависит от его массы, скорости, а может быть, даже и температуры. Однако физический опыт не подтверждает эти предположения.
Вопрос о том, какие факторы оказывают существен ное влияние на ход процесса, а от каких можно абстраги роваться, представляет весьма сложную проблему. Ее решение связано с выдвижением гипотез и их последую щей проверкой. Рассуждая абстрактно, можно допустить бесконечное множество гипотез, в которых учитывалось бы влияние самых различных факторов на процесс. Ясно, однако, что проверить все их экспериментально нет ни какой практической возможности. Возвращаясь к закону свободного падения, мы видим, что движение падающего тела всегда происходит единообразным путем и зависит прежде всего от времени. Но в формуле закона встре чаются также начальный путь, пройденный телом S0, и его начальная скорость V0, которые представляют фик сированные величины, или параметры. Они характеризу ют первоначальное состояние движения какого-либо кон кретного физического тела. Если известны эти началь ные условия, то мы можем точно описать его поведение в любой момент времени, т. е. в данном случае найти путь, пройденный падающим телом в течение любого промежутка времени.
Возможность абстрагирования законов движения из хаотического множества происходящих вокруг нас явле ний, замечает известный американский физик Е. Вигнер, основывается на двух обстоятельствах. Во-первых, во многих случаях удается выделить множество начальных условий, которое содержит все то, что существенно для интересующих нас явлений. В классическом примере свободно падающего тела можно пренебречь почти всеми условиями, кроме начального положения и начальной скорости: его поведение всегда будет одним и тем же, независимо от степени освещенности, наличия вблизи от него других тел, их температуры и т. д. Не менее важное значение имеет то обстоятельство, что при одних и тех же существенных начальных условиях результат будет одним и тем же независимо от того, где и когда мы их реализуем. Иначе говоря, абсолютное положение и время никогда не являются существенными начальными усло виями. Это утверждение, продолжает Вигнер, стало пер вым и, может быть, наиболее важным принципом инва риантности в физике. Не будь ее, мы бы не могли откры вать законы природы.
Существование устойчивых, постоянных инвариант ных отношений среди беспрестанно изменяющихся свойств, признаков и характеристик предметов и явлений служит основой для выделения или абстрагирования за конов. При этом безразлично, идет ли речь о свойствах отдельно взятого предмета или различных предметов. Как сами предметы, так и их свойства не остаются оди наковыми, они испытывают различные изменения, кото рые в естественных науках описываются с помощью пе ременных величин. Как бы ни менялись свойства и ха рактеристики предметов и процессов, в их изменении всегда можно выделить некоторые устойчивые, постоян ные отношения. Хотя расстояние, пройденное падающим телом, непрерывно изменяется с течением времени, отно шение пути к квадрату времени остается постоянным. Эта постоянная величина представляет ускорение сво бодно падающего тела. В более общем, втором законе Ньютона ускорение изменяется пропорционально дейст вующей силе:
F == та,
где F — сила, т — масса, а — ускорение.
Однако и здесь отношение силы к ускорению представляет величину постоянную, численно равную массе тела.
Все эти примеры показывают, что там, где возможно количественное измерение исследуемых величин, понятие закона выражает постоянное, инвариантное отношение между переменными величинами, которое в свою очередь отображает существование постоянных, устойчивых от ношений между определенными свойствами, признаками и характеристиками реальных предметов и процессов. Такое уточнение является конкретизацией общего понятия закона в отношении к тем наукам, законы которых могут быть выражены на языке математики.
Обратимся теперь к анализу логической структуры высказываний, выражающих законы науки. Первой, ча ще всего бросающейся в глаза особенностью законов яв ляется их общность, или универсальность, в каком-либо отношении. Эта черта ясно видна при сопоставлении за конов с фактами. В то время как факты являются еди ничными утверждениями об отдельных вещах и их свой ствах, законы характеризуют устойчивые, повторяющие ся, общие отношения между вещами и их свойствами. В простейших случаях закон представляет обобщение эмпирически наблюдаемых фактов и поэтому может быть получен индуктивным путем. Но так обстоит дело только с эмпирическими законами. Более сложные, теоретиче ские законы возникают, как правило, из гипотез. Поэто му наиболее очевидным условием, чтобы гипотеза стала законом, является требование, чтобы эта гипотеза была хорошо подтверждена фактами. Однако хорошо подтвер жденная гипотеза не обязательно выражает закон. Она может представлять и предсказание какого-либо отдель ного явления или события и даже какого-то нового фак та. Вот почему необходимо внимательнее рассмотреть логическую форму тех высказываний, которые называют законами науки.
•Первый критерий, который относится скорее к коли чественной характеристике высказываний, дает нам воз можность отличать законы от фактов. Как мы уже отме чали, факты всегда выражаются с помощью единичных, утверждений, законы же формулируются с помощью об щих высказываний. В каком же смысле можно говорить об общности, или универсальности, высказываний? В на уке выделяют, по крайней мере, три таких смысла, когда говорят о высказываниях, выражающих ее законы.
Во-первых, общность, или универсальность, может относиться к понятиям или терминам, встречающимся в высказывании о законе. Такую общность называют кон цептуальной или понятийной. Если все понятия, входя щие в формулировку закона, являются общими, или уни версальными, то и сам закон считается универсальным. Эта особенность присуща наиболее общим, универсаль ным и фундаментальным законам. К числу таких законов следует отнести в первую очередь законы материалисти ческой диалектики. Наряду с ними фундаментальными считают и многие законы природы, такие, как закон все мирного тяготения, сохранения энергии, заряда и другие. В фундаментальных законах все понятия являются уни версальными по объему, и поэтому в них не встречаются индивидуальные термины и константы. Так, закон все мирного тяготения устанавливает существование грави тационного взаимодействия между любыми двумя тела ми во Вселенной. Но многие законы естествознания име ют форму частных, или экзистенциальных, утверждений. Поэтому в них наряду с универсальными терминами встречаются также и термины, характеризующие инди видуальные тела, события или процессы. Например, за коны Кеплера, описывающие движение планет Солнеч ной системы, не относятся к фундаментальным, так как содержат в своем составе термины, обозначающие Солн це, планеты и некоторые частные константы. Законы гео физики отображают процессы, которые происходят на Земле. Законы биологии относятся только к живой ма терии, а законы психологии — к функционированию со знания. Мы не касаемся здесь статистических законов, начинающих играть все более существенную роль в сов ременной науке. Эти законы также не являются фунда ментальными, поскольку они выражаются в форме экзи стенциальных утверждений.
Все приведенные примеры достаточно ясно показыва ют, что требование концептуальной, или понятийной, универсальности нельзя считать ни необходимым, ни до статочным условием закона. Очень часто в законе вместе с универсальными понятиями (терминами) встречаются также термины частного или даже индивидуального ха рактера. Строго универсальными и фундаментальными кроме законов материалистической диалектики являют ся лишь некоторые законы физики и химии, в которых отображаются наиболее общие свойства материи. И все же признак общности, универсальности в каком-либо отношении представляет характерную черту всех зако нов. В противном случае нельзя было бы даже говорить о законе как существенной, устойчивой, повторяющейся связи свойств и отношений реального мира. Эта общ ность может выражаться по-разному, начиная от законов, имеющих строго универсальный или почти универсаль ный характер, и кончая законами, относящимися к до вольно узкой области явлений. Но какова бы ни была эта общность, тенденция к универсализации законов достаточно ясно прослеживается в философской литературе и она помогает нам понять природу современной науки.
В связи с этим вполне целесообразно разделение за конов на фундаментальные и производные. Фундамен тальные законы должны удовлетворять требованию кон цептуальной универсальности: они не должны содержать никаких частных, индивидуальных терминов и констант, ибо иначе не смогут служить в качестве посылок для вы водов. Производные законы можно вывести из фунда ментальных вместе с необходимой для этого дополни тельной информацией, содержащей характеристику па раметров системы или процесса. Так, например, законы Кеплера можно логически вывести из закона всемирного тяготения и основных законов классической механики вместе с необходимой для этого эмпирической информа цией о массах, расстояниях, периодах обращения планет и другими характеристиками.
Второй смысл понятия универсальности законов ка сается их пространственно-временной общности. Часто законы называют фундаментальными или универсальны ми также потому, что они применяются к соответствую щим объектам или процессам, независимо от времени и места. В физике и химии к таким законам относят зако ны, являющиеся универсальными относительно прост ранства и времени. Как впервые подчеркнул выдаю щийся английский ученый Д.К. Максвелл, основные законы физики ничего не говорят об индивидуальном по ложении в пространстве и времени. Они являются совер шенно общими относительно пространства и времени. Максвелл был твердо убежден в том, что сформулиро ванные им законы электромагнетизма в форме матема тических уравнений являются универсальными во Все ленной и поэтому выполняются и на Земле, и на других планетах, и в космосе. В отличие от этого частные зако ны применимы лишь в определенной области простран ства-времени. Признак пространственно-временной уни версальности явно не подходит, например, к законам гео логии, биологии, психологии и ко многим другим, которые действительны не всюду в пространстве и вре мени, а лишь в тех или иных ограниченных областях. В связи с этим кажется целесообразным различать зако ны универсальные в пространстве и времени, региональные и индивидуальные. К универсальным будут отно ситься законы физики и химии, имеющие фундаменталь ный характер. К региональным можно отнести многие законы биологии, психологии, социологии и других на ук. Такие законы выполняются лишь в более или менее ограниченных областях (регионах) пространства-време ни. Наконец, индивидуальные законы отображают функ ционирование и развитие какого-либо фиксированного в пространстве объекта с течением времени. Так, законы геологии выражают существенные отношения процессов, происходящих на Земле. Даже многие законы физики и химии, не говоря уже о биологии, по сути дела, связаны с изучением процессов, происходящих на Земле.
Третий смысл понятия универсальности закона свя зан с возможностью квантификации суждения, выража ющего закон. Строго универсальные или фундаменталь ные законы, справедливые для всех частных случаев их проявления, логически можно выразить с помощью вы сказываний с универсальным квантором. Все производ ные и региональные законы, которые действительны лишь для определенного числа случаев, представляются в форме высказываний с экзистенциальным квантором, или квантором существования. При этом для символиче ской логики совершенно безразлично, идет ли речь об од ном или нескольких и даже почти всех случаях закона. Экзистенциальный квантор постулирует возможность, что существует по крайней мере один случай, для которо го выполняется закон. Но такой абстрактный подход не адекватно отражает положение дел в эмпирических на уках, где высказывания, справедливые для большинства или почти всех случаев, часто рассматриваются как под линные законы. Мы не говорим уже о статистических за конах, которые относятся только к определенному про центу случаев. Что касается самой логической структуры высказываний, выражающей законы науки, то вслед за Б. Расселом многие специалисты по логике и методоло гии науки представляют ее в виде общей импликации.
Иначе говоря, всякий закон науки с этой точки зрении можно рассматривать как условное высказывание с 'кван тором общности. Так, например, закон теплового расши рения тел символически можно представить так:
,
где ( - знак импликации, (х) обозначает универсаль ный квантор, х — переменную, относящуюся к любому телу, А — свойство «быть нагретым» и В — свойство «расширяться». Словесно: для всякого тела х, если это х нагревается, то оно расширяется.
Представление высказываний, выражающих законы в форме условного утверждения или, точнее, материаль ной импликации, обладает рядом преимуществ. Во-пер вых, условная форма утверждений ясно показывает, что в отличие от простого описания реализация закона свя зана с выполнением определенных требований. Если имеются соответствующие условия, то закон реализует ся. Во-вторых, когда закон представлен в форме импли кации высказываний, то в нем совершенно точно можно указать необходимые и достаточные условия реализации закона. Так, для того чтобы тело расширилось, достаточ но нагреть его. Таким образом, первая часть имплика ции, или ее антецедент Ах служит достаточным услови ем для реализации ее второй части, или консеквента Вх. В-третьих, условная форма высказываний, выражающих законы науки, подчеркивает важность конкретного ана лиза необходимых и достаточных условий реализации за кона. В то время как в формальных науках для уста новления правильности импликации достаточно чисто логических средств и методов, в эмпирических науках для этого приходится обращаться к исследованию кон кретных фактов и ситуаций. Например, заключение о том, что длина металлического стержня увеличивается при его нагревании, вытекает не из принципов логики, а из эмпирических фактов, объясняемых соответствующей теорией. Точное разграничение необходимых и достаточ ных условий осуществления закона побуждает исследо вателя искать и анализировать факты, которые обосно вывают эти условия.
Поскольку импликация по сути дела представляет ло гическую формализацию содержательных высказываний, то с нею связан также ряд трудностей, которые часто ха рактеризуют как парадоксы импликации. В содержательных рассуждениях посылки и заключение вывода однотипны по своей природе, поэтому кажутся странны ми импликации типа: «Если у льва есть когти, то снег бел». Равным образом кажется неприемлемым положе ние о том, что истинное высказывание может быть полу чено из какого угодно другого высказывания: и истинно го и ложного. Между тем все эти импликации считаются правильными в логике. Выход из этих трудностей многие исследователи ищут на путях модификации существую щей формы импликации. Другие считают, что парадоксы не могут возникнуть в эмпирических науках, поскольку здесь фактически не выводятся заключения из ложных посылок. Несмотря на эти трудности, представление за конов науки в форме импликаций символической логики позволяет выявить ряд их особенностей, которые остают ся в тени при других способах их выражения.
Возможность представления законов науки в форме импликации высказываний отнюдь не означает того, что все импликации выражают законы. Существует бесчис ленное множество универсальных условных высказыва ний, которые могут быть представлены как импликации, тем не менее не являющихся законами. Вся трудность возникающей здесь проблемы состоит в том, чтобы найти критерии, с помощью которых можно было бы отличать подлинные законы от универсальных высказываний слу чайного типа.
В последние десятилетия за рубежом появилась об ширная литература, посвященная этой проблеме. Нель сон Гудмэн считает отличительной особенностью законов науки то, что из них могут быть выведены условные контрафактические высказывания. Такие высказывания опи сывают не то, что фактически произошло в действитель ности, а то, что могло бы произойти, если бы этому не по мешали некоторые обстоятельства. Так, например, вы сказывание: «Если бы я не держал камень в руке, то он упал 'бы на землю»—будет условным контрафактическим. .Мы верим в .него потому, что оно опирается на за кон свободного падения тел. Закон может быть выражен явно или подразумеваться, но он всегда предполагается при обосновании условных контрафактических высказы ваний.
В отличие от высказываний, выражающих законы на уки, из универсальных высказываний случайного харак тера нельзя вывести обоснованные условные контрафактические утверждения. Так, например, из высказывания:
«Все монеты в моем кармане — медные» — вовсе не сле дует утверждение: «Если бы эта монета лежала в моем кармане, то она была бы медной». Между веществом монеты и местом ее нахождения не существует необходи мой связи. Вот почему универсальные высказывания, от личные от законов, обычно характеризуют как случай ные.
Необходимый характер реальных связей и отношений, отображаемых в законах науки, в конечном итоге обус ловливает отличие законов от случайных универсальных высказываний. Так, например, Э. Нагель в монографии «Структура науки» отмечает, что высказывание о законе содержит в себе известный элемент необходимости. Приведя в качестве иллюстрации закон: «Медь при на гревании расширяется», — он замечает, что это высказы вание называют законом природы не только потому, что никогда не может существовать какого-либо куска на гретой меди, который бы не расширялся. Существование такого куска «физически невозможно»: нагревание меди с «физической необходимостью» вызывает его расшире ние. Г. Мельберг, анализируя отличие универсальных высказываний случайного характера от законов, в своей книге «Сфера науки» замечает, что «первым не хватает качества необходимости, часто ассоциируемой с научны ми законами». Возникает вопрос: о какой необходимо сти идет речь, когда говорят о законе? Нагель склоняется к мысли, что рассматриваемая необходимость должна иметь логический характер, хотя и признает, что эта точка зрения «приводит к серьезным трудностям». Дей ствительно, в таком случае отрицание закона должно приводить к логическому противоречию, чего на самом деле не происходит. Самое главное — подобный взгляд делает излишними эмпирические исследования, ибо если необходимость законов природы отождествляется с логи ческой необходимостью, то для ее установления достаточно чисто логических средств и методов. Все это пока зывает, что необходимость, присущая законам природы, носит другой характер. Не случайно поэтому целый ряд зарубежных логиков предпринял попытку проанализи ровать ее с помощью понятий и методов логики модаль ностей, условных контрафактических высказываний и номологических утверждений. О контрафактических выс казываниях мы уже говорили. В модальной логике на ряду с логической необходимостью исследуются другие типы необходимости, и в частности каузальная необходи мость, обычно связываемая с законами науки. Номологические утверждения были введены в логику науки Г. Рейхенбахом специально для характеристики выска зываний, выражающих законы природы. Попытаемся в самом общем виде оценить эти новые подходы к пробле ме определения законов науки.
Р. Карнап в своей последней книге «Философские ос нования физики» предложил следующий способ для от личия законов науки от универсальных высказываний случайного характера.
Во-первых, он делит все высказывания на два клас са: 1) утверждения, имеющие форму основного закона, или номическую форму, и 2) утверждения, не обладаю щие такой формой. Различие между ними может быть установлено чисто логическими методами, исключитель но на основе анализа формы утверждений. Чтобы стать подлинным законом, высказывание, кроме номической формы, должно быть еще истинным. Поэтому Карнап определяет «основной закон природы как утверждение, имеющее номическую форму и в то же время истинное». Во-вторых, он предлагает называть каузально истин ным любое утверждение, которое представляет логиче ское следствие класса всех основных законов. Если это утверждение является универсальным по форме, то оно будет законом, либо основным, либо производным. С этой точки зрения, различие между производными законами и универсальными высказываниями случайного характе ра будет сводиться к тому, что первые представляют логическое следствие основных законов, вторые — нет. Однако, как мы уже видели, далеко не все неосновные законы могут быть выведены из основных. Главная же трудность состоит в том, чтобы дать точное определение основного закона исходя только из анализа его логиче ской формы. Сам Карнап вынужден признать, что эта проблема еще далека от разрешения. Поэтому подход, указанный им, представляет в лучшем случае программу дальнейшего исследования, которая, на наш взгляд, не может быть успешной без учета гносеологической харак теристики и методологической функции закона.
Интересную попытку формализации высказываний, выражающих законы науки, предпринял Г. Рейхенбах. Он считает, что обычная, аналитическая импликация символической логики скорей подходит для выражения отношений между структурными формами в математике. Такая импликация может быть установлена без обраще ния к анализу конкретного, эмпирического содержания ее терминов. В физике, однако, приходится обращаться к другой форме импликации, которая имеет место «меж ду предложениями, обладающими специфическим (част ным) эмпирическим значением, и установление которой в любом частном случае связано с опытом». Так, закон теплового расширения не может быть получен из логиче ского анализа значения терминов, встречающихся в этом законе, таких, как «тело», «температура», «расширение». Эта синтетическая импликация, по мнению Рейхенбаха, может служить средством для выражения законов при роды. Хотя ее правильность и не имеет тавтологического характера, а детерминируется опытом, тем не менее она является универсально истинной.
Все импликации, выражающие законы, Рейхенбах называет номологическими. Аналитические номологические импликации, представляющие всегда истинные фор мулы, или тавтологии, выражают законы логики. Они являются формализацией логического следования. Фи зическое же следование, по мысли Рейхенбаха, форма лизуется посредством синтетической номологической им пликации. Именно в виде такой импликации выражаются законы природы, будь то законы физики, химии или био логии. Точка зрения, развиваемая Рейхенбахом, интерес на в том отношении, что она ясно показывает неадекватность обычного представления законов науки в форме об щей импликации символической логики.
Существенный недостаток многих зарубежных иссле дований, посвященных проблеме закона, состоит в том, что они сосредоточивают все внимание почти исключи тельно на анализе логической структуры высказываний, выражающих законы. Между тем для определения зако на и его роли в науке не менее важными являются его гносеологический анализ и та методологическая функ ция, которую он осуществляет в общей системе научного знания.
В методологическом отношении важнейшее требова ние, предъявляемое к гипотезе, чтобы она стала законом, состоит в возможности ее отнесения к некоторой теории. Этот признак позволяет отличать обобщения, которые делаются в обыденном познании и даже на эмпирической стадии исследования, от подлинных законов науки. По своей логической форме эмпирические обобщения пред ставляют универсальные высказывания, но их надеж ность и познавательная ценность сравнительно невелики, ибо они остаются обособленными, изолированными ут верждениями. Другое дело—законы науки. В развитых науках законы объединяются в единое целое в рамках определенной теории, представляющей систему взаимо связанных принципов, законов и гипотез. Благодаря ло гической связи между отдельными компонентами теории становится возможным выводить производные законы из основных, а эмпирические — из теоретических.
Важность рассматриваемого требования станет ясной, если учесть, что включение хорошо подтвержденной ги потезы в рамки некоторой научной теории еще в большей мере повышает ее надежность. Если гипотеза войдет в состав теории, тогда о ее подтверждении, как мы уже отмечали, можно будет судить не только по непосредст венно относящимся к ней фактам, но и фактам, подтвер ждающим другие утверждения теории, логически связан ным с гипотезой.
Законы науки вместе с другими принципами, утверж дениями и гипотезами представляют определенную си стему, построенную на основе некоторой иерархии, со гласно которой менее общие по форме и логически более слабые по содержанию законы выводятся из законов бо лее общих и логически более сильных. На эмпирической стадии исследования выявляются отдельные обобщения и открываются эмпирические законы. Однако процесс исследования на этом, естественно, не останавливается. Отдельные, в первое время кажущиеся изолированными эмпирические законы стараются вывести из теоретиче ских, а менее общие — из более общих. Именно в этих целях и становится необходимым обращение к научной теории, в рамках которой, строго говоря, и оказывается возможным осуществить логическую дедукцию одних за конов из других вместе с необходимой для этого допол нительной информацией.
3. Эмпирические и теоретические законы
Классификация научных законов может производить ся по самым различным признакам или, как принято го ворить в логике, основаниям деления. Наиболее естест венной кажется классификация по тем областям дейст вительности, к которым относятся соответствующие законы. В естествознании такими областями являются отдельные формы движения материи или ряд связанных между собой форм. Так, например, механика исследует законы движения тел под воздействием сил, физика — закономерности молекулярно-кинетических, электромаг нитных, внутриатомных и других процессов, которые в совокупности и составляют физическую форму движения материи. Биология занимается изучением специфических законов органической жизни. Биофизика исследует зако номерности физических процессов в живых организмах, а биохимия — химические особенности этих процессов. Социальные или гуманитарные науки изучают законо мерности тех или иных сторон или явлений развития об щества.
Классификация законов по формам движения мате рии по сути дела совпадает с общей классификацией на ук. И хотя она весьма существенна как отправной пункт анализа, но нуждается в дополнении классификациями, выделяющими те или иные гносеологические, методоло гические и логические особенности и признаки научных законов.
Из других классификаций наиболее важными нам представляются классификации по уровню абстрактности понятий, используемых в законах, и по типу самих за конов. Первая из них основана на делении законов на эмпирические и теоретические. Эмпирическими закона ми принято называть законы, которые подтверждаются наблюдениями или специально поставленными экспери ментами. Большинство наших повседневных наблюдений приводит нас к индуктивным обобщениям, которые во многом аналогичны эмпирическим законам науки. Так же как и последние, эти обобщения относятся к таким свойствам, которые можно воспринимать с помощью ор ганов чувств. Однако эмпирические законы науки явля ются гораздо более надежными, чем простые обобщения повседневного опыта. Это объясняется тем, что законы чаще всего устанавливаются с помощью экспериментов и с использованием специальной измерительной техники, благодаря чему обеспечивается значительно большая точность при их формулировке. На развитой стадии нау ки отдельные эмпирические законы связываются в еди ную систему в рамках теории, а самое важное — они могут быть логически выведены из более общих теорети ческих законов.
С теоретико-познавательной точки зрения имеется, однако, один общий признак, который присущ как эмпи рическим законам, так и индуктивным обобщениям пов седневного опыта: и те и другие имеют дело с чувствен но познаваемыми свойствами предметов и явлений. Вот почему в литературе эмпирические зако ны часто называют законами о наблюдаемых объектах. При этом термин «наблюдаемый» рассматривается в до статочно широком объеме. К наблюдаемым объектам относят не только те предметы и их свойства, которые воспринимаются непосредственно с помощью органов чувств, но и опосредованно — с помощью различных приборов и инструментов. Так, звезды, наблюдаемые в телескоп, или клетки, которые изучаются с помощью мик роскопа, считаются наблюдаемыми, в то время как мо лекулы, атомы и «элементарные» частицы относят к объектам ненаблюдаемым: об их существовании мы за ключаем по косвенным свидетельствам.
По мнению Р. Карнапа, эмпирические законы «пред ставляют собой законы, которые содержат либо непо средственно наблюдаемые термины, либо измеряемые сравнительно простой техникой». Другими словами, по нятия или термины, встречающиеся в этих законах, относятся к таким свойствам и отношениям, которые мо гут быть установлены на стадии эмпирического исследо вания. Такие исследования предполагают не только систематические наблюдения, но и измерения и специ ально поставленные эксперименты.
Исследователь многократно наблюдает определен ную повторяемость, регулярность в природе, устанавли вает зависимость между некоторыми свойствами предме тов и явлений, ставит эксперименты и проводит измере ния и таким путем приходит к открытию эмпирического закона. Подобным образом были найдены, например, известные из физики законы Бойля—Мариотта, Гей-Люссака и Шарля, которые устанавливают зависимость между давлением, объемом и температурой газов. Прав да, уже здесь приходится обращаться к гипотезе и абст ракции, чтобы отделить существенные факторы от несущественных и вводить необходимые упрощения и иде ализации. Но во всех этих законах речь идет о действи тельно наблюдаемых и измеряемых свойствах газов. Са мое же главное состоит в том, что все эти законы уста навливают лишь функциональную связь между свойст вами, но не объясняют, почему она существует. Так, закон Бойля - Мариотта определяет, что давление газа обратно пропорционально его объему, но не объясняет природу этой зависимости.
Чтобы понять ее и, следовательно, объяснить эмпи рические законы, мы вынуждены обратиться к теорети ческим законам, которые в немарксистской литературе часто называют законами о ненаблюдаемых объектах. Так, для объяснения вышеупомянутых законов о газах мы обращаемся к принципам и законам молекулярно-кинетической теории, которые опираются на представления о существовании и движении таких мельчайших частиц вещества, как молекулы. Особенностями движения моле кул при различных состояниях в конечном итоге и объяс няют эмпирические законы о газах. Например, обратная пропорциональность между объемом и давлением газа объясняется тем, что при уменьшении объема возраста ет интенсивность удара молекул о стенки сосуда, в кото ром заключен газ. Бесчисленное множество таких микро эффектов видимым образом проявляется как увеличе ние давления газа на стенки сосуда.
Нередко в литературе по методологии науки су щественное отличие эмпирических законов от теоретических сводят обычно к отличию между объектами на блюдаемыми и ненаблюдаемыми, такими, как молекулы, атомы и т. п. частицы. Такой взгляд имеет определен ные основания, в частности в физике, где при характери стике теоретических законов обращаются к терминам, которые относятся к ненаблюдаемым объектам. Но фак тически все теоретические понятия — идет ли речь о по нятиях математики, естествознания или социальных на ук — отображают ненаблюдаемые в реальной действи тельности объекты. На самом деле, ни понятие прямой в геометрии, ни математического маятника в механике, ни силы тока в физике, ни понятие стоимости в политиче ской экономии нельзя созерцать чувственно. В лучшем случае мы можем наблюдать некоторые проявления свойств, фиксируемых в указанных понятиях. Так, о си ле тока мы судим по показаниям амперметра, стоимость товаров обнаруживается при обмене и т. д. Все это сви детельствует о том, что отличие теоретических законов от эмпирических проявляется прежде всего в характере тех методов, которые используются для их открытия.
Эмпирические законы, как показывает само их на звание, обнаруживаются на опытной, эмпирической ста дии исследования. В этих целях наряду с наблюдением и экспериментом обращаются, конечно, и к теоретиче ским методам, таким, как индукция и вероятность, вмес те с соответствующей математической техникой.
Теоретические законы никогда не могут быть открыты с помощью индуктивного обобщения частных фактов и даже существующих эмпирических законов. Причина этого состоит в том, что они имеют дело не с чувственно воспринимаемыми свойствами вещей и явлений, а с глу бокими внутренними механизмами процессов. Здесь мы должны внести уточнение в прежнюю формулировку, где различие между теоретическими и эмпирическими законами сводилось к различию методов, используемых для открытия законов. Фактически, при более глубоком анализе оказывается, что само это различие имеет свои объективные основания в степени проникновения в сущ ность исследуемых процессов. Поэтому соотношение между теоретическими и эмпирическими законами мож но рассматривать как выражение отношения между сущ ностью и явлением.
Теоретические законы проявляются через эмпириче ские, с их помощью они получают свое подтверждение и эмпирическое обоснование. В свою очередь эмпириче ские законы могут быть объяснены и поняты только на основе теоретических. Такое объяснение очень часто сводится к логической дедукции эмпирического закона из теоретического вместе с необходимой для этого допол нительной информацией. Все это дает нам основание ут верждать, что теоретический закон по отношению к эм пирическому выступает как сущность к явлению. Такое же отношение существует и между эмпирическим зако ном и теми фактами, которые он систематизирует и объ ясняет.
Возникает вопрос: в какой связи находятся сущности, выражаемые с помощью эмпирического и теоретического законов? Характеристика закона как отражения «суще ственного в движении универсума» поможет нам разо браться в этой связи, а также в гносеологическом отли чии эмпирических законов от теоретических.
По отношению к отдельным, конкретным, частным фактам и эмпирические и теоретические законы выступа ют как сущности явлений. Однако сущность, выражаемая в теоретическом законе, имеет более глубокий характер, ибо по отношению к частным фактам она представляет сущность второго порядка, в то время как эмпирические законы выступают для них сущностью первого порядка. «...Закон и сущность,—указывает В. И. Ленин,—поня тия однородные (однопорядковые) или вернее, односте пенные, выражающие углубление познания человеком явлений, мира etc». Поскольку теоретический закон по отношению к эмпирическому выступает, как сущность к явлению, то его открытие не может быть достигнуто на эмпирической стадии исследования. Какое бы количест во эмпирической информации мы ни имели, в том числе и информации, сконденсированной в эмпирических зако нах, непосредственно с их помощью мы не можем от крыть теоретический закон. Для этого необходим скачок от эмпирии к теории. Ученый строит догадки, делает предположения, выдвигает гипотезы и тщательно про веряет их на опыте, пока не придет к установлению закона.
Не существует никакого чисто логического пути от фактов к закону. И это вполне понятно, ибо «если бы форма проявления и сущность вещей непосредственно совпадали, то всякая наука была бы излишня...». Но без эмпирической информации невозможно было бы про верить как эмпирические, так и теоретические законы. Связь эмпирических законов с фактами довольно ясна: по сути дела эти законы систематизируют и объясняют факты. Подобным же образом теоретические законы свя зывают в единое целое эмпирические законы и объясня ют их. Такое объяснение принимает форму вывода эмпи рических законов из теоретических. Конечно, непосредст венно вывести эмпирический закон из теоретического не возможно, так как эмпирические понятия, или термины, не встречаются при формулировке теоретических законов, ибо последние имеют дело с ненаблюдаемыми, абстракт ными объектами, свойствами и величинами. Эмпириче ские же законы выражают связи между наблюдаемыми, конкретными предметами, свойствами и величинами. По этой же причине теоретические понятия, или термины, в принципе не могут быть определены или сведены к эм пирическим. Вот почему оказались бесплодными усилия позитивистов Венского кружка перестроить всю науку с помощью редукции всех теоретических понятий и зако нов к эмпирическим терминам и законам.
В каком же смысле мы можем тогда говорить о вы воде эмпирических законов из теоретических? Для та кого вывода необходимо прежде всего установить связь между теоретическими и эмпирическими терминами. По скольку теоретический термин нельзя определить с по мощью эмпирического, то речь может идти только об установлении определенного соответствия между ними. Между тем в литературе по методологии и логике на уки нередко можно встретить утверждения о возможно сти операционального определения теоретических поня тий (П. Бриджмен) или установления «соотносительных определений» (Г. Рейхенбах). В действительности же ни о каком определении теоретических понятий с по мощью эмпирических говорить здесь не приходится. По жалуй, ближе всего связь между теоретическими и эм пирическими терминами может быть пояснена с помощью представлений о словаре и интерпретации. В самом деле, когда мы истолковываем среднекинетическую энергию молекул газа как его температуру, то по сути дела пе реводим или интерпретируем эмпирически ненаблюдае мый термин — кинетическую энергию молекул — посред ством эмпирического термина — температуры. Темпера тура тела может не только восприниматься на ощупь, но и точно измерена. А это имеет немаловажное значение для определения тех параметров, которые встречаются в уравнениях, связывающих между собой величины, отно сящиеся к ненаблюдаемым объектам. В противном слу чае мы не имели бы никакой возможности проверить тео ретические законы.
Соотношение между теоретическими и эмпирически ми законами во многом аналогично отношению между абстрактными геометрическими системами и интерпрети рованными, или конкретными, геометриями. Изучая гео метрию Евклида в школе, мы обычно связываем с такими ее основными понятиями, как «точка», «прямая» и «плос кость», определенные пространственные представления. Так, точку можно представлять в виде крохотного пят нышка на бумаге, прямую линию — как путь светового луча в пустоте или же тонкую натянутую нить, плос кость — как идеально ровную поверхность. Все эти обра зы представляют лишь интерпретации основных понятий геометрии, но отнюдь не их определения. С равным ус пехом мы могли бы избрать в качестве таких интерпре таций объекты совершенно другого рода: например, точ ку определить с помощью трех действительных чисел, прямую — с помощью линейного уравнения и т. д. Важ но, чтобы свойства рассматриваемых объектов удовлет воряли соответствующим аксиомам геометрии. Вот поче му в абстрактной геометрии хотя и пользуются термина ми «точка», «прямая» и «плоскость», но не связывают с ними каких-либо конкретных образов, а тем более не определяют основные геометрические понятия с по мощью этих образов.
Аналогичное положение существует и в наиболее раз витых отраслях естествознания. Здесь также теоретиче ские термины связываются с эмпирическими, с той, од нако, существенной разницей, что для интерпретации тео ретических терминов мы должны располагать знанием о конкретном механизме связи между ненаблюдаемыми объектами теории. Действительно, для того чтобы уста новить соответствие между средней кинетической энергией молекул газа и его температурой, мы должны допустить существование мельчайших частиц газа — мо лекул и дополнительно к этому руководствоваться опре деленными гипотезами о характере движения этих ча стиц. Конечно, на первых порах теоретические модели оказываются весьма приближенными. Так, например, молекулы первоначально уподобляли биллиардным ша рикам, а законы их столкновения сводили к механиче ским законам удара идеально упругих тел. Постепенно, по мере того, как обнаруживалось несоответствие между предсказаниями теории и результатами опыта, вносились уточнения и исправления в теоретические представления и таким образом достигалось лучшее описание и объяс нение соответствующих явлений.
Развитие естествознания со всей убедительностью сви детельствует о том, что переход от многочисленных эм пирических обобщений и законов к сравнительно неболь шому числу фундаментальных теоретических законов и принципов содействует более углубленному и адекват ному постижению сущности исследуемых явлений. Одно временно с этим происходит также концентрация инфор мации об этих явлениях. Вместо многих десятков и даже сотен различных обобщений и эмпирических законов на ука открывает несколько теоретических законов фунда ментального характера, с помощью которых оказывается возможным объяснить не только сотни эмпирических законов, но и огромное количество самых разнообразных фактов, которые на первый взгляд кажутся совершенно не связанными друг с другом. Так, например, когда Нью тону с помощью законов движения и гравитации удалось связать воедино движение земных и небесных тел, то тем самым было покончено с прежними представлениями о делении мира на «земной» и «небесный», подчиняю щихся якобы совершенно различным законам.
Поиски фундаментальных теоретических законов ха рактеризуют стремление к познанию взаимосвязи и един ства материального мира. Самая главная трудность, с которой здесь встречаются ученые, состоит в том, чтобы найти такие общие принципы, из которых с помощью не которых правил соответствия можно вывести логически эмпирически проверяемые законы. Этой цели в значи тельной мере были посвящены усилия А. Эйнштейна в последние десятилетия его жизни. Стремление устано вить связь между электромагнетизмом и гравитацией привело его к. идее создания единой теории поля. Однако до сих пор основным недостатком этой теории продолжа ет оставаться то, что с ее помощью не удалось вывести какие-либо эмпирически проверяемые законы. Такие же недостатки присущи попыткам создания единой теории материи, предпринятым В. Гейзенбергом в последние го ды. Однако эти неудачи не обескураживают исследовате лей, ибо они сознают необычайную сложность самой проблемы.
4. Динамические и статистические законы
Если основой дихотомического деления законов на теоретические и эмпирические является их различное от ношение к опыту, то другая важная их классификация основывается на характере тех предсказаний, которые вытекают из законов. В законах первого типа предсказа ния носят точно определенный, однозначный характер. Так, если задан закон движения тела и известны его по ложение и скорость в некоторый момент времени, то по этим данным можно точно определить положение и ско рость тела в любой другой момент времени. Законы та кого типа в нашей литературе называют динамически ми. В зарубежной литературе их чаще всего именуют детерминистическими законами, хотя такое название, как мы увидим ниже, вызывает серьезные возражения.
В законах второго типа, которые получили название статистических, предсказания могут быть сделаны лишь вероятностным образом. В таких законах исследуемое свойство, признак или характеристика относятся не к каждому объекту или индивидууму, а ко всему классу, или популяции в целом. Так, когда говорят, что в данной партии продукции 90% изделий отвечает требованиям стандартов, то это вовсе не означает, что каждое изделие обладает 90% качеством. Само выражение в процентах показывает, что речь здесь идет лишь о некоторой части или пропорции из общего числа изделий, которые соот ветствуют стандарту. Об отдельном же изделии без до полнительного исследования мы не можем заранее ска зать, является оно качественным или нет. Этот элемен тарный пример достаточно ясно иллюстрирует основную особенность всех статистических законов, предсказания которых относительно отдельных индивидуумов или слу чаев имеют неопределенный характер. Именно эта неоп ределенность и заставляет исследователя вводить веро ятностные понятия и методы для определения и оценки исхода индивидуальных событий массового случайного типа.
Уже классическая концепция вероятности, нашедшая наиболее полное выражение в трудах П. С. Лапласа, да ет возможность оценивать исходы простейших массовых событий случайного характера. В этой концепции вероят ность интерпретируется как «отношение числа случаев благоприятствующих к числу всех возможных случаев». При этом, конечно, предполагается, что различные слу чаи являются равновозможными. Однако такая интер претация имеет довольно ограниченную область приме нения. Действительно, равновозможных событий, о кото рых говорится в вышеприведенном определении вероят ности, может просто не быть. Азартные игры, которые исторически явились первой моделью для применения и разработки классической концепции вероятности, специ ально организованы таким образом, что их исходы яв ляются одинаково возможными, или симметричными. Если, например, игральная кость изготовлена достаточно тщательно, то при ее бросании выпадение любого числа очков от 1 до 6 является одинаково возможным. По скольку в данном примере имеется шесть равновозмож ных случаев, благоприятствующим же является какой-то один случай, то его вероятность будет равна 1/6. По та кой же схеме подсчитывается вероятность событий, ко торые можно свести к равновозможным. Иногда это не удается сделать даже в сравнительно простых примерах. Так, если ту же игральную кость изготовить с дефектами, тогда выпадение каждой грани не будет равновозмож ным. Еще более противоречащими классической концеп ции являются примеры, взятые из физической, биологи ческой и социальной статистики. Допустим, что вероят ность того, что данное вещество из радиоактивного материала будет испускать (-частицу, равна 0,0374. Ясно, что этот результат никак нельзя представить по схеме равновозможных событий. Тогда нам пришлось бы допустить 10000 равновозможных исходов, из них только 374 считались бы благоприятствующими. В действитель ности же здесь имеются лишь две возможности: либо в следующую секунду вещество испустит частицу, либо нет. Чтобы преодолеть подобные трудности, защитники классической концепции широко использовали так назы ваемый принцип недостаточного основания, или одинако вого распределения незнания. Согласно этому принципу, два события считаются равновероятными, если у нас не имеется основания для предположения, что одно из них осуществится скорее, чем другое. Поскольку же в качест ве основания зачастую здесь выступало состояние зна ний познающего субъекта, то само понятие вероятности лишалось своего объективного значения.
Частотная, статистическая или, как ее иногда называ ют, эмпирическая концепция вероятности исходит не из наперед заданной, жесткой схемы равновозможных собы тий, а из действительной оценки частоты появления того или иного события при достаточно большом числе испы таний. В качестве исходного понятия здесь выступает относительная частота появления того или иного призна ка, характеристики, свойства, которые принято называть событиями в некотором множестве или пространстве со бытий. Поскольку относительная частота определяется с помощью некоторой эмпирической процедуры, то рас сматриваемую вероятность иногда называют еще эмпири ческой. Это не означает, что само теоретическое понятие вероятности в ее статистической или частотной интерпре тации можно определить непосредственно опытным пу тем. Как мы уже отмечали в предыдущей главе, ника кого операционального определения для статистической вероятности дать нельзя, ибо помимо эмпирической про цедуры при ее определении мы обращаемся к теоретиче ским допущениям. В самом деле, осуществив те или иные наблюдения или эксперименты, мы можем точно подсчи тать, сколько раз интересующее нас событие встречается в общем числе всех испытаний. Это отношение и будет представлять относительную частоту данного события:
,
где m означает число появлений данного события, а п — число всех испытаний. Хотя указанное отношение может принимать самые различные численные значения, тем не менее, как показывает практика, для весьма широкого класса случайных массовых событий оно колеблется во круг некоторого постоянного значения, если число на блюдений или экспериментов будет достаточно велико. Таким образом, тенденция к устойчивости частот обшир ного класса массовых случайных явлений, обнаруженная на практике, представляет объективную закономерность этих явлений. Абстрактное понятие вероятности как ме ры возможности наступления события отображает преж де всего этот факт приблизительного равенства относи тельной частоты вероятности при достаточно большом числе испытаний. Такой подход к вероятности защищает ся большинством современных специалистов по статисти ке. Он нашел свое выражение и в широко известном курсе «Математические методы статистики» Г. Крамера. «Всякий раз, — пишет он, — когда мы говорим, что ве роятность события Е в эксперименте ( равна Р, точный смысл этого утверждения заключается просто в следую щем: практически несомненно, что частота события Е в длинном ряду повторений эксперимента ( будет прибли зительно равной Р. Это утверждение будет называться также частотной интерпретацией вероятности».
Частотный подход к вероятности дает возможность лучше понять специфические особенности статистических закономерностей. Поскольку любое вероятностное утвер ждение в статистической интерпретации относится не к отдельному событию, а к целому классу однородных или сходных событий, постольку и объяснения и предсказа ния, полученные с помощью статистических законов, не имеют такого строго однозначного характера, какой при сущ динамическим законам. Чрезвычайно важно также отметить, что, в то время как в динамической закономер ности необходимость выступает как бы в чистом виде, в статистической закономерности она прокладывает себе дорогу через массу случайностей. В совокупном действии многочисленных случайностей обнаруживается опреде ленная закономерность, которая и отображается стати стическим законом.
Как уже отмечалось, статистические закономерности с чисто формальной точки зрения отличаются от законо мерностей динамического типа тем, что не определяют значение исследуемой величины достоверным образом, а указывают лишь ее вероятностное распределение. Ди намический закон по своей математической форме может быть представлен функциональной связью типа:
У=Ф(x1,х2,...хn).
Если заданы значения аргументов, то значение искомой функции определяется вполне однозначно. Статистиче ские же законы характеризуют не поведение отдельных объектов, а скорее соотношения и зависимости, которые возникают вследствие совокупного действия целого ан самбля таких объектов. Поэтому они и выражают значе ния соответствующих величин вероятностным образом. Грубо говоря, статистика всегда дает нам какие-то сред ние величины, которые непосредственно нельзя припи сать никакому индивидуальному объекту.
Вероятностный характер предсказаний статистиче ских законов долгое время мешал тому, чтобы считать эти законы подлинно научными законами. Действи тельно, на первый взгляд может возникнуть впечатление, что статистические законы являются временным средст вом исследования, которое вводится лишь в целях удоб ства. И для такой точки зрения существуют даже неко торые основания. Так, например, многочисленные результаты, получаемые с помощью переписей, дают воз можность в компактной и удобной форме обозреть огром ную информацию, относящуюся к тысячам и миллионам людей. Однако в принципе эту информацию можно было бы выразить и в нестатистической форме. Статистика здесь вводится не потому, что иначе мы не можем опи сать индивидуумы, а именно в силу удобства.
Сложнее обстоит дело с объектами, изучаемыми фи зикой и химией. Описать поведение каждой молекулы чрезвычайно трудно, если не невозможно, но физики прошлого века считали, что такое описание в принципе возможно. Они полагали, что природа не ставит никаких границ ни для точности описания, ни для наблюдения и измерения. И хотя в XIX веке в физике было открыто не мало статистических законов, тем не менее, ученые того времени считали их временным средством исследования. Они надеялись, что такие законы со временем будут за менены более точными динамическими законами.
Открытия в области микромира и возникновение квантовой механики в корне подорвали подобный механистический взгляд на мир. Существенную роль играет здесь принцип неопределенности В. Гейзенберга, соглас но которому невозможно одновременно точно определить значения двух сопряженных величин квантово-механического объекта, например координаты и импульса микро частицы. Новая физика явно свидетельствовала, что ста тистические законы присущи самому объективному миру. Эти законы возникают в результате взаимодействия большой совокупности объектов, будь то объекты атом ного масштаба, биологические или социальные популя ции.
В связи с широким применением статистических ме тодов исследования и признанием самостоятельности за конов вероятностного типа существенно меняется общий взгляд на науку, ее принципы и идеалы. В наиболее яр кой форме это можно проследить на примере такого фун даментального принципа науки, каким является прин цип детерминизма. Для сторонников механистического детерминизма Вселенная представлялась в виде огром ной механической системы, каждое последующее состоя ние которой однозначно определялось ее предыдущим состоянием. Обычно для характеристики этой позиции приводят известные слова Лапласа из его работы «Опыт философии теории вероятностей»: «...мы должны рас сматривать настоящее состояние Вселенной как следст вие ее предыдущего состояния и как причину последую щего». Такая концепция детерминизма является пря мым следствием механистического мировоззрения, то есть мировоззрения, переносящего идеи и методы клас сической механики Ньютона с ее строго динамическими законами на все процессы и явления мира. Поэтому де терминированность в этой концепции выступает прежде всего как предсказуемость на основе законов динамиче ского типа, какими являются, в частности, законы клас сической механики. «Ум, — продолжает Лаплас, — кото рому были бы известны для какого-либо данного момен та все силы, одушевляющие природу и относительное положение всех ее составных частей, если бы вдобавок он оказался достаточно обширным, чтобы подчинить эти данные анализу, обнял бы в одной формуле движения величайших тел Вселенной наравне с движениями легчай ших атомов: не осталось бы ничего, что было бы для него недостоверно, и будущее, так же как и прошедшее, пред стало бы перед его взором». Лаплас ясно отдавал себе отчет, что подобная ситуация является идеализацией, по этому он и предлагал использовать математический ап парат теории вероятностей для оценки частичных причин в сложных ситуациях. Однако, по-видимому, он считал, что вероятность отображает лишь степень нашего зна ния, а не объективную характеристику самих реальных явлений.
Вероятностный характер многих законов современной физики не гарантирует однозначности и достоверности предсказаний. Но случайность здесь рассматривается не сама по себе, а в связи с необходимостью. За совокупным действием различных факторов случайного характера, которые невозможно практически все охватить, статисти ческие законы вскрывают необходимость которая про кладывает себе дорогу через ряд случайностей. Таким образом, и здесь с полным основанием можно говорить о детерминизме, т. е. такой обусловленности или опреде ленности явлений, при которой они могут быть предска заны лишь с той или иной степенью вероятности. Такое расширенное понятие детерминизма в качестве особого случая будет включать детерминизм лапласовского типа, если значение вероятности будет равно единице, т. е. если она превратится в достоверность.
Критикуя механистический детерминизм, Ф. Энгельс указывал, что случайное не может быть безразличным для науки. В то же время он подчеркивал, что изучить всю сеть каузальных отношений, даже в случае, скажем, с числом горошин в стручке, наука совершенно не в состоянии. «Более того: такая наука, которая взялась бы проследить случай с этим отдельным стручком в его ка узальном сцеплении со все более отдаленными причина ми, была бы уже не наукой, а простой игрой». Именно поэтому задача науки и состоит в том, чтобы раскрыть законы, которые управляют, случаем и фиксируют необхо димость. Концепция же механистического детерминизма, отмечал Энгельс, низводит эту необходимость до роли случайности.
И детерминизм, и причинность существенным образом связаны с категориями необходимости и закона. На этом основании Р. Карнап в своей последней книге призывает заменить всю дискуссию о значении понятия причинно сти исследованием различных типов законов, которые встречаются в науке. Анализ математической формы различных типов причинной зависимости, несомненно, иг рает важную роль при исследовании причинности. Но ог раничиться этим - значило игнорировать особую специ фику причинности и обеднить наш анализ действитель ности. Нам представляется, вряд ли оправданной получившая и в нашей литературе тенденция к отожде ствлению принципа причинности с принципом детерми низма.
Для установления причинной зависимости явлений приходится значительно абстрагироваться от усложняю щих их факторов. «Чтобы понять отдельные явления, — указывает Энгельс, - мы должны вырвать их из всеоб щей связи и рассматривать их изолированно, а в таком случае сменяющиеся движения выступают перед нами - одно как причина, другое как следствие». Такую идеа лизацию легче всего осуществить в механике и класси ческой физике, которые имеют дело с точно заданными силами и законами движения тел под воздействием этих сил. В сложных ситуациях не только науки, но и повсе дневной жизни чаще всего приходится встречаться с мно жеством причин. Именно поэтому здесь нередко ограни чиваются выявлением частичных причин. Теория вероят ностей, как указывал еще Лаплас, во многих случаях помогает выявить и оценить эти частичные причины. В таких случаях скорей всего вместо каузального анализа используется детерминистический анализ.
Принцип детерминизма с этой точки зрения выража ет возможность предсказания некоторых событий, явле ний, поведения тел в самых разнообразных ситуациях. Когда наступление события может быть предсказано с достоверностью, тогда для анализа таких событий впол не подходит классическая схема детерминизма. Другими словами, объяснение и предсказание явлений в этих слу чаях основывается на законах динамического типа. Са ми эти законы, хотя и выявляют некоторые существенные связи, тем не менее, зачастую слишком огрубляют реаль ную действительность. Однако такое огрубление и схе матизация не всегда возможны. Во всяком случае, там, где приходится встречаться с действием многократно пов торяющихся случайных факторов, событий и явлений, исследование часто обнаруживает некоторую устойчивую закономерность, открытие которой впоследствии дает возможность делать вероятностные предсказания относи тельно появления тех или иных случайных событий.
Вероятностный характер статистических законов сви детельствует, таким образом, не о крушении детерминиз ма вообще, а об ограниченности старых представлений о детерминизме, в основе которых лежит убеждение в том, что мир управляется исключительно законами ди намического типа.
5. Методы эмпирического исследования
В науке основными формами эмпирического исследования являются наблюдение и эксперимент. Исходной эмпирической процедурой служит наблюдение.
5.1 Наблюдение
Научное наблюдение представляет целенаправленное и организованное восприятие предметов и явлений окружающего мира. Связь наблюдения с чувственным познанием очевидна: любой процесс восприятия связан с переработкой и синтезом тех впечатлений, которые познающий субъект получает от внешнего мира. Активная его роль проявляется прежде всего в том, что наблюдатель, особенно в науке, не просто фиксирует факты, а сознательно ищет их, руководствуясь некоторой идеей, гипотезой или прежним опытом. Сторонники эмпиризма, чтобы гарантировать чистоту и надежность данных опыта, требуют сбора данных и фактов без какой - либо предварительной гипотезы или руководящей идеи. Наблюдения в науке характеризуются также тем, что их результаты требуют определенной интерпретации, которая осуществляется с помощью некоторой теории. Интерпретация данных наблюдения как раз и дает возможность ученому оделять существенные факты от несущественных, замечать то, что неспециалист может оставить без внимания и даже совершенно не обнаружить.
5.1.1 Основные функции наблюдения
Наблюдение в научном исследовании призвано осуществлять три основные функции. Первая и важнейшая из них состоит в обеспечении той эмпирической информацией, которая необходима как для постановки новых проблем и выдвижении новых гипотез, так и для последующей их проверки. Вторая функция наблюдения состоит в проверке таких гипотез и теорий, которую нельзя осуществить с помощью эксперимента. Третья функция наблюдения заключается в том, что в его терминах осуществляется сопоставление результатов, полученных в ходе теоретического исследования, проверяется их адекватность и истинность.
5.2 Эксперимент
Эксперимент - специальный метод эмпирического исследования, обеспечивает возможность активного практического воздействия на изучаемые явления и процессы. Он может осуществить такое вмешательство путем непосредственного воздействия на изучаемый процесс или изменить условия, в которых происходит этот процесс. И в том и другом случае результаты испытания точно фиксируются и контролируются. Таким образом, дополнение простого наблюдения активным воздействием на процесс превращает эксперимент в весьма эффективный метод эмпирического исследования. Этой эффективности в немалой степени содействует также тесная связь эксперимента с теорией. Идея эксперимента, план его проведения и интерпретация результатов в гораздо большей степени зависят от теории, чем поиски и интерпретации данных наблюдения. Общая структура эксперимента будет отличаться от наблюдения тем, что в нее кроме объекта исследования и самого исследователя обязательно входят определенные материальные средства воздействия на изучаемый объект. По своей основной цели все эксперименты можно разделить на две группы. К первой, самой большой группе следует отнести эксперименты, с помощью которых осуществляется эмпирическая проверка той или иной гипотезы или теории. Меньшую группу составляют так называемые поисковые эксперименты, основное назначение которых состоит не в том, чтобы проверить, верна или нет какая-то гипотеза, а в том, чтобы собрать необходимую эмпирическую информацию для построения или уточнения некоторой догадки или предположения.
6 Гипотеза и индуктивные методы исследования
В разрешении противоречия между новыми фактами и старыми теоретическими представлениями важнейшая роль принадлежит гипотезе. Прежде чем будет построена новая теория, гипотеза должна объяснить факты, противоречащие старой теории, пока не будет заменена другой гипотезой или не станет законом. Важнейшая функция гипотез в опытных науках состоит в расширении и обобщении известного эмпирического материала. С помощью гипотезы мы стремимся расширить наше знание, эктраполируя найденную в результате непосредственного исследования конечного числа случаев закономерность на все число возможных случаев.
6.1 Гипотеза как форма научного познания
Под гипотезой понимают всякое предположение, догадку или предсказание, основывающиеся либо на предшествующем знании, либо на новых фактах, но чаще всего - на том и другом одновременно. Гипотеза не просто регистрирует и суммирует известные старые и новые факты, а пытается дать им объяснение, в силу чего ее содержание значительно богаче тех данных, на которые она опирается. Любая гипотеза строится на основе определенных фактов или знаний, которые называются ее посылками, данными или свидетельствами. Между посылками и самой и самой гипотезой существует определенная логическая взаимосвязь, которую обычно называют логической или индуктивной вероятностью. Под вероятностью гипотезы понимают степень подтверждения ее всеми, непосредственно относящимися к ней данными или свидетельствами. Поскольку вероятность гипотезы характеризует логическое отношение между посылками и самой гипотезой, то ее называют логической вероятностью. С теоретико-познавательной точки зрения различие между гипотезой и ее эмпирическими данными, или свидетельствами, проявляется в том, что данные относятся к строго фиксированным, конкретным фактам, наличие которых может быть засвидетельствовано объективными средствами исследований. Совокупность гипотез различной общности и вероятности вместе с установленными законами образуют уже теоретическую систему, научную теорию.
6.2 Гипотетико-дедуктивный метод
Гипотетическими называют рассуждения или умозаключения, которые делаются из некоторых гипотез или предположений. Посылками такого рассуждения могут быть гипотезы в собственном смысле этого слова, т.е. суждения, которые могут оказаться как истинными так и ложными. Гипотетико-дедуктивный метод в классическом естествознании. Естествознание и опытные науки имеют дело прежде всего с данными наблюдений и результатами экспериментов. После соответствующей обработки опытных данных ученый стремится понять и объяснить их теоретически. Гипотеза и служит в качестве предварительного объяснения. Но для этого необходимо, чтобы следствия из гипотезы не противоречили опытным фактам. Поэтому логическая дедукция следствий из гипотезы служит закономерным этапом научного исследования.
6.3 Математическая гипотеза
По своей логической структуре математическая гипотеза представляет разновидность гипотетико-дедуктивного метода. Сущность математической гипотезы и область ее применения. Одной из наиболее распространенных форм выражения количественных зависимостей между различными величинами являются математические уравнения. Если мы попытаемся так или иначе изменить данное уравнение, то из него можно получить целый ряд новых следствий, которые могут оказаться или совпадающими с экспериментом, или противоречащими ему. Математическая гипотеза приводит к выражениям, совпадающим или расходящимся с опытом, и соответственно этому применяется дальше или отбрасывается. Проблематический момент в методе математической гипотезы состоит в том, что некоторую закономерность, выраженную в виде определенного математического уравнения, переносят с известной области явлений на неизвестную. Разумеется, что подобный перенос всегда сопровождается некоторой модификацией первоначального уравнения. Математическая гипотеза, основанная на экстраполяции абстрактных математических структур, на новые области познания, служит одним из действенных методов логико-математического исследования.
7. Роль законов в научном объяснении и предсказании
Объяснение явлений окружающей нас природы и со циальной жизни составляет одну из основных задач ес тествознания и общественных наук. Задолго до возникно вения науки люди пытались так или иначе объяснить окружающий их мир, а также собственные психические особенности и переживания. Однако такие объяснения, как правило, оказывались неудовлетворительными, ибо зачастую основывались либо на одушевлении сил приро ды, либо на вере в сверхъестественные силы, бога, судь бу и т. п. Поэтому они, в лучшем случае, могли удовлет ворить психологическую потребность человека в поисках какого-либо ответа на мучившие его вопросы, но отнюдь не давали истинного представления о мире.
Реальные объяснения, которые можно назвать под линно научными, появились вместе с возникновением са мой науки. И это вполне понятно, так как научные объ яснения опираются на точно сформулированные законы, понятия и теории, которые отсутствуют в обыденном по знании. Поэтому адекватность и глубина объяснения окружающих нас явлений и событий во многом зависит от степени проникновения науки в объективные законо мерности, управляющие этими явлениями и событиями. В свою очередь сами законы могут быть по-настоящему поняты только в рамках соответствующей научной тео рии, хотя они и служат тем концептуальным ядром, во круг которого строится теория.
Нельзя, конечно, отрицать возможности и полезности объяснения некоторых простейших явлений на основе эмпирического обобщения наблюдаемых фактов. Такие объяснения также относятся к числу реальных, но ими ограничиваются лишь в обыденном, стихийно-эмпириче ском познании, в рассуждениях, основанных на так назы ваемом здравом смысле. В науке же не только простые обобщения, но и эмпирические законы стремятся объяс нить с помощью более глубоких теоретических законов. Хотя реальные объяснения могут быть весьма различны ми по своей глубине или силе, тем не менее все они дол жны удовлетворять двум важнейшим требованиям.
Во-первых, всякое реальное объяснение должно стро иться с таким расчетом, чтобы его доводы, аргументация и специфические характеристики имели непосредствен ное отношение к тем предметам, явлениям и событиям, которые они объясняют. Выполнение этого требования представляет необходимую предпосылку для того, чтобы считать объяснение адекватным, но одного этого условия недостаточно для правильности объяснения.
Во-вторых, любое объяснение должно допускать прин ципиальную проверяемость. Это требование имеет чрез вычайно важное значение в естествознании и опытных науках, так как дает возможность отделять подлинно научные объяснения от всякого рода чисто спекулятив ных и натурфилософских построений, также претендую щих на объяснение реальных явлений. Принципиальная проверяемость объяснения вовсе не исключает использо вания в качестве аргументов таких теоретических прин ципов, постулатов и законов, которые нельзя проверить непосредственно эмпирически. Необходимо только, чтобы объяснение давало возможность выведения некото рых следствий, которые допускают опытную проверку.
8. Общая структура научного объяснения
По своей логической структуре объяснение представляет рассуж дение или умозаключение, посылки которого содержат информацию, необходимую для обоснования результата или заключения такого рассуждения.
В современной литературе по теории объяснения все посылки умозаключения, ставящего своей целью объяс нение, чаще всего обозначают термином «эксплананс» (от лат. explanans - объясняющий), а результат умоза ключения — термином «экспланандум» (от лат. explanandum - то, что надлежит объяснить).
Характер объяснения зависит, таким образом, во-пер вых, от того вида логического рассуждения, который ис пользуется для объяснения, и, во-вторых, от типа посы лок, которые служат в качестве эксплананса. Эксплананс и экспланандум составляют две необходимые части всякого объяснения, связанные друг с другом логиче ским отношением выводимости, или следования. Если экспланандум с логической необходимостью следует из эксплананса, то такое объяснение называют дедуктив ным, так как в этом случае оно осуществляется по схеме дедуктивного рассуждения. Во многих случаях приходит ся, однако, довольствоваться более слабым, индуктив ным рассуждением, посылки которого лишь с той или иной степенью вероятности подтверждают заключение или экспланандум.
Нередко говорят, что объяснение в принципе может осуществляться без привлечения каких бы то ни было законов. Действительно, нередко для объяснения одного явления, события или факта мы ссылаемся на другой факт, явление или событие, а не на явно сформулирован ные законы. Так, когда объясняют возникновение ржав чины на металлических предметах, то в качестве причи ны указывают сырой воздух, контакт с водой и другие подобные факты. Такого рода объяснения встречаются преимущественно в повседневной жизни, где объяснения опираются на простейшие эмпирические обобщения. Эти обобщения кажутся нам настолько привычными и само очевидными, что они не фигурируют в самом процессе объяснения, хотя их легко и выявить. То же самое иногда происходит и в науке, когда законы, объясняющие явле ния, кажутся всем известными и очевидными, поэтому их явно и не формулируют. Таким образом, все объяснения с помощью отдельных явлений, событий и фактов по сути дела являются объяснениями с помощью законов, хотя в явном виде сами законы при этом могут и не фигури ровать. Вот почему такого рода объяснения иногда на зывают замаскированными объяснениями с помощью законов.
При логическом анализе конкретных примеров науч ного объяснения все посылки, на которых оно строится, должны быть выражены явным образом. В противном случае нельзя будет осуществить логический вывод экспланандума из эксплананса, а потому нельзя будет при знать корректным само объяснение. Что касается струк туры эксплананса, то в нем можно выделить посылки двух видов. Наиболее существенное значение имеют те посылки, в которых выражаются законы, принципы и другие универсальные положения науки. С их помощью удается обеспечить вывод не только других, менее общих законов и положений науки, но и утверждений о тех или иных конкретных явлениях или событиях. В последнем случае эксплананс должен содержать также такие по сылки, которые характеризуют те или иные специфиче ские условия или свойства, ибо без этого невозможен пе реход от общих утверждений к единичным.
Доминирующая роль законов в процессе научного объяснения наиболее сильно подчеркивается при так называемом эссенциалистском подходе, т. е. тогда, когда смысл объяснения сводится к раскрытию сущности ре альных явлений и событий. B общем виде эта точка зрения не вызывает возражения, так как действительное объяснение достигается только тогда, когда раскрыва ются внутренние, существенные связи объясняемых явле ний, событий или даже закономерностей. Вряд ли, одна ко, следует сводить объяснение к установлению логиче ской связи «между отображением объясняемого объекта в языке и законом науки». Сущность явлений, особенно сложных, может быть раскрыта зачастую лишь с помощью теории, представляющей не простую совокупность и даже не систему, состоящую из одних законов, а вклю чающую в себя элементы и другого рода (исходные прин ципы, определения, гипотезы и различные утверждения теории). Подобно тому, как теоретический закон превос ходит эмпирический по своей объясняющей силе, так и теория в целом дает более глубокое обоснование, чем любой отдельный закон или совокупность таких законов. Теория как наиболее развитая форма научного объясне ния возникает, как правило, после открытия ряда отдель ных законов той или иной области реального мира. Разу меется, верно, что законы составляют концептуальное ядро любой теоретической системы опытного знания. Но из этого вовсе не вытекает, что объяснение, опирающееся на теорию, всецело основывается на законах, а само про тивопоставление объяснения с помощью теории квали фицируется как иллюзорное.
По нашему мнению, в качестве общих посылок эксплананса любого научного объяснения или даже объяс нения на уровне здравого смысла можно использовать обобщения самого различного характера. Наиболее со вершенными считаются обычно объяснения, посылки ко торых содержат законы и теории науки универсального характера. Менее привлекательными выглядят объясне ния, основанные на статистических законах. Гораздо менее надежными считаются объяснения, основанные на простых индуктивных обобщениях эмпирического опыта, к которым принадлежат объяснения, встречающиеся в повседневной жизни. Все перечисленные примеры пред ставляют реальные объяснения, хотя и раскрывают сущность объясняемых явлений с различной степенью глубины и полноты.
8.1 Дедуктивная модель научного объяснения.
Объясне ния, с которыми приходится встречаться, в науке, можно классифицировать по различным основаниям де ления: характеру логической связи эксплананса с экспланандумом, составу и природе посылок, входящих в эксплананс, в частности по виду законов, которые фи гурируют в посылках, и многим других признакам. Наи более важной нам представляется классификация по способу логической связи эксплананса с экспланандумом, т.е. по тому способу, который используется для логического вывода объясняемого тезиса из объясняющих его посылок. Как мы уже отмечали, двумя основными формами логических умозаключений, применяемыми для объяснения, являются дедуктивные и индуктивные выво ды. Соответственно этому мы и выделяем дедуктивную и индуктивную модели или схемы объяснения.
Дедуктивная модель научного объяснения является наиболее распространенной. Особенно широко ею поль зуются в тех науках, законы которых могут быть выра жены в точной математической форме (астрономия, ме ханика, физика, физическая химия, молекулярная биоло гия, математическая экономика и др.). Поскольку посылки дедуктивного вывода обеспечивают логически необходимый характер заключения, т.е. в нашем случае экспланандума, то естественно, что эта модель объясне ния предпочитается индуктивной, где связь между посыл ками и заключением имеет не достоверный, а только вероятный характер. Важно при этом обратить внимание на то, что дедукция здесь понимается не в старом смысле традиционной логики, как умозаключение от общего к ча стному, а как любой вывод, заключение которого следует из имеющихся посылок с логической необходимостью, точно по принятым правилам дедукции.
Чтобы лучше понять дедуктивную модель объяснения, рассмотрим в качестве иллюстрации конкретный пример из действительной истории науки. Речь идет об объясне нии «неправильностей», или иррегулярностей, в движе нии планеты Уран. Эти иррегулярности нельзя было объяснить притяжением других, в то время известных планет Солнечной системы. Поэтому Леверье (и незави симо от него Адаме) предположил, что они вызываются гравитационным воздействием новой, до сих пор неизве стной планеты. Последующие наблюдения блестяще подтвердили его гипотезу и тем самым предложенный им способ объяснения. Если логически реконструировать ход рассуждений Леверье, то их можно представить в ви де следующей схемы. Во-первых, он исходил из ньюто новских универсальных законов движения и закона всемирного тяготения, которые в своей совокупности составляют большую посылку эксплананса. Во-вторых, в качестве меньшей посылки он использовал специфиче ские характеристики планет Солнечной системы (их взаимные расстояния, массы, размеры и т.п.). Все эти посылки, вместе взятые, не смогли объяснить иррегуляр ности в движении Урана, Поэтому в качестве дополни тельной меньшей посылки Леверье включил информацию о характере и величине наблюдаемых иррегулярностей в движении Урана. Опираясь на все перечисленные по сылки, он смог вычислить период обращения, массу, орбиту и другие характеристики неизвестной, новой пла неты, гравитационным воздействием которой и объяснил неправильности в движении Урана. Примечательно, что в этом примере объяснение органически связано с пред сказанием.
Итак, мы видим, что в дедуктивной модели объясне ние выступает как результат логического вывода объяс няемого явления из объясняющих его посылок, причем главная роль в этих посылках принадлежит законам науки, универсальным утверждениям, в которых форму лируются объективно необходимые, инвариантные отно шения между предметами и явлениями реального мира. Большей частью при дедуктивном объяснении использу ются законы динамического типа или номические структуры вообще (т.е. общие высказывания, имеющие форму закона). Вот почему этот тип объяснения нередко харак теризуют как дедуктивно-номологический. Такие объяс нения обычно предпочитаются всем другим, так как их результат, или экспланандум, имеет достоверный, а не вероятный или проблематический характер.
Схематически дедуктивно-номологическая модель объяснения может быть представлена так:
Большая посылка:
эксплананс
L1, L2,...Lk-1,Lk
Меньшая посылка:
C1,C2,...Ck-1,Ck
экспланандум Е
Символами L1, L2,...Lk-1,Lk здесь обозначены универсаль ные законы динамического типа, или номические струк туры вообще. C1,C2,...Ck-1,Cp представляют конкретные характеристики или условия, которые описывают некото рые специфические особенности рассматриваемых явлений. В математическом естествознании, в частности в математической физике, эти характеристики принято называть начальными условиями. Без них, вообще гово ря, невозможен логический вывод утверждений, характе ризующих отдельные, конкретные события, явления и предметы. Такого рода объяснения часто называют фактуальными, поскольку в этом случае цель объяснения сводится к объяснению некоторого факта. С логической точки зрения фактуальное объяснение сводится к дедук ции экспланандума из соответствующего эксплананса, хотя объяснение в конечном итоге относится к некоторым реальным событиям, явлениям или предметам. В экспланандуме фактуального объяснения как раз и отобража ются определенные свойства, аспекты или отношения индивидуальных предметов, событий и явлений. Правда, в некоторых случаях приходится встречаться и с извест ным обобщением или группировкой фактов, но все такие операции обычно не выходят за рамки эмпирического ис следования.
Как мы уже отмечали, дедукция фактов или эмпири ческих высказываний единичного характера осуществля ется с помощью законов простейшего типа, которые мы назвали эмпирическими. В повседневных рассуждениях вместо них обычно фигурируют элементарные индуктив ные обобщения из нашего обыденного опыта. В случае гипотетических объяснений в роли законов выступают те или иные гипотезы.
Другой важной разновидностью дедуктивных объяс нений являются объяснения, экспланандумом которых служат законы науки. В данном случае мы имеем дело с логическим выводом одних законов из других. Законы, которые встречаются в посылках эксплананса, должны обладать большей логической силой, чем закон, пред ставленный в экспланандуме. Под термином «логическая сила» при этом понимается не что иное, как допустимость дедукции. Иными словами, если из одного утверждения или закона логически вытекает (дедуцируется) другое утверждение или закон, то первые из них считаются ло гически сильнее, чем вторые. Нередко также говорят, что чем логически сильнее закон, тем большей объясняющей силой он обладает.
Наиболее интересными случаями объяснения законов являются те, в которых менее глубокие и ограниченные законы объясняются с помощью более общих и глубоких законов, раскрывающих внутренний механизм протека ния явлений. Типичным в этом смысле является соотно шение между эмпирическими и теоретическими закона ми. В то время как первые выражают связи между эмпирически наблюдаемыми свойствами, величинами и отношениями реальных процессов и явлений, вторые ха рактеризуют их более глубокие связи и структуру. Вслед ствие этого теоретические законы можно использовать для объяснения эмпирических законов: такое объяснение осуществляется с помощью логической дедукции эмпи рических законов из теоретических. В данном случае в качестве экспланандума выступают эмпирические за коны, а эксплананса—теоретические. Подобная дедук ция оказывается возможной лишь тогда, когда теорети ческим терминам дается соответствующая интерпретация и они связываются с эмпирическими с помощью некото рых правил соответствия. Эти правила наряду с теоре тическими законами служат необходимой предпосылкой для вывода эмпирических законов, а следовательно, и для их объяснения.
Непосредственный вывод одних законов из других возможен лишь в том случае, когда и объясняющие и объясняемые законы относятся к одному типу или уров ню познания. Так, например, располагая общим уравне нием или законом газового состояния
PV=RT,
мы можем вывести из него эмпирически установленные Законы Бойля - Мариотта (P(V = const.) и Шарля - Гей-Люссака [vt = v0(1 + at0)]. В первом случае для этого достаточно принять температуру постоянной, а во вто ром - считать постоянным давление. По-видимому, в ря де случаев можно также говорить о дедукции менее общих теоретических законов из более общих.
Наконец, наиболее развитой формой дедуктивного объяснения является объяснение с помощью теории. В этом случае в качестве объясняющей посылки высту пает не отдельный теоретический закон или некоторая их совокупность, а по крайней мере дедуктивное ядро теории: все ее исходные посылки и принципы, из которых в дальнейшем логически выводятся все другие положе ния теории, в том числе и те, которые имеют своей целью объяснение некоторых фактов и законов. Само собой разумеется, что при этом учитываются также определенные правила соответствия, которые связывают теорию с эм пирией.
8.2 Индуктивная модель объяснения
В последние деся тилетия в логике и методологии все более широкое при менение получает другая модель или схема научного объяснения, которая, правда, не обладает той убедитель ной силой и достоверностью, какая присуща дедуктивной модели. На этом основании ее иногда считают лишь вре менной попыткой объяснения, своего рода суррогатом, к которому приходится прибегать лишь в силу невозмож ности достижения более полного объяснения. Такой под ход во многом определяется самим отношением к индук ции, которая лежит в основе указанной модели объясне ния. В самом деле, в то время как заключение дедуктивного вывода с логической необходимостью выте кает из посылок, заключение индукции, как правило, лишь в той или иной степени подтверждается этими по сылками. Иными словами, если заключение дедукции имеет достоверный характер, то индукция обеспечивает лишь вероятные заключения. Вот почему сами индуктив ные рассуждения иногда рассматривают лишь как эври стический способ мышления.
Необходимость обращения к индукции большей ча стью диктуется тем, что во многих объяснениях эмпири ческих наук приходится иметь дело со статистическими законами, выраженными в форме вероятностных утверж дений. Как уже отмечалось, статистические законы в от личие от динамических характеризуют не индивидуаль ные события и явления, а только группы или классы одно родных событий массового характера. Проще говоря, то, что утверждается в универсальном законе динамического типа, может быть перенесено на любой индивидуальный объект или событие. Статистические законы по своей природе не допускают такой возможности. Тем не менее, и такого рода законы можно использовать для объясне ния и предсказания отдельных явлений и событий. В этих целях как раз и вводится теоретическое понятие вероят ности, которое характеризует меру возможности осуще ствления события. Полнота объяснения и надежность предсказания в этом случае будут ниже, чем тогда, когда применяются универсальные законы динамического типа. Однако во многих важных ситуациях мы не распо лагаем подобными законами и поэтому должны обратиться к индуктивной схеме объяснения. Логический про цесс, который мы используем для такого объяснения, очень часто определяют как индуктивную, или логиче скую вероятность. Он характеризует определенный тип связи между посылками и заключением объяснения, т.е. экспланансом и экспланандумом. Эта вероятность по сво ему значению существенно отличается от вероятности статистической, с которой мы встречаемся при формули ровке законов массовых случайных явлений в физике, биологии и социологии. Во избежание недоразумений следовало, быть может, просто называть логическую вероятность индукцией, но с этим термином также связа ны нежелательные ассоциации. Дело в том, что в тради ционной логике под индукцией обычно понимается процесс рассуждения, идущий от частного к общему. В современной же индуктивной логике этим термином обозначается всякое рассуждение или умозаключение, посылки которого в той или иной степени подтверждают заключение, т.е. по сути дела вероятностное высказыва ние. Важно также отметить, что формальная структура индуктивной вероятности хорошо описывается известны ми еще со времен Бернулли и Лапласа аксиомами исчис ления вероятностей. Вот почему нам кажется целесооб разным сохранить термин «логическая, или индуктивная, вероятность» при описании схемы индуктивного объясне ния или предсказания.
Общая схема индуктивно-статистического объяснения может быть представлена в следующем виде:
эксплананс (посылки делают
вероятным заключение)
экспланандум вероятно А
Большая посылка эксплананса такого объяснения пред ставляет статистический закон, поэтому из него при фик сированных первоначальных условиях (меньшая посылка Вi) может быть выведено лишь индуктивное заключение об отдельном событии или явлении А. Это заключение имеет также вероятностный характер, но сама вероят ность здесь существенно отличается от статистической, ибо она выражает непосредственно не информацию о ре альных событиях, а характер логической связи между посылками и заключением индуктивного объяснения. Поскольку заключение или экспланандум объяснения здесь логически не вытекает из посылок, а лишь в той или иной степени подтверждается ими, то в самой схеме мы отделяем эксплананс от экспланандума двойной чер той и дополнительно указываем на вероятностный харак тер заключения. Если величина этой вероятности, или степень подтверждения, является известной, то она может быть точно указана в самой символической записи. В этом случае экспланандум индуктивно-статистического объяснения можно записать в следующем виде:
Pинд.(А/Вi)=k.
Это выражение представляет символическую запись индуктивного заключения А при наличии некоторой сово купности условий Вi. Таким образом, мы видим, что в индуктивно-статистическом объяснении используются две основные формы вероятности: статистическая и ин дуктивная (логическая). Если первая обеспечивает нас информацией о свойствах и закономерностях реального мира, то вторая устанавливает связь между экспланан сом и экспланандумом объяснения.
При индуктивном объяснении с самого же начала воз никает вопрос о том, какую степень подтверждения или логической вероятности следует признать достаточной для объяснения. Очевидно, если эта вероятность будет не больше половины, то такое объяснение вряд ли можно считать достаточно обоснованным. Равным образом мы не признаем надежным предсказание, вероятность кото рого не превосходит половины. Это обстоятельство суще ственно ограничивает класс индуктивных объяснений. Так, К. Гемпель относит к числу индуктивно-статистиче ских объяснений только такие, степень вероятности кото рых приближается к 1. Иными словами, такого рода объяснения по существу приближаются к дедуктивным, так как их экспланандум вытекает из эксплананса почти с практической достоверностью (хотя теоретически прак тическая достоверность и отличается от достоверности дедуктивного заключения). В качестве конкретной иллю страции Гемпель приводит пример с вытаскиванием ша ров из урны, который достаточно ясно выражает его ос новную идею. Допустим, что мы наудачу вытаскиваем шар из урны, в которой находятся 999 белых и один черный шар. Если шары хорошо перемешаны, то вероятность извлечения белого Шара будет весьма велика (р = 0,999). Этот факт легко объяснить статистическими соображениями. Подобным же образом, по мнению Гемпеля, статистические законы, используемые при индук тивном объяснении, должны обладать такой высокой вероятностью, чтобы на их основе можно было делать надежные предсказания и объяснения. Некоторые авто ры вообще отрицают правомерность индуктивного объяс нения, утверждая, что в случае статистических обобще ний и законов мы имеем дело не с объяснением, а с не достаточно надежными правилами недедуктивных умозаключений. Нетрудно заметить, что подобный под ход к объяснению основывается на том, что единственно допустимой формой рассуждений в науке признается только дедукция, индуктивным же заключениям в луч шем случае отводится эвристическая роль. Вряд ли с та ким подходом можно согласиться. Если индуктивно-ста тистические объяснения не признают за подлинные, полноценные объяснения, тогда следует также отказаться и от предсказаний, основанных на таких предпосылках. Но с этим не согласятся даже самые радикальные дедуктивисты.
И с теоретической и с практической точек зрения индуктивная модель объяснения играет существенную роль в науке. Часто она может значительно облегчить поиски более привычного дедуктивного объяснения, но во многих случаях сама проблема не допускает такого объяснения, и поэтому приходится обращаться к индук ции и статистике.
В заключение остановимся на выяснении логической связи между дедуктивным и индуктивным объяснением. Поскольку индуктивный вывод допускает более ослаб ленные требования, чем дедуктивный, то целесообразно рассматривать индукцию как более общий тип рассуж дения. Соответственно такому подходу мы будем выра жать статистические законы в форме обобщенной, вероятностной импликации, впервые введенной Г. Рейхенбахом, а обычные универсальные законы динамичес кого типа - в виде общей импликации математической логики.
В статистическом законе, как и любом вероятностном утверждении, можно выделить две части: в первой из них — антецеденте - формулируются условия, при осу ществлении которых с той или иной вероятностью может произойти интересующее нас событие случайного массо вого характера, т.е. консеквент импликации. Так как при статистической интерпретации речь идет не об инди видуальных событиях, а о классе подобных событий, то в вероятностной импликации мы должны рассматривать не отдельные высказывания, а классы высказываний, которые можно выразить с помощью пропозициональ ных функций, или функций-высказываний. Тогда саму вероятностную импликацию символически можно пред ставить в следующем виде:
Универсальный квантор (i) перед импликацией пока зывает, что она распространяется на все случаи из неко торого класса событий. Антецедент хi, А обозначает класс тех событий А, при осуществлении которых с веро ятностью равной р возникает событие у из класса В:
Уi В. Так, например, если рассматривать явления, свя занные с радиоактивным распадом химических элемен тов (события класса А), то каждому элементу будет со ответствовать определенная вероятность его превраще ния в другие элементы в течение некоторого времени, которую обычно характеризуют как период полураспада.
Существенное отличие вероятностной импликации от обычной состоит в том, что если в последнем случае ис тинность антецедента всегда влечет и истинность консеквента, то в первом случае истинный антецедент обеспе чивает лишь определенную вероятность консеквента. Если степень вероятности р будет равна 1, тогда вероят ностная импликация превращается в обычную. Мы видим отсюда, что дедуктивное объяснение можно рассматри вать как особый случай индуктивного, когда степень вероятности экспланандума становится равной 1 и, сле довательно, вероятный вывод становится достоверным.
Индуктивные объяснения, степень вероятности кото рых приближается к так называемой практической досто верности, т.е. весьма близка к 1, хотя по своему резуль тату сходны с дедуктивными, тем не менее составляют особый вид, и поэтому Гемпель совершенно правильно относит их именно к индуктивным. Дело в том, что, не смотря на большую степень вероятности, их заключение в принципе может оказаться и неверным, так что здесь всегда имеется элемент неопределенности. Эта неопреде ленность будет возрастать по мере уменьшения величины вероятности. Поэтому индуктивные объяснения, степень вероятности заключения которых не превышает полови ны, на практике не будут считаться подлинными объяс нениями.
8.3 Научное предсказание
Предвидение новых ситуаций, событий и явлений составляет важнейшую особенность человеческого познания и целенаправленной деятельнос ти вообще. В элементарной форме эта особенность при суща и высшим животным, поведение которых строится на основе условных рефлексов. Однако о подлинном предвидении можно говорить лишь тогда, когда оно осно вывается на сознательном применении тех или иных за кономерностей, выявленных в процессе развития науки и общественной практики.
Научные предсказания, опирающиеся на точно сфор мулированные законы и теории, генетически возникают из предвидений и эмпирических прогнозов, которые за долго до возникновения науки люди делали на основе простейшего обобщения своих наблюдений над явления ми природы. Такие прогнозы не отличались большой точностью, поскольку они строились на наблюдениях тех связей явлений, которые легче всего бросались в глаза. Но уже здесь люди интуитивно сознавали закономерную связь между явлениями и их различными свойствами. Так, предсказание погоды по форме облаков, характеру заката, движению ветра, температуре воздуха и другим приметам часто приводит опытных людей к правильным выводам. Однако такой прогноз в значительной мере основывается на знании не объективных законов приро ды, а скорее различных внешних проявлений этих зако номерностей. Даже классическая метеорология свои прогнозы строит большей частью на основе эмпириче ского исследования распределения давлений воздуха, формы облаков, скорости движения ветра и некоторых других факторов. Естественно поэтому, что такие прогно зы могут делаться только на сравнительно короткое время, да и то не всегда сбываются. Причина этого со стоит в том, что они не опираются на глубокие внутрен ние закономерности и теории, управляющие процессами формирования погоды в различных регионах земного шара. Поэтому современная теоретическая метеорология стремится открыть как раз именно такие законы, с по мощью которых можно было составлять долгосрочные прогнозы. Этот пример достаточно ясно показывает, что надежность, точность и временные границы предсказа ния самым тесным образом зависят от характера зако нов или обобщений, используемых в процессе предска зания.
Как и при объяснении, так и при предсказании наибо лее надежными являются заключения, опирающиеся на универсальные законы динамического типа. Такими являются, например, предсказания результатов движе ния различных небесных тел в астрономии и многие другие предсказания в так называемых точных науках. Но и здесь часто приходится прибегать к вероятностно-статистическим, или стохастическим предсказаниям (квантовая механика, теория «элементарных частиц», космология и др.). В биологии же и социальных науках удельный вес стохастических предсказаний неизмеримо выше.
Органическая связь между объяснением и предсказа нием выражается, не только в характере использования законов, но прежде всего в том, что объяснение служит основой для предвидения. Действительно, если мы мо жем объяснить сущность или причину возникновения того или иного явления, то мы всегда можем предсказать его появление. Как мы уже видели, Леверье и Адаме, объяснив иррегулярности в движении планеты Уран, предсказали существование новой, до этого неизвестной планеты Нептун. Д. И. Менделеев, открыв свой знамени тый периодический закон, смог объяснить химические свойства элементов. Опираясь на это, он предсказал су ществование новых химических элементов и приблизи тельно верно описал их свойства. Число подобных приме ров можно было увеличить, Все они свидетельствуют о том, что подлинно научное объяснение обладает потен циальной предсказывающей силой. Этот вывод получил аргументированное обоснование в известной статье К. Гемпеля и П. Оппенгейма «Логика объяснения», где они подчеркивают, что в той мере, в какой мы в состоянии объяснить эмпирические факты, мы можем достичь высшей цели научного исследования, а именно - не просто регистрировать явления нашего опыта, но по знать, опираясь на них, теоретические обобщения, даю щие нам возможность предвидеть новые события.
Наконец, неразрывная связь между объяснением и предсказанием находит свое выражение в одинаковой логической структуре процессов объяснения и предска зания. При рассмотрении дедуктивной модели научного объяснения в качестве иллюстрации был приведен при мер с объяснением иррегулярностей в движении планеты Уран. Результатом этого объяснения было предсказание существования новой планеты. Этот вывод логически следовал из соответствующих посылок, т.е. универсаль ных законов механики и закона всемирного тяготения, а также специфических характеристик, относящихся к параметрам движения планет и эмпирически установ ленным иррегулярностям в движении Урана. В других случаях объяснение, как правило, относится к уже изве стным явлениям и событиям. Все это не сказывается на логической структуре. Поэтому мы можем рассматривать дедуктивную модель предсказания как дедуктивный вы вод, посылками которого служат, с одной стороны, уни версальные законы динамического типа, а с другой — некоторые конкретные условия, характеризующие связь между общими и единичными утверждениями. По анало гии с объяснением все эти посылки можно было бы на звать проектансом, т.е. утверждениями, на которых базируется предсказание. Само же заключение будет тогда проектандумом. Аналогичные замечания можно сделать относительно стохастических предсказаний, ко торые основываются на статистических законах и обоб щениях и заключение которых имеет индуктивный (веро ятностный) характер.
Тождественность формальной структуры объяснения и предсказания не означает, конечно, что эти методы исследования не различаются по своей природе и функ циям. Объяснения относятся к событиям, явлениям, закономерностям уже известным, либо существующим в настоящее время, либо существовавшим в прошлом. В отличие от этого предсказание делается относительно либо будущих явлений и событий, либо явлений хотя и существующих, но до сих пор не обнаруженных. И в том и в другом случае утверждение, формулирующее пред сказание, имеет неопределенный характер, ибо его истин ность или ложность может быть обнаружена лишь впо следствии. Здесь возникает и различие между логической силой законов, используемых для объяснения и предска зания. В то время как для объяснения необходимо при влекать наиболее глубокие теоретические законы, для предсказания часто достаточно эмпирических законов и обобщений. Все эти и подобные им соображения, не гово ря уже о соображениях философского характера, послу жили основой дискуссии, которая развернулась вокруг проблемы о симметрии между объяснением и предсказа нием. Не претендуя здесь на решение этой проблемы, нам хотелось бы отметить, что, хотя с логической точки зрения и объяснение и предсказание как определенные способы рассуждений являются симметричными, с мето дологической и общенаучной точек зрения они сущест венно различны и, следовательно, асимметричны. Поэто му дискуссию по этой проблеме важно ограничить более определенными рамками.
Список использованной литературы:
В. Н. Голованов. Законы в системе научного знания. М., 1970.
Е. Вигнер. Этюды о симметрии. М., 1971.
Р. Карнап. Философские основания физики.
Я. П. Терлецкий. Динамические и статистические законы физики. М., 1950.
Я. Лаплас. Опыт философии теории вероятностей. М., 1908.
Г. Крамер. Математические методы статистики. M., 1948.
Г. И. Рузавин. Вероятность, причинность, детерми низм. - «Философские науки», 1972, № 5.
Е. П. Никитин «Объяс нение - функция науки». М., 1970.
В. Г. Виноградов. Научное предвидение. М., 1973.
В. Г. Виноградов, С. И. Гончарук. Законы общества и научное пред видение. М., 1972.
Г. И. Рузавин. Методы научного исследования. М., 1974.
|
