ДВА УРОВНЯ НАУЧНОГО ЗНАНИЯ
Основу науки составляют точно установленные факты, а также выявленные в ходе наблюдений и эксперимента, обобщения и систематизации полученных данных закономерные связи между ними — эмпирическиезаконы. Эти факты и законы образуют эмпирический (от греч. empeiria — опыт) уровень научного знания. К нему относятся хорошо известные вам из курса физики законы Шарля (зависимость давления газа от температуры), Гей-Люссака (зависимость объема газа от температуры), Ома (зависимость силы тока от напряжения и электрического сопротивления) и многие другие. Эти зависимости были выявлены экспериментально.
Другим уровнем научного знания является теоретическое познание. Оно имеет дело с такими связями и отношениями, которые охватывают очень широкий класс явлений, а также такими объектами, которые нельзя непосредственно наблюдать, — идеальными объектами (идеальный газ, абсолютно черное тело, общественно-экономическая формация и др.). Оперируя такими объектами, теоретическое познание способно достигать высокой степени обобщения, формулировать законы. Среди законов, открытых и обоснованных на теоретическом уровне, — закон сохранения и превращения энергии, закон всемирного тяготения, законы наследственности и т. д. Подобные законы вместе с другими тесно связанными между собой компонентами — типологиями, классификациями и др. служат исходным материалом для построения научной теории. Помимо этой основы, теория, как правило, включает в себя правила логического вывода и доказательства, а также совокупность сформулированных в теории утверждений — основной массив теоретического знания.
(Вспомните известные вам теории в области математического, естественно-научного, исторического знания.)
Познавательное значение теорий очень велико. Они позволяют объяснять изучаемые явления и процессы, предсказывать их развитие в будущем. Например, теория Ньютона или, как ее называли, небесная механика, включающая закон всемирного тяготения, три закона движения, создала новую физическую картину мира, дала возможность рассчитывать движение небесных тел, указала направление новым научным поискам. Благодаря вычислениям Э. Галлея на основе законов небесной механики впервые была установлена дата (1758 г.) приближения к Земле кометы, получившей в дальнейшем название кометы Галлея. Расчет ученого подтвердился. Теория Ньютона помогла открыть новые планеты Уран и Нептун.
МЕТОДЫ НАУЧНОГО ПОЗНАНИЯ
Эмпирические научные знания добываются, как уже отмечалось, в ходе наблюдений и эксперимента.
Научное наблюдение носит целенаправленный характер: исследователь, ведущий наблюдение, ставит перед собой определенные задачи, руководствуется ранее накопленными научными знаниями. Фиксируя результаты наблюдений, ученый использует метод описания и классификации.
Экспериментальное естествознание возникло в XVII в. До этого исследователи опирались преимущественно на обобщение повседневного опыта, наблюдения. С развитием техники, появлением приборов, инструментов возникли условия для проведения эксперимента. Кроме того, человек Нового времени был нацелен на проявление активности во всех сферах жизни.
В отличие от наблюдений в ходе эксперимента исследователь может рассматривать интересующий его предмет изолированно, а также подвергнуть специальным воздействиям. Вместе с тем нередко именно наблюдение помогало поставить экспериментальную задачу. Так, английский придворный врач У. Гилберт натирал шерстью или мехом янтарь, алмаз, стекло и наблюдал, как после этого к ним притягиваются мелкие тела. Гилберт и название придумал этому явлению — электричество (от греч. electron — янтарь). Это еще не эксперимент, но шаг к нему. А вот датский физик X. Эрстед, используя по сегодняшним меркам простейшие приборы — гальваническую батарею, проволоку, магнитную стрелку, провел настоящий эксперимент.
Постепенно эксперименты усложнялись, становились более трудоемкими, требовали все более совершенных приборов. Современный научный эксперимент — это нередко настоящее техническое чудо, где используются сложнейшие и чувствительнейшие приборы и оборудование. Такое оборудование, как правило, очень дорогостоящее. Сэкономить значительные средства позволяет использование в науке метода мысленного эксперимента.
А какие познавательные средства используются на теоретическом уровне научного исследования? На первый взгляд может показаться, что достичь более высокого уровня обобщения, присущего теоретическим знаниям, можно путем увеличения количества экспериментов. Но это не так. Из курса физики вы узнали, что, к примеру, закон сохранения и превращения энергии не мог быть выведен экспериментально (из опытов) на основе обобщения наблюдаемых фактов. Нельзя его было вывести и чисто логическим путем как следствие из принятых утверждений. То же самое можно сказать о законах движения и о всех других фундаментальных теоретических законах любой области науки. На этом уровне познания огромную роль играет выдвижение гипотез, научное моделирование, творческое воображение ученого.
Многие научные положения первоначально выступают в форме гипотез, т. е. предположений, догадок. Иногда гипотезы воспринимают как что-то надуманное, искусственное. Но научный поиск без них невозможен. В ходе исследования наступает этап, когда новые факты не укладываются в рамки прежних объяснений. Вот здесь-то и необходимы различные гипотезы, отдельные из которых затем находят подтверждение. Так, физик П. Дирáк предсказал существование антиэлектрона (позитрона) за несколько лет до того, как эта частица была обнаружена экспериментально.
Научная гипотеза в известном смысле является моделью. Здесь рассуждение строится по формуле «такое могло быть». Многие модели построены по принципу упрощения: «опустим для ясности некоторые детали». Примером подобной модели является представление об идеальном газе: в нем отсутствует столкновение между молекулами, поэтому они движутся полностью независимо друг от друга.
Нередко модель строят по аналогии. Такие модели использовались еще в глубокой древности. Древнегреческий философ Эпикур представлял себе строение жидкости по образцу сыпучих тел, прежде всего всем известного зерна.
В современной науке широко применяется математическое моделирование, где объектом-заместителем выступают системы математических уравнений. Вместе с тем и образные модели продолжают работать на науку. Так, по некоторым свидетельствам, толчком к открытию немецким физиком А. Кекуле формулы бензола стала его встреча на улице с телегой, на которой везли клетку с обезьянами. Те висели в клетке, цепляясь лапами и хвостами кто за стенки, кто друг за друга.
Обобщая сказанное, можно заключить, что модель в науке используется как аналог реальности, способный заменить в определенном отношении изучаемый предмет.
ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ И ИНТЕГРАЦИЯ НАУЧНОГО ЗНАНИЯ
Напомним вам значение терминов, вынесенных в подзаголовок. Дифференциация (от лат. differentia — разность) означает разделение, расчленение целого на части, формы и т. п. Термин «интеграция» (от лат. integration — восстановление) фиксирует обратный процесс — сближение и связь различных частей, процессов, явлений.
Зачатки научных знаний появились очень давно. Уже древневосточные цивилизации накопили немало астрономических, математических, медицинских знаний. Древнегреческие мыслители первыми перешли к созданию логически связанных систем — теорий (математических, философских, космогонических). Однако элементы научных знаний были как бы растворены в более общих познавательных системах: сначала в мифологии, а затем и в философии.
