Методология научного исследования

Рассмотренные методы и последовательное их применение позволили создать совершенную методологию научного исследования, способную решать основную задачу естественно-научного познания, задачу правильно отражать объективную действительность в сознании человека, отражать ее такой, какой она существует сама по себе, независимо от сознания.

Между явлениями природы существуют устойчивые, повторяющиеся связи — проявления законов природы.

В ходе анализа экспериментальных результатов могут обнаружиться определенные тенденции или взаимосвязи между данными (на первый взгляд, разными).

Например, если ронять предметы и измерять их скорость в различных точках полета, то во всех случаях без исключения окажется, что они падают с одинаковым ускорением (если пренебречь сопротивлением воздуха).

Таким образом, речь идет об основном принципе свободного падения. Когда открыт такого рода принцип поведения всех объектов, его называют законом природы. В данном случае имеется в виду закон тяготения.

Другим примером могут служить наблюдения, согласно которым в химических реакциях атомы только перегруппировываются, но не образуются, не разрушаются и не изменяются. Этот принцип называют законом сохранения массы.

Многочисленными экспериментами также установлено, например, что одна из характеристик движения — энергия — сохраняется в любых происходящих процессах: механических, тепловых, оптических, электрических, химических и т. д. И такой принцип называется законом сохранения энергии.

Одним из основных законов термодинамики, например, является закон возрастания энтропии.

В системе научного знания большее значение имеют теории. Они дают представление о закономерностях и существующих связях в определенной области. Теории более высоких ступеней познания имеют, как правило, математическую форму выражения.

Обычно созданию теории предшествует выдвижение целого ряда предположений — гипотез для объяснения всей совокупности имеющихся явлений, в том числе причинно-следственных связей. Производя последовательную проверку каждой гипотезы с помощью тестов или экспериментов и отбрасывая неверные ответы, можно рано или поздно прийти к верным.

Если гипотеза верна, то “нечто” должно логически из нее вытекать. Если это “нечто” не следует, то гипотезу отбрасывают.

Это как бы составление вопроса, предполагающего несколько вариантов ответа,
каждый из которых — гипотеза, формулируемая ученым. Для проверки гипотез часто ставится особый эксперимент.

Теория — это обобщение, логически объясняющее определенный набор фактов. Построение ее сходно с детективным расследованием, когда по отдельным уликам (наблюдениям) выясняют общую картину преступления и отвечают на вопрос “Кто виноват?”

Теория сама по себе — не факт, так как недоступна для непосредственного наблюдения. Тем не менее ее можно проверить, и в зависимости от результатов, признать или отклонить. Проверка теорий происходит так же, как и в случае гипотез.

Теория предсказывает некоторое событие, которое можно наблюдать либо непосредственно, либо в ходе эксперимента, используя рассуждения типа “если…, то…” Если полученные результаты противоречат теории, ее либо изменяют (чтобы охватить новые данные), либо отклоняют в поисках другой теории, способной дать совокупности фактов разумное объяснение.

В любом случае теория развивается в соответствии со всеми наблюдениями и экспериментальными фактами и может использоваться для предсказания будущих результатов по методу “если…, то…”

Когда теория достигает этого уровня, есть все основания считать ее правильной интерпретацией действительности.

Важность этой теории подчеркнул лауреат Нобелевской премии по физике за 1965 г. Ричард Фейнман в знаменитых “Лекциях по физике” следующими словами: “Если бы в результате какой-то мировой катастрофы все накопленные научные знания оказались бы уничтожены, и к грядущим поколениям живых существ перешла бы только одна фраза, то какое утверждение, составленное из наименьшего количества слов, принесло бы наибольшую информацию?

Я считаю, что это — атомная гипотеза (можете называть ее не гипотезой, а фактом): все тела состоят из атомов — маленьких телец, которые находятся на небольшом расстоянии, но отталкиваются, если одно из них плотнее прижимать к другому. В одной этой фразе содержится невероятное количество информации о мире, стоит лишь приложить к ней немного воображения и чуть соображения”.

Главное отличие теории от гипотезы — ее достоверность, доказанность. Естественно-научная теория дает объяснение целой области явлений в природе с единой точки зрения.

Квинтэссенцией теории являются законы, устанавливающие количественные связи, соотношения между различными наблюдаемыми в опыте величинами.

Нужно различать законы природы и законы науки. Первые проявляются в особенностях протекания природных явлений и процессов и во взаимосвязи некоторых величин. Они неизменны и всегда выполняются.

Научные законы — это попытка описать законы природы на основе математических формул или других точных формулировок.

Однако для понимания специфики теории как формы знания важно учитывать, что все теории оперируют не реальными объектами, а их идеальными моделями, которые неизбежно абстрагируются от каких-то реальных сторон объектов и поэтому всегда дают неполную картину действительности.

Главные элементы теории — ее принципы и законы. Принципы — наиболее общие и важные фундаментальные положения теории.

Как обобщающий результат познания в данной теории принципы всесторонне раскрываются и обосновываются. При самом построении теории принципы играют роль исходных, основных и первичных посылок, закладываются в сам фундамент теории.

Законы конкретизируют принципы, раскрывают взаимосвязь вытекающих из них следствий. Раскрывая сущность объектов, законы их существования, взаимодействия, изменения и развития, теория позволяет объяснить явления, предсказывать новые, еще неизвестные факты и характеризующие их закономерности, прогнозировать закономерное поведение изучаемой системы в будущем.

Таким образом, теория выполняет две важнейшие функции: объяснение и предсказание, научное предвидение. Теория —одна из наиболее устойчивых форм научного знания. Стабильность обеспечивается ее системностью и, в большей или меньшей степени, общим характером. Чем более общим является знание, тем оно устойчивее.

Но и теории подвержены количественным и качественным изменениям. Вслед за изменением фактического, эмпирического базиса теории, накоплением новых фактов ее законы уточняются или дополняются новыми. В конце концов изменения затрагивают и фундаментальные принципы теории.

Переход к новому принципу — по существу переход к новой теории. При этом новая теория должна обязательно удовлетворять принципу соответствия, сформулированному Н. Бором.

Согласно этому принципу каждая правильная новая, более общая теория должна не отвергать устоявшуюся предшествующую ей, менее общую, а сводиться к ней в тех условиях, при которых эта предшествующая теория была получена.

Так например, более общая специальная теория относительности не отвергает классическую механику, а сводится к ней при скоростях, много меньших скорости света.

Все теоретическое знание выражается не в одной теории, а в совокупности множества теорий. Изменения в наиболее общих теориях приводит к качественным изменениям всей системы теоретического знания, в результате чего происходит научная революция. Такие научные революции связаны с именами Н. Коперника, И. Ньютона, А. Эйнштейна.