Логика, методология и методы научного познания

При этом термин “логика” традиционно связывает­ся с выявлением и формулировкой правил вывода одних знаний из других, правил определения понятий, что, начиная еще с антич­ности, составляло предмет формальной логики. В настоящее время разработка логических норм рассуждения, доказательства и опре­деления как правил работы с предложениями и терминами языка науки осуществляется на основе аппарата современной матема­тической логики.

Предмет же методологии науки, методологичес­кого ее анализа понимается более широко, охватывая многообраз­ные методы, приемы и операции научного исследования, его нор­мы и идеалы, а также формы организации научного знания. Со­временная методология науки интенсивно использует материал истории науки, тесно связана со всем комплексом наук, изучаю­щих человека, общество и культуру. В системе логико-методологических средств, при помощи ко­торых осуществляется анализ научного познания, можно выде­лить различные уровни.

Теоретическую основу всех форм методологического исследо­вания научного познания в целом составляет философско-гносео­логический уровень анализа науки. Его специфика заключается в том, что научное познание рассматривается здесь в качестве эле­мента более широкой системы – познавательной деятельности в ее отношении к объективному миру, в ее включенности в практически-преобразовательную деятельность человека.

Гносеология выступает как теоретическое основание различ­ных специально-научных форм методологического анализа, тех его уровней, где исследование научного познания осуществляется уже нефилософскими средствами. Она показывает, что, только пони­мая познание как формирование и развитие идеального плана че­ловеческой практически-преобразующей деятельности, можно анализировать коренные свойства познавательного процесса, сущность знания вообще и его различных форм, в том числе и на­учного знания.

Вместе с тем в настоящее время не только само на­учное познание, но и его философско-гносеологическую пробле­матику невозможно анализировать, не привлекая материал из более специальных разделов методологии науки. Скажем, фило­софский анализ проблемы истины в науке предполагает рассмот­рение средств и методов эмпирического обоснования научного знания, специфических особенностей и форм активности субъекта научного познания, роли и статуса теоретических идеализирован­ных конструкций и пр.

Любая форма исследования научного знания (даже если она ориентирована непосредственно на внутренние проблемы спе­циальной науки) потенциально содержит в себе зародыши фи­лософской проблематики. Она неявно опирается на предпосыл­ки, которые при их осознании и превращении в предмет анализа в конечном счете предполагают определенные философские по­зиции.

Одна из основных задач методологического анализа заключа­ется в выявлении и изучении методов познавательной деятельно­сти, осуществляемой в науке, в определении возможностей и пре­делов применимости каждого из них. В своей познавательной дея­тельности, в том числе и в научной, люди осознанно или неосоз­нанно используют самые разнообразные методы. Ясно, что осоз­нанное применение методов, основанное на понимании их возмож­ностей и границ, делает, при прочих равных условиях, деятель­ность человека более рациональной и более эффективной.

Методологический анализ процесса научного познания позво­ляет выделить два типа приемов и методов исследования. Во-пер­вых, приемы и методы, присущие человеческому познанию в це­лом, на базе которых строится как научное, так и обыденное зна­ние. К ним можно отнести анализ и синтез, индукцию и дедукцию, абстрагирование и обобщение и т. д. Назовем их условно общело­гическими методами. Во-вторых, существуют особые приемы, характерные только для научного познания, – научные методы ис­следования. Последние, в свою очередь, можно подразделить на две основные группы: методы построения эмпирического знания и методы построения теоретического знания.

Общелогические методы познания. С помощью общелогических методов познание постепенно, шаг за шагом, раскрывает внутрен­ние существенные признаки предмета, связи его элементов и их взаимодействие друг с другом. Для того чтобы осуществить эти шаги, необходимо целостный предмет расчленить (мысленно или практически) на составляющие части, а затем изучить их, выде­ляя свойства и признаки, прослеживая связи и отношения, а также выявляя их роль в системе целого.

После того как эта познава­тельная задача решена, части вновь можно объединить в единый предмет и составить себе конкретно-общее представление, то есть такое представление, которое опирается на глубокое знание внут­ренней природы предмета. Эта цель достигается с помощью таких операций, как анализ и синтез.

Анализ – это расчленение целостного предмета на составляю­щие части (стороны, признаки, свойства или отношения) с целью их всестороннего изучения.

Синтез – это соединение ранее выделенных частей (сторон, признаков, свойств или отношений) предмета в единое целое.

Объективной предпосылкой этих познавательных операций является структурность материальных объектов, способность их элементов к перегруппировке, объединению и разъединению.

Анализ и синтез являются наиболее элементарными и просты­ми приемами познания, которые лежат в самом фундаменте челове­ческого мышления. Вместе с тем они являются и наиболее универ­сальными приемами, характерными для всех его уровней и форм.
Еще один общелогический прием познания – абстрагирование.

Предметы объективной действительности обладают бесконеч­ными множествами различных свойств, связей и отношений. Одни из этих свойств сходны между собой и обусловливают друг друга, другие же отличны и относительно самостоятельны. Напри­мер, свойство пяти пальцев человеческой руки взаимно однознач­но соответствовать пяти деревьям, пяти камням, пяти овцам ока­зывается независимым от размера предметов, их окраски, принад­лежности к живым или неорганическим телам и т. д. В процессе познания и практики устанавливают прежде всего эту относитель­ную самостоятельность отдельных свойств и выделяют те из них, связь между которыми важна для понимания предмета и раскры­тия его сущности.

Процесс такого выделения предполагает, что эти свойства и от­ношения должны быть обозначены особыми замещающими знака­ми, благодаря которым они закрепляются в сознании в качестве абстракций. Например, указанное свойство пяти пальцев взаимно однозначно соответствовать пяти другим предметам и закрепля­ется особым знаковым выражением – словом “пять” или цифрой, которые и будут выражать абстракцию соответствующего числа.

Когда мы абстрагируем некоторое свойство или отношение ряда объектов, то тем самым создается основа для их объединения в единый класс. По отношению к индивидуальным признакам каждого из объектов, входящих в данный класс, объединяющий их признак выступает как общий. Обобщение – это такой прием мыш­ления, в результате которого устанавливаются общие свойства и признаки объектов.

Операция обобщения осуществляется как переход от частного или менее общего понятия и суждения к более общему понятию или суждению. Например, такие понятия, как “клен”, “липа”, “бе­реза” и так далее, являются первичными обобщениями, от которых можно перейти к более общему понятию “лиственное дерево”. Расширяя класс предметов и выделяя общие свойства этого клас­са, можно постоянно добиваться построения все более широких понятий, в частности, в данном случае можно прийти к таким по­нятиям, как “дерево”, “растение”, “живой организм”.

В процессе исследования часто приходится, опираясь на уже имеющиеся знания, делать заключения о неизвестном. Переходя от известного к неизвестному, мы можем либо использовать знания об отдельных фактах, восходя при этом к открытию общих принци­пов, либо, наоборот, опираясь на общие принципы, делать заключе­ния о частных явлениях. Подобный переход осуществляется с помо­щью таких логических операций, как индукция и дедукция.

Индукцией называется такой метод исследования и способ рас­суждения, в котором общий вывод строится на основе частных по­сылок. Дедукция – это способ рассуждения, посредством которого из общих посылок с необходимостью следует заключение частного характера.

Основой индукции являются опыт, эксперимент и наблюдение, в ходе которых собираются отдельные факты. Затем, изучая эти факты, анализируя их, мы устанавливаем общие и повторяющие­ся черты ряда явлений, входящих в определенный класс. На этой основе строится индуктивное умозаключение, в качестве посылок которого выступают суждения о единичных объектах и явлениях с указанием их повторяющегося признака, и суждение о классе, включающем данные объекты и явления.

В качестве вывода полу­чают суждение, в котором признак приписывается всему классу. Так, например, изучая свойства воды, спиртов, жидких масел, ус­танавливают, что все они обладают свойством упругости. Зная, что вода, спирты, жидкие масла принадлежат к классу жидкостей, де­лают вывод, что жидкости упруги.

Дедукция отличается от индукции прямо противоположным ходом движения мысли. В дедукции, опираясь на общее знание, делают вывод частного характера. Одной из посылок дедукции обязательно является общее суждение. Если оно получено в ре­зультате индуктивного рассуждения, тогда дедукция дополняет индукцию, расширяя объем нашего знания. Например, если мы знаем, что все металлы электропроводны, и если установлено, что медь относится к группе металлов, то из этих двух посылок с необ­ходимостью следует заключение о том, что медь электропроводка.

Но особенно большое познавательное значение дедукции про­является в том случае, когда в качестве общей посылки выступает не просто индуктивное обобщение, а какое-то гипотетическое предположение, например новая научная идея. В этом случае де­дукция является отправной точкой зарождения новой теорети­ческой системы. Созданное таким путем теоретическое знание предопределяет дальнейший ход эмпирических исследований и направляет построение новых индуктивных обобщений.

Изучая свойства и признаки явлений окружающей нас дей­ствительности, мы не можем познать их сразу, целиком, во всем объеме, а подходим к их изучению постепенно, раскрывая шаг за шагом все новые и новые свойства. Изучив некоторые из свойств предмета, мы можем обнаружить, что они совпадают со свойства­ми другого, уже хорошо изученного предмета. Установив такое сходство и найдя, что число совпадающих признаков достаточно большое, можно сделать предположение о том, что и другие свой­ства этих предметов совпадают. Ход рассуждения подобного рода составляет основы аналогии.

Моделирование – это изучение объекта (оригинала) путем со­здания и исследования его копии (модели), замещающей ориги­нал с определенных сторон, интересующих познание.
Модель всегда соответствует объекту – оригиналу – в тех свой­ствах, которые подлежат изучению, но в то же время отличается от него по ряду других признаков, что делает модель удобной для исследования интересующего нас объекта.

Использование моделирования диктуется необходимостью рас­крыть такие стороны объектов, которые либо невозможно постиг­нуть путем непосредственного изучения, либо невыгодно изучать их таким образом из чисто экономических соображений. Человек, например, не может непосредственно наблюдать процесс естествен­ного образования алмазов, зарождения и развития жизни на Земле, целый ряд явлений микро- и мегамира.

Поэтому приходится при­бегать к искусственному воспроизведению подобных явлений в форме, удобной для наблюдения и изучения. В ряде же случаев бывает гораздо выгоднее и экономичнее вместо непосредственного экспериментирования с объектом построить и изучить его модель.

Модели, применяемые в обыденном и научном познании, можно разделить на два больших класса: материальные и идеальные. Пер­вые являются природными объектами, подчиняющимися в своем функционировании естественным законам. Вторые представляют собой идеальные образования, зафиксированные в соответствую­щей знаковой форме и функционирующие по законам логики, отра­жающей мир.

На современном этапе научно-технического прогресса большое распространение в науке и в различных областях практики получи­ло компьютерное моделирование. Компьютер, работающий по спе­циальной программе, способен моделировать самые различные ре­альные процессы (например, колебания рыночных цен, рост народо­населения, взлет и выход на орбиту искусственного спутника Зем­ли, химическую реакцию и т. д.). Исследование каждого такого про­цесса осуществляется посредством соответствующей компьютер­ной модели.

Научные методы эмпирического исследования. Среди методов на­учного исследования, как уже отмечалось, различаются методы, свойственные эмпирическому и теоретическому уровням исследо­вания. Общелогические методы применяются на обоих уровнях, но они преломляются через систему специфических для каждого уров­ня приемов и методов. Один из важнейших методов эмпирического познания – наблю­дение. Под наблюдением понимается целенаправленное восприя­тие явлений объективной действительности, в ходе которого мы получаем знание о внешних сторонах, свойствах и отношениях изуча­емых объектов.

Процесс научного наблюдения является не пассивным созерца­нием мира, а особого вида деятельностью, которая включает в каче­стве элементов самого наблюдателя, объект наблюдения и средства наблюдения. К последним относятся приборы и материальный носитель, с помощью которого передается информация от объекта к наблюдателю (например, свет).

Важнейшей особенностью наблюдения является его целенаправ­ленный характер. Эта целенаправленность обусловлена наличием предварительных идей, гипотез, которые ставят задачи наблюдению. Научное наблюдение в отличие от обычного созерцания всегда оплодотворено той или иной научной идеей, опосредуется уже имеющим­ся знанием, которое показывает, что наблюдать и как наблюдать.

Наблюдение как метод эмпирического исследования всегда свя­зано с описанием, которое закрепляет и передает результаты наблю­дения с помощью определенных знаковых средств. Эмпирическое описание – это фиксация средствами естественного или искусст­венного языка сведений об объектах, данных в наблюдении.

С помощью описания чувственная информация переводится на язык понятий, знаков, схем, рисунков, графиков и цифр, принимая тем самым форму, удобную для дальнейшей рациональной обра­ботки (систематизации, классификации и обобщения).

В основе операции измерения лежит сравнение объектов по каким-либо сходным свойствам или сторо­нам. Чтобы осуществить такое сравнение, необходимо иметь опре­деленные единицы измерения, наличие которых дает возможность выразить изучаемые свойства со стороны их количественных ха­рактеристик. В свою очередь, это позволяет широко использовать в науке математические средства и создает предпосылки для матема­тического выражения эмпирических зависимостей. Сравнение ис­пользуется не только в связи с измерением. В ряде подразделений науки (например, в биологии, языкознании) широко используются сравнительные методы.

Наблюдение и сравнение могут проводиться как относительно самостоятельно, так и в тесной связи с экспериментом. В отличие от обычного наблюдения в эксперименте исследователь активно вме­шивается в протекание изучаемого процесса с целью получить о нем определенные знания. Исследуемое явление наблюдается здесь в спе­циально создаваемых и контролируемых условиях, что позволяет восстанавливать каждый раз ход явления при повторении условий.

Активное вмешательство исследователя в протекание природ­ного процесса, искусственное создание им условий взаимодействия отнюдь не означает, что экспериментатор сам, по своему произволу творит свойства предметов, приписывает их природе. Ни радиоак­тивность, ни световое давление, ни условные рефлексы не являются свойствами, выдуманными или изобретенными исследователями, но они выявлены в экспериментальных ситуациях, созданных самим человеком. Его творческая способность проявляется лишь в созда­нии новых комбинаций природных объектов, в результате которых выявляются скрытые, но объективные свойства самой природы.

Взаимодействие объектов в экспериментальном исследовании может быть одновременно рассмотрено в двух планах: и как деятель­ность человека, и как взаимодействие самой природы. Вопросы при­роде задает исследователь, ответы на них дает сама природа. Познавательная роль эксперимента велика не только в том отно­шении, что он дает ответы на ранее поставленные вопросы, но и в том, что в ходе его возникают новые проблемы, решение которых требует проведения новых опытов и создания новых экспериментальных ус­тановок.

Научные методы теоретического исследования. Одним из суще­ственных методов теоретического исследования является все более широко используемый в науке, в связи с ее математизацией, прием формализации. Этот прием заключается в построении абстрактно-математичес­ких моделей, раскрывающих сущность изучаемых процессов дей­ствительности.

При формализации рассуждения об объектах пере­носятся в плоскость оперирования со знаками (формулами). Отно­шения знаков заменяют собой высказывания о свойствах и отноше­ниях предметов. Таким путем создается обобщенная знаковая модель некоторой предметной области, позволяющая обнаружить структу­ру различных явлений и процессов при отвлечении от качественных характеристик последних. Вывод одних формул из других по строгим правилам логики и математики представляет собой формальное исследование основных характеристик структуры различных, порой весьма далеких по своей природе явлений.

Особенно широко формализация применяется в математике, ло­гике и современной лингвистике. Специфическим методом построения развитой теории является аксиоматический метод. Впервые он был применен в математике при построении геометрии Евклида, а затем, в ходе исторического развития знаний, стал применяться и в эмпирических науках. Одна­ ко здесь аксиоматический метод выступает в особой форме гипоте- тико-дедуктивного метода построения теории. Рассмотрим, в чем состоит сущность каждого из названных методов.

При аксиоматическом построении теоретического знания снача­ла задается набор исходных положений, не требующих доказатель­ства, по крайней мере, в рамках данной системы знания. Эти положе­ния называются аксиомами, или постулатами. Затем из них по опре­деленным правилам строится система выводных предложений. Со­вокупность исходных аксиом и выведенных на их основе предложе­ний образует аксиоматически построенную теорию.

Логический вы­вод позволяет переносить истинность аксиом на выводимые из них следствия. Следование определенным, четко зафиксированным пра­вилам вывода позволяет упорядочить процесс рассуждения при раз­вертывании аксиоматической системы, сделать это рассуждение бо­лее строгим и корректным.

Аксиоматический метод развивался по мере развития науки. “На­чала” Евклида были первой стадией его применения, которая полу­чила название содержательной аксиоматики. Аксиомы вводились здесь на основе уже имеющегося опыта и выбирались как интуитив­но очевидные положения. Правила вывода в этой системе также рас­сматривались как интуитивно очевидные и специально не фиксировались. Все это накладывало определенные ограничения на содержа­тельную аксиоматику.

Эти ограничения содержательно-аксиоматического подхода были преодолены последующим развитием аксиоматического метода, ког­да был совершен переход от содержательной к формальной и затем к формализованной аксиоматике. При формальном построении аксиоматической системы уже не ставится требование выбирать только интуитивно очевидные аксио­ мы, для которых заранее задана область характеризуемых ими объек­тов.

Аксиомы вводятся формально как описание некоторой системы отношений: термины, фигурирующие в аксиомах, первоначально оп­ределяются только через их отношение друг к другу. Тем самым акси­омы в формальной системе рассматриваются как своеобразные определения исходных понятий (терминов). Другого, независимого оп­ределения указанные понятия первоначально не имеют. Дальнейшее развитие аксиоматического метода привело к третьей стадии – построению формализованных аксиоматических систем.

Формальное рассмотрение аксиом дополняется на этой стадии использованием математической логики как средства, обеспечиваю­щего строгое выведение из них следствий. В результате аксиомати­ческая система начинает строиться как особый формализованный язык (исчисление). Вводятся исходные знаки – термины, затем ука­зываются правила их соединения в формулы, задается перечень ис­ходных принимаемых без доказательства формул и, наконец, прави­ла вывода из основных формул производных. Так создается абстрак­тная знаковая модель, которая затем интерпретируется на самых раз­личных системах объектов.

Построение формализованных аксиоматических систем приве­ло к большим успехам прежде всего в математике и даже породило представление о возможности ее развития чисто формальными средствами. Однако вскоре обнаружилась ограниченность таких представлений. В частности, К. Гёделем в 1931 г. были доказаны тео­ремы о принципиальной неполноте достаточно развитых формаль­ных систем.

Гёдель показал, что невозможно построить такую фор­мальную систему, множество выводимых (доказуемых) формул ко­торой охватило бы множество всех содержательно истинных утверждений теории, для формализации которой строится эта формаль­ная система. Другое важное следствие теорем Геделя состоит в том, что невозможно решить вопрос о непротиворечивости таких систем их же собственными средствами.

Теоремы Гёделя, а также ряд других исследований по обоснованию математики показали, что аксиомати­ческий метод имеет границы своей применимости. Нельзя, напри­мер, всю математику представить как единую аксиоматически пост­роенную систему, хотя это не исключает, конечно, успешной аксиоматизации ее отдельных разделов.

В отличие от математики и логики в эмпирических науках теория должна быть не только непротиворечивой, но и обоснованной опыт­ным путем. Отсюда возникают особенности построения теоретичес­ких знаний в эмпирических науках. Специфическим приемом такого построения и является гипотетико-дедуктивный метод, сущность ко­торого заключается в создании системы дедуктивно связанных меж­ду собой гипотез, из которых в конечном счете выводятся утверждения об эмпирических фактах.

Этот метод в точном естествознании начал использоваться еще в XVII в., но объектом методологического анализа он стал сравнитель­но недавно, когда начала выясняться специфика теоретического зна­ния по сравнению с эмпирическим исследованием.
Развитое теоретическое знание строится не “снизу” за счет индук­тивных обобщений научных фактов, а развертывается как бы “сверху” по отношению к эмпирическим данным.

Метод построения такого знания состоит в том, что сначала создается гипотетическая конструкция, которая дедуктивно развертывается, образуя целую систему гипотез, а затем эта система подвергается опытной проверке, в ходе которой она уточняется и конкретизируется. В этом и заключа­ется сущность гипотетико-дедуктивного развертывания теории.

Дедуктивная система гипотез имеет иерархическое строение. Прежде всего в ней имеются гипотеза (или гипотезы) верхнего яруса и гипотезы нижних ярусов, которые являются следствиями первых гипотез. Теория, создаваемая гипотетико-дедуктивным методом, может шаг за шагом пополняться гипотезами, но до определенных пределов, пока не возникают затруднения в ее дальнейшем развитии.

В такие периоды становится необходимой перестройка самого ядра теорети­ческой конструкции, выдвижение новой гипотетико-дедуктивной системы, которая смогла бы объяснить изучаемые факты без введе­ния дополнительных гипотез и, кроме того, предсказать новые факты. Чаще всего в такие периоды выдвигается не одна, а сразу несколько конкурирующих гипотетико-дедуктивных систем.

Каждая гипотетико-дедуктивная система реализует особую про­грамму исследования, суть которой выражает гипотеза верхнего яру­са. Поэтому конкуренция гипотетико-дедуктивных систем выступа­ет как борьба различных исследовательских программ. Так, напри­мер, постулаты Лоренца формулировали программу построения тео­рии электромагнитных процессов на основе представлений о взаимо­действии электронов и электромагнитных полей в абсолютном пространстве-времени.

Ядро гипотетико-дедуктивной системы, предло­женной Эйнштейном для описания тех же процессов, содержало про­грамму, связанную с релятивистскими представлениями о простран­стве-времени. В борьбе конкурирующих исследовательских программ побежда­ет та, которая наилучшим образом вбирает в себя опытные данные и дает предсказания, являющиеся неожиданными с точки зрения дру­гих программ.

Задача теоретического познания состоит в том, чтобы дать целос­тный образ исследуемого явления. Любое явление действительности можно представить как конкретное переплетение самых различных связей. Теоретическое исследование выделяет эти связи и отражает их с помощью определенных научных абстракций. Но простой набор таких абстракций не дает еще представления о природе явления, о процессах его функционирования и развития. Для того чтобы полу­чить такое представление, необходимо мысленно воспроизвести объект во всей полноте и сложности его связей и отношений.

Такой прием исследования называется методом восхождения от абстрактного к конкретному. Применяя его, исследователь вначале находит главную связь (отношение) изучаемого объекта, а затем, шаг за шагом прослеживая, как она видоизменяется в различных условиях, открывает новые связи, устанавливает их взаимодействия и та­ким путем отображает во всей полноте сущность изучаемого объекта.

Метод восхождения от абстрактного к конкретному применяется при построении различных научных теорий и может использовать­ся как в общественных, так и в естественных науках. Например, в теории газов, выделив основные законы идеального газа – уравне­ния Клапейрона, закон Авогадро и так далее, исследователь идет к конкретным взаимодействиям и свойствам реальных газов, харак­теризуя их существенные стороны и свойства. По мере углубления в конкретное вводятся все новые абстракции, которые дают более глу­бокое отображение сущности объекта.

Так, в процессе развития тео­рии газов было выяснено, что законы идеального газа характеризуют поведение реальных газов только при небольших давлениях. Это было вызвано тем, что абстракция идеального газа пренебрегает сила­ми притяжения молекул. Учет этих сил привел к формулировке за­кона Ван-дер-Ваальса. По сравнению с законом Клапейрона этот закон выразил сущность поведения газов более конкретно и глубоко.

Все описанные методы познания в реальном научном исследо­вании всегда работают во взаимодействии. Их конкретная систем­ная организация определяется особенностями изучаемого объекта, а также спецификой того или иного этапа исследования. В процессе развития науки развивается и система ее методов, формируются новые приемы и способы исследовательской деятельности. Задача методологии науки состоит не только в выявлении и фиксации уже сложившихся приемов и методов исследовательской деятельности, но и в выяснении тенденций их развития.