Реферат: Законы науки

В отличие от высказываний, выражающих законы науки, из универсальных высказываний случайного характера нельзя вывести обоснованные условные контрафактические утверждения. Так, например, из высказывания:

“Все монеты в моем кармане - медные” - вовсе не следует утверждение: “Если бы эта монета лежала в моем кармане, то она была бы медной”. Между веществом монеты и местом ее нахождения не существует необходимой связи. Вот почему универсальные высказывания, отличные от законов, обычно характеризуют как случайные.

Необходимый характер реальных связей и отношений, отображаемых в законах науки, в конечном итоге обусловливает 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 нагревании расширяется”, - он замечает, что это высказывание называют законом природы не только потому, что никогда не может существовать какого-либо куска нагретой меди, который бы не расширялся. Существование такого куска “физически невозможно”: нагревание меди с “физической необходимостью” вызывает его расширение. 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 научными законами”. Возникает вопрос: о какой необходимости 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”. Действительно, 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 логической необходимостью, то для ее установления достаточно чисто логических средств и методов. Все это показывает, что необходимость, присущая законам природы, носит другой характер. Не случайно поэтому целый ряд зарубежных логиков предпринял попытку проанализировать ее с помощью понятий и методов логики модальностей, условных контрафактических высказываний и номологических утверждений. О контрафактических высказываниях мы уже говорили. В модальной логике наряду с логической необходимостью исследуются другие типы необходимости, и в частности каузальная необходимость, обычно связываемая с законами науки. Номологические утверждения были введены в логику науки Г. Рейхенбахом специально для характеристики высказываний, выражающих законы природы. Попытаемся в самом общем виде оценить эти новые подходы к проблеме определения законов науки.

Р. Карнап в своей последней книге “Философские основания физики” предложил следующий способ для отличия законов науки от универсальных высказываний случайного характера.

Во-первых, он делит все высказывания на два класса: 1) утверждения, имеющие форму основного закона, или номическую форму, и 2) утверждения, не обладающие такой формой. Различие между ними может быть установлено чисто логическими методами, исключительно 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 истинным любое утверждение, которое представляет логическое 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 характера 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 логической 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 характеристики 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 обращения к анализу конкретного, эмпирического содержания ее терминов. В физике, однако, приходится обращаться к другой форме импликации, которая имеет место “между предложениями, обладающими специфическим (частным) эмпирическим значением, и установление которой в любом частном случае связано с опытом”. Так, закон теплового расширения не может быть получен из логического анализа значения терминов, встречающихся в этом законе, таких, как “тело”, “температура”, “расширение”. Эта синтетическая импликация, по мнению Рейхенбаха, может служить средством для выражения законов природы. 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 формулы, или тавтологии, выражают законы логики. Они являются формализацией логического следования. Физическое же следование, по мысли Рейхенбаха, формализуется посредством синтетической номологической импликации. Именно в виде такой импликации выражаются законы природы, будь то законы физики, химии или биологии. Точка зрения, развиваемая Рейхенбахом, интересна в том отношении, что она ясно показывает неадекватность обычного представления законов науки в форме общей импликации символической логики.

Существенный недостаток многих зарубежных исследований, посвященных проблеме закона, состоит в том, что они сосредоточивают все внимание почти исключительно на анализе логической структуры высказываний, выражающих законы. Между тем для определения закона и его роли в науке не менее важными являются его гносеологический анализ и та методологическая функция, которую он осуществляет в общей системе научного знания.

В методологическом отношении важнейшее требование, 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 представляют универсальные высказывания, но их надежность и познавательная ценность сравнительно невелики, ибо они остаются обособленными, изолированными утверждениями. Другое дело-законы науки. В развитых науках законы объединяются в единое целое в рамках определенной теории, представляющей систему взаимосвязанных принципов, законов и гипотез. Благодаря логической 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 гипотезы 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 непосредственно относящимся к ней фактам, но и фактам, подтверждающим другие утверждения теории, логически связанным с гипотезой.

Законы науки вместе с другими принципами, утверждениями и гипотезами представляют определенную систему, построенную на основе некоторой иерархии, согласно которой менее общие по форме и логически более слабые по содержанию законы выводятся из законов более 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 теоретических, 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 законов из других вместе с необходимой для этого дополнительной информацией.

3. Эмпирические и теоретические законы

Классификация научных законов может производиться по самым различным признакам или, как принято говорить в логике, основаниям деления. Наиболее естественной кажется классификация по тем областям действительности, 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, электромагнитных, внутриатомных и других процессов, которые в совокупности и составляют физическую форму движения материи. Биология занимается изучением специфических законов органической жизни. Биофизика исследует закономерности физических процессов в живых организмах, а биохимия - химические особенности этих процессов. Социальные или гуманитарные науки изучают закономерности тех или иных сторон или явлений развития общества.

Классификация законов по формам движения материи по сути дела совпадает с общей классификацией наук. И хотя она весьма существенна как отправной пункт анализа, но нуждается в дополнении классификациями, выделяющими те или иные гносеологические, методологические 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 законов. Первая из них основана на делении законов на эмпирические и теоретические. Эмпирическими законами принято называть законы, которые подтверждаются наблюдениями или специально поставленными экспериментами. 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 органов чувств. Однако эмпирические законы науки являются 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 науки отдельные эмпирические законы связываются в единую систему в рамках теории, а самое важное - они могут быть логически выведены из более общих теоретических законов.

С теоретико-познавательной точки зрения имеется, однако, один общий признак, который присущ как эмпирическим законам, так и индуктивным обобщениям повседневного опыта: и те и другие имеют дело с чувственно познаваемыми свойствами предметов и явлений. Вот почему в литературе эмпирические законы часто называют законами о наблюдаемых объектах. При этом термин “наблюдаемый” рассматривается в достаточно 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 микроскопа, считаются наблюдаемыми, в то время как молекулы, атомы и “элементарные” частицы относят к объектам ненаблюдаемым: об их существовании мы заключаем по косвенным свидетельствам.

По мнению Р. Карнапа, эмпирические законы “представляют собой законы, которые содержат либо непосредственно наблюдаемые термины, либо измеряемые сравнительно простой техникой”. Другими словами, понятия или термины, встречающиеся в этих законах, относятся к таким свойствам и отношениям, которые могут быть установлены на стадии эмпирического исследования. Такие исследования предполагают не только систематические наблюдения, но и измерения и специально поставленные эксперименты.

Исследователь многократно наблюдает определенную повторяемость, регулярность в природе, устанавливает зависимость между некоторыми свойствами предметов и явлений, ставит эксперименты и проводит измерения 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. Правда, уже здесь приходится обращаться к гипотезе и абстракции, чтобы отделить существенные факторы от несущественных и вводить необходимые упрощения и идеализации. Но во всех этих законах речь идет о действительно наблюдаемых и измеряемых свойствах газов. Самое же главное состоит в том, что все эти законы устанавливают лишь функциональную связь между свойствами, 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 эмпирические законы, мы вынуждены обратиться к теоретическим 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 молекул при различных состояниях в конечном итоге и объясняют эмпирические законы о газах. Например, обратная пропорциональность между объемом и давлением газа объясняется тем, что при уменьшении объема возрастает интенсивность удара молекул о стенки сосуда, в котором заключен газ. Бесчисленное множество таких микроэффектов видимым образом проявляется как увеличение давления газа на стенки сосуда.

Нередко в литературе по методологии науки существенное отличие эмпирических законов от теоретических сводят обычно к отличию между объектами наблюдаемыми и ненаблюдаемыми, такими, как молекулы, атомы и т. п. частицы. Такой взгляд имеет определенные основания, в частности в физике, где при характеристике теоретических законов обращаются к терминам, которые относятся к ненаблюдаемым объектам. Но фактически все теоретические понятия - идет ли речь о понятиях математики, естествознания или социальных наук - отображают ненаблюдаемые в реальной действительности объекты. На самом деле, ни понятие прямой в геометрии, ни математического маятника в механике, ни силы тока в физике, ни понятие стоимости в политической экономии нельзя созерцать чувственно. В лучшем случае мы можем наблюдать некоторые проявления свойств, фиксируемых в указанных понятиях. Так, о силе тока мы судим по показаниям амперметра, стоимость товаров обнаруживается при обмене и т. д. Все это свидетельствует 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 название, обнаруживаются на опытной, эмпирической стадии исследования. В этих целях наряду с наблюдением и экспериментом обращаются, конечно, и к теоретическим методам, таким, как индукция и вероятность, вместе 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 глубокими 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 сущность исследуемых процессов. Поэтому соотношение между теоретическими и эмпирическими законами можно рассматривать как выражение отношения между сущностью и явлением.

Теоретические законы проявляются через эмпирические, с их помощью они получают свое подтверждение и эмпирическое обоснование. В свою очередь эмпирические 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 дополнительной информацией. Все это дает нам основание утверждать, что теоретический закон по отношению к эмпирическому выступает как сущность к явлению. Такое же отношение существует и между эмпирическим законом и теми фактами, которые он систематизирует и объясняет.

Возникает вопрос: в какой связи находятся сущности, выражаемые с помощью эмпирического и теоретического законов? Характеристика закона как отражения “существенного в движении универсума” поможет нам разобраться в этой связи, а также в гносеологическом отличии эмпирических законов от теоретических.

По отношению к отдельным, конкретным, частным фактам и эмпирические и теоретические законы выступают 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,-понятия однородные (однопорядковые) или вернее, одностепенные, 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 количество эмпирической информации мы ни имели, в том числе и информации, сконденсированной в эмпирических законах, непосредственно с их помощью мы не можем открыть теоретический закон. Для этого необходим скачок от эмпирии к теории. Ученый строит догадки, делает предположения, выдвигает гипотезы и тщательно проверяет 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 проверить 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 связывают в единое целое эмпирические законы и объясняют их. Такое объяснение принимает форму вывода эмпирических законов из теоретических. Конечно, непосредственно вывести эмпирический закон из теоретического невозможно, так как эмпирические понятия, или термины, не встречаются при формулировке теоретических законов, ибо последние имеют дело с ненаблюдаемыми, абстрактными объектами, свойствами и величинами. Эмпирические 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 эмпирическим. Вот почему оказались бесплодными усилия позитивистов Венского кружка перестроить всю науку с помощью редукции всех теоретических понятий и законов к эмпирическим терминам и законам.

В каком же смысле мы можем тогда говорить о выводе эмпирических законов из теоретических? Для такого вывода необходимо прежде всего установить связь между теоретическими и эмпирическими терминами. Поскольку теоретический термин нельзя определить с помощью эмпирического, то речь может идти только об установлении определенного соответствия между ними. Между тем в литературе по методологии и логике науки нередко можно встретить утверждения о возможности операционального определения теоретических понятий (П. Бриджмен) или установления “соотносительных определений” (Г. Рейхенбах). В действительности же ни о каком определении теоретических понятий с помощью эмпирических говорить здесь не приходится. Пожалуй, ближе всего связь между теоретическими и эмпирическими 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 переводим или интерпретируем эмпирически ненаблюдаемый термин - кинетическую энергию молекул - посредством эмпирического термина - температуры. Температура 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, относящиеся к ненаблюдаемым объектам. В противном случае мы не имели бы никакой возможности проверить теоретические законы.

Соотношение между теоретическими и эмпирическими законами во многом аналогично отношению между абстрактными геометрическими системами и интерпретированными, или конкретными, геометриями. Изучая геометрию Евклида в школе, мы обычно связываем с такими ее основными понятиями, как “точка”, “прямая” и “плоскость”, определенные пространственные представления. Так, точку можно представлять в виде крохотного пятнышка на бумаге, прямую линию - как путь светового луча в пустоте или же тонкую натянутую нить, плоскость - как идеально ровную поверхность. Все эти образы представляют лишь интерпретации основных понятий геометрии, но отнюдь не их определения. С равным успехом мы могли бы избрать в качестве таких интерпретаций объекты совершенно другого рода: например, точку определить с помощью трех действительных чисел, прямую - с помощью линейного уравнения и т. д. Важно, чтобы свойства рассматриваемых объектов удовлетворяли соответствующим аксиомам геометрии. Вот почему в абстрактной геометрии хотя и пользуются терминами “точка”, “прямая” и “плоскость”, но не связывают с ними каких-либо конкретных образов, а тем более не определяют основные геометрические понятия с помощью этих образов.

Аналогичное положение существует и в наиболее развитых отраслях естествознания. Здесь также теоретические термины связываются с эмпирическими, с той, однако, существенной разницей, что для интерпретации теоретических терминов мы должны располагать знанием о конкретном механизме связи между ненаблюдаемыми объектами теории. Действительно, для того чтобы установить соответствие между средней кинетической энергией молекул газа и его температурой, мы должны допустить существование мельчайших частиц газа - молекул и дополнительно к этому руководствоваться определенными гипотезами о характере движения этих частиц. Конечно, на первых порах теоретические модели оказываются весьма приближенными. Так, например, молекулы первоначально уподобляли биллиардным шарикам, а законы их столкновения сводили к механическим 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 объяснение соответствующих явлений.

Развитие естествознания со всей убедительностью свидетельствует о том, что переход от многочисленных эмпирических обобщений и законов к сравнительно небольшому числу фундаментальных теоретических законов и принципов содействует более углубленному и адекватному постижению сущности исследуемых явлений. Одновременно с этим происходит также концентрация информации об этих явлениях. Вместо многих десятков и даже сотен различных обобщений и эмпирических законов наука открывает несколько теоретических законов фундаментального 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 Ньютону 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”, подчиняющихся якобы совершенно различным законам.

Страницы: 1, 2, 3, 4