Способы подтверждения гипотез

 

1. Самый действенный способ подтверждения гипотезы — обнаружение предполагаемого объекта, явления или свойства, которое служит причиной рассматриваемого явления.

Примерами могут служить открытие планеты Нептун, об­наружение ряда островов в Северном Ледовитом океане, от­крытие явления искусственной радиоактивности, открытие ал­мазов в Сибири геологом М. Попугаевой и др.

2. Основной способ подтверждения гипотез — выведение сле­дствий и их верификация.

Те, кто объяснял падение Тунгусского метеорита столкнове­нием Земли с «черной дырой», предложили такой способ провер­ки их гипотезы: если тело вошло в земной шар со скоростью 30 км/с под углом 30° к горизонту в районе Подкаменной Тун­гуски и пронизало его по хорде, то оно должно снова выйти на поверхность планеты где-то между Ньюфаундлендом и Азорс­кими островами, где и должны были произойти явления, сходные с теми, которые наблюдались при катастрофе в Сибири. Поэтому американские физики изучали метеорологические архивы этого района Атлантического океана (в день 30 июня 1908 г.).

В процессе верификации большая роль принадлежит различ­ным экспериментам: в космосе, полевым опытам в сельском хозяйстве, поиску новых материалов, лекарств, реактивов, спосо­бов лечения болезней у людей, животных и растений, педагоги­ческим экспериментам и другим их видам. Эксперимент учитыва­ет чаще всего влияние не одного фактора, а многих, поэтому надо планировать эксперимент так, чтобы результат был получен за более короткое время, более эффективно и по возможности не­дорого. Так, например, планируется ход эксперимента в медици­не при оценке последствий приема лекарств для выбора оп­тимальной тактики лечения. Коллективом ученых под руководством академика Е. И. Ча­зова были созданы ферментные лекарственные препараты, стаби­льность которых в сотни, тысячи и миллионы раз выше, чем у исходных ферментов. Полученные образцы проверялись в са­мых жестких для белка условиях, например при нагревании. В результате экспериментов было выявлено, что фермент, суще­ствующий в естественном состоянии при температуре в 50° лишь несколько секунд, в новом виде сохраняет биологическую актив­ность часами при температуре 80°С. Итак, получены стабильные ферментные препараты.

Затем надо было от физико-химических экспериментов перей­ти к биологическим. Избрали стрептокиназу — фермент, способ­ный разрушать тромбы. Создан препарат стрептодеказа, кото­рым успешно лечат острый инфаркт миокарда, применяют в предынфарктном состоянии. Стрептодеказа быстро рассасыва­ет сгустки крови в глазу и возвращает зрение.

Большая роль принадлежит эксперименту в судебной практи­ке. Здесь эксперимент проводится с целью подтверждения выдви­нутых версий, объясняющих то или иное преступление.

Заключение в умозаключении от утверждения следствия к ут­верждению основания является вероятным, и формула не является законом логики. Но подтверждение гипотезы на основании верификации ее следствий осуществляется именно этим способом, поэтому надо брать всю совокупность взаимосвязанных следствий, и тогда гипотеза однозначно будет вызываться только данной совокупностью следствий, а поэтому заключение будет не вероятным, а достоверным, протекающим по формуле где Η — гипотеза; С₁ С₂ ,

С₃,..., С_n — следствия, вытекающие из нее; «->» — импликация от гипотезы к совокупности следствий. Например, Η — пред­полагаемое заболевание (диагноз врача), а С,, С₂, С₃ — симп­томы, присущие этому заболеванию, и только ему. Тогда гипо­теза будет подтверждена, т. е. диагноз поставлен правильно.

Указанные два способа являются прямыми способами пре­вращения гипотезы в достоверное знание.

3. Одним из косвенных способов подтверждения гипотезы является умозаключение по разделительно-категорическому сил­логизму (отрицающе-утверждающему модусу). Структура его та же, что и при косвенном доказательстве.

 

Явление А могло быть вызвано либо В, либо С, либо D.

Явление А не вызвано ни В, ни С.

__________________________

Явление А вызвало D.

 

Необходимо выполнить два условия: во-первых, перечислить все возможные гипотезы, причем дизъюнкция может быть как строгой, так и нестрогой; во-вторых, следует опровергнуть все ложные гипотезы. Косвенный метод подтверждения гипотез мо­жет использоваться в следственной практике, давая достоверный вывод.

 

ОПРОВЕРЖЕНИЕ ГИПОТЕЗ

 

Опровержение гипотез осуществляется путем опровержения (фальсификации) их следствий. При этом может обнаружиться, что многие или все необходимые следствия рассматриваемой гипотезы не имеют места в действительности. Кроме того, воз­можно, будут найдены факты, противоречащие выведенным сле­дствиям.

Опровержение гипотез происходит в форме отрицающего мо­дуса (modus tollens) условно-категорического умозаключения, имеющего форму: Этот модус всегда дает достоверное заключение.

Структура опровержения гипотезы такова:

 

Если имела место причина (гипотеза) Н, то должны быть следствия: С₁ и С₂, и С₃,..., и С _n.

Суждение, что есть следствие С ₁или С₂, или С₃,..., или С _n, является ложным.

_________________

Тогда ложна Н.

 

В символической логике это умозаключение можно записать таким способом:

В данном умозаключении мы пользуемся законом де Моргана:

в котором дизъюнкция берется нестрогая. Это означает, что могут отсутствовать одно, два, три или все η следст­вий. Поэтому для наглядности и удобства практического исполь­зования структуру опровержения гипотез путем опровержения (фальсификации) ее следствий лучше записать таким образом:

При более точном выражении эта структура опровержения совпадает по формуле не с правилом modus tollens, имеющим только одно основание и одно следствие, а с простой деструктив­ной дилеммой, или трилеммой, или полилеммой, в зависимости от того, сколько следствий вытекает из данной гипотезы: два, три или более.

Приведем пример опровержения гипотезы, из которой выте­кают шесть следствий, т. е. пример простой деструктивной поли­леммы.

 

Если человек болен крупозным воспалением легких, то у него будет высокая температура (39—40°), сильный озноб, частый сухой кашель, боли в боку, одыш­ка, общее тяжелое состояние.

У данного больного нет высокой температуры (39—40°), или нет сильного озноба, или нет частого сухого кашля, или нет болей в боку, или нет одышки, или общее состояние больного не является тяжелым.

_________________________________________________________

Этот человек не болен крупозным воспалением легких.

 

Чем большее число следствий отсутствует, тем выше степень опровержения высказанной гипотезы. Если бы в приведенном примере отсутствовало лишь одно или два следствия, то нельзя было бы сделать вывод, что человек не болен крупозным вос­палением легких. Здесь опровергаемые (фальсифицируемые) сле­дствия тоже надо брать по возможности в совокупности. Хотя простое отсутствие следствий (или их необнаружение) не опрове­ргает окончательно гипотезу, так как в данное время, при данных обстоятельствах мы могли их не обнаружить, выдвинутая гипо­теза (или версия) будет подвергнута сомнению. Гипотеза окон­чательно опровергается, если обнаруживаются факты, обстояте­льства, явления, противоречащие вытекающим из данной гипо­тезы следствиям.

 

ПРИМЕРЫ ГИПОТЕЗ, ПРИМЕНЯЮЩИХСЯ НА УРОКАХ В ШКОЛЕ

 

Велика роль гипотезы в познании. Законы науки и теории до их подтверждения прошли стадию гипотезы. Поэтому учитель, излагая естественно-научные теории, должен показать и стадии, предшествовавшие доказательству теории. Ученые неоднократно подчеркивали огромную роль гипотез. М. В. Ломоносов писал, что гипотезы представляют единственный путь, которым вели­чайшие люди дошли до открытия самых важных истин.

Рассказывая о роли гипотезы в познании, учителя физики и химии смогут привлечь большой и интересный материал из этих наук. Мы проиллюстрируем способ ознакомления учащихся при изучении этих дисциплин в школе лишь некоторыми приме­рами как классических, так и современных гипотез.

На уроках физики учитель будет рассказывать о К. Э. Циол­ковском — основоположнике теории космических полетов. В 1903 г. К. Э. Циолковский опубликовал свою замечательную работу «Исследование мировых пространств реактивными при­борами», которая, по словам академика С. П. Королева, опреде­лила его жизненный и научный путь. В этой работе К. Э. Циол­ковский сформулировал гипотезу: «Центробежная сила уравнове­шивает тяжесть и сводит ее к нулю» — таков путь к космическим полетам. «Вычисления могли указать мне и те скорости, которые необходимы для освобождения от земной тяжести и достижения планет»⁹ (обратим внимание на то, что в качестве фактов К. Э. Циолковский использует результаты математических рас­четов). «Почти вся энергия Солнца пропадает в настоящее время бесполезно для человечества, ибо Земля получает в два (точнее, в 2,23) миллиарда раз меньше, чем испускает Солнце.

Что странного в идее воспользоваться этой энергией! Что странного в мысли овладеть и окружающим земной шар бес­предельным пространством...»¹⁰

На уроках физики учитель приведет научные сведения об успехах в освоении космоса в мирных целях, а также о гелиоэлек­тростанциях, которые, по предположению ученых, смогут кон­курировать с тепловыми и атомными электростанциями.

Учитель также познакомит учащихся с теорией естественной радиоактивности. За открытие радиоактивности (естественных радиоактивных элементов полония и радия) А. Беккерель, П. Кюри и М. Склодовская-Кюри награждены в 1903 г. Нобе­левской премией. После четырех лет упорного труда, перерабо­тав вручную на старом складе более тонны урановой руды, Марии Кюри удалось выделить чистый хлорид радия. Позднее, в 1911 г., за получение металлического радия (совместно с Дебьеном) Мария Кюри получила Нобелевскую премию по химии. Она единственная в мире женщина, дважды удостоенная Нобе­левской премии. Мария Кюри пишет, что изучение физических свойств радиоактивных веществ еще не вполне закончено и что, хотя некоторые главные положения уже установлены, большая часть выводов еще носит гадательный характер. Исследования разных ученых, изучающих эти вещества, постоянно сходятся и расходятся. Эти высказывания М. Кюри свидетельствуют о ги­потезах («гадательный характер») и о появлении конкурирующих гипотез, когда мнения ученых зачастую расходились.

В настоящее время выдвигается целый ряд гипотез относите­льно возможности создания единой теории, которая описывала бы все физические явления, включая явления микромира, мак­ромира и мегамира. Но это дело будущего.

Много примеров выдвижения и подтверждения гипотез дает и история химии. Классический пример — блестящее подтверж­дение периодического закона и Периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, следствием которого явилось предсказание существования еще не открытых тогда элементов, а также того, что значения атомных весов урана, тория, берил­лия, индия и ряда других химических элементов должны быть существенно иными. Впоследствии эти предсказания получили эмпирическое подтверждение. Д. И. Менделееву принадлежат и другие гипотезы: о химической энергии, о пределе химических соединений, о строении кремнеземистых соединений и т. п.

Следует обратить внимание учащихся и на большое количест­во гипотез, которые присутствуют в науках, изучающих организ­мы. Ч. Дарвин в своих исследованиях о происхождении видов опирался на гипотезы, выдвигаемые на основе обобщения значи­тельного числа фактов, полученных им во время 5-летнего путе­шествия на корабле «Бигль».

Карл Линней прошел пешком почти 7000 км по северу Скан­динавии, изучая этот край и собирая фактический материал для построения гипотез и своей искусственной классификации расте­ний. Он посетил многие страны Европы, просмотрел гербарии многих ученых-ботаников, его ученики побывали в Канаде, Егип­те, Китае, Испании, Лапландии и оттуда присылали ему собран­ные растения. Друзья Линнея из различных стран присылали ему семена и высушенные растения. Таков огромный материал, кото­рый послужил Линнею для его систематизации.

Знакомясь с работами И. П. Павлова, учащийся «увидит, как мало-помалу расширялся и исправлялся наш фактический мате­риал, как постепенно складывались наши представления о разных сторонах предмета и как, наконец, перед нами все более и более слагалась общая картина высшей нервной деятельности»¹¹.

Интересны работы Л. Пастера по проблемам болезней вина, в результате которых он пришел к созданию биохимической теории брожения. Одним из следствий этой теории была разработка процесса, названного позже пастеризацией. Огромное практическое значение имело также исследование Пастером болезни шелковичных червей. В результате этой болезни в бедственном положении оказались более 3,5 тыс. владельцев недвижимого имущества шелководческих департаментов Франции. Почти пять лет посвятил Л. Пастер трудным экспериментальным исследованиям и потерял на этом свое здоровье, но тем не менее считал, что был счастлив, так как принес пользу своей стране, изыскивая способы предотвращения страшной нищеты: «...дело чести ученого перед лицом несчастья пожертвовать всем ради попытки помочь от него избавиться. Поэтому, может быть, я дал молодым ученым благотворный пример длительных усилий в разрешении трудной и неблагодарной зада­чи»¹².

На занятиях по биологии кроме этих классических примеров превращения гипотез в теории в результате их подтверждения учитель должен показать и современные биологические гипотезы.

Следует обратить внимание учащихся на то, что многие из них построены на стыке ряда наук. Очень важной является гипотеза о возможности получения значительных урожаев на солончаках, составляющих примерно ²/₃ общей площади культивируемых земель. Поэтому встает общая проблема мирового значения: как превратить пустынные солончаковые земли в сельскохозяйствен­ные угодья? Среди многих других гипотез выдвигается предложе­ние культивировать на этих землях галовиты — растения, устой­чивые к соли. С появлением средств генной инженерии количест­во таких предложений будет увеличиваться и можно предвидеть значительные успехи в целенаправленном изменении многих представителей животных и растений.

Итак, наука развивается посредством выдвижения гипотез. Однако гипотеза имеет и практическое значение.

В юриспруденции и в юридической практике роль гипотез, называемых там версиями, невозможно преувеличить. Любое расследование преступления требует выдвижения всех возмож­ных версий, объясняющих преступление, и их проверки.

В педагогической науке, особенно в методике преподавания математики, физики, химии и других предметов, а также в методи­ке начального обучения, также выдвигаются свои гипотезы о пу­тях более эффективного процесса обучения и воспитания, прово­дятся эксперименты в школах для подтверждения этих гипотез.

В результате приведенных примеров, иллюстрирующих гипо­тезы, используемые в школе на уроках физики, химии, биологии, истории (как классические, так и современные), в практике обуче­ния и воспитания, можно с уверенностью считать, что гипотеза является формой развития знания во всех науках, а также во всех других (а не только научных) отраслях знаний.

 

Глава VIII РОЛЬ ЛОГИКИ В ПРОЦЕССЕ ОБУЧЕНИЯ

 

Так как вопросы ставятся не только для решения новых проблем и задач, стоящих перед наукой и практикой, но и в процессе овладевания уже добытыми знаниями, в педагогической работе, в ходе обучения и воспитания школьников и студентов, в процессе полемики, дискуссий, диспутов, рассмотрение роли логики в процес­се обучения мы начинаем именно с логической структуры вопросов.