Формирование частных теоретических схем и законов. Выдвижение гипотез и их предпосылки

Обратимся теперь к анализу второй ситуации развития теоретических знаний, которая связана с формированием частных теоретических схем и частных теоретических законов. На этом этапе объяснение и предсказание эмпирических фактов осуществляются уже не непо­средственно на основе картины мира, а через применение создавае­мых теоретических схем и связанных с ними выражений теоретичес­ких законов, которые служат опосредующим звеном между картиной мира и опытом.

В развитой науке теоретические схемы вначале создаются как ги­потетические модели, а затем обосновываются опытом. Их построе­ние осуществляется за счет использования абстрактных объектов, ранее сформированных в сфере теоретического знания и применяемых в качестве строительного материала при создании новой модели.

Выдвижение гипотез и их предпосылки

Только на ранних стадиях научного исследования, когда осуществля­ется переход от преимущественно эмпирического изучения объектов к их теоретическому освоению, конструкты теоретических моделей создаются путем непосредственной схематизации опыта. Но затем они используются в функции средства для построения новых теорети­ческих моделей, и этот способ начинает доминировать в науке. Преж­ний же метод сохраняется только в рудиментарной форме, а его сфе­ра действия оказывается резко суженной. Он используется главным образом в тех ситуациях, когда наука сталкивается с объектами, для теоретического освоения которых еще не выработано достаточных средств. Тогда объекты начинают изучаться экспериментальным пу­тем и на этой основе постепенно формируются необходимые идеали­зации как средства для построения первых теоретических моделей в новой области исследования. Примерами таких ситуаций могут слу­жить ранние стадии становления теории электричества, когда физика формировала исходные понятия — «проводник», «изолятор», «элект­рический заряд» и т.д. и тем самым создавала условия для построения первых теоретических схем, объясняющих электрические явления.

Большинство теоретических схем науки конструируются не за счет схематизации опыта, а методом трансляции абстрактных объектов, которые заимствуются из ранее сложившихся областей знания и со­единяются с новой «сеткой связей». Следы такого рода операций лег­ко обнаружить, анализируя теоретические модели классической фи­зики. Например, объекты фарадеевской модели электромагнитной индукции «силовые линии» и «проводящее вещество» были абстраги­рованы не прямо из опытов по обнаружению явления электромагнит­ной индукции, а заимствовались из области знаний магнитостатики («силовая линия») и знаний о токе проводимости («проводящее веще­ство»). Аналогичным образом при создании планетарной модели ато­ма представления о центре потенциальных отталкивающих сил внут­ри атома (ядро) и электронах были почерпнуты из теоретических знаний механики и электродинамики.

В этой связи возникает вопрос об исходных предпосылках, которые ориентируют исследователя в выборе и синтезе основных компонентов создаваемой гипотезы. Хотя такой выбор и представляет собой творче­ский акт, он имеет определенные основания. Такие основания создает принятая исследователем картина мира. Вводимые в ней представле­ния о структуре природных взаимодействий позволяют обнаружить об­щие черты у различных предметных областей, изучаемых наукой.

Тем самым картина мира «подсказывает», откуда можно заимство­вать абстрактные объекты и структуру, соединение которых приводит к построению гипотетической модели новой области взаимодействий.

Использование аналоговой модели — это способ переноса из небес­ной механики структуры, которая была соединена с новыми элемента­ми (зарядами). Подстановка зарядов на место тяготеющих масс в ана­логовую модель привела к построению планетарной модели атома.

Таким образом, в процессе выдвижения гипотетических моделей картина мира играет роль исследовательской программы, обеспечи­вающей постановку теоретических задач и выбор средств их решения.

После того как сформирована гипотетическая модель исследуемых взаимодействий, начинается стадия ее обоснования. Она не сводится только к проверке тех эмпирических следствий, которые можно полу­чить из закона, сформулированного относительно гипотетической модели. Сама модель должна получить обоснование.

Важно обратить внимание на следующее обстоятельство. Когда при формировании гипотетической модели абстрактные объекты включа­ются в новые отношения, то это, как правило, приводит к наделению их новыми признаками. Например, при построении планетарной мо­дели атома положительный заряд был определен как атомное ядро, а электроны были наделены признаком «стабильно двигаться по орби­там вокруг ядра».

Предположив, что созданная таким путем гипотетическая модель выражает существенные черты новой предметной области, исследова­тель тем самым допускает, во-первых, что новые, гипотетические признаки абстрактных объектов имеют основание именно в той области эмпирически фиксируемых явлений, на объяснение которых модель претендует, и, во-вторых, что эти новые признаки совместимы с други­ми определяющими признаками абстрактных объектов, которые были обоснованы предшествующим развитием познания и практики.

Понятно, что правомерность таких допущений следует доказывать специально. Это доказательство производится путем введения абстракт­ных объектов в качестве идеализации, опирающихся на новый опыт. Признаки абстрактных объектов, гипотетически введенные «сверху» по отношению к экспериментам новой области взаимодействий, теперь вос­станавливаются «снизу». Их получают в рамках мысленных эксперимен­тов, соответствующих типовым особенностям тех реальных эксперимен­тальных ситуаций, которые призвана объяснить теоретическая модель. После этого проверяют, согласуются ли новые свойства абстрактных объ­ектов с теми, которые оправданы предшествующим опытом.

Весь этот комплекс операций обеспечивает обоснование призна­ков абстрактных объектов гипотетической модели и превращение ее в теоретическую схему новой области взаимодействий. Будем называть эти операции конструктивным введением объектов в теорию.

Теоретическую схему, удовлетворяющую описанным процедурам, будем называть конструктивно обоснованной.

Процедуры конструктивного обоснования теоретических схем

Конструктивное обоснование обеспечивает привязку теоретических схем к опыту, а значит, и связь с опытом физических величин матема­тического аппарата теории. Именно благодаря процедурам конструк­тивного обоснования в теории появляются правила соответствия.

В классической физике процедуры конструктивного обоснования осуществлялись интуитивно. Их не эксплицировали в качестве мето­дологического требования. Лишь переход к современной физике со­провождался выявлением в рамках методологической рефлексии ряда их существенных аспектов. Последнее нашло свое выражение (хотя и не полностью адекватное) в рациональных моментах принципа на­блюдаемости, который был важным методологическим регулятивом при построении теории относительности и квантовой механики. Эв­ристическое содержание данного принципа может быть интерпрети­ровано как требование конструктивного введения абстрактных объ­ектов в теоретические модели.

Конструктивное обоснование гипотезы приводит к постепенной пе­рестройке первоначальных вариантов теоретической схемы до тех пор, пока она не будет адаптирована к соответствующему эмпирическому материалу. Перестроенная и обоснованная опытом теоретическая схема затем вновь сопоставляется с картиной мира, что приводит к уточнению и развитию последней. Например, после обоснования Резерфордом представлений о ядерном строении атома такие представления вошли в физическую картину мира, породив новый круг исследовательских за­дач — строение ядра, особенности «материи ядра» и т.д.

Таким образом, генерация нового теоретического знания осуще­ствляется в результате познавательного цикла, который заключается в движении исследовательской мысли от оснований науки, и в пер­вую очередь от обоснованных опытом представлений картины мира, к гипотетическим вариантам теоретических схем. Эти схемы затем адаптируются к тому эмпирическому материалу, на объяснение кото­рого они претендуют. Теоретические схемы в процессе такой адапта­ции перестраиваются, насыщаются новым содержанием и затем вновь сопоставляются с картиной мира, оказывая на нее активное обратное воздействие. Развитие научных понятий и представлений осуществляется благодаря многократному повторению описанного цикла. В этом процессе происходит взаимодействие «логики откры­тия» и «логики оправдания гипотезы», которые выступают как взаи­мосвязанные аспекты развития теории.