Эмпирический и теоретический уровни научного исследования

Во-вторых, следует уточнить само понятие интерпретации. Известно, что интерпретация уравнений  обеспечивается их связью с теоретической  моделью, в объектах которой выполняются  уравнения, и связью уравнений с  опытом. Последний аспект называется эмпирической интерпретацией.

Эмпирическая  интерпретация достигается за счет особого отображения теоретических  схем на объекты тех экспериментально-измерительных  ситуаций, на объяснение которых претендует модель.

Процедуры отображения состоят в установлении связей между признаками абстрактных  объектов и отношениями эмпирических объектов. Описанием этих процедур выступают правила соответствия. Они составляют содержание операциональных определений величин, фигурирующих в уравнениях теории. Такие определения имеют двухслойную структуру, включающую: 1) описание идеализированной процедуры измерения (измерение в рамках мысленного идеализированного эксперимента) и 2) описание приемов построения данной процедуры как идеализации реальных экспериментов и измерений, обобщаемых в теории. Например, электрическая напряженность в точке E в классической электродинамике операционально определяется через описание следующего мысленного эксперимента: предполагается, что в соответствующую точку поля вносится точечный пробный заряд и импульс, приобретенный данным зарядом, служит мерой электрической напряженности поля в данной точке. Идеализации, которые используются в этом мысленном эксперименте, обосновываются в качестве выражения существенных особенностей реальных опытов электродинамики. В частности, точечный пробный заряд обосновывается как идеализация, опирающаяся на особенности реальных экспериментов кулоновского типа. В этих экспериментах можно уменьшать объем заряженных тел и варьировать величину зарядов, сосредоточенных в объеме каждого тела. На этой основе можно добиться того, чтобы заряд, вносимый в поле действия сил другого заряда, оказывал на него пренебрежимо малое воздействие. Идеализирующие допущения, что заряд, по отдаче которого обнаруживается поле, сосредоточен в точке и не оказывает никакого обратного воздействия на поле, вводит представление о точечном пробном заряде.

Фундаментальные уравнения теории приобретают физический смысл и статус физических законов  благодаря отображению на фундаментальную  теоретическую схему. Но было бы большим  упрощением считать, что таким образом  обеспечивается физический смысл и  теоретических следствий, выводимых  из фундаментальных уравнений. Чтобы  обеспечить такой смысл, нужно еще  уметь конструировать на основе фундаментальной  теоретической схемы частные  теоретические схемы. Нетрудно, например, установить, что математические выражения  для законов Ампера, БиоСавара и т.д., выведенные из уравнений Максвелла, уже не могут интерпретироваться посредством фундаментальной теоретической схемы электродинамики. Они содержат в себе специфические величины, смысл которых идентичен признакам абстрактных объектов соответствующих частных теоретических схем, в которых векторы электрической, магнитной напряженности и плотности тока в точке замещаются другими конструктами: плотностью тока в некотором объеме, напряженностями поля, взятыми по некоторой конечной пространственной области, и т. д.

Учитывая  все эти особенности развертывания  теории и ее математического аппарата, можно расценить конструирование  частных схем и вывод соответствующих  уравнений как порождение фундаментальной  теорией специальных теорий (микротеорий). При этом важно различить два типа таких теорий, отличающихся характером лежащих в их основании теоретических схем. Специальные теории первого типа могут целиком входить в обобщающую фундаментальную теорию на правах ее раздела (как, например, включаются в механику модели и законы малых колебаний, вращения твердых тел и т.п.). Специальные теории второго типа лишь частично соотносятся с какой-либо одной фундаментальной теорией. Лежащие в их основании теоретические схемы являются своего рода гибридными образованиями. Они создаются на основе фундаментальных теоретических схем по меньшей мере двух теорий. Примерами такого рода гибридных образований может служить классическая модель абсолютно черного излучения, построенная на базе представлений термодинамики и электродинамики. Гибридные теоретические схемы могут существовать в качестве самостоятельных теоретических образований наряду с фундаментальными теориями и негибридными частными схемами, еще не включенными в состав фундаментальной теории.

Вся эта сложная система взаимодействующих  друг с другом теорий фундаментального и частного характера образует массив теоретического знания некоторой научной  дисциплины.

Каждая  из теорий даже специального характера  имеет свою структуру, характеризующуюся  уровневой иерархией теоретических  схем. В этом смысле разделение теоретических  схем на фундаментальную и частные  относительно. Оно имеет смысл  только при фиксации той или иной теории. Например, гармонический осциллятор как модель механических колебаний, будучи частной схемой по отношению  к фундаментальной теоретической  схеме механики, вместе с тем имеет  базисный фундаментальный статус по отношению к еще более специальным  теоретическим моделям, которые  конструируются для описания различных  конкретных ситуаций механического  колебания (таких, например, как вырожденные  колебания маятника, затухающие колебания  маятника или тела на пружине и  т.д.).

При выводе следствий из базисных уравнений  любой теории, как фундаментальной, так и специальной (микротеории), исследователь осуществляет мысленные эксперименты с теоретическими схемами, используя конкретизирующие допущения и редуцируя фундаментальную схему соответствующей теории к той или иной частной теоретической схеме.

Специфика сложных форм теоретического знания таких, как физическая теория, состоит  в том, что операции построения частных  теоретических схем на базе конструктов  фундаментальной теоретической  схемы не описываются в явном  виде в постулатах и определениях теории. Эти операции демонстрируются  на конкретных образцах, которые включаются в состав теории в качестве своего рода эталонных ситуаций, показывающих, как осуществляется вывод следствий  из основных уравнений теории. Неформальный характер всех этих процедур, необходимость  каждый раз обращаться к исследуемому объекту и учитывать его особенности  при конструировании частных  теоретических схем превращают вывод  каждого очередного следствия из основных уравнений теории в особую теоретическую задачу. Развертывание  теории осуществляется в форме решения  таких задач. Решение некоторых  из них с самого начала предлагается в качестве образцов, в соответствии с которыми должны решаться остальные  задачи.

Итак, эмпирический и теоретический уровни научного знания имеют сложную структуру. Взаимодействие знаний каждого из этих уровней, их объединение в относительно самостоятельные блоки, наличие  прямых и обратных связей между ними требуют рассматривать их как  целостную, самоорганизующуюся систему. В рамках каждой научной дисциплины многообразие знаний организуется в  единое системное целое во многом благодаря основаниям, на которые  они опираются. Основания выступают  системообразующим блоком, который определяет стратегию научного поиска, систематизацию полученных знаний и обеспечивает их включение в культуру соответствующей исторической эпохи.

Основания науки

Можно выделить по меньшей мере три главных  компонента оснований научной деятельности: идеалы и нормы исследования, научную картину мира и философские основания науки. Каждый из них, в свою очередь, внутренне структурирован. Охарактеризуем каждый из указанных компонентов и проследим, каковы их связи между собой и возникающими на их основе эмпирическими и теоретическими знаниями.

Идеалы и нормы исследовательской  деятельности

Как и всякая деятельность, научное познание регулируется определенными идеалами и нормативами, в которых выражены представления о целях научной деятельности и способах их достижения. Среди идеалов и норм науки могут быть выявлены: а) собственно познавательные установки, которые регулируют процесс воспроизведения объекта в различных формах научного знания; б) социальные нормативы, которые фиксируют роль науки и ее ценность для общественной жизни на определенном этапе исторического развития, управляют процессом коммуникации исследователей, отношениями научных сообществ и учреждений друг с другом и с обществом в целом и т.д..

Эти два аспекта идеалов и норм науки соответствуют двум аспектам ее функционирования: как познавательной деятельности и как социального  института.

Познавательные  идеалы науки имеют достаточно сложную  организацию. В их системе можно  выделить следующие основные формы: 1) идеалы и нормы объяснения и  описания, 2) доказательности и обоснованности знания, 3) построения и организации  знаний. В совокупности они образуют своеобразную схему метода исследовательской  деятельности, обеспечивающую освоение объектов определенного типа.

На  разных этапах своего исторического  развития наука создает разные типы таких схем метода, представленных системой идеалов и норм исследования. Сравнивая их, можно выделить как  общие, инвариантные, так и особенные  черты в содержании познавательных идеалов и норм.

Если  общие черты характеризуют специфику  научной рациональности, то особенные  черты выражают ее исторические типы и их конкретные дисциплинарные разновидности. В содержании любого из выделенных нами видов идеалов и норм науки (объяснения и описания, доказательности, обоснования и организации знаний) можно зафиксировать по меньшей  мере три взаимосвязанных уровня.

Первый  уровень представлен признаками, которые отличают науку от других форм познания (обыденного, стихийно-эмпирического  познания, искусства, религиозно-мифологического  освоения мира и т.п.). Например, в  разные исторические эпохи по-разному  понимались природа научного знания, процедуры его обоснования и  стандарты доказательности. Но то, что  научное знание отлично от мнения, что оно должно быть обосновано и  доказано, что наука не может ограничиваться непосредственными констатациями  явлений, а должна раскрыть их сущность, - все эти нормативные требования выполнялись и в античной, и в средневековой науке, и в науке нашего времени.

Второй  уровень содержания идеалов и  норм исследования представлен исторически  изменчивыми установками, которые  характеризуют стиль мышления, доминирующий в науке на определенном историческом этапе ее развития.

Так, сравнивая древнегреческую математику с математикой Древнего Вавилона и Древнего Египта, можно обнаружить различия в идеалах организации  знания. Идеал изложения знаний как  набора рецептов решения задач, принятый в математике Древнего Востока, в  греческой математике заменяется идеалом  организации знания как дедуктивно развертываемой системы, в которой из исходных посылок-аксиом выводятся следствия. Наиболее яркой реализацией этого идеала была первая теоретическая система в истории науки - евклидова геометрия.

При сопоставлении способов обоснования  знания, господствовавших в средневековой  науке, с нормативами исследования, принятыми в науке Нового времени, обнаруживается изменение идеалов  и норм доказательности и обоснованности знания. В соответствии с общими мировоззренческими принципами, со сложившимися в культуре своего времени ценностными  ориентациями и познавательными  установками ученый средневековья  различал правильное знание, проверенное  наблюдениями и приносящее практический эффект, и истинное знание, раскрывающее символический смысл вещей, позволяющее  через чувственные вещи микрокосма увидеть макрокосм, через земные предметы соприкоснуться с миром  небесных сущностей. Поэтому при  обосновании знания в средневековой  науке ссылки на опыт как на доказательство соответствия знания свойствам вещей  в лучшем случае означали выявление  только одного из многих смыслов вещи, причем далеко не главного смысла.

Становление естествознания в конце XVI - начале XVII в. утвердило новые идеалы и нормы  обоснованности знания. В соответствии с новыми ценностными ориентациями и мировоззренческими установками  главная цель познания определялась как изучение и раскрытие природных  свойств и связей предметов, обнаружение  естественных причин и законов природы. Отсюда в качестве главного требования обоснованности знания о природе  было сформулировано требование его  экспериментальной проверки. Эксперимент  стал рассматриваться как важнейший  критерий истинности знания.

Можно показать, далее, что уже после  становления теоретического естествознания в XVII в. его идеалы и нормы претерпевали существенную перестройку. Вряд ли, например, физик XVIIXIX века удовлетворился бы идеалами квантово-механического описания, в  которых теоретические характеристики объекта даются через ссылки на характер приборов, а вместо целостной картины  физического мира предлагаются две  дополнительные картины, где одна дает пространственно-временное, а другая причинно-следственное описание явлений. Классическая физика и квантово-релятивистская физика - это разные типы научной  рациональности, которые находят свое конкретное выражение в различном понимании идеалов и норм исследования.

Наконец, в содержании идеалов и норм научного исследования можно выделить третий уровень, в котором установки  второго уровня конкретизируются применительно  к специфике предметной области  каждой науки (математики, физики, биологии, социальных наук и т.п.).

Например, в математике отсутствует идеал  экспериментальной проверки теории, но для опытных наук он обязателен.

В физике существуют особые нормативы  обоснования ее развитых математизированных теорий. Они выражаются в принципах наблюдаемости, соответствия, инвариантности. Эти принципы регулируют физическое исследование, но они избыточны для наук, только вступающих в стадию теоретизации и математизации.

Современная биология не может обойтись без идеи эволюции и поэтому методы историзма  органично включаются в систему  ее познавательных установок. Физика же пока не прибегает в явном виде к этим методам. Если для биологии идея развития распространяется на законы живой природы (эти законы возникают  вместе со становлением жизни), то физика до последнего времени вообще не ставила  проблемы происхождения действующих  во Вселенной физических законов. Лишь в последней трети XX в. благодаря  развитию теории элементарных частиц в тесной связи с космологией, а также достижениям термодинамики  неравновесных систем (концепция  И.Пригожина) и синергетики, в физику начинают проникать эволюционные идеи, вызывая изменения ранее сложившихся  дисциплинарных идеалов и норм.

Специфика исследуемых объектов непременно сказывается  на характере идеалов и норм научного познания, и каждый новый тип системной  организации объектов, вовлекаемый  в орбиту исследовательской деятельности, как правило, требует трансформации  идеалов и норм научной дисциплины.

Но  не только спецификой объекта обусловлено  их функционирование и развитие. В  их системе выражен определенный образ познавательной деятельности, представление об обязательных процедурах, которые обеспечивают постижение истины. Этот образ всегда имеет социокультурную размерность. Он формируется в науке под влиянием социальных потребностей, испытывая воздействие мировоззренческих структур, лежащих в фундаменте культуры той или иной исторической эпохи. Эти влияния определяют специфику обозначенного выше второго уровня содержания идеалов и норм исследования, который выступает базисом для формирования нормативных структур, выражающих особенности различных предметных областей науки. Именно на этом уровне наиболее ясно прослеживается зависимость идеалов и норм науки от культуры эпохи, от доминирующих в ней мировоззренческих установок и ценностей.