О НЕКОТОРЫХ АСПЕКТАХ ПРОБЛЕМЫ МЕТОДОВ ПОСТРОЕНИЯ НАУЧНЫХ ТЕОРИЙ

Андрющенко  Людмила  Эрнстовна

преподаватель  Ростовского-на-Дону  автодорожного  колледжа

E-mail:  

История  человечества  тесно  связана  с  историей  развития  науки,  создания  техники,  облегчающей  труд  человека.  Построение  научных  теорий  напрямую  зависит  от  метода  подхода  к  действительности,  то  есть  способа  изучения  и  исследования  явлений  природы  и  общества.  Метод  познания  действительности  лишь  тогда  может  быть  правильным,  научным,  если  он  отражает  объективные  законы  самой  действительности.  Только  знание  этих  законов  позволяет  правильно  подходить  к  явлениям  природы  и  общества,  правильно  исследовать  их.

Метод  познания  и  изучения  природы  и  ее  законов  для  того,  чтобы  изучение  действительности  и  построение  научных  теорий  на  основе  исследований  не  получило  искажений,  должен  обладать  следующими  основными  чертами:

·метод  должен  рассматривать  природу  как  единое  целое,  где  предметы  и  явления  зависят  и  обуславливают  друг  от  друга;

·метод  должен  рассматривать  природу  как  состояние  непрестанного  движения,  где  всегда  что-то  возникает  и  развивается,  что-то  разрушается  и  отживает  свой  век;

·метод  должен  рассматривать  развитие  природы  как  процесс,  в  котором  в  результате  накопления  незаметных  и  постоянных  количественных  изменений  совершается  скачкообразный  переход  от  незначительных,  скрытых  количественных  изменений  к  изменениям  открытым,  качественным.

Эти  положения  метода  о  развитии  природы  можно  отнести  целиком  и  к  построению  научных  теорий.  В  современных  условиях  развитой  технологии,  применяющей  высокоточные  приборы  для  дальнейшего  познания  действительности,  совершенство  метода  помогает  глубже  постигнуть  взаимосвязь  наук,  правильно  понять  неодолимость  поступательного  развития  естествознания  в  процессе  необходимой  замены  одних  теорий  другими,  которыми  выражают  белее  полное  знание  объекта  и,  соответственно,  более  высокую  ступень  познания.  Логика  и  психология  научных  и  технических  открытий,  научных  поисков,  эволюция  и  характер  научных  и  творческих  идей  —  все  это  привлекает  внимание  философов,  ученых,  инженеров,  психологов.

В  основе  этого  интереса  лежит  все  возрастающее  влияние  науки  на  все  сферы  экономической  и  культурной  жизни  общества.

Наука  в  содружестве  с  техникой  выступает  в  качестве  практической  школы  и  дает  философу  богатейший  материал  для  раздумий.  Философ  должен  постигать  движение  научного  познания,  тонко  улавливать  его  тенденции,  в  свете  новых  данных  науки  творчески  решать  гносеологические  и  методологические  проблемы.  Ученый  или  инженер  инстинктивно,  а  во  многих  случаях  и  сознательно  стремится  философски  осмыслить  результаты  своих  экспериментов.  При  этом  он  нередко  начинает  с  попытки  проанализировать  и  понять  ход  научных  поисков,  эволюцию  идеи,  ее  связи  со  смежными  идеями  и  ее  отличие  от  общепринятых  концепций.  Отдельные  стороны  логики  и  психологии  научного  творчества  начинают  интересовать  ту  часть  математиков,  психологов,  логиков  и  конструкторов,  которые  заняты  разработкой  эвристических  программ  для  компьютеров.  Внимание  специалистов  по  эвристике  привлекают  тончайшие,  нередко  протекающие  в  сфере  подсознания  нюансы.  Мышление  ученого,  инженера,  оператора,  внезапные  скачки  мысли,  приводят  к,  так  называемым,  индуктивным  и  прогностическим  решениям. Попытаемся  рассмотреть  некоторые  аспекты  открытий,  которые  интересуют  почти  всех  специалистов.

В  конце  1895  года весь  научный  мир заинтересовался  открытием  Рентгена,  в  опытах которого  икс-лучи  испускались  стенкой  стеклянного  сосуда  в  том  месте,  куда  попадало  катодное  излучение;  стенка  здесь  фосфоресцировала.  Специалист  по  флуоресценции  и  форсорсценции  Беккерель  подумал,  что  фосфоресценция  связана  с  лучами  Рентгена  и  решил  исследовать,  не  испускают  ли  эти лучи  обычные  тела,  фосфоресцирующие  после  освещения,  в  частности  соли  урана,  свойствами  которых  он  интересовался.  Беккерель  выставил на  солнце  пластинки,  покрытые  урановой  солью,  затем  завернул  их в  черную  бумагу  и  положил  в  кассету  вместе  с  фотографической  пластинкой.  Пластинка  потемнела.  Беккерель  решил  повторить  опыт,  подготовил  несколько  кассет,  поместил  в  каждую  кассету  пластинку,  покрытую  солью  урана  и  завернутую  в черную  бумагу,  и  стал  дожидаться  солнечного  дня.  Когда  появилось  солнце,  он  сначала  решил  проверить,  не  произошло  ли  что-нибудь  с  пластинками.  Беккерель  с  удивлением  обнаружил,  что  фотопластинки  потемнели,  хотя  соли  урана  не  освещались  светом.  Этому  явлению  оставалось  лишь  одно  объяснение:  уран  испускает  проникающее  излучение  неизвестной  природы.  Руководствуясь  неверной  идеей,  ученый  сделал  открытие  радиоактивности,  создавшее  новую  эпоху  в  истории  науки.

Предшественник  Беккереля  открыл икс-лучи  тоже  случайно.  Он  обнаружил  люминесценцию  листа  бумаги,  покрытого  платино­синеродистым  барием.  

Любые  открытия  можно  разложить  на  гипотезу,  логический  анализ  идей  и  постановку  эксперимента;  случайности  могут  проникать  во  все  этапы  в  разной  степени.  Открытие  Рентгена  к  тому  времени  уже  становилось  необходимостью.  Икс-лучи  соответствуют  катодным  лучам,  а  последние  уже  были  исследованы  многими  физиками.  Беккерель  тоже  обязан  не  только  случаю,  так  как  после  Рентгена  все  только  и  говорили  о  лучах.  Почва  была  подготовлена.  Такая  же  подготовленность  сопутствовала  открытию  периодического  закона;  закономерность  в  мире  элементов  искали  ученые  многих  стран,  время  уже  требовало  решения  этой  задачи.  История  открытий  как  нельзя  лучше  иллюстрирует  связь  необходимости  и  случайности.

Открытие  лишь  тогда открытие,  если  оно  необъяснимо  с  точки  зрения  существующих  научных  представлений.  Именно  поэтому  его  нельзя  предвидеть  и  оно оказывается  игрой  случая.  Счастливые  случаи  редки  в  жизни  любого  ученого,  поэтому их  нельзя  пропускать.  Никогда  нельзя проходить  мимо  непонятных  явлений,  с  которыми  встретился  в  эксперименте.  И  самое  важное  то,  что  противоречит  существующей  теории.  Ни  в  коем  случае  нельзя  отмахиваться  от  непонятного,  хотя,  конечно, непонятное  может  оказаться  просто  ошибкой  опыта,  но  оно  может  дать  и  начало  крупному  открытию.

Сколько  творцов  потерпело  неудачу  за  недостатком  необхо­димых  условий.  Можно  обратиться  к  фактам,  касающихся  «преждевременных  открытий».  Некоторые  ученые  предвидели  многие  из  наших  великих  открытий.  Так,  французский  фотограф  Ньенс  за  38  лет  до  Беккереля  почти  при  аналогичных  обстоятельствах  «открыл»  явление  радиоактивности.  Но  это  не  имело  никаких  последствий.  Вот  что  значит  «открытие  не  созрело...».  Чаще  всего  к  преждевременным  открытиям  принадлежат  открытия  (прежде  всего  случайные),  оказывающиеся  вне  основной  линии  развития  науки,  вне  возможности  их  использования  и  применения  на  данном  уровне  развития  науки.  Такие  открытия  или  забываются,  или  возвращаются  в  определенное  время.

То,  что  случайно  найдено  путем  эксперимента  и  еще  не  осмыс­лено,  не  понято  людьми,  принадлежит  им  только  наполовину.  Многие  секреты  древности  утрачены  сейчас.  И  причины,  видимо,  лежат  в  преждевременности  их  появления.  Только  этим  можно  объяснить  поведение  бесспорно  талантливого,  наблюдательного  и  широко  образованного  Рентгена,  который  запрещал  своим  сотрудникам  произносить  слово  «электрон».

В  конце  1901  года  лорд  Кельвин  в  своей  речи  выразил  сочувствие  будущим  поколениям  физиков,  что  на  их  долю,  как  он  считал,  остались  мелкие  доделки  в  стройном  здании  науки,  воздвигнутом  учеными  XIX  века.  И  тот  же  Кельвин  заметил,  что  на  ясном  небосводе  физики  осталось  лишь  два  облака  —  одно  связано  с  опытом  Майкельсона  и  другое  —  с  излучением  черного  тела.  Именно  из  этих  облачков  и  возникли  теория  относительности  и  квантовая  теория.  Сам  гениальный  Резерфорд  сомневался  в  практической  ценности  ядерной  энергии.  Но  в  то  же время  другой  ученый  В.И. Вернадский,  отнюдь  не  физик,  говорил,  что  перед  учеными  открываются  в  явлениях  радиоактивности  источники  атомной  энергии,  в  миллион  раз  превышающие  все  те  источники  сил,  какие  рисовались  человеческому  воображению.  История  науки  изобилует  фактами  и  необычайной  проницательности,  и  необычайной  слепоты,  которая  присуща  отнюдь  не  ограниченным  умам.

Некоторые  открытия  не  делаются  или  запаздывает,  потому  что  у  того,  кто  бы  мог  его  сделать  существует  некоторая  закостенелая  тенденция  или  некоторая  предвзятая  идея,  которая  ему  мешает  представить  ситуацию  в  истинном  свете  или  сделать  решающие  сопоставления.  Все  несостоявшиеся  открытия  видимо,  связаны  с  ошибочной  оценкой.  Есть  ошибки  Кельвина  и  других,  вызванные  ложными  концепциями.  И  есть  ошибки  Эйнштейна,  которые  трудно  назвать  ошибками  в  обычном  смысле  этого  слова.  Великие  умы  всегда  обладают  проникновенной  интуицией;  возможно,  что  их  утверждения,  сегодня  рассматриваемые  как  ошибочные,  завтра  окажутся  истинными!  Нельзя  торопиться  осуждать  гения,  иначе  рискуете  погрешить  против  истинной  науки.  «Ошибка»  Эйнштейна  принесла  огромную  пользу  физике.  Идеи  Эйнштейна  (история  фотоэффекта,  в  которую  впервые  было  введено  понятие  световых  квантов,  теория  поглощения  и  изучение  теории  излучения  света  и  т. д.)  сыграли  большую  роль  в  развитии  квантовой  теории.  Но,  познакомившись  с  первой  работой  Бора,  Эйнштейн  считал,  что  если  она  правильна,  то  это  означает  конец  физики  как  науки.  До  конца  жизни  он  не  мог  примириться  со  статическим  характером  квантовых  закономерностей.  Все  физики  мира  следили  за  дискуссией  между  Эйнштейном  и  Бором,  хотя  Бор  был  уверен,  Эйнштейн  очень  много  сделал  для  квантовой  физики  и с  его  вечным,  неукротимым  стремлением  к  совершенству,  к  архитектурной  стройности,  к  классической  закономерности  теории,  к  единой  системе,  на  основе  которой  можно  было  бы  развивать  всю  физическую  картину.  В  каждом  новом  шаге  физика,  который,  казалось  бы,  однозначно  следовал  из  предыдущего,  он  отыскивал  противоречия  и  противоречия  эти  становились  импульсом,  толкавшим  физику  вперед.

Многих  интересуют  особенности  склада  мышления  знаменитых  ученых.  Известный  физик  Луи  де  Бройль,  например,  склонен  делить  теоретиков  на  абстрактные  умы,  которые  любят  аксиоматику  и  дедуктивный  вывод,  недолюбливают  наглядные  образы  и  зачастую  склонны  уменьшать  роль  объективности  и  реальности  внешнего  мира,  и  на  интуитивные  умы,  склонные  к  образным  представлениям  и  смелой  индукции,  чуждые  чистого  формализма  и  убеж­денные  в  реальности  мира.  Эта  классификация  несколько  узка,  так  как  известно  множество  абстрактных  умов,  не  уменьшающих  роли  реальности.  Известны  и  другие  столь  же  неполные,  но  весьма  характерные  классификации.  Например,  классики  —  это  большие  маститые  ученые,  вооруженные  доскональным  знанием  всего,  что  было  сделано  в  их  области.  Их  исследования  строго  продуманы,  методичны  и  последовательны.  Их основной  метод  —  логическое  развитие  нового  на  основе  старого.  Они  прекрасные  экспериментаторы  и  уверенно  поднимаются  по  ступеням  научного  познания.  Иногда  целые  области  науки  фундаментально  разрабатываются  руками  одной  классической  школы.  Классики  часто  посвящают  всю  жизнь  одной  области  исследования.  Смена  области  исследования  для  них  медлен­ный  и  болезненный  процесс,  у  них  велика  сила  инерции.  Романтики  часто  моложе  по  возрасту,  но  не  возраст  определяет  их  характер.  Они  тоже  много  знают,  их  знание  шире,  они  интересуются  смежными,  а  иногда  и  весьма  отдаленными  областями  знаний,  что,  безусловно,  помогает  развитию  воображения  и  ассоциативного  мышления.  Новая  мысль  приходит  к  ним  не  только  в  результате  логического  развития  старого,  но,  главным  образом,  по  неожиданному  для  окружающих  пути  далеких  ассоциаций.  Экспериментируют  романтики  смелее  классиков.  Редко  бывает  так,  чтобы  ученый-романтик  широко  разрабатывал  целую  отрасль  науки,  но  часто  важнейшие  вехи  ее  развития  ставятся  руками  романтиков.  Их  увлекают  различные  вопросы,  они  безинерционны  и  с  поразительной  легкостью  переходят  от  одной  проблемы  к  другой.

Торжество  теории  относительности  и  теории  квантов  на  блестящих  примерах  продемонстрировало  общие  закономерности  научного  познания.  Так  как  наши  познания  не  априорны,  а  вытекают  из  обобщения  всего  человеческого  опыта,  всякое  проникновение  в  неизвестную  область  явлений  влечет  за  собой  необходимость  коренного  пересмотра  и  обобщения  основных  наших  понятий  и  представлений,  даже  таких,  как  понятие  физической  закономер­ности.  Тем  не  менее  это  вовсе  не  означает,  что  каждый  новый  этап  развития  науки  отметает  все  прежние.  С  каждым  новым  шагом  выявляются  границы  применяемости  тех  понятий  и  законов,  которые  раньше  считались  универсальными.  Требования  к  новой  теории  становятся  все  более  жесткими,  она  не  только  должна  объяснять  открываемые  факты,  но  и  включать  в  качестве  частного  случая  все  ранее  открытые  закономерности,  указывая  точные  границы  их  применяемости.  Основы  классической  физики  содержатся  в  более  общих  законах  теории  относительности  и  теории  квантов,  из  которых  они  вытекают  в  условиях,  когда  скорости  тел  не  сравнимы  со  скоростью  света,  а  пространственно-временные  масштабы  явлений  и  массы  тел  таковы,  что  так  называемое  действие  велико  по  сравнению  с  квантовой  постоянной.  Форма  связи  физических  теорий,  когда  классическая  теория  рассматривается  в  качестве  предельного  случая  теории  неклассической,  была  использована  Бором  для  построения  первой  квантовой  теории  атома  и  получила  название  принципа  соответствия.  

Прогресс  науки  —  не  движение  по  кругу,  а  движение  по  спирали,  приближающей  нас  к  найденным  стадиям,  но  «на  высшем  уровне».  Развиваясь  по  спирали,  научная  мысль  имеет  в  то  же  время  тенденцию  к  синтезам,  в  которых  сочетаются  противоречивые  представления.  Примером  может  служить  история  борьбы  корпускулярных  и  волновых  концепций  в  теории  света.  Множество  фактов,  противоречащих  представлению  о  зернистой  природе  света,  побудило  в  свое  время  Гюйгенса  выдвинуть  гипотезу  о  том,  что  свет  это  волнообразное  движение,  распространяющееся  в  эфире.  Ученые  пытались  синтезировать  обе  точки  зрения.  Физики  предпочли  теорию  Бора  о  «Дополнительном  характере  волн  и  частиц».  Де  Бройль  согласился  с  ней,  но  впоследствии  его  стали  одолевать  сомнения.  Как  бы  там  ни  было,  резюмировал  он,  истинная  теория  будет  синтезирующей.

Всякое  открытие  есть  результат  интуитивной  догадки,  опираю­щейся  на  аналогии  и  сопоставления,  результат  отступления  от  обычного  хода  рассуждений.  Ум  следует  по  двум  различным  путям  —  по  пути  индукции  и  по  пути  дедукции.  Рассуждая  дедуктивным  путем,  ученый  исходит  из  априорных  представлений  и  абстрактных  формул,  в  которых  физические  величины  представлены  символами.  Он  преобразует  по  правилам  логики  свои  уравнения,  приходит  к  определенным  соотношениям  и  принимается  за  расчет.  Индуктивный  метод,  опирающийся  на  аналогию  и  интуицию,  и  взывающий  скорее  к  уму  проницательному, стремится  угадать  неизвестное  и  установить  основу  для  новой  дедукции.  Дедукция  —  безопасность,  индукция  —  риск.  Дедукция  содержит  фантазию,  не  дает  уму  впасть  в  заблуждение,  но  она  извлекает  из  постулатов  лишь  то,  что  в  них  есть.  Великое  открытие  создается  индукцией.  Безусловно,  индукция  первенствует,  но  задачи  требуют  не  останав­ливаться  на  ней,  индукция  и  дедукция  выступают  в  единстве,  если  речь  идет  об  исчерпывающем  решении  проблемы.

Психология  учит,  что  творческое  мышление,  раскрывающее  нечто  принципиально  новое,  возникает  в  проблемной  ситуации,  для  которой  характерно  противоречие  между  условиями  и  требо­ваниями  задачи  и  отсутствием  внезапного  озарения,  которые,  несмотря  на  всю  их  неожиданность,  не  случайны,  а  вполне  закономерны  в  творческом  процессе.  Открытие  —  это  следствие  сцепления  огромного  количества  объективных  и  субъективных  обстоятельств  —  закономерных  и  случайных.  К  ним  относятся  анатомо-физиоло­гические  особенности  исследователя,  условия  его  развития,  случайные  встречи  с  людьми,  прочитанные  книги  и  тысячи  других  обстоятельств,  которые  сформулировали  интересы  человека,  заставили  его  зани­маться  данной  проблемой  и,  наконец,  привели  к  открытию.  Ученый  не  осознает  эти  обстоятельства.  Во  внезапном  озарении  сливаются  вместе  и  благоприятно  сложившиеся  обстоятельства,  и  напряжен­нейшая  работа  мысли,  не  прекращающаяся  даже  в  подсознании.  Результаты  исследований  по  психологии  мышления  позволяют  предположить,  что  в  процессе  решения  задачи  в  мозгу  возникает  динамическая  модель  проблемной  ситуации,  которая  состоит  из  элементов  условия  задачи,  отраженных  в  их  связях  и  взаимо­отношениях.  Эта  модель  формируется  в  ходе,  ориентировки  в  условиях  задачи,  в  ходе  их  анализа  и  синтеза.  Элементы  проблемной  ситуации  существуют  в  мозге  в  виде  следов  отражаемых  объектов,  каждый  из  них  не  просто  копирует  объект,  а  имеет  тенденцию  к  динамике,  к  взаимодействию  со  следами  других  объектов.  В  результате  динамического  взаимодействия  между  элементами  проблемной  ситуации  устанавливаются  новые  связи  и  отношения,  приводящие  к  решению  задачи.  

Уместно  вспомнить  рассуждения  психологов,  утверждающих,  что  для  решения  творческих  задач  у  человека  имеется,  по  крайней  мере,  три  механизма.  Если  человеку  просто  везет,  и  он  без  напряжения  наталкивается  на  открытие,  действует  механизм  проб  и  ошибок.  Если  у  него  сильно  развито  ассоциативное  мышление,  действует  механизм  эвристического  узнавания.  Если  человеку  и  не  везет,  и  ассоциативное  мышление  развито  слабо,  вступает  в  силу  третий  механизм  —  процесс  построения  новой  гипотезы,  принципа  или  схемы,  опирающейся  на  свойства  элементов  задачи.  Один  из  механизмов  всегда  является  ведущим,  а  результат  одинаков:  прорыв  в  новую  область.  

Когда  совершается  прорыв  из  особенного  в  общее,  то  при  этом  всегда  одна  противоположность  переходит  в  другую,  и  раскрываются  внутренние  противоречия,  присущие  объектам  исследования.  Переход  от  особенного  к  всеобщему  совершается  в  виде  скачка;  вот  почему  никто  не  может  описать  точно  как  возникла  новая  идея.  В  лучшем  случае  вспоминаются  ассоциации  или  образ.  Это  похоже  на  переход  в  сон  или  бодрствование:  никто  не  помнит  момента  перехода,  ибо  качественно  меняется  состояние  человека.  Научное  открытие  есть  прорыв  в  новую  область,  но  это  не  мгновенный  акт.  В  нем  можно  выделять  фазы  подготовки  (т. е. накопления  количественных  элементов),  собственно  скачка  и  развития,  т. е. реализации  результатов  и  следствий.  Даже  в  скачке  можно  различить  два  этапа  —  решающий  и  завершающий.  Первый  —  появление  идеи,  содержащей  в  себе  ключ  к  решению  задачи,  второй  —  практическая  реализация  в  виде  развернутого  решения  задачи.  Первый  этап,  как  правило,  мгновенен.  Он  есть  озарение.  Второй  —  часто  растянут  во  времени.  Революции,  парадоксы,  безумные  идеи  —  это  обычное.  Сейчас  наука  вместе  с  техникой  вовлекают  в  сферу  своей  прямой  деятельности  относительно  большую  часть  общества.  Время  между  научным  открытием  и  его  реализацией  стало  гораздо  меньше  человеческой  жизни  и  даже  той  ее  части,  за  которую  успевает  формироваться  психика.  Наука  окружает  нас  со  всех  сторон.  Инженеры,  занятые  конструированием,  созданием  технологических  процессов,  строи­тельством,  связаны  с  наукой  непосредственно.  Они  испытывают  воздействие  науки  ежечасно,  они  мыслят  так  же,  как  и  ученые  —  их  ближайшие  коллеги.

Список  литературы:

1. Блюменфельд Л.А.  Решаемые  и  нерешаемые  проблемы  биологической  физики.  М.:  «Едиториал  УРСС»,  2002.
2. Дорфман Я.Г.  Всемирная  история  физики.  М.:  КомКнигаФормат,  2007.  
3. Ильин В.А.  История  физики:  учеб.  пособие  для  высших  педагогических  учебных  заведений.  М.:  Академия,  2003.  
4. Пайс А.  Научная  деятельность  и  жизнь  Альберта  Эйнштейна  /  Ред.  А.А. Логунов.  М.:  Наука,  1989.
5. Уиттгкер В.Т.  История  теории  эфира  и  электричества.  Ижевск:  НИЦ,  «Регулярная  и  хаотическая  динамика»,  2001.
6. Эйнштейн А.,  Инфельд Л.  Эволюция  физики.  Изд.  3-е  исправленное,  М:  Наука,  1965.