Взаимодействие теоретических и эмпирических методов

1. Содержание метода наблюдения
В современной науке под наблюдением понимают такую процедуру получаемой информации об изучаемом объекте, при которой воздействие наблюдателя на объект минимально. Для того, чтобы понять суть этого утверждения, рассмотрим структуру процесса наблюдения. В простейшем случае мы имеем двучленное отношение: наблюдатель и изучаемый объект. Однако в большинстве случаев в современном научном познании приходится использовать прибор, цель которого - качественно и количественно преобразовать воздействие, идущее от объекта, в воспринимаемую форму. Однако и этого зачастую оказывается недостаточно. Для того чтобы можно было наблюдать те или иные свойства объекта, приходится воздействовать на объект, так как только во взаимодействии свойства из области возможного актуализируются и начинают действовать на наблюдателя. Таким образом, двучленное отношение сначала становится трехчленным, а затем и четырехчленным. Принципиальная необходимость воздействовать на объект с целью получения информации о нем, что особенно ярко проявилось в квантовой механике, привела некоторых методологов к мысли, что экспериментальная установка, посредством которой осуществляется наблюдение, и сам наблюдаемый объект образуют единое целое, и поэтому теория описывает не сам объект, а экспериментальную установку, в которой осуществляется процесс воздействия и получение информации о нем. Такую систему стали называть гносеологическим объектом.
Если принять такую точку зрения, то в гносеологический объект надо включить не только соответствующую техническую систему, которая опосредует взаимодействие наблюдателя и конечного объекта, но и органы чувств самого наблюдателя, поскольку они выполняют ту же самую функцию, что и техническая система. Однако очевидно, что такая постановка вопроса бессмысленна, так как вообще теряется грань между наблюдателем и объектом наблюдения. В действительности эта грань проходит между изучаемым объектом и технической системой, опосредующей связь объекта и наблюдателя. Смысл технической системы лишь в том, что она расширяет естественные возможности наблюдателя воспринимать и действовать.
Применение весьма сложных технических систем наблюдения нередко приводит к мысли, что в этом случае мы имеем дело с экспериментом. Например, использование камеры Вильсона для наблюдения за движением и распадом микрочастиц, или еще более сложная система - пузырьковая камера, несомненно являются важнейшими компонентами техники эксперимента. Но сами по себе они служат лишь для. наблюдения за движением и распадом частиц. Конечно, они могут быть включены в систему технических средств эксперимента. Но они могут использоваться вне этой системы, например, когда мы имеем дело с природным источником излучения, с радиоактивными веществами или с космическими лучами. В этих случаях нам остается только наблюдать за естественными процессами.
Когда в физике при изучении микропроцессов было обнаружено, что простой факт наблюдения изменяет состояние наблюдаемой частицы, это многим казалось специфически квантово-механическим эффектом и к тому же настоящей революцией в понимании самих эмпирических методов исследования. Правда, в рамках самой квантовой механики ничего необычного здесь не было. Ведь для того чтобы как-то исследовать свойства микрочастицы, надо подействовать другой микрочастицей, но при этом та, которая исследуется, под воздействием другой микрочастицы обязательно изменится. Отсюда возникает принципиальная неопределенность в конечном результате. Это так называемое неконтролируемое взаимодействие показывает принципиальный характер необходимости влияния наблюдателя на наблюдаемый микрообъект.
Однако вопрос о том, в какой мере можно соответствующую закономерность перенести в другие сферы, оставался под большим сомнением. Тем не менее вскоре стали накапливаться факты, говорящие о том, что не только в физике микропроцессов, но и там, где мы имеем дело с биологическими объектами, действует та же закономерность при наблюдении. Так, при изучении центральной нервной системы широкое распространение получил метод вживления электродов в нервную ткань. Благодаря этим электродам можно, усиливая токи, идущие от них, получить картину состояния различных нервных центров. Чем больше электродов вживляется в соответствующие центры, тем богаче информация, которую благодаря этому получаем. Но оказалось, что электроды сами существенно влияют на функционирование тех нервных центров, в которые они вживляются. Поэтому слишком большое число электродов, которое должно было бы дать наиболее полную информацию о функционировании центральной нервной системы, настолько искажает ее функционирование, что ценность получаемой информации теряется.
Аналогичная ситуация возникает и тогда, когда мы проводим социологический опрос. Задача такого опроса - выявить мнение населения, а чаще определенной группы людей по тому или иному вопросу. Однако оказывается, что сама постановка вопроса влияет на мнение опрашиваемых. Анонимность оп роса мало помогает, поэтому, чтобы исключить влияние вопроса на опрашиваемого, приходится задавать такие вопросы, которые не позволили бы догадаться, что именно интересует исследователя. Это так называемые закрытый опрос. Социологи многократно сталкивались с ситуацией, когда результаты опроса входили в явное противоречие с последующим поведением опрашиваемых. А это и означает, что открытый опрос, а это не что иное, как форма наблюдения, существенно влияет на опрашиваемых.
Итак, влияние наблюдения на наблюдаемый объект не является следствием использования тех или иных технических систем. Ведь при социологических опросах никакой специальной техники не применяется. Тем не менее, наблюдаются те же явления, как и тогда, когда процесс наблюдения осуществляется при помощи более или менее сложных технических систем.
2. Эксперимент и его виды
В противоположность наблюдению в процессе эксперимента осуществляется целенаправленное воздействие на изучаемый объект. По характеру этого воздействия и по его направленности можно выделить следующие основные виды эксперимента.
Первый вид - это так называемый изолирующий эксперимент. Суть его состоит в том, что изучаемый объект изолируется от внешних воздействий. Он рассматривается как бы в чистом виде. В этом отношении изолирующий эксперимент в определенном смысле аналогичен наблюдению. Ведь при наблюдении также минимизируется воздействие наблюдателя на изучаемый объект. При изолирующем эксперименте задача ставится более общим образом: минимизировать воздействие не только экспериментатора, но и всех других факторов, действующих на этот объект.
Задача эта достаточно сложная, и кроме того, даже при ее решении, результат часто оказывается неожиданным. Дело в том, что внешние взаимосвязи весьма существенны для сохранения качественной определенности объекта. Поэтому сам факт изоляции становится сильнодействующим фактором. Объект существенно меняется именно благодаря изоляции. Известно, что когда И.П. Павлов создал свои башни молчания, он полагал, что это позволит ему в чистом виде изучать образование рефлекторных связей. Однако в действительности изоляция так сильно влияла на подопытных собак, что полученные результаты оказывались весьма далекими от результатов, полученных в естественных условиях. Мощное влияние изоляции особенно ярко проявляется в так называемой сенсорной депривации. В этом случае исключаются или по крайней мере минимизируются все формы чувственных восприятий. Несколько часов изоляции приводят к тому, что начинаются психические расстройства. Чтобы исключить отрицательное влияние изоляции на изучаемый объект, можно получить аналогичную ситуацию, варьируя внешние условия. Благодаря этому различные факторы как бы взаимно гасят друг друга, и появляется возможность изучить объект при минимальном внешнем воздействии.
Второй тип эксперимента - это аналитический. Теорию его разрабатывали выдающиеся ученые, такие как Декарт, Лейбниц. Внимание к этому виду эксперимента объясняется тем, что он на протяжении столетий оставался ведущим. Считалось, что главная задача познавательной деятельности состоит в том, чтобы разложить познаваемый объект на простейшие элементы, изучить каждый такой элемент и тем самым завершить весь процесс познания.
Аналитический эксперимент и сегодня остается одним из основных видов эксперимента. Однако сегодня он отодвинут на задний план другими видами эксперимента. Принципиальную ограниченность аналитического эксперимента, как и анализа вообще, показал еще Гегель. Он поставил следующий вопрос: предположим, мы хотим понять, что такое кусок мяса. В результате химического анализа мы разложим этот кусок мяса на химические элементы, из которых он состоит. Мы узнаем, что в нем есть водород, углерод, азот и т.д. Можем ли мы после этого сказать, что поняли, что такое кусок мяса? Очевидно, нет. Та горсточка химических элементов, на которые мы разложили мясо, вовсе не тождественна этому мясу. Чтобы понять, что же такое этот кусок мяса, мы должны пройти обратный путь, то есть синтезировать из этих элементов тот кусок мяса, который мы хотели познать.
Таким образом, мы приходим к необходимости третьего вида эксперимента - к синтетическому или воспроизводящему эксперименту. Это наиболее сложный вид эксперимента. Он предполагает использование теории или гипотез, без этого воспроизводящий эксперимент вообще невозможен. Значение воспроизводящего эксперимента характеризуется простым утверждением: мы знаем ту или иную вещь или явление в той мере, в какой способны их воспроизвести. Такая постановка задачи показывает, что на пути познавательной деятельности возникают весьма сложные экспериментальные, задачи. Многие из них носят такой характер, что простое решение оказывается невозможным.
На пути воспроизводящего эксперимента существует два принципиальных препятствия. Во-первых, объект познания может обладать такими характеристиками, что мы не в состоянии при помощи тех средств, которыми мы располагаем, даже попытаться создать такой объект. Например, Солнце как ближайшая к нам звезда, определяющая условия жизни на нашей планете, является предметом изучения; и тем не менее, хотя имеется немало гипотез относительно внутреннего строения и законов функционирования Солнца, мы даже в обозримом будущем не сможем осуществить воспроизводящий эксперимент, чтобы проверить истинность соответствующих гипотез. Во-вторых, мы часто имеем дело с объектами такой сложности, воспроизведение которых также оказывается выше наших возможностей. Мы не в состоянии, например, воссоздать даже элементарную форму жизни - одноклеточный организм. Такая же проблема возникает на пути воспроизведения человеческого мозга.
Для того чтобы преодолеть эти препятствия на пути воспроизводящего эксперимента, натуральный эксперимент заменяют модельным. Если между двумя объектами в каком-то отношении существует изоморфизм структур, то знание, полученное при изучении этого аспекта одного объекта, можно перенести на соответствующий аспект другого. Тот объект, который мы хотим изучить, называют оригиналом, а тот, при помощи которого происходит изучение, называют моделью. Отношение между моделью и оригиналом транзитивно. Это означает, что в принципе при изучении одного мы получаем знание о другом.
Поскольку смысл модельного эксперимента состоит как раз в том, чтобы преодолеть масштабные трудности при изучении объекта, то приходится существенно менять параметры, то есть увеличивать или уменьшать модель по сравнению с оригиналом. Но как известно, с определенного момента количественные изменения становятся качественными, поэтому, изменяя масштаб модели, мы вынуждены изменять пропорции в ней в сравнении с оригиналом и менять условия, в которых проводится эксперимент. Так, при пропорциональном уменьшении размеров корабля в модели выводы, полученные при экспериментах с такой моделью, окажутся не соответствующими оригиналу. Для преодоления этой сложности используется теория подобия, в которой формулируются критерии подобия, позволяющие определить соответствие модели оригиналу.
Примером модели, когда приходится существенно увеличивать размеры по сравнению с оригиналом, может служить построение жидкости или газа. Поскольку их молекулы слишком малы для непосредственного наблюдения, наблюдение осуществляют за так называемыми броуновскими частицами, многократно превосходящими молекулы по своим размерам. Совокупность броуновских частиц под действием молекул воспроизводит характер движения молекул в жидкости или газе.
Общим условием, которое позволяет установить отношение изоморфизма между моделью и оригиналом, является возможность выразить это отношение в системе математических уравнений, например дифференциальных. Это означает, что, не экспериментируя с реальной моделью, а решая математические уравнения, мы можем получить те же результаты. Трудность, однако, состоит в том, что для многих видов математических уравнений не существует аналитической формы решения. В этом случае приближенное решение можно получить при помощи компьютера, когда уравнения, требующие решения, переводятся в программу, вводимую в компьютер.
Таким образом, модельный эксперимент превращается в компьютерный или имитационный.
Хотя в модельном и компьютерном эксперименте можно получить много ценных результатов, однако натуральный эксперимент не может быть полностью заменен модельным или компьютерным.
Реальный объект всегда богаче его модельного представления и тем более его компьютерного отображения.
3. Роль методов эмпирического уровня в научном познании
Как наблюдение, так и эксперимент должны выявить как качество, так и количество изучаемого объекта. Всякое познание, в том числе и научное, начинается с качества, то есть с обнаружения тех или иных свойств объекта. При этом ситуация упрощается благодаря тому, что при качественном анализе мы обнаруживаем то или иное свойство либо не обнаруживаем. Поэтому простейшее отношение качества характеризуется «да» или «нет». Правда, в действительности ситуация не столь проста. В современной науке большое значение имеет так называемые пограничные ситуации. Они характеризуются тем, что однозначный ответ невозможен. Так, в физике под вакуумом понимали абсолютно пустое пространство, в котором вообще нет частиц вещества. Однако оказалось, что именно в таком абсолютно пустом вакууме постоянно возникают и исчезают пары частиц и античастиц. Таким образом, пустой вакуум оказывается заполненным частицами вещества. И тем не менее он остается пустым, то есть вакуумом. Это объясняется тем, что время существования этих пар в вакууме так мало, что принцип неопределенности Гейзенберга накладывает запрет на возможность их обнаружения. Только косвенный эксперимент с использованием математических моделей позволяет обнаружить эту «поляризацию» вакуума.
Такую же ситуацию мы наблюдаем и при изучении биологических явлений. Грань между жизнью и смертью оказывается весьма относительной. Например, состояние клинической смерти характеризуется тем, что, с одной стороны смерть уже наступила, а с другой, организм еще жив.
Во всех тех случаях, когда изучаемые системы находятся достаточно далеко от границы меры, то есть от той точки, когда количество переходит в качество, наличие или отсутствие того или иного свойства определяется однозначно, то есть «да» или «нет». Благодаря этому качественный анализ дает определенные знания соответствующего объекта. Но как наблюдение, так и эксперимент должны выявить не только качественную, но и количественную определенность изучаемого объекта. Более того, количественная определенность часто является решающим показателем для установления истинности научного знания.
В процессе наблюдения и эксперимента используется два основных метода выявления количественной определенности. Это измерение и счет. При помощи операции измерения выявляется непрерывный аспект количественной определенности. При помощи счета - ее дискретный аспект. Важно иметь в виду, что количественная определенность едина, непрерывность и дискретность - это две ее стороны. Поэтому все то, что можно измерять, можно и считать, и наоборот, все, что можно считать, можно и измерять. Исторически измерение было ведущей процедурой в научном познании. Поскольку для измерения требуется единица измерения, так как результат измерения - это сравнение измеряемой величины с эталоном, то всякий результат измерения оказывается относительным, поскольку он зависит от выбора эталона. Вначале данный выбор был субъективным, он основывался на свойствах тела самого человека, затем стали использовать более объективные характеристики, такие как расстояние от полюса до экватора, а затем физика стала искать еще более объективные эталоны: движение электрона в атомной оболочке, массу электрона, скорость света и т.д.
Современная наука непрерывно увеличивает точность измерения. При этом пришлось ввести два понятия точности. Во-первых, традиционное понимание точности измерения характеризуется величиной ошибки, которая допускается при той или иной процедуре измерения. Чем меньше такая неточность, тем выше метрическая точность. Однако в действительности метрическая точность имеет реальную границу, определяемую природой измеряемого объекта. Принцип неопределенности Гейзенберга говорит о существовании границы точности измерения. Если мы хотим одновременно измерить импульс и координату движущейся микрочастицы, то произведение неточностей измерения всегда будет больше h. Из этой формулы следует, что чем точнее мы измеряем одну величину, тем больше ошибка при измерении другой. Таким образом, возникает принципиальная граница метрической точности. Поэтому говорят о гносеологической точности. Она характеризуется тем, что измерение проводится лишь до той границы, дальше которой уже невозможно уточнение.
Понятие гносеологической точности применимо везде, где возникает неопределенность метрических измерений. Например, при измерении роста человека мы не можем утверждать, что полученная метрическая точность действительно характеризует рост данного человека. Если проведем измерение в другое время суток, то получим другой результат. Дело в том, что рост человека не есть постоянная величина, он изменяется как в течение суток, так и с возрастом.
От точности измерения часто зависит судьба той или иной теории. В современной науке теория всегда предполагает возможность ее экспериментальной проверки. Причем такая проверка, как правило, основана не на прямом выявлении качества, а на результатах количественных измерений. Например, один из фактов, который используется для подтверждения общей теории относительности, состоит в вычислении при помощи общей теории относительности вращения перигелия Меркурия вокруг Солнца. Это вращение можно вычислить и на основании механики Ньютона. Однако теория относительности дает в несколько раз более точные значения. Это же относится и к точному описанию движения планет. Механика Ньютона потому и получила всеобщее признание, что она позволяла с большой точностью просчитать движение планет вокруг Солнца. Однако тогда, когда к другим планетам Солнечной системы начали запускать космические зонды, оказалось, что точность, которая следует из механики Ньютона, недостаточна, требовалось более точно определять характер движения планет, и это удалось сделать на основании уравнений теории относительности.
Даже классический эксперимент, при помощи которого впервые удалось подтвердить общую теорию относительности, также основывался на точности измерения. Звездное небо фотографировали дважды. Один раз ночью, а затем тот же участок, когда свет проходил вблизи Солнца. Но это можно было делать лишь во время солнечного затмения. При этом оказалось, что положение звезд как бы сдвигается, поскольку их свет проходит вблизи Солнца. Но такой сдвиг следует не только из теории относительности, а также из того, что свет обладает массой и потому на него влияет тяготение Солнца. Однако, согласно теории относительности происходит искривление пространства - времени и потому сдвиг звезд на фотографии должен быть иным, чем это следует из классической физики.
Качество играет существенную роль при определении количества. Это ярко проявляется в работе двух типов вычислительных машин. В аналоговых машинах информация вводится и перерабатывается затем на основе количественных соотношений. Но всякое измерение дает определенную погрешность, поэтому точность аналоговых машин принципиально ограничена точностью производимых в них измерений. Прогресс и явное доминирование цифровых машин связано с тем, что информация вводится в них качественно, то есть выявляется лишь наличие или отсутствие свойства. Благодаря этому в цифровой вычислительной машине не возникает тот шум, который ограничивает точность результата. Лишь тогда, когда получаемые результаты превосходят разрядность машины, их приходится округлять. Но это уже не физический шум, а логический или информационный.
Но так как реальное количество как дискретно, так и непрерывно, то развитие вычислительной техники потребовало объединения аналоговых и цифровых машин. Такие «гибридные» системы при решении многих задач оказываются независимыми.
Классическая наука, придавая громадное значение операции измерения и количественной оценке вообще, все же ограничивалось односторонним количественным анализом. Количество всегда характеризовалось одноаспектно, например, масса, длина, ток, напряжение и т.д. Между тем практика потребовала измерять качество объектов. На этом пути возникла квалиметрия. Для того чтобы количественно оценить качество, уже недостаточно одного свойства. Необходимо найти и измерить такие свойства, отношения которых и дают нам количество качества. При этом оказалось, что необходимо брать как бы взаимоисключающие свойства. Например, при эстетической оценке берется отношение упорядоченности и сложности. При оценке количества качества товара с экономической точки зрения берется область возможных применений и производственные затраты и т.д.
В результате наблюдения и эксперимента мы получаем совокупность опытных или эмпирических данных. Важно подчеркнуть, что сами по себе процедуры наблюдения и эксперимента еще не дают эмпирических фактов. Для этого необходима дополнительная обработка этих данных. Однако такая обработка лишь тогда дает возможность получить эмпирические факты и законы, когда для экспериментальной ситуации выполнен ряд условий. Во-первых, путем абстрагирования обобщения и идеализации изучаемая предметная область должна быть преобразована в конечную форму. Во-вторых система должна быть информационно закрытой, то есть в процессе эксперимента и наблюдения никакие внешние факторы не должны существенно влиять на экспериментальную ситуацию. В-третьих, система должна быть замкнута, то есть в процессе преобразования мы должны получать результаты на том же самом качественном уровне.
Если эти условия выполняются, то эмпирические данные могут служить основанием для эмпирического обобщения. Однако в современном научном познании сложность объектов изучения приводит к тому, что в процессе наблюдения и эксперимента мы получаем очень большое число эмпирических данных. Так, только в одном эксперименте при исследовании элементарных частиц получают несколько тысяч эмпирических данных, и задача состоит в том, чтобы придать им обозримую форму. Это осуществляется путем систематизации и классификации.
В классической науке систематизацию и классификацию реализуют на основе выделения системы наиболее важных признаков. Именно таким способом построены основные классификации. Часто было достаточно найти существенный признак для классификации, чтобы непосредственно прийти к пониманию закона связи в изучаемой предметной области. Так, открытие периодической таблицы химических элементов стало результатом того, что в качестве принципа классификации и систематизации был принят атомный вес элементов. В биологии в качестве основания классификации принимались уровни организации и впоследствии место в биологической эволюции.
Однако во многих случаях приходится иметь дело с таким массивом эмпирических данных, что ручная обработка оказывается невозможной. В этом случае отказываются от использования для классификации только существенных свойств и заменяют их большим числом произвольно взятых свойств. Оказывается, что если таких свойств взять достаточно много, то результат классификации и систематизации будет тем же, что и при использовании существенных свойств.
Количество эмпирических данных, которые накапливаются при наблюдении и эксперименте, в современной науке столь велико, что даже с использованием вычислительной техники требуется много времени для обработки этих данных. Так, спутники передают такое количество информации о Земле и космосе, что по некоторым параметрам обобщение отстает от получения этих данных на несколько лет.
С этой точки зрения особенно важны такие методологические приемы, которые существенно упрощают процесс эмпирического обобщения. Эти приемы основаны на тождестве общего и единичного. В наблюдении и эксперименте мы всегда имеем дело с единичными объектами. Между тем задача научного обобщения состоит в том, чтобы выявить в этом единичном общее, то есть закон. Но один и тот же закон по-разному представлен в множестве тех единичных объектов, через которые он существует и действует. Тогда, когда удается найти такой объект, в котором единичное было бы непосредственно тождественно с общим, ситуация очень упрощается и сравнительно легко удается выявить закон. А когда он найден, то уже легче понять, как он проявляется в других единичных объектах, в которых его действие на первый взгляд вообще не проявляется. Классический пример этого - открытие Менделем законов генетики при изучении гороха. Когда же Мендель попытался показать, что другой, гораздо более сложный объект, подчиняется тем же законам, то, даже зная уже сам закон, Мендель столкнулся с такими трудностями, что чуть было не отказался от своего открытия.
Законы механики можно было сравнительно легко сформулировать потому, что планеты в своем движении вокруг Солнца почти не испытывают возмущающих влияний, затемняющих действия законов механики.
В результате тех упрощений, посредством которых осуществляется систематизация и классификация эмпирических данных, они приобретают обозримую форму и возникает возможность осуществить эмпирическое обобщение, то есть получить эмпирические факты и законы. Однако это вовсе не означает, что всякий раз такая возможность может быть реализована. Дело в том, что сам характер эмпирических данных может не позволить осуществишь обобщения, ведущие к эмпирическим фактам и эмпирическим законам. Существует немало областей, где мы постоянно с этим сталкиваемся. Например, в области парапсихологии накоплен громадный объем эмпирических данных. Однако мы располагаем очень небольшим количеством фактов из области парапсихологии. Именно поэтому она остается как бы в стороне от основного направления развития научной психологии. То же самое мы наблюдаем при исследовании НЛО. Хотя за последнее время накоплен громадный материал наблюдений относительно НЛО, но получить эмпирические факты на основании этих наблюдений трудно или даже невозможно.
Успех эмпирического обобщения требует стандартизации условий наблюдения и эксперимента. Там же, где это невозможно, невозможно и эмпирическое обобщение.
В основе эмпирического обобщения всегда лежит индуктивное умозаключение. Однако, поскольку речь идет о неполной индукции, необходимый и общий вывод возможен лишь в том случае, когда используется по крайней мере принцип причинности. Такая причинная индукция триста лет была основным инструментом индуктивного обобщения в науке. Между тем причинность - это лишь упрощенная форма проявления детерминизма, то есть закона взаимной обусловленности вещей, явлений, процессов.
В XX веке было показано, что для достоверности получаемых результатов необходима статистическая обработка эмпирических данных. Та или иная эмпирическая связь может рассматриваться как эмпирический факт или закон при условии, что частота ее обнаружения отлична от случайного совпадения. Более того, между вероятностями событий должна быть определенная однозначная связь. Только тогда, когда такая связь установлена, мы имеем дело с эмпирическим законом.
Введение понятия вероятности в процесс эмпирического обобщения возможно постольку, поскольку изменяется наше понимание объективной основы детерминации. Наряду с причинно-следственной связью вводится понятие необходимости и случайности. Но случайность, как известно, может рассматриваться и через возможность. Вероятность имеет две формы основания. Во-первых, - случайность, во-вторых, - возможность. Таким образом, эмпирическое обобщение осуществляется на основе таких категорий как причинность, необходимость, случайность и возможность.
В отличие от классической науки современная наука имеет дело со сложными системами, каждая из которых может включать множество переменных. Обобщенно это выражается через понятие «черный ящик». Под черным ящиком понимают такую систему, которая состоит из входа и выхода, каждый из которых представлен множеством переменных. Если определенному набору значений переменных входа системы всегда соответствует одно и то же значение набора переменных выхода, то говорят: система обладает однозначной детерминацией. В этом случае в результате обобщения мы получаем динамический закон или чистую необходимость. Напротив, если определенному набору значений переменных входа соответствует случайный набор значений переменных выхода, то никакое обобщение невозможно. Если же определенному набору значений входа соответствуют определенные вероятности значений переменных выхода, то в результате обобщения мы получаем статистический факт или статистический закон.
В принципе всякий эмпирический факт или эмпирический закон имеет статистическую природу. Это означает, что в любом отдельном случае этот факт может и не обнаруживаться. Лишь при достаточно большом множестве событий он реализуется.
4. Взаимодействие эмпирического и теоретического в научном познании
Хотя эмпирическое обобщение дает нам результаты не менее достоверные, чем выводы теории, все же нередко эмпирические науки оцениваются ниже теоретических наук. Эта оценка имеет некоторые основания. Дело в том, что при помощи эмпирических методов можно установить лишь отдельные эмпирические факты и отдельные эмпирические законы. Между тем связь законов и фактов - это всегда более высокий уровень знания. Но эмпирическое познание не может дать системного представления своих результатов.
Это, однако, не означает, что системный подход вообще не применяется на эмпирическом уровне познания. Напротив, системный метод является одним из основных в современной науке при эмпирическом обобщении. В частности, модель черного ящика, о котором речь шла выше, это как раз пример использования системного подхода в процессе эмпирического обобщения. И все же системный подход здесь ограничен, поскольку он не позволяет представить всю совокупность эмпирических фактов в виде целостной системы.
Вторая ограниченность эмпирического познания - это невозможность выявить внутренние механизмы, определяющие связь эмпирических фактов. Так, применение черного ящика оставляет без ответа вопрос, почему определенное воздействие на вход системы порождает определенную, по крайней мере вероятностно определенную реакцию. Эта принципиальная ограниченность была ярко выявлена в бихевиоризме. Согласно этой концепции описание поведения живых организмов сводится к формуле: стимул - реакция. На первый взгляд это напоминает рефлекторную концепцию Сеченова и Павлова. Однако бихевиоризм совершенно не рассматривает тот механизм, который переводит стимул в реакцию. В то время, как в рефлекторной теории высшей нервной деятельности Сеченова, Павлова по крайней мере постулировался и частично изучался механизм перевода стимула в реакцию через взаимодействие процессов возбуждения и торможения. Принципиальный вопрос здесь состоит в том, можно ли вообще на основании описания черного ящика построить модель, раскрывающую внутренний механизм, переводящий внешнее воздействие в ответную реакцию.
При помощи эмпирических методов выявить такой механизм невозможно, но на уровне теоретического мышления именно это становится главной задачей. Трудность, однако, состоит в том, что не существует алгоритма, программы, используя которые можно было бы целенаправленно перейти от эмпирических фактов к теоретическому объяснению. Это, конечно, не означает, что эмпирические факты не имеют никакого значения для построения научной теории. Напротив, именно они служат стимулом и базисом в поиске решения. Обычно именно накопление эмпирических данных, противоречащих либо уже имеющимся эмпирическим фактам, либо тем теориям, при помощи которых эти факты объясняются, заставляет искать новые теоретические концепции, модели, позволяющие устранить противоречие и построить механизм, объясняющий взаимосвязь фактов изучаемой области.
Однако надо иметь в виду, что такое понимание стимулов к развитию научной теории несколько упрощает реальную ситуацию. Мы знаем немало фактов в науке, которые хотя и точно установлены, но до сих пор не получили общепризнанного теоретического объяснения.
Ярким примером может служить закон всемирного тяготения. Уже триста лет как он установлен эмпирически и, более того, является основой теоретических построений и моделей. С его помощью объясняются многие эмпирические факты. 0днако до сих пор нет общепризнанного объяснения самого механизма действия этого закона. Почему именно тела притягиваются и сила этого притяжения пропорциональна массам и обратно пропорциональна квадрату расстояния между центрами этих масс? Ближе всего к такому объяснению подходит общая теория относительности, для которой сила тяготения - это проявление кривизны пространства. Однако далеко не все теоретики принимают такое объяснение. Подобных примеров можно было бы привести очень много. К тому же нередко ученые как бы не замечают те факты, которые противоречат устоявшимся представлениям. Чтобы объяснить эту ситуацию, была предложена парадигмальная концепция развития научного познания, включавшая научные революции. Согласно этой концепции развитие науки определяется сообществами ученых. Отношения в таком сообществе определяются методологическими, познавательными установками, которые существуют в виде некоторых образцов, которым следуют и которыми руководствуются все члены данного научного сообщества. Объяснению подлежит то, что может быть выведено лишь из фундаментальных концепций, уже принятых данным сообществом, или в соответствии с теми образцами познания и объяснения, которые являются регулятивными принципами для ученых данного сообщества. Отказ от данной совокупности парадигм возникает не тогда, когда обнаруживается несоответствие фундаментальных концепций, принятых данным сообществом, накопившимся фактам, а тогда, когда принятые в нем парадигмы обнаруживают свою неэффективность, когда все меньше и меньше новых результатов можно получить с их помощью, когда растет число тупиковых ситуаций, в которых принятые парадигмы оказываются бесполезными. Именно в этот момент наступает научная революция, состоящая в том, что старые парадигмы отбрасываются и заменяются новыми, после чего все повторяется. Суть этой концепции в том, что решающее значение для научного познания имеют не внешние факторы, в том числе не накопление новых эмпирических фактов, а отношение внутри научного сообщества, поскольку они регулируются парадигмальной структурой.
Несомненно, эта концепция действительно отражает существенный аспект прогресса научного знания.
Однако в ней явно абсолютизируется система внутренних отношений в научном сообществе и роль парадигм, их независимость от накопления эмпирических фактов.
История науки показывает, в частности, в науковедении, что ускоренное развитие научного знания начинается тогда, когда устанавливается связь научного познания с производственными, практическими потребностями общества.
До XVI века развитие научного знания характеризовалось другим законом роста, и это определялось как раз тем, что наука не оказывала существенного влияния на общественное развитие, на рост и особенности производства.