1.5. Что такое научное знание и как оно развивается

Представление о том, что такое наука и в чем специфика научного знания менялось со временем. Большую роль в этом вопросе играло понятие фальсифицируемости или опровержимости теории. Первым шагом было признание того, что научная теория должна содержать положения, которые допускают эмпирическую проверку. По словам К.Поппера исследователь должен "быть смелым, выдвигая гипотезы, и беспощадным, опровергая их" и "честь интеллекта защищается не в окопах доказательств или "верификаций", окружающих чью-либо позицию, но точным определением условий, при которых эта позиция признается непригодной для обороны". В качестве примера неопровержимой теории можно привести теорию пассионарности Л. Гумилева.

Изначально большое значение придавалось и верифицируемости, то есть эмпирической проверяемости научного знания. В то же время следует признать, что критерий достоверности научного знания вряд ли достижим. Давно было понято, что конечной конъюнкции фактуальных высказываний недостаточно для "индуктивного" доказательного обоснования универсальной теории. То есть никакое научное высказывание не может быть вполне обосновано фактами и индуктивной логикой. Отсюда следует, что все теории в равной степени не могут иметь доказательного обоснования.

Представляется обоснованным, что единичного высказывания, выражающего твердо установленный факт, достаточно для опровержения универсальной теории. Отсюда следует, что поскольку нам не дано все потенциально бесконечное множество фактов, соответствующих данной теории, то всегда в будущем может найтись факт, ее опровергающий. Поэтому с точки зрения потенциально бесконечного множества фактов все теории в равной степени гипотетичны.

Наука не может доказательно обосновать ни одной теории, но наука может опровергать. Это означает, что допускается существование фундаментального эмпирического базиса – множества фактуальных высказываний, каждое из которых может служить опровержением какой-либо теории.

Тогда научными считаются не только те высказывания, которые доказательно обоснованны фактами, но и те, которые всего лишь опровержимы, другими словами, "научные" высказывания должны иметь непустое множество потенциальных фальсификаторов. Научная честность требует постоянно стремиться к такому эксперименту, чтобы в случае противоречия между его результатом и проверяемой теорией, последняя была отброшена.

Другими словами, теория является "научной" (или "приемлемой"), если она имеет "эмпирический базис".

Вышеприведенная концепция имеет характерные черты, вступающие в диссонанс с действительной историей науки:

1) проверка является обоюдной схваткой между теорией и экспериментом;

2) единственно важным для ученого результатом такого противоборства является фальсификация: "настоящие открытия – это опровержения научных гипотез".

Однако история науки показывает нечто иное:

1) проверка – это столкновение, по крайней мере, трех сторон: соперничающих теорий и эксперимента;

2) некоторые из наиболее интересных экспериментов дают скорее подтверждение, чем опровержение.

Ни эксперимент, ни сообщение об эксперименте, ни предложение наблюдения, ни хорошо подкрепленная фальсифицирующая гипотеза низшего уровня не могут сами по себе вести к фальсификации. Не может быть никакой фальсификации прежде, чем появится лучшая теория.

По мнению методолога науки И. Лакатоса, в теории важнее всего, что она позволяет предсказывать новые факты. По словам Лейбница: "Лучшей похвалой гипотезе (когда ее истинность уже доказана) является то, что с ее помощью могут быть сделаны предсказания о неизвестном ранее явлении или еще небывалом эксперименте".

Формальная теория удерживается до тех пор, пока проблематичные примеры смогут быть объяснены путем изменения вспомогательных гипотез, присоединенных к этой теории, при котором увеличивается эмпирическое содержание.

Экспериментам не так просто опрокинуть теорию, никакая теория не запрещает ничего заранее. Дело обстоит не так, что мы предлагаем теорию, а Природа может крикнуть "НЕТ"; скорее, мы предлагаем целую связку теорий, а Природа может крикнуть: "ОНИ НЕ СОВМЕСТИМЫ".

И. Лакатос вместо понятия теории вводит в логику открытия в качестве основного понятие ряда теорий. Именно ряд или последовательность теорий, а не одна изолированная теория, оценивается с точки зрения научности или ненаучности. Но элементы этого ряда связаны замечательной непрерывностью, позволяющей называть этот ряд исследовательской программой.

В настоящее время наибольшее распространение получили две концепции развития науки - концепция Т. Куна о научных революциях и сменах парадигм и концепция И. Лакатоса - методология научно-исследовательских программ. Прежде чем подробно рассмотреть концепцию Лакатоса кратко опишем концепцию Т. Куна, чтобы было понятно, почему предпочтение было отдано первой.

Важное в концепции Т.Куна понятие парадигмы означает признанные всеми научные достижения, которые в течение определенного времени дают модель постановки проблем и их решений научному сообществу.

С точки зрения Т. Куна, изменение научного знания – от одной "парадигмы" к другой – процесс, у которого нет и не может быть рациональных правил. Это связано с тем, что разные парадигмы несоизмеримы, поскольку для их сравнения нет рациональных критериев. Каждая парадигма имеет свои собственные критерии. Нет никаких сверх-парадигматических критериев. Изменение в науке – лишь следствие того, что ученые примыкают к движению, имеющему шансы на успех. Следовательно, с позиции Куна, научная революция иррациональна и ее нужно рассматривать специалистам по психологии толпы. С точки зрения Куна, не может быть никакой логики открытия – существует только психология открытия. Изменение научного знания подобно перемене религиозной веры. Если следовать этой концепции, то стратегическое планирование научной работы, как коллективной, так и государственной невозможно и тогда принятие концепции Т. Куна в практическом плане не отличается от ее игнорирования.

Поэтому имеет смысл обратиться к концепции, которая допускает существование закономерностей в развитии научных дисциплин - методологии научно-исследовательских программ И. Лакатоса. В основу своей концепции Лакатос кладет положение о том, что развитие научного знания – это процесс, важнейшие характеристики которого не могут быть втиснуты в схемы индуктивизма. Историческое движение науки может быть объяснено как соперничество научных теорий, победа в котором обеспечивается не накоплением подтверждений, выдвинутых гипотез, а прежде всего эвристическим потенциалом теории, ее способностью обеспечивать получение нового эмпирического знания, ее научной продуктивностью.

Согласно Лакатосу, в науке образуются не просто цепочки сменяющих одна другую теорий, о которых пишет Поппер, но научные исследовательские программы, т.е. совокупности теоретических построений определенной структуры.

Начало программы может быть положено самыми абстрактными утверждениями. Программа складывается из методологических правил: часть из них - это правила, указывающие каких путей исследования нужно избегать (отрицательная эвристика), другая часть – правила, указывающие какие пути следует избирать и как по ним идти.

Отрицательная эвристика: "твердое ядро" программы.

По словам Лакатоса у всех исследовательских программ есть "твердое ядро". Отрицательная эвристика запрещает использовать modus tollens¹, когда речь идет об утверждениях, включенных в "твердое ядро". Вместо этого, мы должны напрягать нашу изобретательность, чтобы прояснять, развивать уже имеющиеся или выдвигать новые "вспомогательные гипотезы", которые образуют защитный пояс вокруг этого ядра; modus tollens своим острием направлен именно на эти гипотезы. Защитный пояс должен выдержать главный удар со стороны проверок; защищая таким образом окостеневшее ядро, он должен приспосабливаться, переделываться или даже полностью заменяться, если этого требуют интересы обороны. Если все это дает прогрессивных сдвиг проблем, исследовательская программа может считаться успешной.

Пример успешной программы – теория тяготения Ньютона. Отрицательная эвристика запрещала применять modus tollens к трем ньютоновским законам динамики и к его закону тяготения.

Положительная эвристика: конструкция "защитного пояса" и относительная автономия теоретической науки.

Положительная эвристика выручает ученого от замешательства перед океаном аномалий. Положительной эвристикой определяется программа, в которую входит система более сложных моделей реальности: внимание ученого сосредоточено на конструировании моделей, соответствующих тем инструкциям, какие изложены в позитивной части его программы. На известные "контрпримеры" и наличные данные он просто на обращает внимания.

Положительная эвристика программы, о "моделях", с помощью которых происходит ее развитие. "Модель" – это множество граничных условий (возможно, вместе с некоторыми "наблюдательными" теориями), о которых известно, что они должны быть заменены в ходе дальнейшего развития программы. "Опровержения" какой-либо конкретной модели полностью предвидимы, и положительная эвристика является стратегией этого предвидения и дальнейшего "переваривания". "Положительная эвристика" исследовательской программы может быть сформулирована как "метафизический принцип". Например у Ньютона: "Планеты – это вращающиеся волчки приблизительно сферической формы, притягивающиеся друг к другу".

Методология научных исследовательских программ объясняет относительную автономность теоретической науки, что является историческим фактом. То, какие проблемы подлежат рациональному выбору ученых, работающих в рамках мощных исследовательских программ, зависит в большей степени от положительной эвристики программы, чем от психологически неприятных, но технически неизбежных аномалий. Аномалии регистрируются, но затем о них стараются забыть, в надежде, что придет время и они обратятся в подкрепление программы. Повышенная чувствительность к аномалиям свойственна только тем ученым, кто занимается упражнениями в духе теории проб и ошибок или работает в регрессивной фазе исследовательской программы, когда положительна эвристика исчерпала свои ресурсы.

По И. Лакатосу: "Зрелая наука состоит из исследовательских программ, которыми предсказываются не только ранее неизвестные факты, но, что особенно важно, предвосхищаются также новые вспомогательные теории; зрелая наука, в отличие от скучной последовательности проб и ошибок, обладает "эвристической силой".

Положительная эвристика мощной программы с самого начала задает общую схему предохранительного пояса: эта эвристическая сила порождает автономию теоретической науки.

Подход Лакатоса позволяет увидеть слабость двух – по видимости весьма различных - видов теоретической работы.

Во-первых, слабость программ, которые подобно марксизму или фрейдизму, конечно, являются "едиными", предлагают грандиозный план, по которому определенного типа вспомогательные теории изобретаются для того, чтобы поглощать аномалии, но которые в действительности всегда изобретают свои вспомогательные теории вослед одним фактам, не предвидя в то же время других.

Во-вторых, она бьет по приглаженным, не требующим воображения скучным сериям "эмпирических" подгонок, которые так часто встречаются, например, в современной социальной психологии. Такого рода подгонки способны с помощью так называемой "статистической техники" сделать возможными некоторые "новые" предсказания и даже наволхвовать несколько неожиданных крупиц истины. Но в таком теоретизировании нет никакой объединяющей идеи, никакой эвристической силы, никакой непрерывности. Из них нельзя составить исследовательскую программу, и в целом они бесполезны.

В отличие от Куна для описания того, как соизмерить или сравнить две конкурирующие программы, Лакатос вводит представление о сдвиге проблем.

“Исследовательская программа считается прогрессирующей тогда, когда ее теоретический рост предвосхищает ее эмпирический рост, то есть когда она с некоторым успехом может предсказывать новые факты (“прогрессивный сдвиг проблемы”). Программа регрессирует, если ее теоретический рост отстает от ее эмпирического роста, то есть когда она дает только запоздалые объяснения либо случайных открытий, либо фактов, предвосхищаемых и открываемых конкурирующей программой (“регрессивный сдвиг проблемы”).

Если исследовательская программа прогрессивно объясняет больше, нежели конкурирующая, то она “вытесняет” ее и эта конкурирующая программа может быть устранена (или, если угодно “отложена”).

Существенный вклад в развитие научной методологии внесли и отечественные исследователи. Так одну из линий развития представляют методологические концепции развития физики М.В. Мостепаненко, В.С. Степина и В.П. Бранского. Согласно "итоговой" концепции Бранского, физическое исследование проходит в своем развитии стадии эмпирического, нефундаментального теоретического, умозрительного и фундаментального теоретического исследования. Высшей формой эмпирического знания является феноменологическая конструкция (некоторая формализованная дедуктивная система). Она строится на основе фундаментального эмпирического закона, полученного методом “проб и ошибок”.

На стадии эмпирического исследования получают эмпирические факты, эмпирические законы и т.д., причем последние основаны на статистическом резюме наблюдений. Наблюдаемость явления предполагает соответствующее орудие наблюдения — измерительный прибор. Таким образом, реальный эксперимент в физике принимает форму измерительного эксперимента, а “продуктом” измерений является количественный чувственный образ. При помощи измерительного эксперимента происходит знаковая фиксация последнего в его приборной части, тем самым объективируя ощущения и восприятия, поскольку они субъективны, ибо не могут включаться в систему физического знания. Следовательно, процедура измерения выделяет из ощущения и восприятия (от эмпирической наглядности) их объективную сторону. Они, впоследствии подвергаются эмпирическому анализу, результатом которого является общее эмпирическое представление.

Переход от эмпирического представления к эмпирическому понятию осуществляется выделением совокупности наглядных признаков в первом, потом синтезируют их, т.е. путем описания наблюдательных процедур, с помощью которых фиксируются эти признаки (“операциональные определения”). В терминах эмпирических понятий формулируются всевозможные (элементарные, интегральные и фундаментальные)1 законы эмпирического уровня физического исследования.

Также уровень непосредственного “конкретного” образует и подтверждающий пункт формирования теории. Таким образом, эмпирическое исследование подразделяется на два фрагмента: исходный (или объясняемый) и подтверждающий (или предсказываемый). Следует иметь в виду, что оба указанных фрагмента относятся к разным предметным областям действительности и представляют собой единство. Поэтому непосредственный переход между ними невозможен.

На стадии нефундаментального теоретического исследования научный работник пытается объяснить известный фундаментальный эмпирический закон и предсказать новый при помощи старого эмпирического знания. “Таким образом, главной проблемой нефундаментального теоретического исследования, — пишет В.П. Бранский, — является поиск нового нефундаментального теоретического закона. Эта проблема решается посредством дедуктивного вывода (“теоретическое доказательство”)”. Из множества доказательств надо выбрать правильное (“строгое”) доказательство, удовлетворяющее известным селективным критериям — логическим и математическим аксиомам и теоремам. При этом возможны три варианта в форме: а) фрагментной теории (как фрагмент старой теории); б) комплексной теории (построенной из фрагментов двух теорий, относящихся к разным предметным областям); в) гибридной или метафорической теории, в рамках которой можно объяснить лишь часть известного эмпирического знания и правильно предсказать часть нового эмпирического знания (некоторые предсказанные эмпирические законы подтверждаются, а некоторые нет). При этом в метафорической теории возникают парадоксы, разрешить которые можно “лишь путем построения новых неэмпирических понятий”.

Проблема построения новых неэмпирических понятий — “конструктов” разрешается посредством умозрительного исследования. Отмечается, что здесь основную роль играет творческое воображение исследователя (создание необычных комбинаций из старого знания), в процессе которого возникают новые представления и понятия.

В целом все исследовательские процедуры, используемые на стадии умозрительного исследования при построении новых конструктов и принципов можно назвать “концептуальной интуицией”.

Фундаментальное теоретическое исследование начинается с процедуры выбора из множества возможных умозрительных принципов, ограниченного числа таких принципов, в частном случае — одного в качестве умозрительной концепции, объясняющей известный закон, и предсказывающей новый, причем предсказание согласуется с экспериментом. Она разрешает не только парадоксы метафорической теории, но и эмпирический парадокс, связанный с тем, что исследование, достигнув ступени феноменологической конструкции, не может продолжаться посредством эмпирических методов.

Ключевой вопрос заключается в том, что является источником "внеэмпирического" содержания нового теоретического знания. По Мостепаненко, источником такого знания является Физическая Картина Мира (ФКМ).

Физику образуют, по В. Гейзенбергу, несколько “замкнутых систем понятий”, т.е. независимых друг от друга физических теорий, которых объединяют общие положения. “В процессе приведения этих положений в соответствие друг с другом, — пишет М. В. Мостепаненко, — возникает единая система исходных понятий и принципов физики, которая, во-первых, служит средством связи между различными теориями и, во-вторых, служит общей характеристикой состояния на данном этапе ее развития”.

Связь таких положений в систему, реализованных с помощью (и на основе) философских идей, надо полагать, образует ФКМ. Она несводима к теоретическим предпосылкам уже имеющихся теорий.

Эта система “развивается как единое целое по присущим ей законам и служит источником теоретических предпосылок еще не созданных физических теорий”.

Вот обобщенное определение ФКМ, данное М.В. Мостепаненко: “… физическую картину мира следует понимать как идеальную модель природы, включающую в себя наиболее общие понятия, принципы и гипотезы физики и характеризующую определенный исторический этап ее развития”.

Различные ФКМ, существовавшие в истории физики, как и парадигмы Т.Куна, возникали и разрушались. Перестройка ФКМ, как и парадигмы Куна, связана с накоплением “аномальных” опытных данных, необъяснимых теориями, возникающих в рамках данной ФКМ. Поэтому возникает необходимость выдвижения качественно новых понятий, гипотез, принципов, выходящих за пределы существующей ФКМ. “Поскольку всякая физическая теория исходит из некоторых общих понятий, гипотез, принципов, входящих в физическую картину мира, — пишет М.В. Мостепаненко, — постольку построению каждой теории должно предшествовать создание физической картины мира или по крайней мере некоторых ее элементов”.

Методологические представления об устройстве научного знания и о зрелой научной дисциплине формировались на основе материала физики, как образца развитой науки. Но поскольку нас интересует возможность применения методологии не только к физике, но и изучению биологических объектов, то определенный интерес представляет общий подход, который развивался в нашей стране Г.П. Щедровицким. Много внимания в его работах было уделено вопросам практического и сознательного применения методологии в научном поиске.