Георгий Рузавин - Методология научного познания [Учебное пособие для вузов]

Дальнейший шаг в построении теории связан с поиском исходных посылок, из которых чисто логически могут быть выведены все другие утверждения теории. Обычно утверждения в виде фактов или эмпирических законов бывают известны до построения теории. Выявить факты и сделать на их основе простейшие обобщения сравнительно нетрудно. Сложнее открыть эмпирические законы, установление которых в развитых науках связано с измерениями и часто предполагает обращение к простейшим абстракциям и идеализациям.

Напомним, что известные из школьного курса физики законы Бойля-Мариотта и Гей-Люссака относятся не к реальным, а идеальным газам. Кроме того, они выражают регулярные связи, между определенными наблюдаемыми их свойствами, а именно, объемом и давлением в первом случае, объемом и температурой — во втором.

Чтобы сделать дальнейший шаг на трудном пути создания теории, необходимо прежде всего установить логическую связь между этими эмпирическими законами. Это было осуществлено с помощью известного уравнения Менделеева-Клапейрона, описывающего параметры состояния идеального газа. Это уравнение можно рассматривать как предпосылку простейшей эмпирической теории, из которой логически выводятся законы Бойля-Мариотта и Шарля Гей-Люссака.

Попытка дальнейшего обобщения этого эмпирического закона наталкивается, однако, на непреодолимые трудности, поскольку требует обращения к ненаблюдаемым объектам и теоретическим понятиям. Как известно, такие понятия и принципы были введены с построением атомно-молекулярной теории вещества, с помощью которой удалось раскрыть внутренний механизм протекающих при этом процессов и тем самым объяснить все известные эмпирические законы.

Приведенный пример является типичным для точного естествознания: по такой схеме были построены теории астрономии, механики, оптики, электромагнетизма, химии и т. д. В таких опытных и фактуальных науках, как психология, социология, политология, география, археология и им подобных, главная трудность состоит в наличии большого числа изолированных от друга эмпирических обобщений и отсутствии надежных эвристических принципов, с помощью которых можно было бы установить логическую связь между ними.

В ходе формирования теории ученым часто приходится обращаться к эвристическим (от греч. heurisko — ищу) приемам и методам, под которыми подразумеваются все те способы поискового мышления, которые не могут быть точно описаны аналитическими средствами. Их главное назначение состоит в том, чтобы способствовать поиску истины, достижению цели или решению проблемы, когда для этого не существует общепризнанных методов и приемов.

Лучше всего особенности эвристики можно проиллюстрировать на примере искусственного интеллекта, где есть немало задач, которые могут быть решены путем перебора всех вариантов и выбора из них оптимального. Но даже если число таких вариантов конечно, оно может быть настолько большим, что справиться с этой задачей будет трудно и быстродействующему компьютеру. Для того чтобы существенно уменьшить число «слепых» переборов наудачу, необходимо найти такой прием, который исключил бы заведомо неправдоподобные варианты. Другим примером может служить эвристическое программирование, которое широко применяется для решения задач, не допускающих точного алгоритмического описания. В более широком смысле к эвристическим методам могут быть отнесены все способы и приемы исследования, опирающиеся на наблюдения, аналогии, мысленные образы и модели, которые облегчают поиск истины, но, конечно, не доказывают ее.

Такие методы и приемы поиска начали использоваться еще в античной науке. Наиболее эффективно их применял Архимед, который назвал их эвристическими, чтобы отличить от доказательных рассуждений. С помощью изобретенного им метода исчерпывания, ему удалось найти объемы многих геометрических тел. Однако придерживаясь традиций греческой математической строгости, Архимед не относил свои результаты к доказательствам. «Факт, к которому мы пришли, — подчеркивал он, — в действительности изложенным рассуждением не доказан, но это рассуждение дало своего рода указание, что вывод верен» [59] Цит. по: Пойа Д. Математика и правдоподобные рассуждения. — М., 1957. — С. 187. .

Эвристические методы исследования теории находят наибольшее применение в развитых эмпирических науках. По ходу изложения мы уже касались ряда примеров их плодотворного использования в качестве специфических средств поиска истины в конкретных науках. Так, принцип соответствия в физике дал возможность построить математический аппарат квантовой механики, опираясь на соответствующим образом модифицированные уравнения классической механики. Принцип дополнительности способствовал раскрытию глубокой диалектической взаимосвязи между корпускулярными и волновыми свойствами микрочастиц материи. Соотношение неопределенностей В. Гейзенберга установило границы точности при измерении сопряженных величин элементарных частиц, таких, как координата и импульс частицы.

Значительно большую роль в процессе построения теории играют мысленный эксперимент и модельные представления. Отвлечение от ряда ограничений реальных экспериментов, позволяющее значительно упрощать и идеализировать изучаемые явления, обеспечило мысленному эксперименту такое широкое применение в точном естествознании, на которое вряд ли может рассчитывать любой другой эвристический метод. Нелишне будет отметить, что еще Галилей в своих исследованиях механических процессов наряду с реальными экспериментами иногда обращался и «к воображаемым», по его терминологии, экспериментам, позволявшим ему представить эти процессы «в чистом виде». В самом деле, принцип инерции классической механики, известный теперь как первый закон Ньютона, мог появиться лишь в результате воображаемого эксперимента, поскольку ни в каком реальном эксперименте невозможно полностью изолировать тело от внешних воздействий.

Мысленный эксперимент справедливо рассматривают как продолжение и теоретическое обобщение эксперимента реального, поскольку именно последний дает наводящие указания о том, как можно было мысленно продолжить процесс и осуществить предельный переход от реальной ситуации к воображаемой, идеальной. Действительно, реальный эксперимент наводит на мысль, что по мере уменьшения воздействия внешних сил на движущееся тело, пройденный им путь увеличивается. Именно это обстоятельство дало возможность предположить, что при отсутствии внешних сил тело будет двигаться равномерно и прямолинейно. Аналогично этому непрерывное уменьшение размеров тела в пределе приводит к образованию понятия материальной точки.