Методи теоретичного пізнання

На теоретичному рівні наукового пізнання учений, досліджує не емпіреї ний обєкт, а деякий теоретичний конструкт, який формується за допомогою абстрагування та ідеалізації.

Абстрагування - уявне відволікання від несуттєвих властивостей, звязків, відносин обєктів і одночасно виділення, фіксування однієї або декількох цікавлять дослідника сторін цих обєктів.

Абстракції ототожнення-уявне відволікання від несуттєвих ознак предметів, виділення істотних та утворення на цій основі загальних понять типу "людина", "дім" і т.п.

Ізолююча абстракція виходить шляхом виділення деяких властивостей, відносин, нерозривно повязаних з предметами матеріального світу, у самостійні сутності ( "стійкість", "розчинність", "електропровідність" і т. д.).

Крім цього в сучасній науці використовуються абстракція конструктівізаціі й інші методи абстрагування.

Ідеалізація - прийом науково-теоретичного дослідження, заснований на процесі абстракції, формування ідеалізованого обєкта.

Ідеалізовані обєкти не існують у дійсності - наприклад, геометрична точка, абсолютно пружне тіло, пряма, абсолютно чорне тіло, ідеальний газ і т.п. Ідеалізація може здійснюватися різними шляхами і грунтуватися на різних види абстракцій. Після абстрагування необхідно виділити питання, що цікавлять нас сторони або властивості сторони або характеристики, гранично посилити або послабити їх і представити як властивості деякого самостійного обєкта. Створення ідеалізованого обєкту дозволяє виділити істотні його сторони, спростити і завдяки цього зробити можливим застосування для його опису точних кількісних методов80.

Пізнавальна цінність ідеалізації обумовлена тим, що за допомогою ідеалізації ми виявляємо деякі закономірні тенденції в чистому вигляді, абстрагуючись від емпірично виявлених конкретних форм їх прояву, від другорядних сторін досліджуваних обєктів. Основне позитивне значення ідеалізації як методу наукового пізнання полягає в тому, що отримуються на її основі теоретичні побудови дозволяють потім ефективно дослідити реальні обєкти і явища. Спрощення, що досягаються з допомогою ідеалізації, полегшують створення теорії, розчиняти закони досліджуваній області явищ матеріального світу. Якщо теорія в цілому правильно описує реальні явища, то правомірні і покладені в її основу ідеалізації.

Метод ідеалізації, щоб стати дуже плідним у багатьох випадках, має в той же час певні обмеження.Розвиток наукового пізнання змушує іноді відмовлятися від прийнятих раніше ідеалізованих уявлень. Так сталося, приміром, при створенні Ейнштейном спеціальної теорії відносності, з якої були виключені ньютонівські ідеалізації «абсолютний простір» і «абсолютне час». Крім того, будь-яка ідеалізація обмежена конкретній областю явищ і служить для вирішення тільки певних проблем.

80 Прикладом може служити введена шляхом ідеалізації у фізику абстракція, відома під назвою абсолютно чорного тіла.Таке тіло наділяється неіснуючим в природі властивістю поглинати абсолютно всю потрапляє на нього променисту енергію, нічого не відображаючи і нічого не пропускаючи крізь себе. Спектр випромінювання абсолютно чорного тіла є ідеальним випадком, бо на нього не впливає природа речовини випромінювача або стан його поверхні. А якщо можна теоретично описати спектральна розподіл щільності енергії випромінювання для ідеального випадку, то можна дещо дізнатися й про процес випромінювання взагалі. Проблемою розрахунку кількості випромінювання, що випускається ідеальним випромінювачем - абсолютно чорним тілом, серйозно зайнявся Макс Планк, який працював над ній довгих чотири роки. Зрештою, в 1890 р. йому вдалось знайти рішення у вигляді формули, яка правильно описувала спектральний розподіл енергії випромінювання абсолютно чорного тіла. Так робота з ідеалізованим обєктом допомогла закласти основи квантової теорії, яка ознаменувала радикальний переворот в науці.

Будучи різновидом абстрагування, ідеалізація допускає елемент чуттєвої наочності. Ця особливість ідеалізації дуже важлива для реалізації такого специфічного методу теоретичного пізнання, яким є уявний експеримент.

Уявний експеримент - побудова уявної моделі (ідеалізованого «квазіобекта») і ідеалізованих умов, що впливають на модель, планомірне зміна цих умов з метою дослідження поведінки системи в них.

Уявний експеримент припускає оперування з обєктом ідеалізованим (заміщує в абстракції обєкт реальний), яке полягає в уявному доборі тих чи інших положень, ситуацій, що дозволяють виявити якісь важливі особливості досліджуваного обєкта.

Зберігаючи подібність з реальним експериментом, уявний експеримент в той же час істотно відрізняється від нього. Ці відмінності полягають у наступному. У реальному експерименті доводиться рахуватися з реальними фізичними обмеженнями та іншими його проведення, з неможливістю у ряді випадків усунути що заважають ходу експерименту впливу ззовні, з перекручуванням в силу зазначених причин одержуваних результатів. У цьому плані уявний експеримент має явну перевагу перед експериментом реальним. У уявному експерименті можна абстрагуватися від дії небажаних факторів, проводячи його в ідеалізованому, «чистому» вигляді. Наукова діяльність Галілея, Ньютона, Максвелла, Карно, Ейнштейна та інших вчених, які заклали основи сучасного природознавства, свідчить про значну роль уявного експерименту у формуванні теоретичних ідей. Історія розвитку фізики багата фактами використання уявних експериментів. Прикладом можуть служити уявні експерименти Галілея, що призвели до відкриття закону інерції; Ейнштейна, який створив теорію відносності і т.п.

Уявний експеримент може мати велику еврістичну вартість, допомагаючи інтерпретувати нове знання, отримане суто математичним шляхом. Це підтверджується багатьма прикладами з історії науки. Одне з них є уявний експеримент В. Гейзенберга, спрямований на розяснення співвідношення невизначеності. У цьому уявному експерименті співвідношення невизначеності було знайдено завдяки абстрагування, що розділило цілісну структуру електрона на дві протилежності: хвилю і корпускул. Тим самим збіг результату уявного експерименту з результатом, досягнутим математичним шляхом, означало доказ обєктивно існуючої суперечності електрона як цільного матеріального освіти і дало можливість зрозуміти це у класичних поняттях.

Важливе значення у теоретичному дослідженні відіграє системний підхід.

Системний підхід (метод) - це спосіб теоретичного уявлення і відтворення обєктів як систем.У центрі його уваги знаходиться вивчення не елементів як таких, а перш за все структури обєкта (характеру і особливостей звязку між елементами) та їх функцією.

Основні моменти системного підходу:

• встановлення складу цілого, його елементів;

• дослідження закономірностей зєднання елементів в систему, тобто структури обєкта;

• у тісному звязку з вивченням структури необхідне вивчення функцій системи та її складових, тобто структурно-функціональний аналіз системи;

• дослідження генезису системи, її кордонів і звязків з іншими системами.

Одним з важливих методів, які використовуються на теоретичному рівні пізнання є гіпотетично-дедуктивний метод.Він полягає у створенні системи дедуктивно повязаних між собою гіпотез, з яких, у кінцевому рахунку, виводять твердження про емпіричних фактах. Цей метод почав використовуватися ще у XVII в., але обєктом методологічного аналізу став порівняно недавно.Найчастіше гіпотетично-дедуктивний метод застосовується в емпіричних науках.

Метод побудови теоретичного знання за допомогою гіпотетично-дедуктивного методу полягає в тому, що спочатку створюється гіпотетична конструкція, яка дедуктивно розгортається і утворює цілу систему гіпотез, з яких виводяться твердження про емпіричних фактах. Потім цю система піддається дослідної перевірки, в ході якої вона уточнюється і конкретизується. Теорія будується як би «зверху» по відношенню до емпіричних даних.

Дедуктивна система гіпотез має ієрархічну структуру. Теорія, яка створюється гіпотетично-дедуктивним методом, може поповнюватися гіпотезами, але до певних меж, поки не виникають труднощі в її подальшому розвитку. У такі періоди стає необхідною розбудова самого ядра теоретичної конструкції, висунення нової гіпотетично-дедуктивної системи, яка змогла б пояснити досліджувані факти без введення додаткових гіпотез і, крім того, передбачити нові факти. Найчастіше в такі періоди висувається не одна, а відразу декілька конкуруючих гіпотетично-дедуктивних систем.

Наприклад, у період перебудови Лоренца електродинаміки конкурували між собою системи самого Лоренца, Ейнштейна і Пуанкаре; в період побудови квантової механіки конкурували хвильова механіка де Бройля-Шредінгера і матрична хвильова механіка Гейзенберга. Кожна гіпотетико-дедуктивна система реалізує особливу програму дослідження, перемагає та дослідницька програма, яка найкращим чином вбирає в себе досвідчені дані й дає прогнози, що є несподіваними з точки зору інших програм.

Одним із виявів гіпотетично-дедуктивного методу є метод математичної гіпотези.Якщо у звичайному гіпотетичному методі спочатку формулюються змістовні припущення про закони, а потім вони отримують відповідне математичне вираження, то при використанні методу математичної гіпотези мислення йде іншим шляхом. Спочатку для пояснення кількісних залежностей вишукуються із суміжних галузей науки придатне математичне рівняння, а потім йому намагаються дати змістовне тлумачення.

Метод математичної гіпотези був використаний під час відкриття законів квантової механіки. Е. Шредінгер для опису руху елементарних частинок взяв за основу хвильове рівняння класичної фізики, але дав іншу інтерпретацію його членів. В результаті створений хвильової варіант квантової механіки. В. Гейзенберг і М. Борн пішли іншим способом у вирішенні цього завдання. Вони взяли канонічні рівняння Гамільтона з класичної механіки, зберігши їх математичну форму або тип рівняння, але ввели в ці рівняння новий тип величин - матриці. У результаті виник матричний варіант квантово-механічної теорії.

У математізірованих галузях наукового знання найчастіше використовують, спосіб дедуктивного побудови теорій, що одержав назву аксіоматичної методу.Вперше він був використаний у побудові геометрії Евкліда. Потім цей метод використовували і розробляли еліатів, Платон, Арістотель.

Аксіоматичної Суть методу полягає в наступному - задається (вибирається) набір вихідних положень що не вимагають доказів - аксіом (що входять в них поняття явно не визначаються в рамках даної теорії).Потім з них шляхом логічної дедукції будується система вивідних пропозицій. Сукупність вихідних аксіом і виведених на їх основі пропозицій утворює аксіоматично побудовану теорію.

Спочатку аксіоми вибиралися як інтуїтивно очевидні (змістовно-аксіоматичний метод). Це накладало певні обмеження на змістовну аксіоматику. Вони були подолані при переході до формальної, а потім формалізованої аксіоматики.

Для сучасної стадії розвитку аксіоматичної методу характерна висунута Гільбертом концепція формального аксіоматичної методу, яка ставить завдання точного опису логічних засобів виведення теорем з аксіом. При формальній аксіоматики аксіоми виводяться як опис деякої системи формальних відносин. Аксіоми в формальної системи розглядаються як своєрідні визначення вихідних понять. У формально аксіоматичних системах формальний розгляд аксіом доповнюється використанням математичної логіки як засобу, що забезпечує суворе виведення з них наслідків. Основна увага при цьому приділяється встановленню несуперечності системи, її повноти, незалежності системи аксіом і т.п.

Побудова формалізованих аксіоматичних систем призвело до великих успіхів насамперед в математиці і навіть породило уявлення про можливості її розвитку суто формальними засобами. Але аксіоматизації є лише однією з методів побудови наукового знання. Її використання як засобу наукового відкриття вельми обмежена. Аксіоматизації здійснюється звичайно після того, як змістовно теорія вже достатньою мірою побудована, і має на меті сприяння більш точного її подання, зокрема суворого виведення всіх наслідків з прийнятих посилок.

Крім того, слід зазначити, що аксіоматичний метод зустрічається з труднощами, на які чітко вказав К. Гедел.У 30-і роки XX в. він довів, що в досить багатою своїми засобами несуперечливою аксіоматичної системі завжди знаходяться твердження, які не виводяться з аксіом.

У логіко-математичних науках та інформатики разом з аксіоматичних широко використовується конструктивістський метод.Суть його полягає в тому, що побудова теорії починають не з аксіом, а з понять, правомірність використання яких вважається інтуїтивно виправданою. Потім задаються

правила побудови нових теоретичних конструкцій. Статус науковості надається лише тим конструктив, які дійсно вдалося построіть81.