Философская энциклопедия - методология естественных наук

МЕТОДОЛОГИЯ ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК — изучение методов познания мира средствами естественных наук. Методология естествознания родилась в 17 в. в трудах Ф. Бэкона и Р. Декарта, посвященных именно методу познания. В дальнейшем методологические идеи развивались в трудах Т. Гоббса, R Бойля, И. Ньютона, Г. В. Лейбница, И. Канта. В 17—18 вв. научное познание не выделялось из философии вообще и методология научного познания мира была включена в гносеологию в целом. Существенное изменение произошло в 1-й пол. 19 в., когда естествознание полностью отделилось от философии и институализировалось как вполне самостоятельная область познавательной деятельности. В середине 19 в. в трудах Дж. Ст. Милля, У. Уэвелла, У. Джевонса, Дж. Гершеля начала складываться специализированная методология естественных наук.

Исключительно важную роль в формировании методологии естественных наук как специализированной формы философского исследования сыграл период второго позитивизма (конец 19— начало 20 в.). В работах Э. Маха, А.Пуанкаре, П. Дюгема и их оппонентов Л. Больцмана и М. Планка формируются основные направления методологии естественных наук и достаточно четко определяется их проблематика. К этому же периоду можно отнести и формирование логикометодологической концепции науки.

Огромным стимулом для развития методологии естественных наук стало создание специальной, затем общей теории относительности, а в 1920-х гг. — квантовой механики. Проникновение науки в области явлений, весьма далекие от повседневного опыта, обнаружение в этих областях принципиально новых закономерностей остро поставило вопрос о методах научного познания, их содержании и эффективности. Поэтому начиная с середины 1920-х гг. методологический анализ естественных наук приобретает очень широкий размах, причем очень важное место в нем занимают работы А. Эйнштейна, Н. Бора, М. Борна, В. Гейзенберга, Е. Вигнера, Г. Веиля и многих других. Существенное влияние на этот процесс оказало интенсивное развитие в 1920—30-х гг. аналитической философии, s особенности ее неопозитивистского варианта. Неопозитивизм, занявший с конца 1920-х гг. доминирующее положение в философии науки, сильно способствовал утверждению логико-методологической концепции науки и развитию методологических исследований.

Этот период продолжался до 1960-х гг., когда большое распространение получают концепции социокультурной детерминации науки, для которых весьма характерна антиметодологическая направленность (Т. Кун, М. Хесс и др.). Это обстоятельство отрицательно сказалось на развитии методологии естественных наук, с начала 1980-х гг. интенсивность методологических исследований существенно снизилась.

В настоящее время можно выделить три основных класса (или типа) концепций науки, конкурирующих между собой: 1) логико-методологические концепции, 2) концепции исторические и 3) концепции социокультурной детерминации науки. Для первого класса характерна высокая степень единства: все они уделяют большое внимание методологии науки. В них методология если не полностью совпадает с самой философией науки, то по крайней мере составляет ее важнейшую часть. Различия между концепциями этого класса в основном заключаются в разном понимании значимости и степени обоснованности разных методов и методологических принципов и соответственно в разном структурировании системы научного метода.

Основная идея класса исторических концепций состоит в том, что содержание научного метода и сама методология научного познания изменяется вместе с изменением науки. В этих концепциях выделяются три периода науки — классический, неклассический и постнеклассический. Однако в концепциях исторического типа понятие методологии научного исследования не имеет достаточно четкого содержания (в отличие от концепций логико-методологического класса). В концепциях социокультурной детерминации науки методология научного познания или вообще игнорируется, или занимает самое незначительное место, В качестве основных направлений методологии естественных наук логико-методологической концепции науки можно выделить: 1) изучение частных методов научного познания; 2) изучение частных методов познания; 3) изучение и анализ фундаментальных методологических принципов научного познания. Общие методы, как правило, включают в себя более частные и специальные, а методологические принципы регулируют применение методов научного познания и позволяют выявлять их существенные аспекты, и, наконец, сами методы часто пересекаются между собой.

К числу общих методов естественнонаучного познания относятся методы эмпирического познания — наблюдение и эксперимент, метод индукции, метод гипотез и аксиоматический метод. Частными и специальными являются: вероятностные методы; методы, используемые в обобщении и осмыслении эмпирических результатов, — единственного сходства и различия, сопутствующих изменений; методы аналогии, мысленного и математического экспериментов.

Наблюдение как способ познания мира используется человечеством с древнейших времен. Начиная с 17 в. более важное место занимает метод эксперимента. Эксперимент отличается от пассивного наблюдения своим активным характером. Экспериментатор не просто наблюдает то, что происходит в ходе изучаемого явления, создает условия, при которых закономерности процессов проявляются более четко. Разработка методологии экспериментального исследования, начатая Ф. Бэконом, получила дальнейшее развитие в трудах Дж. Ст. Милля и группы методологов сер. 19 в. В работах этого периода (17 — середина 19 в.) метод эксперимента выступает в тесном единстве с методом индукции, В трудах Ф. Бэкона и Дж. Ст. Милля разрабатывается система правил индуктивного обобщения результатов эксперимента, которые одновременно являются и методами организации экспериментального исследования. Эти правила представляют собой частные методы естественнонаучного познания — методы единственного сходства и развития сопутствующих изменений и “остатков”. Характерной чертой индуктивистс χοή методологии 17—1-й половины 19 в. является пренебрежительное отношение к методу гипотез.

Изменения, происшедшие в науке во 2-й половине 19 в., состоящие в том, что началось исследование явлений микромира, достаточно удаленных от знакомых и привычных явлений макромира, привели к осознанию принципиальной важности метода гипотез. Методологическое осмысление гипотез и их роли в научном познании, начавшееся в последней трети 19 в., получило очень сильное развитие в нач. 20 в. в связи с возникновением электронной теории и физики атомных и субатомных явлений. Фундаментальные работы А. Пуанкаре “Наука и гипотеза” и П. Дюгема “Физическая теория, ее цель и строение” знаменуют переход от эмпирико-индуктивистской концепции к гипотетико-дедуктивной модели науки. С этого времени метод эксперимента развивается в тесном взаимодействии с методом гипотез, в качестве основной задачи экспериментального исследования рассматривается проверка (подтверждение или опровержение) той или иной гипотезы. Характерной чертой этого периода является исключительно широкое распространение статистических методов обработки опытных данных. Сильнейший импульс применению статистических методов дало создание квантовой механики и ее вероятностная интерпретация. В современной науке метод эксперимента, метод индукции и метод гипотез образуют сложный единый комплекс, в котором отдельные части не отделяются резко друг от друга.

К числу общих методов естественнонаучного познания относится также аксиоматический метод. Основные идеи аксиоматического метода были выдвинуты еще в античности. В дальнейшем аксиоматический метод получил своеобразное преломление в методе принципов И. Ньютона, который представляет собой нетривиальный синтез основных идей метода индукции и аксиоматического метода, когда индуктивные обобщения высокого уровня общности начинают использоваться как фундаментальные аксиомы, кладущиеся в основу дальнейшего исследования. В современной физике аксиоматический метод получил распространение в физике микромира (S — матричная концепция Дж. Чез, аксиоматическая квантовая теория поля в работах Н. Н. Боголюбова, Р. Иоста, А. Вайтмана).

Более специальный (частный) характер носят методы аналогии, мысленного и математического эксперимента. Метод аналогий представляет собой способ формулирования гипотез, основанный на перенесении закономерностей с уже изученных явлений на еще не изученные. Сама идея использования аналогии обсуждалась еще Аристотелем, но широкое распространение этот метод получил только в науке Нового времени. Одним из наиболее ярких его применений является использование Дж. К. Максвеллом гидродинамических аналогий при получении уравнений электромагнитного поля. Метод мысленного эксперимента представляет собой специфический тип теоретического рассуждения. Он, как и многие другие методы, возник еще в античную эпоху (апории Зенона), но особое распространение получил в науке Нового времени. Многие мысленные эксперименты сыграли выдающуюся роль в развитии науки, напр. “демон” Максвелла, “поезд” и “лифт” Эйнштейна, “микроскоп” Гейзенберга. Методологическое исследование метода мысленного эксперимента началось в работах Э. Маха и П. Дюгема, при этом выявились две точки зрения на природу мысленного эксперимента: одна сближает его с обычным экспериментом (Мах), в другой подчеркивается теоретическая сущность метода (Дюгем). В 1970—80-х гг. преобладает изучение специфики мысленного эксперимента именно как специального метода теоретического уровня.

С середины 1970-х гг. в практику научного познания широко вошел метод математического эксперимента. Он основан на интенсивном использовании возможностей современной вычислительной техники. Суть метода состоит во всестороннем изучении большого массива решений некоторой задачи численными методами с варьированием параметров уравнения, а иногда даже самого вида уравнения. Дальнейшее исследование заключается в обобщении результатов численных решений и выделении их инвариантных характеристик. Метод математического эксперимента получил широкое применение в области точного математизированного естествознания.

Кроме изучения общих и специальных методов научного познания важнейшим разделом методологии естественных наук является анализ фундаментальных методологических принципов научного познания. Методологические принципы — это общие требования, предъявляемые к содержанию, структуре и способу организации научного знания. Они относятся к научному знанию в целом, а не к какому-то отдельному разделу или дисциплине. Методологические принципы являются ядром научного метода. Они объединяют и организуют отдельные методы и приемы в единое целое, в единый научный метод. Методологические принципы научного познания регулируют научную деятельность (их часто называют регулятивными принципами или методологическими регулятивами). Именно в силу регулятивной функции эти принципы проводят демаркацию науки от ненауки и псевдонауки. По сути дела методологические принципы создают науку. Вторая важнейшая функция методологических принципов — эвристическая. Регулируя научную деятельность, эти принципы одновременно дают и ориентацию научного поиска, его направление.

В качестве методологических принципов научного познания выступают следующие: принцип подтверждаемости (принцип верификации), принцип наблюдаемости, принцип простоты, принцип соответствия, принцип инвариантности (симметрии) и принцип системности (согласованности). К ним добавляют принцип дополнительности, принцип красоты, экстремальные принципы и некоторые другие.

Сложились два подхода к изучению методологических принципов. Для западной (европейской и американской) методологии науки характерен подход, который можно назвать монофундаменталистским. В этом подходе один принцип рассматривается как доминирующий (главный), а остальные как имеющие вспомогательный характер. Так, в неопозитивизме в качестве доминирующего рассматривался принцип проверяемости (верифицируемости), ав концепции Поппера основным был принцип опровергаемости (фальсифицируемости). В неопозитивизме были проделаны очень интересные исследования принципов наблюдаемости, простоты, согласованности, в концепции Поппера также была развита оригинальная трактовка принципа простоты. Вместе с тем монофундаментализм методологии приводил к существенной односторонности и не позволял выявить все богатство содержания принципов, квалифицировавшихся как второстепенные.

В отечественной методологии науки доминировала полифундаменталистская точка зрения. Эта позиция состоит в том, что все методологические принципы обладают одинаковой важностью и значимостью в научном познании и должны исследоваться совместно. Такой подход позволяет с большей полнотой выявить разные стороны и аспекты каждого из принципов. Но еще большее значение имеет идея системы методологических принципов, т. е. рассмотрения их не просто как совокупности, но именно как системы. Такой подход позволяет существенно углубить понимание содержания самих принципов и выявить иногда совершенно неожиданные их аспекты. Методологический анализ позволяет установить эту системность, состоящую в том, что каждый из принципов, по крайней мере из числа тех, которые прошли жесткую проверку и получили признание, содержательно связан с каждым из остальных. Требования, предъявляемые разными принципами к содержанию и способу организации научного знания, пересекаются между собой, и именно поэтому методологические принципы функционируют в научном познании совместно.

В системе методологических принципов можно выделить две подгруппы. Одна подгруппа — это принципы проверяемости (подтверждаемости), опровергаемости (фальсифицируемости) и наблюдаемости. Они в основном регулируют взаимоотношения теоретического и эмпирического уровней научного знания. Вторая подгруппа — это принципы простоты, соответствия, инвариантности (симметрии) и системности (согласованности). Эти принципы в основном функционируют на теоретическом уровне. Такое разделение в некоторой степени относительно, поскольку все принципы взаимосвязаны и в реальном научном познании они относятся ко всему знанию, т. е. к обоим уровням.

Принцип проверяемости требует возможности эмпирического подтверждения теории. Здесь явно выступает проблема связи теоретического и эмпирического уровней. Но одновременно он накладывает очень важные требования на внутреннюю структуру теории. Эти требования состоят в первую очередь в обязательной интерпретируемости любых следствий, получаемых в рамках данной теории. Неинтерпретируемые результаты должны быть устранены. Это требование проявляется очень разнообразно, начиная от условия конечности любых выражений и кончая требованием исключения принципиально ненаблюдаемых объектов, таких, как, напр., эфир.

Но проверка теории может дать и отрицательный результат. И этот аспект связан с принципом опровергаемости. Принципиальная возможность опровержения и его практическая реальность лежат в основе концепции науки Поппера. Принцип опровергаемости совместно с требованием подтверждаемости образует важнейший критерий демаркации научного знания от различного рода псевдознаний. И естественным развитием этих положений является требование принципиальной наблюдаемости и исключения ненаблюдаемых объектов. В целом требования подтверждаемости, опровергаемости и наблюдаемости можно сформулировать в общем виде как обобщенный принцип проверяемости, включающий в себя разные стороны и аспекты процедуры проверки.

Вторая подгруппа методологических принципов — простоты, соответствия, инвариантности и системности (согласованности) — относится гл. о. к внутренней структуре теорий и взаимоотношениям между теориями.

Принцип простоты (известный еще с 14 в. как “бритва Оккама”) направлен против произвольного размножения гипотетических сущностей. На современном уровне развития научного знания его можно сформулировать как категорическое требование: нельзя каждое явление объяснять своей собственной отдельной гипотезой. Но есть и более слабая форма, рекомендующая предпочитать теорию, основанную на меньшем числе независимых предположений. Это требование в значительной мере совпадает с требованиями, налагаемыми принципом системности научного знания.

Принцип соответствия регулирует взаимоотношения между старыми и новыми теориями, сменяющими старые в процессе развития научного знания. Обычное понимание принципа соответствия состоит в том, что старая теория является некоторым предельным случаем новой и переход от новой теории к старой реализуется в виде предельного перехода (в теории относительности это предельный переход с -” ”о, в квантовой механике h —> 0). Действительное содержание принципа соответствия существенно глубже; он устанавливает не просто возможность предельного перехода от новой теории к старой, но генетическую связь между ними. Старая теория не отвергается (и не опровергается) новой — она образует ступень, основание для создания новой. Фундаментальные структурные составляющие старой теории необходимым образом включаются в структуру новой .теории. И именно эта генетическая связь является основой для возможности обратного перехода от новой теории к старой, причем сам этот переход совершенно необязательно является предельным переходом — существуют и другие формы связи. Такая трактовка принципа соответствия позволяет существенно расширить сферу его эффективного использования.

Принцип инвариантности (симметрии) начал осознаваться и развиваться еще в конце 19 — начале 20 в., но статус методологического принципа приобрел с кон. 1920-х гг., в физике широкое использование получили теоретико-групповые методы. В настоящее время теоретико-групповые методы используются во всех областях точного математизированного естествознания. В связи с этим Е. Вигнер характеризует требования инвариантности как ядро, вокруг которого группируются все остальные элементы теории. Требования инвариантности относятся не только и не столько к явлениям, сколько к самим законам, т. е. являются как бы суперзаконами, законами законов.

Последним из признанных принципов является принцип согласованности или системности научного знания. Этот принцип носит интегральный характер, являясь как бы суперпринципом, объединяющим действие всех остальных принципов. Требование системности организует в единое целое все научное знание, создавая науку, а также все методы и методологические принципы научного познания, формируя научный метод.

Лит.: БэконФ. Новый Органон. — В кн.: Сочинения, т. II. М., 1972; Декарт Р. Рассуждения о методе с приложениями. М., 1953; Милль Дж. Ст. Система логики, силлогистической и индуктивной. М., 1914; Пуанкаре А. О науке. М., 1983; Дюгем П. Физическая теория, ее цель и строение. СПб., 1910; Вейль Г. О философии математики. М.— Л., 1934; Карнап Р. Философские основания физики. М., 1971; Поипер К. Логика и рост научного знания. М., 1983; Баженов Л. Б. Строение и функции естественнонаучной теории. М., 1978; Мамчур Е. А. Проблемы выбора теории. М., 1975; Меркулов И. П. Метод гипотез в истории научного познания. М., 1984; Методологические принципы физики. История и современность. М., 1975; ХакингЯ. Представление и вмешательство. М., 1998; Вигнер Е. Этюды о симметрии. М., 1971.

С. В. Илларионов

Новая философская энциклопедия: В 4 тт. М.: Мысль.

Под редакцией В. С. Стёпина.

2001.