Загальнонаукові методи теоретичного пізнання

План

1. Абстрагування. Сходження від абстрактного до конкретного

2. Ідеалізація. Уявний експеримент

3. Формалізація. Мова науки

4. Індукція та дедукція

Абстрагування. Сходження від абстрактного до конкретного

Процес пізнання завжди починається з розгляду конкретних предметів і явищ, їхніх зовнішніх ознак, властивостей, зв'язків, які людина сприймає за допомогою органів чуття. Тільки в результаті вивчення чуттєво-конкретного людина приходить до якихось узагальнених уявлень, понять, тих чи інших теоретичних положень, тобто до наукових абстракцій. Формування цих абстракцій пов'язане зі складним процесом мислення, що має здатність до абстрагування.

У процесі абстрагування відбувається перехід (сходження) від чуттєво сприйнятих конкретних об'єктів (з усіма їх властивостями, сторонами й т.д.) до абстрактних уявлень про них, відтворених у мисленні. Абстрагування, таким чином, полягає в уявному нехтуванні якимись менш істотними властивостями, ознаками, зв'язками досліджуваного об'єкта з одночасним виділенням, формуванням однієї чи декількох істотних ознак, властивостей, зв'язків цього об'єкта. Результат, одержаний у процесі абстрагування, називають абстракцією (або використовують термін "абстрактне" — на відміну від "конкретного").

У науковому пізнанні широко застосовуються, наприклад, абстракції ототожнення та ізолюючі абстракції. Абстракція ототожнення являє собою поняття, що є результатом ототожнення деякої множини предметів (при цьому відволікаються від цілого ряду індивідуальних властивостей, ознак даних предметів) та об'єднання їх в особливу групу. Прикладом може бути групування всієї різноманітності рослин і тварин, які існують на нашій планеті, в особливі види, роди, родини й т.д. Ізолююча абстракція є результатом виділення певних властивостей, ознак, взаємозв'язків, нерозривно пов'язаних із предметами матеріального світу, у самостійні сутності ("стійкість", "розчинність", "електропровідність" і т.п.).

Перехід від чуттєво-конкретного до абстрактного завжди пов'язаний із певним спрощенням дійсності. Разом з тим, сходячи від чуттєво-конкретного до абстрактного, теоретичного, дослідник має можливість глибше зрозуміти досліджуваний об'єкт, усвідомити його сутність.

Звичайно, в історії науки мали місце й помилкові, хибні абстракції, які не відображали, по суті, нічого в об'єктивному світі (ефір, теплород, життєва сила, електрична рідина й т.п.). Використання подібних "мертвих абстракцій" створювало лише видимість пояснення явищ, що спостерігалися. Насправді ніякого поглибленого пізнання в цьому випадку не відбувалося.

Розвиток природознавства спричинив до відкриття нових справжніх ознак, властивостей, зв'язків об'єктів та явищ матеріального світу. Необхідною умовою прогресу пізнання стало створення по-справжньому наукових, а не "примарних" абстракцій, що дозволило глибше пізнати сутність досліджуваних явищ. Процес переходу від чуттєво-емпіричних, наочних уявлень про досліджувані явища до формування певних абстрактних, теоретичних конструкцій, що відображають сутність цих явищ, лежить в основі розвитку будь-якої науки.

Це добре простежується на прикладі розвитку вчення про електрику, зокрема прогресу в пізнанні електромагнітних явищ. Друга половина 19 століття почалася без особливих успіхів у теоретичному осмисленні сфери різноманітних явищ, пов'язаних з електрикою. Ф. Енгельс, відзначаючи "всюдисушість електрики", що виявляється у всіляких природних процесах, вказував у той же час на те, що "вона є саме тією формою руху, щодо сутності якої ще дуже багато не зрозуміло". "У вченні про електрику, — писав він, — ми маємо перед собою... якесь невпевнене блукання в темряві, не пов'язані один з одним дослідження й багато дослідів окремих учених, які атакують невідому область урозбрід, як орда кочових наїзників".

Знадобився величезний теоретичний талант Максвелла, який, спираючись на фарадеївські чуттєво-наочні, емпіричні уявлення про електромагнітні явища, створив свою теорію електромагнітного поля. Максвелл надав ідеям Фарадея теоретичної довершеності, увів точне поняття "електромагнітного поля", сформулював математичні закони цього поля.

Оскільки конкретне (тобто реальні об'єкти, процеси матеріального світу) є сукупністю безлічі властивостей, ознак, внутрішніх і зовнішніх зв'язків і відносин, його неможливо пізнати у всій його різноманітності, залишаючись на етапі чуттєвого пізнання, обмежуючись ним. Тому й виникає потреба в теоретичному осмисленні конкретного, тобто в сходженні від чуттєво-конкретного до абстрактного.

Але формування наукових абстракцій, загальних теоретичних положень не є кінцевою метою пізнання, а являє собою тільки засіб для більш глибокого, різнобічного пізнання конкретного. Тому необхідний подальший рух (сходження) пізнання від досягнутого абстрактного знову ж таки до конкретного. Одержане на цьому етапі знання про конкретне буде якісно іншим у порівнянні з тим, із чого починався процес чуттєвого пізнання. Іншими словами, конкретне на початку процесу пізнання (чуттєво-конкретне, що є його вихідним моментом) і конкретне, що осягається наприкінці пізнавального процесу (його називають логічно-конкретним, підкреслюючи роль абстрактного мислення в його усвідомленні), докорінно відрізнятимуться одне від одного.

Логічно-конкретне — це конкретне у всьому багатстві його змісту, теоретично відтворене в мисленні дослідника. Воно містить у собі вже не тільки чуттєво сприйняте, але і щось приховане, недоступне для чуттєвого сприйняття, щось істотне, закономірне, зрозуміле лише завдяки теоретичному мисленню, певним абстракціям.

Наприклад, розуміння електромагнітних явищ (конкретного) після появи знаменитих рівнянь Максвелла істотно розширилося й збагатилося. З його математичних абстракцій випливали важливі висновки, що стосуються конкретних проявів електромагнітного поля. Ці висновки свідчили, що будь-яка зміна з часом електричного поля зумовлює появу поля магнітного і, навпаки; що реально існують електромагнітні хвилі (згодом експериментально відкриті Герцом); що швидкість поширення їх у пустоті така ж, як і швидкість поширення в ній світла (звідси випливало, що світло має електромагнітну природу); що електромагнітна хвиля переносить певну енергію; що при зіткненні з перешкодою ця хвиля повинна чинити на неї тиск (який уперше виміряв російський фізик П. М. Лебедев, встановивши, що він збігається з теоретичним значенням, яке встановив Максвелл) і т.д.

Нові наукові дані істотно похитнули колишню механістичну картину світу, фундамент якої заклав ще І. Ньютон. Уявлення про навколишній світ змінилися. Вони стали більш різноманітними й значно багатшими за змістом.

Розглянуте вище сходження від абстрактного до конкретного характеризує загальну спрямованість науково-теоретичного пізнання, що має на меті перехід від менш змістовного до більш змістовного знання. Інакше кажучи, дослідник одержує в підсумку цілісну картину досліджуваного об'єкта у всьому багатстві його змісту.

Ідеалізація. Уявний експеримент

Розумова діяльність дослідника в процесі наукового пізнання передбачає особливий вид абстрагування, який називають ідеалізацією. Ідеалізація являє собою уявне внесення певних змін у досліджуваний об'єкт відповідно до мети дослідження.

У результаті таких змін можуть бути, наприклад, вилучені з розгляду якісь властивості, ознаки, зв'язки об'єктів. Так, під широко розповсюдженою в механіці ідеалізацією, що має назву матеріальної точки, слід розуміти тіло, розмірами якого можна знехтувати. Такий абстрактний об'єкт зручний при описуванні його руху. Причому подібна абстракція є прийнятною в процесі дослідження будь-яких реальних об'єктів — від молекул та атомів при розгляді багатьох задач статистичної фізики і до планет Сонячної системи при вивченні, наприклад, їх руху навколо Сонця.

Зміни об'єкта в процесі ідеалізації можуть відбуватися також шляхом надання йому якихось особливих властивостей, яких у реальній дійсності не існує. Прикладом такого виду ідеалізації у фізиці може бути абстракція, відома під назвою абсолютно чорного тіла. Таке тіло наділяється неіснуючою у природі властивістю поглинати абсолютно всю променисту енергію, що надходить на його поверхню, нічого не відбиваючи. Спектр випромінювання абсолютно чорного тіла є ідеальним випадком, тому що на нього ніяк не впливає природа речовини випромінювача або стан його поверхні. А якщо можна теоретично описати спектральний розподіл густини енергії випромінювання для ідеального випадку, то можна дещо довідатися і про процес випромінювання в цілому.

Зазначена ідеалізація відіграла важливу роль у прогресі наукового пізнання в галузі фізики, тому що допомогла виявити помилковість деяких уявлень, що існували в другій половині 19 століття. Ці уявлення у випадку дослідження абсолютно чорного тіла призводили до парадоксальної ситуації.

Фізики почали працювати над проблемою випромінювання абсолютно чорного тіла наприкінці минулого століття. Почавши з припущень, що грунтувалися на законах класичної термодинаміки та оптики, вони спробували вивести формулу енергетичного спектра випромінювання. Ці спроби зазнали невдачі, тому що з ними був пов'язаний висновок, відомий під назвою "ультрафіолетової катастрофи". Із теорії випливало, що абсолютно чорне тіло, нагріте до високих температур, повинно випромінювати нескінченно велику кількість енергії на високих частотах, тобто в ультрафіолетовій частині спектра й за її межами... У випадку абсолютно чорного тіла теорія пророкувала катастрофу, однак прогноз не справдився.

Проблемою розрахунку кількості енергії, яку випромінює ідеальний випромінювач — абсолютно чорне тіло, — серйозно зайнявся Макс Планк. Він працював над цією проблемою довгих чотири роки. Нарешті, у 1900 році йому вдалося знайти вирішення у вигляді формули, що правильно описувала спектральний розподіл енергії випромінювання абсолютно чорного тіла. Так робота з ідеалізованим об'єктом допомогла закласти основи квантової теорії, яка ознаменувала радикальний переворот у науці.

Доцільність використання ідеалізації визначають такі обставини.

По-перше, ідеалізація доцільна тоді, коли реальні об'єкти, які слід дослідити, досить складні за наявних засобів теоретичного (зокрема математичного) аналізу, а стосовно ідеалізованого випадку можна, використавши ці засоби, побудувати й розвинути теорію, яка за певних умов ефективно описуватиме властивості й поведінку цих реальних об'єктів.