Философия и методология науки

● Факт
● Проблема

● Гипотеза
● Закон
● Теория
● Принцип
Динамика научного знания
● Проблема обоснования
● Гипотетико-дедуктивная модель научного исследования (ГДМ)
● Научный прогресс
● Научные революции и традиции

непосредственно совпадали, то всякая наука была бы излишня». [Маркс К.

(1818-1883) Капитал]
Без допущения законов невозможен логически достоверный «переход» от одного единичного события к другому. Также невозможен вывод частных случаев из одних только общих предположения. [необходимы единичные условия в качестве начальных]
Сущность вещей, т.е. закон, которому они подчиняются, всегда искажается и скрывается её проявлениями. Закон всемирного притяжения как таковой не наблюдаем. Мы видим лишь его проявления – движение отдельных земных и небесных тел. Необходимо специальное научное исследование для познания сущности вещей.

по небосводу с Востока на Запад (в Северном полушарии), но

не движение Земли вокруг Солнца. Чтобы согласовать наблюдение с механикой, необходимо знать принцип относительности движения
Как будет двигаться тело, на которое постоянно действует одна и та же сила?
● Равномерно (распространенный, но ошибочный ответ)
● Ускоренно, так как согласно закону механики а = F/m если F > 0, то и а > 0 (а – ускорение; F – сила, действующая на тело; m – масса тела)
Необходимость науки вызвана необходимостью (1) знать законы реальности и (2) знать причины этих законов

универсальность и необходимость научного знания
● Подверженность

критике и опровержению
● Публичность научного знания
● Автономность (только научное сообщество решает вопросы о научном статусе теорий)
● Прогрессивный характер развития
● Необходимость проведения научных исследований
● Наличие когнитивных моделей и методологических предписаний, регулирующих научное исследование

разнообразных когнитивных моделей (КМ) научного исследования (НИ)
Когнитивная модель НИ –

множество предписаний, задающих его онтологию, гносеологию, методологию и этику
Компоненты когнитивной модели НИ:
● Факты
● Проблемы
● Гипотезы
● Законы
● Теории
● Принципы
● Методологии

предсказывает факты, которые её подтверждают, в научном исследовании нет необходимости.
Необходимость

в научном исследовании возникает только тогда, когда некоторые из наблюдаемых фактов, называемых аномальными, противоречат когнитивной модели.
Наука – множество взаимосвязанных научных исследований по разрешению познавательных противоречий между КМ и фактами.

объектов
Развитием гипотез
Испытанием гипотез
Когнитивная
модель
управляет

объекта (явления) и его свойствах. Описание, объяснение и предсказание фактов

зависит от принимаемой теории (КМ)

Функции научного факта
Научный факт – свидетельство о
● реальном существовании проблемного объекта
● свойствах проблемного объекта
● верификации (фальсификации) проверяемых следствий; подтверждении (опровержении) проверяемой гипотезы (КМ)

если он не объясняется общепринятой когнитивной моделью научного исследования.

«Открытие начинается с осознания аномалии» [Кун Т. (1922-1996) Структура научных революций]
Долгое время считалось, что все многоклеточные животные возникли сразу и одновременно, и произошло это событие около 540 миллионов лет назад. Чарльз Дарвин не мог объяснить это явление. Согласно теории естественного отбора виды животных формируются постепенно в ходе пошагового приспособления к условиям среды. Поэтому внезапное появление разнообразных многоклеточных называли «кошмаром Дарвина».
Только недавно палеонтологам стали известны ископаемые животные, жившие раньше указанного рубежа. «Кошмар Дарвина» оказался иллюзией

что существует на самом деле, что является подлинной реальностью с

точки зрения обосновывающей его теории
Факт: Комар вида Anopheles (малярийный комар) – хозяин и переносчик возбудителя тропической малярии (паразита вида Plasmodium). Этот факт был установлен в 1880 г. французским военным врачом
А. Лавераном

Plasmodium falciparum – возбудитель тропической малярии

объекта и формулировкой фактических суждений о его свойствах
Эксперимент – планомерное

материальное или мысленное воздействие на изучаемый объект для формулировки фактов
Правила эксперимента: «(1) Изоляция рассматриваемой системы, (2) ограничение числа переменных параметров, варьирование условий для выяснения зависимости исследуемого эффекта от каждого фактора в отдельности; (3) во многих случаях существенные точные измерения и статистика их результатов» - Борн М. (1882-1970) Моя жизнь и взгляды
Описание – перевод наблюдаемых фактов с языка чувственного восприятия на язык теории
Измерение – квантификация фактов – отображение свойств объекта в виде числовых величин. Делает факты независимыми от частных оценок экспериментатора

схемой научного исследования и аномальным фактом

● Осознается в форме фундаментального вопроса научного исследования и возможных ответов (гипотез); ответ оценивается по двум критериям: (1) степени информативности и (2) степени его истинности
● Предполагает наличие известной информации – предпосылки вопроса, которая выражается посредством постулирования полного (исчерпывающего) множества гипотез: На  Нb  ...  Нz
● Предполагает наличие неизвестной информации – какая именно из гипотез Н содержит истинное решение

В науке «недостаток новых проблем означает отмирание или прекращение самостоятельного развития» (Гильберт Д. (1862-1943) Математические проблемы)

проблемы, способное после подтверждения стать новой теорией или новой частью

старой теории
Функции научной гипотезы
Научная гипотеза – предполагаемое решение научной проблемы,
● способное после подтверждения стать новой теорией или новой частью старой теории
● дающее возможный ответ на основной вопрос научного исследования
● обязанное быть элементом полного множества гипотез исследователя
● требующее обязательного испытания в эксперименте (посредством вывода наблюдаемых следствий и наблюдения)

корректного выдвижения гипотез.
Гипотезы должны:

● Относиться только к реально наблюдаемым и подтверждаемым свойствам явлений. Все, что скрыто от наблюдения, не может быть предметом естественнонаучного знания
● Выдвигаться, чтобы предсказывать новые направления исследования, предвосхищать новые опыты и новые факты
● Выдвигаться после получения новых фактов с целью их лучшего объяснения, уточнения старых гипотез
● Допускать математическую формулировку законов
● Быть способны к независимому подтверждению явлениями другого рода
Гипотезы не могут служить основанием для принятия или исключения научных теорий. И то и другое возможно только на основании опыта

● Существовании объективной регулярности
●

Необходимом характере регулярности

Функции закона
Закон – идеализация, обозначающая
● объективную и необходимую регулярность
● правило сохранения изменяющихся объектов
● компонент теории, предвосхищаемый принципами КМ

вопрос, имеют ли место регулярности и носят ли они необходимый

характер.
 Представляют необходимо истинные обобщения
 Объясняются теориями; выражаются в форме уравнений, величинами которых выступают измеряемые параметры
 Открываются, так как их референты существуют реально; сохраняются в течение развития всей науки

Закон: Всякий человек, укушенный комаром вида Anopheles, заболевает тропической малярией.

знание
● О законах и причинах регулярностей

● Объясняющее и предсказывающее факты и законы
● Помогающее понять исследуемую реальность
Функции теории
Научная теория – модель,
● обозначающая причины (каузальный механизм) наблюдаемой регулярности
● объясняющая и предсказывающая факты
● реализующая принципы КМ

факт является следствием теории

Объяснение закона – доказательство, что данный закон

является следствием теории

Предсказание факта – доказательство, что из данной теории следует факт, который еще не наблюдался

Предсказание закона – доказательство, что из данной теории следует регулярность, которая еще не наблюдалась

имеют место наблюдаемые регулярности (объяснение); и что произойдет, если они

сохранятся в будущем (предсказание)
 Обеспечивают каузальное объяснение законов и понимание реальности
 Не сводятся полностью к составляющим их законам. Объяснительный и предсказательный потенциал теорий всегда превышает потенциал входящих в нее законов и фактов
 Изобретаются (а не открываются) для объяснения, предсказания и понимания законов реальности

 Причина):
Закон 1. Всякий, кто укушен комаром вида

Anopheles, заражается паразитом вида Plasmodium
Закон 2. Всякий, кто заражен паразитом вида Plasmodium, заболевает тропической малярией
Следствие (объясняемая регулярность). Всякий, кто укушен комаром вида Anopheles, заболевает тропической малярией
Причина. Паразит вида Plasmodium, а не «плохой воздух», как полагали ранее, - причина заболевания тропической малярией

(НИ). Вводится посредством философской рефлексии о природе реальности и о

том, как она может быть познана. Объясняют, как именно устроена и работает природа. Модификация или опровержение принципов приводит к научным революциям, изменяющим взгляды на природу реальности и науки
Функции научного принципа
Научный принцип – предвосхищение, объяснение и предсказание
● универсума НИ
● теории НИ
● законов НИ
● фактов НИ

 Универсум (онтологию) исследования – субстрат,

пространство, время и механизм каузальности
 Ограничения на то, что может считаться теоретическим объяснением (причиной землетрясения может быть только нечто материальное, а не бог)
 Форму и содержание научного объяснения посредством норм и идеалов
 Экспериментальные условия истинности теории; что может считаться измеряемой величиной и как она должна быть измерена
 Базисные понятия теории или всей научной дисциплины
 Эвристику НИ; класс допустимых проблем и задач, способов их решения
 Границы эмпирического базиса: что именно должно считаться эмпирическим знанием

на объективный и проверяемый источник его достоверности
Дилемма обоснования Платона: обоснование

либо невозможно, либо если возможно, тривиально и избыточно. Обоснование невозможно, потому что оно ведет или к регрессу, или к принятию необосновываемых начал. Если обоснование возможно, оно тривиально, потому что изо лжи следует все, что угодно, включая истину; истина же не зависит от своих предпосылок. Значит, научное исследование бесполезно.

наглядный опыт (эмпиризм). Лучший метод обоснования – индукция
Единственным достоверным началом

в науке может быть только разум (рационализм). Лучший метод обоснования - дедукция
Наука имеет два достоверных начала – опыт, дающий содержание, и разум, обеспечивающий форму; опыт случаен, разум универсален и необходим (И. Кант). Лучший метод обоснования – синтез обоих начал
Наука не имеет выделенных достоверных начал: в ней всё обосновывает всё. (сетевая модель науки, Л. Лаудан, р. – 1940 г.). Допустимы любые методы.
Наука – сама себя обосновывающая деятельность. Методы науки функционируют по принципу взаимной дополнительности и коррекции

(«никакой логический путь не ведет от наблюдений к основным принципам

теории», Эйнштейн А. Физика и реальность). Законы природы – ненаблюдаемые сущности.
Рационализм не прав, отрицая опыт как основу всякого знания о природе («теоретическая система практически однозначно определяется миром наблюдений» - А. Эйнштейн. Физика и реальность). Разум не дает критерия выбора теорий: х + х = 2х и х + х = х (по какому основанию выбирать, если и то, и другое верно?).
И. Кант не прав, предполагая, что рассудок – причина необходимости и универсальности научных законов. Природа – источник необходимости.
Сетевая модель науки неверна, потому что природа и тем самым факты – относительно независимый аргумент научного исследования. Наши знания приспосабливаются к природе, а не наоборот.
Научное исследование носит циклический и самокорректирующийся характер. Благодаря способности исправлять само себя научное знание постоянно обосновывает себя. Гипотетико-дедуктивная модель (ГДМ) – простейшая модель самокоррекции и самообоснования научного знания.

старой теории
Испытание гипотез
Изобретение гипотез

объединяющая все методы науки в одну взаимозависимую и сама себя

корректирующую «машину»

Теория


Аномальный
факт

Абдукция

Предсказание

Индукция

Объяснение

Предсказываемый факт, не совпадающий ни с одним из объясняемых фактов

«Для применения своего метода теоретик в качестве

фундамента нуждается в некоторых общих предположениях, так называемых принципах, исходя из которых он может вывести следствия. Его деятельность, таким образом, разбивается на два этапа. Во-первых, ему необходимо отыскать эти принципы, во-вторых — развивать вытекающие из этих принципов следствия. Для выполнения второй задачи он основательно вооружен еще со школы. Следовательно, если для некоторой области, т. е. совокупности взаимозависимостей, первая задача решена, то следствия не заставят себя ждать. Совершенно иного рода первая из названных задач, т. е. установление принципов, могущих служить основой для дедукции. Здесь не существует метода, который можно было бы выучить и систематически применять для достижения цели. Исследователь должен, скорее, выведать у природы четко формулируемые общие принципы, отражающие определенные общие черты совокупности множества экспериментально установленных фактов. Если такая

формулировка удалась, начинается развитие следствий, которые часто дают непредвиденные соотношения,

ведущие далеко за пределы области фактов, из которых были получены принципы. Но до тех пор, пока принципы, могущие служить основой для дедукции, не найдены, отдельные опытные факты теоретику бесполезны; ибо он не в состоянии ничего предпринять с единичными эмпирически установленными общими закономерностями. Наоборот, он застывает в беспомощном состоянии перед единичными результатами эмпирического исследования до тех пор, пока не раскроются принципы, которые он сможет сделать основой для дедуктивных построений» - Эйнштейн А. Физика и реальность

правдоподобное) объяснение
Дедукция – вывод необходимых и наблюдаемых следствий
Индукция – подтверждение

или опровержение гипотезы посредством экспериментальной проверки выведенных из нее необходимых следствий
Если следствие верифицируется, проверяемая гипотеза подтверждается и принимается в качестве новой теории или новой части старой теории
Если следствие фальсифицируется, гипотеза опровергается и либо модифицируется, либо отбрасывается; в последнем случае изобретается новая гипотеза

птенцов, как и до того их социальное и половое поведение

вполне отвечали норме. Но когда стали появляться на свет их индюшата, оказалось, что материнское поведение подопытных животных нарушено самым драматическим образом: все глухие индюшки тотчас забивали насмерть своих цыплят, как только те появлялись из своих яиц!» (Лоренц К. Агрессия)
Теория: «Если не предполагать, что у индюшки повреждено что-то еще, кроме слуха, то такое поведение можно объяснить одним: у нее нет ни малейшей врожденной информации о том, как должны выглядеть ее малыши. Она клюет все, что движется около ее гнезда, если оно не настолько велико, чтобы реакция бегства у нее пересилила агрессию. Только писк индюшонка  и ничто больше  посредством врожденного механизма включает материнское поведение, одновременно затормаживая агрессию»
Предсказание: «Если к индюшке, сидящей на гнезде, подтягивать на нитке, как марионетку, натурально сделанное чучело индюшонка, то она клюет его точно так же, как и глухая. Но стоит включить встроенный в эту куклу маленький динамик, из которого раздается магнитофонная запись “плача” индюшонка, нападение резко обрывается вмешательством торможения, явно очень сильного … Индюшка начинает издавать типичные призывные звуки, соответствующие квохтанью домашних кур»
Так как предсказание подтвердилось, подтверждение получила и теория Лоренца. Аномальный факт получил объяснение.

научные исследования, научные методы, научное знание. Понятие прогресса связано с

каждым из перечисленных факторов
Прогресс в науке может быть
● Экономическим (увеличение финансирования)
● Профессиональным (повышение уровня мастерства исследователей)
● Когнитивным (изобретение более фундаментальных теорий)
● Методологическим (появление более эффективных методов исследования)
Не существует единого критерия научного прогресса.
Научный прогресс обсуждается преимущественно как прогресс научного знания

● Изобретения все более универсальных

теорий, каждая последующая из которых включает все предшествующие в качестве своей неизменной части (теория «Все вещества при нагревании расширяются» обобщает теорию «Все металлы при нагревании расширяются» и поэтому более прогрессивна). Критерий прогресса – логическая выводимость. Развитие науки кумулятивно и направлено к абсолютной истине
● Последовательной смены принципиально ложных теорий, каждая из которых отличается от всех предшествующих большим истинным содержанием, большей информативностью и большим числом решаемых проблем (Поппер К.) Развитие науки не кумулятивно и не имеет направления
Прогресс научного знания невозможен, так как
● Все теории несоизмеримы, их сравнение друг с другом невозможно из-за отсутствия нейтрального языка наблюдения. Конвергенция к истине в науке, как и в искусстве, невозможна (Кун Т.) Развитие науки не кумулятивно и не имеет направления

этого нельзя утверждать о его отдельных элементах: не только ученые,

но и все научное сообщество часто ошибается в своих суждениях и оценках
Прогресс научного знания – непрерывный, но неравномерный, нелинейный процесс обобщения, критики, исправления ранее допущенных ошибок и «уплотнения» научных знаний
«Вы не можете рассчитывать на то, что будете приближаться к истине небольшими порциями, шаг за шагом; в некотором месте вам придется прыгнуть, придется отбросить старые понятия и подыскать что-нибудь новое» - Гейзенберг В., немецкий физик-теоретик (1901-1976) «Теория, критика и философия»

● Новая теория логически обобщает все

предшествующие, включая и конкурирующие между собой теории
● Новая теория исправляет и упрощает ранее достигнутый синтез фактов
● Новая теория менее вероятна (более информативна), чем все предшествующие, и одновременно имеет бóльшую область подтверждения, чем ее предшественницы

парадигме (когнитивной модели) научного знания как более успешной. «Под парадигмами

я подразумеваю признанные всеми научные достижения, которые в течение определенного времени дают модель постановки проблем и их решений научному сообществу» - Кун Т. Структура научных революций
Примеры парадигм: «Физика» Аристотеля, «Принципы» и «Оптика» И.Ньютона, «Электричество» Б. Франклина «Химия» А.-Л. Лавуазье, «Геология» Ч. Лайеля, «Основы химии» Д. И. Менделеева, «Происхождение видов» Ч. Дарвина
Научная революция отделяет одну нормальную стадию науки от другой
Работы Ньютона до конца XIX в. служили «программой всех теоретических исследований в физике. Все физические явления сводились к массам, подчиняющимся законам движения Ньютона. Следовало только расширить закон силы, приспосабливая его к кругу рассматриваемых явлений» (Кун Т. Структура научных революций)

● Нормальная наука – стадия развития науки, в

которой доминирует только одна парадигма
● Все явления, не предсказываемые парадигмой, не принимаются во внимание; исследуется только то, что парадигма заведомо предполагает существующим
● Проблемы, предсказываемые парадигмой, считаются принципиально разрешимыми и значимыми
● Новые теории, несовместимые с парадигмой, не разрабатываются, а их авторы игнорируются
● Научные исследования посвящаются исключительно согласованию и уточнению положений и следствий парадигмы, т.е. «наведению в ней порядка»

Нормальная
наука

● Кризис науки – растущие сомнения исследователей в способности

парадигмы успешно объяснять аномалии
● Революционная наука – радикальный результат разрешения кризиса науки – формирование новой парадигмы
«Увеличение конкурирующих вариантов, готовность опробовать что-либо ещё, выражение явного недовольства, обращение за помощью к философии и обсуждение фундаментальных положений — все это симптомы перехода от нормального исследования к экстраординарному» (Кун Т. Структура научных революций)

Революционная
наука

Революционная
наука

Революционная
наука

● Новая парадигма принципиально несовместима со старой

Т. Кун предложил рассматривать оптическую иллюзию «кролик—утка» в качестве примера несовместимости парадигм. «То, что казалось учёному уткой до революции, после революции оказывалось кроликом»

Динамика Эйнштейна и динамика Ньютона «совершенно несовместимы в том же смысле, в каком была показана несовместимость астрономии Коперника и Птолемея: теория Эйнштейна может быть принята только в случае признания того, что теория Ньютона ошибочна» (Кун Т. Структура научных революций)

Революционная
наука

● Новая парадигма изменяет значение базисных понятий

старой парадигмы, меняет взгляд на исследуемую реальность, ставит новые проблемы, предлагает новые методы их решения
● «Решение отказаться от парадигмы всегда одновременно есть решение принять другую парадигму, а приговор, приводящий к такому решению, включает как сопоставление обеих парадигм с природой, так и сравнение парадигм друг с другом» (Кун Т. Структура научных революций)
● Новая парадигма превращается в доминирующую постепенно, а в некоторых случаях незаметно
«Новая научная истина не достигает триумфа путём убеждения своих оппонентов и их просветления, но это, скорее, происходит оттого, что её оппоненты в конце концов умирают и вырастает новое поколение, с ней незнакомое» - Кун Т. Структура научных революций

Революционная
наука

● Физики Аристотеля (384-322 до н.э)

физикой И. Ньютона (1643-1727)
● Космологии К. Птомелея (II в.) космологией Н. Коперника (1473-1543)
● Физики И. Ньютона физикой А. Эйнштейна
● Креационизма теориями Ч. Лайеля (1797-1875) и Ч. Дарвина (1809-1882) о геологической эволюции Земли и естественном отборе
● Теории флогистона теорией химических реакций А. Лавуазье (1743-1794)

Революционная
наука

стакана чая продаются две булочки. Составьте пропорцию таким образом, чтобы

количество стаканов чая и булочек находилось во взаимно однозначном соответствии
Перед Вами три закрытых двери - №1, №2 и №3, за одной из которых находится ценный выигрыш (автомобиль); за остальными двумя ничего нет. Ведущий предлагает Вам указать на дверь с предполагаемым выигрышем. Допустим, Вы выбираете дверь №1. Но прежде чем открыть ее, он открывает, скажем, дверь №3, демонстрируя, что за ней ничего нет, и предлагает Вам изменить выбор на дверь №2. Вопрос: увеличатся ли Ваши шансы выиграть автомобиль, если Вы последуете совету ведущего?