Научная теория

Научная теория

Научная теория

Научная теория — это высшая форма организации научного знания, дающая целостное представление о закономерностях и существенных связях исследуемой области действительности. Термин «теория» происходит от греч. theoria, что значит наблюдение, рассмотрение, исследование, умозрение.

Научная теория представляет собой систему логически взаимосвязанных утверждений, содержит доказательный механизм построения знания, воплощает конкретную программу исследования, что и обеспечивает целостность теории как единой системы знаний. С методологической точки зрения научная теория должна стремиться к максимальной полноте и адекватности описания, целостности и выводимости положений друг из друга, внутренней непротиворечивости.

Компонентами научной теории являются эмпирическая основа (факты, полученные в ходе эксперимента), теоретическая основа (постулаты, законы, в которых описываются идеализированные объекты), логика теории (правила логического вывода и доказательства), совокупность полученных утверждений и результатов.

Научные теории различаются по характеру решаемых ими задач, а также по способам построения и типам реализуемых процедур. Различным формам идеализации и соответственно типам идеализированных объектов соответствуют и различные типы научных теорий. В этой связи научные теории подразделяются на описательные, математизированные, дедуктивные.

Примерами первого типа описательных (эмпирических) теорий являются эволюционная теория Ч. Дарвина, физиологическая теория И. Павлова, большинство современных психологических теорий, традиционные лингвистические теории и т. п. На основании многочисленных опытных данных эти теории описывают определенную группу объектов и явлений, что позволяет им сформулировать общие законы, которые становятся базой теории. Теории этого типа формулируются в обычных естественных языках с привлечением специальной терминологии соответствующей области знания.

Второй тип составляют научные теории, активно использующие аппарат и модели математики. В математической модели конструируется особый идеальный объект, замещающий и представляющий некоторый реальный объект. К этому типу теорий относятся теоретическая физика, генетика, математическая лингвистика и др.

Третий тип — дедуктивные теоретические системы. К необходимости их построения привела задача обоснования математики. Первой дедуктивной теорией называют «Начала» Евклида, построенные с помощью аксиоматического метода. Сначала формулируется исходная основа таких теорий, а затем те утверждения, которые могут быть логически получены из этой основы. Все логические средства, используемые в данных теориях, строго фиксируются, а доказательства теории строятся в соответствии с этими средствами. Дедуктивные теории используют особый формализованный язык. Обладая большой степенью общности, такие теории вместе с тем остро ставят проблему интерпретации, которая является условием превращения формализованного языка в знание в собственном смысле слова.

К научной теории предъявляется ряд требований: адекватность описываемому объекту, полнота описания изучаемой стороны действительности, взаимосвязь различных элементов теории и их внутренняя непротиворечивость и, конечно, соответствие опытным данным. Научная теория развивается под воздействием внутренних (выявленных в самой теории противоречий) и внешних (противоречия между теорией и практикой, данной теорией и новыми фактами) факторов.

С точки зрения языка научная теория представляет собой логически организованное множество высказываний о некотором классе идеальных объектов, их свойствах и отношениях. Возникновение научных теорий неразрывно связано с процессами идеализации и абстрагирования, которые выражаются в научных терминах и понятиях. Так, в математике к идеальным объектам относятся геометрическая точка, линия, плоскость; в логике — умозаключение, доказательство, определение; в классической механике — система материальных точек, абсолютное пространство и время; в истории — понятия «всемирная история», «народ», «человечество» и др.

Теоретические модели действительности представляют собой определенные упрощения, схематизацию и идеализацию действительности. Они содержат целый ряд понятий, которые имеют чисто инструментальный характер. Идеализация объектов в науке производится через предельный переход от фиксируемых в опыте свойств эмпирических объектов к крайним, логически возможным значениям.

Методологи видят цель научных теорий в их способности экономно представлять имеющуюся информацию об определенной предметной области. Так, Э. Мах считал, что в самой объективной действительности никаких формально-логических взаимосвязей между ее свойствами и отношениями, да и самих законов не существует. Логические отношения имеют место только в сфере мышления между понятиями и суждениями.

Функциями научной теории являются: описательная, объяснительная, предсказательная и синтезирующая. Описательная функция связана с установлением эмпирических и экспериментальных законов, так как любая теория дает описание изучаемой области знания, напр., теория относительности описывает движение объектов с большими скоростями, а теория элементарных частиц -строение микромира. Помимо описания объектов соответствующей предметной области теория объясняет их генезис, состав, структуру, функции. Например, теория естественного отбора Ч. Дарвина объясняет причины и механизмы приспособления живых организмов к условиям среды. Благодаря предсказательной функции теория становится практически значимой, она способствует предвидению новых явлений, еще не открытых или не описанных наукой (напр., геологические теории приводят к открытию месторождений полезных ископаемых, новых космических объектов и др.). Синтезирующая функция теории заключается в упорядочении огромной массы эмпирического материала, всевозможных теоретических конструкций, гипотез и пр. Теория концентрирует внимание на существенном в эмпирическом материале, выявляет его внутреннее единство, позволяет объяснить разнообразные явления, опираясь на ряд основоположений. Синтезирующая функция способствует тому, что теория одной научной области может оказывать влияние на другие, смежные области знания и в целом на стиль научного мышления конкретной эпохи.

По отношению к научной теории может осуществляться ряд процедур обоснования (верификация, фальсификация, методологическая рефлексия), связанных с критикой оснований теории.

ТИПОЛОГИЯ НАУЧНЫХ ТЕОРИЙ

Исследуя вопрос о сущности и происхождении научных теорий, необходимо обратить внимание на их классификацию. Науковеды и методологи обычно выделяют три типа научных теорий.

К первому типу теорий относятся описательные (эмпирические) теории — эволюционная теория Ч. Дарвина, физиологическая теория И. Павлова, различные психологические теории, традиционные лингвистические теории и тому подобное. На основании многочисленных опытных данных эти теории описывают определенную группу объектов и явлений, формулируют эмпирические обобщения, а затем и законы, которые становятся базой теории. Теории этого типа формулируются в обычных естественных языках с привлечением лишь специальной терминологии. В них обычно не формулируются явным образом правила используемой логики и не проверяется корректность проведенных доказательств. Описательные теории носят по преимуществу качественный характер.

Второй тип научных теорий составляют математизированные научные теории, использующие аппарат и модели математики. В данных теориях конструируется математическая модель, представляющая собой особый идеальный объект, замещающий и представляющий некий объект реального мира. Примером являются логические теории, теории из области теоретической физики. Обычно эти теории основаны на аксиоматическом методе — наличии ряда базовых аксиом, из которых выводятся все остальные положения теории. Часто к исходным данным аксиомам, которые отвечают признакам очевидности и непротиворечивости, добавляется какая-то гипотеза, возведенная в ранг аксиомы. Такая теория должна быть обязательно проверена на практике.

Третий тип — дедуктивные теоретические системы. К их построению привела задача обоснования математики. Первой дедуктивной теорией явились «Начала» Евклида, построенные с помощью аксиоматического метода. Исходные положения таких теорий формулируются в самом начале, а затем в теорию включаются лишь те утверждения, которые могут быть получены путем логического вывода из этой основы. Все логические средства, используемые в этих теориях, строго фиксируются, и доказательства теории строятся в соответствии с этими средствами. Для построения дедуктивных теорий обычно используются особые формализованные языки. Такие теории обладают большой степенью общности, поэтому возникает очень сложная проблема интерпретации этих теорий, превращение их формального языка в знание в собственном смысле слова.

ФИЛОСОФИЯ И НАУЧНАЯ ТЕОРИЯ

Специфическая роль философии в научном познании состоит в том, что сама философия выступает как орудие или способ познание, наделяющего субъект познания способностью к теоретическому мышлению. Речь идет о том, что ученые осознанно или неосознанно поднимаются на уровень теоретического осмысления бытия и сущности познания, что как только перед ученым раскрывается это осмысление бытия, то можно говорить, что в сознании данного ученого присутствует философия.

Возникает вопрос, в каком виде, она, философия присутствует? На это можно ответить следующим образом. Она присутствует в виде логики и методологии познания, в виде мировоззренческих схем, картины мира, миропонимания, как совокупности наиболее фундаментальных научных положений, с помощью которых человек создает единство в понимании процессов, происходящих в окружающем мире, в виде образа (парадигмы) научных теорий, определенного стиля научного мышления. В том контексте философия является наукой о наиболее общих универсальных законах бытия, формулирует такие понятия и категории, которые в силу своей абстрактности и всеобщности могут синтезировать материал, накопленный во всех других формах сознания, и таким образом создавать синтетические формы сознания, высшие интегральные формы отражения мира. Это такие формы, как мироощущение, миропонимание, картина мира, мировоззрение, и через эти формы интегрального сознания, ученый наделяется такой рефлектирующей способностью, как возможность отражать в категориях, логических конструкциях окружающий мир.

Философия возникла как новая попытка теоретического осмысления мира, обнаружения универсальных связей явлений мира. Ведь первые философы ставили вопрос — из чего все возникает? Что является основой всего? Это означает, что они искали такую абстракцию сущностей, к которой можно свести все другие абстракции мира. Под «абстракцией» понимается отвлеченное понятие, которое отображает какую-то одну сущность. Следовательно, философия дает нашему познанию саму методику построения теории.

Функции научной теории

Теория играет в научном познании комплексную роль, выполняя сразу множество функций, которые могут быть подведены под разные основания. Выделим четыре группы функций научной теории.

  • 1. Первую составляют функции, соответствующие тем конкретным познавательным действиям, которые выполняет научная теория (эти функции аналогичны различным видам гипотез, которые обсуждались в предыдущем параграфе). Их можно назвать группой конкретно-познавательных функций. К ним относятся:
    • — интерпретационная;
    • — описательная;
    • — систематизирующая (обобщающая);
    • — объяснительная;
    • — прогностическая (предсказательная).
  • 2. Построив научную теорию, мы не только умеем объяснять, предсказывать и т.и., но и получаем сам методологический аппарат, который несет с собой научная теория. Этот аппарат может иметь большую новизну и важнейшее значение сам по себе.

Пример. Значение теории электромагнитных явлений Дж. Максвелла состоит не только в их описании. Ее важнейшее достижение связано с выходом к новому типу физических законов вообще благодаря использованию дифференциального исчисления как эффективного инструмента, позволяющего применять этот метод к области электромагнитных и многих других физических явлений.

Таким образом, следует выделить вторую группу — группу методологических функций. В нес входят функции:

  • — инструментальная;
  • — эвристическая.

Инструментальная функция — теория развивает определенный методологический аппарат, позволяющий работать с той или иной областью явлений.

Эвристическая функция имеет более широкое методологическое значение. Это способность научной теории служить исходной точкой и ориентиром для постановки новых проблем, открывать перспективы, стимулировать дальнейший поиск и выдвижение новых идей.

Как говорил А. Эйнштейн, «лучший удел физической теории состоит в том, чтобы указывать путь создания новой, более общей теории, в рамках которой она остается предельным случаем». Эвристическая функция состоит также в плодотворном воздействии научной теории на другие научные области (перенимающие ее методы, использующие ее законы и т.п.).

3. Научные теории имеют важное значение и в фундаментальном плане. Научная теория не может рассматриваться только как средство для объяснений и предсказаний. На самом деле ее ценность для человеческого разума намного выше. Можно сказать, что научная теория — не только средство, но и цель.

Существует точка зрения, которая истолковывает научные теории лишь как удачно сконструированные инструменты для описания, объяснения и предсказания явлений окружающего мира. Эта точка зрения получила название «инструментализм». Она сводит задачи теории к конкретным познавательным и методологическим функциям.

Но такое понимание страдает существенной неполнотой. Трудно представить себе ученого, который исследует неизведанные явления только для того, чтобы в итоге получить инструмент для предсказаний. Движущей силой научного познания является более глубокое начало, которое наиболее ярко видно в фундаментальной науке. Научная теория сама по себе является интеллектуальной ценностью, достоянием человеческого разума. Итак, существует третья группа — фундаментально-теоретических функций, в которую входят функции:

  • — конститутивная;
  • — рационализирующая.

Конститутивная функция представляет способность научной теории в некотором смысле создавать свой собственный объект изучения, формировать специфическую предметную область. Поэтому ее обозначают философским термином «конституировать» (лат. constituere — выстраивать, учреждать). Научная теория открывает новые грани бытия вообще (о которых мы, возможно, и не подозревали до ее построения) и, соответственно, новые перспективы разума.

Рационализирующая функция (продолжающая конститутивную) связана с тем, что создание научной теории дает прирост рационального понимания

мира, и уже одно эго является наградой ученому, а также возвышенной целью научного познания. При построении научной теории наша ближайшая цель — не просто предложить средство объяснения и предсказания, а познать саму рациональность мира, открыть новые грани соразмерности человеческого мышления разумному устройству мироздания.

Это движение к более глубокому, фундаментальному пониманию (говоря философским языком, — к интеллигибельности) мира есть наиболее общая, глобальная задача теоретического познания.

  • 4. Научное познание, разумеется, движимо не только фундаментальнотеоретическими интересами. Теоретическое продвижение разворачивается между двумя полюсами — фундаментальным и конкретно-практическим. Научные теории служат основой для реализации еще одной группы функций — прикладных. В четвертую группу функций входят:
    • — разработка способов управления функционированием объектов и систем;
    • — преобразование объектов и систем (в том или ином направлении, в соответствии с практическими целями);
    • — проектирование и создание новых объектов (с заранее заданными, удовлетворяющими какие-то потребности, свойствами).

Научные теории либо непосредственно решают эти задачи (это касается прежде всего прикладной науки), либо служат базой для развития прикладного знания и технологий.

Итак, перечислим еще раз основные функции научных теорий (начиная с наиболее фундаментальных):

  • 1) фундаментально-теоретические — конститутивная, рационализирующая;
  • 2) методологические — инструментальная, эвристическая;
  • 3) конкретно-познавательные — интерпретационная, описательная и др.;
  • 4) прикладные — проектирование и др.
  • Большое значение этому «новому типу» законов придавал А. Эйнштейн. Он назвал их»структурными законами», описывающими структуру поля и доставляющими знание о немпри переходах малыми шагами во времени и пространстве. См.: Эйнштейн А., Инфелъд Л.Эволюция физики. М., 1965. С. 282—285.
  • Эйнштейн А. Собрание научных трудов : в 4 т. Т. I. М., 1965. С. 568.

1. Кротовые норы

Представьте, что вам нужно попасть в некоторую точку пространства, которая находится очень далеко от вас. На самом деле, буквально каждая точка Вселенной находится очень далеко, ведь с нынешним уровнем развития технологий даже путешествие к краю Солнечной системы — очень длинный путь. При таком сценарии очень хочется срезать углы, чтобы прибыть в точку назначения пораньше. И вот тут и появляется идея кротовых нор.

Как оказалось, общая теория относительности Эйнштейна допускает существование черных дыр, которые служат мостами между различными участками Вселенной или даже выходом в другую Вселенную.

Такой мост имеет форму трубы, соединяющей различные точки в пространстве-времени. И если упростить пространство до двухмерной модели и представить в качестве обыкновенного согнутого листа, то кротовая нора — это открытый туннель, кратчайший путь между его половинами.

Wikipedia

Очевидно, что такой способ перемещения значительно более эффективен и рационален. К сожалению, на сегодня кротовые норы так и остаются теоретической моделью, с которой мы ещё не сталкивались в реальности.

Тем не менее, иногда теоретические модели становятся удивительно хорошим подспорьем для фантазий, и фильм «Интерстеллар», в котором кротовые норы — одна из основных научных концепций, тому прекрасное подтверждение.

2. Теория относительности

В прошлом пункте мы упомянули общую теорию относительности Эйнштейна. Поговорим о ней чуточку подробнее.

Отметим сначала, что есть две теории относительности: специальная и общая.

Специальная теория появилась раньше, и именно она привлекает наше внимание. Она гласит, что ничто во Вселенной не может двигаться быстрее скорости света. Более того, она показывает, что течение времени различно для людей, движущихся с разной скоростью. И тут начинается самое интересное.

Это может быть интересно:

За что дают Нобелевские премии в этом году?

Согласно этой теории, если разделить двух близнецов, и одного оставить на Земле, а другого отправить в космос путешествовать со скоростью, близкой к скорости света, то, когда они встретятся, их возраст будет значительно (еще раз — значительно!) различаться.

И вновь эту идею замечательно иллюстрирует фильм «Интерстеллар». Всё-таки этот фильм однозначно стоит тех 3-х часов, которые вы проведете в компании Мэтью МакКоннахи и окружении многообразных научных теорий, описанных простыми словами.

Вернёмся к теории относительности. По правде говоря, движение, близкое к скорости света, малореализуемо на практике. Тем не менее, даже если вы гуляете с другом и он идёт чуть быстрее вас, то время для него течёт медленней. Разумеется, это разница настолько мала, что вы никогда её не ощутите, но она есть! Именно поэтому, как говорится, хотите оставаться молодыми — двигайтесь!

Лекция физика Эмиля Ахмедова о специальной теории относительности.

3. Судьба Вселенной

Существует несколько основных сценариев конца Вселенной.

1. Большое сжатие (большой хлопок)

Большинство астрофизиков сходятся во мнении, что Вселенная началась с Большого Взрыва. До этого же она была сосредоточена в сингулярности, точке с бесконечной плотностью.

Сценарий большого сжатия предполагает, что однажды расширение Вселенной заменится на обратный процесс, сжатие. И всё пойдет обратным чередом.

Тем не менее, многие физики не воспринимают эту теорию всерьез, поскольку на данный момент Вселенная расширяется, причём делает это с ускорением. Поэтому догадки о том, когда-нибудь это прекратится, не имеют качественного обоснования.

2. Тепловая смерть

Это абсолютная противоположность большому сжатию. Теория предполагает, что расширение будет продолжаться, и в конечном итоге всё, что останется от Вселенной — это элементарные частицы, беспорядочно летающие по Вселенной. Вселенную в буквальном смысле порвёт на мельчайшие частицы.

Дело в том, что согласно законам термодинамики, энтропия в любой замкнутой системе возрастает, а это означает, что рано или поздно вся материя распределится по Вселенной в качестве элементарных частиц.

Все звёзды погаснут и энергии, чтобы зажечь новые, уже просто не будет.

3. Когда время остановилось

Это не самая популярная теория, но она всё же очень интересна. Задумайтесь, есть ли на свете что-то бесконечное? Наверное, если задать такой вопрос большому количеству людей, то самым популярным вариантом ответа будет время. И действительно, должен ведь один момент отличаться от другого, не может ведь всё застыть в одном моменте — раз и навсегда?

Предположим, что существование Вселенной будет длиться бесконечно долго. В таком случае всё, что может произойти, произойдет. В действительности подобное предположение противоречит многим вычислениям. Поэтому учёные выдвинули теорию, что само время конечно и когда-нибудь оно остановится.

Возможно, однажды мы и сами не почувствуем и не поймём, как начнётся начало нашей «бесконечной» жизни, не имеющей никакого смысла.

Искривление пространства-времени.

Wikipedia

6. Антропный принцип

Эта идея отталкивается от того, что Вселенная именно такая, какая нужна нам для жизни. Достаточно удивительный факт, если учесть, что жизни не существовало бы, изменись любая физическая константа на долю процента. Появляется вопрос: если Вселенная идеально подходит для нас, может быть, она и была создана для нас?

Существует два антропных принципа: слабый и сильный.

Слабый принцип утверждает, что Вселенная лишь допускает зарождение жизни. То есть, мы можем заменить вопрос «почему Вселенная устроена именно так, как она устроена?» на «почему Вселенная устроена так, что в ней возникли разумные существа, задающие вопрос о причинах устройства наблюдаемой Вселенной?». Или, проще говоря, мы уже изначально подразумеваем, что во Вселенной зародилась разумная жизнь. Если бы её не было, никто бы не задал вопрос о том, почему Вселенная такая, какая она есть.

Сильный же принцип утверждает, что Вселенная обязана быть устроена так, чтобы в ней могла зародиться жизнь. В поддержку этой недоказанной гипотезы высказывается мнение, что существует некоторый закон, благодаря которому все физические константы обязаны равняться тем значениям, каким они равняются и они не могут от них отличаться.

Таким образом, слабый принцип — это лишь хорошее упражнение на логику: «мы живём, потому что мы живём», а сильный принцип — это уже настоящее поле для споров и рассуждений.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *