Закони науки

, Способи їх відкриття та обгрунтування

1. Закони та їх роль у науковому дослідженні.

Відкриття та формулювання законів становить найважливішу мета наукового дослідження: саме за допомогою законів висловлюються істотні зв'язки і відносини предметів і явищ об'єктивного світу.

Усі предмети і явища реального світу знаходяться у вічному процесі зміни і руху. Там, де на поверхні ці зміни здаються випадковими, не зв'язаними один з одним, наука розкриває глибокі, внутрішні зв'язки, в яких відображаються стійкі, повторювані, інваріантні відносини між явищами. Спираючись на закони, наука отримує можливість не тільки пояснювати існуючі факти та події, а й передбачати нові. Без цього немислима свідома, цілеспрямована практична діяльність.

Шлях до закону лежить через гіпотезу. Дійсно, щоб встановити суттєві зв'язки між явищами, мало одних спостережень і експериментів. З їх допомогою ми можемо виявити лише залежності між емпірично спостережуваними властивостями і характеристиками явищ. Таким шляхом можуть бути відкриті тільки порівняно прості, так звані емпіричні закони. Більш глибокі наукові або теоретичні закони відносяться до неспостережуваних об'єктах. Такі закони містять у своєму складі поняття, які не можна ні безпосередньо отримати з досвіду, ні перевірити на досвіді. Тому відкриття теоретичних законів неминуче пов'язане із зверненням до гіпотези, за допомогою якої намагаються намацати шукану закономірність. Перебравши безліч різних гіпотез, вчений може знайти таку, яка добре підтверджується усіма відомими йому фактами. Тому в самій попередньої формі закон можна охарактеризувати як добре підтверджену гіпотезу.

У своїх пошуках закону дослідник керується певною стратегією. Він прагне знайти таку теоретичну схему або ідеалізовану ситуацію, за допомогою якої він зміг би в чистому вигляді подати знайдену ним закономірність. Іншими словами, щоб сформулювати закон науки, необхідно абстрагуватися від усіх несуттєвих зв'язків і відносин досліджуваної об'єктивної дійсності і виділити лише зв'язку суттєві, повторювані, необхідні.

Процес осягнення закону, як і процес пізнання в цілому, йде від істин неповних, відносних, обмежених до істин все більш повним, конкретним, абсолютним. Це означає, що в процесі наукового пізнання вчені виділяють все більш глибокі і істотні зв'язки реальної дійсності.

Другий істотний момент, який пов'язаний з розумінням законів науки, належить до визначення їх місця в загальній системі теоретичного знання. Закони становлять ядро ​​будь-якої наукової теорії. Правильно зрозуміти роль і значення закону можна лише в рамках певної наукової теорії або системи, де ясно видно логічний зв'язок між різними законами, їх застосування в побудові подальших висновків теорії, характер зв'язку з емпіричними даними. Як правило, всякий знову відкритий закон вчені прагнуть включити в деяку систему теоретичного знання, пов'язати його з іншими, відомими вже законами. Це змушує дослідника постійно аналізувати закони в контексті більш широкої теоретичної системи.

Пошуки окремих, ізольованих законів у кращому випадку характеризують нерозвинену, дотеоретіческую стадію формування науки. У сучасній, розвиненій науці закон виступає як складовий елемент наукової теорії, що відображає за допомогою системи понять, принципів, гіпотез і законів більш широкий фрагмент дійсності, ніж окремий закон. У свою чергу система наукових теорій і дисциплін прагне відобразити єдність і зв'язок, який існує в реальній картині світу.

2. Логіко-гносеологічний аналіз поняття "науковий закон"

З'ясувавши об'єктивний зміст категорії закону, необхідно ближче і конкретніше розглянути зміст і форму самого поняття "науковий закон". Попередньо ми визначили науковий закон як добре підтверджену гіпотезу. Але не всяка добре підтверджена гіпотеза служить законом. Підкреслюючи тісний зв'язок гіпотези з законом, ми хочемо насамперед вказати на вирішальну роль гіпотези в пошуках і відкритті законів науки.

У дослідних науках не існує іншого шляху відкриття законів, крім постійного висування і перевірки гіпотез. У процесі наукового дослідження гіпотези, що суперечать емпіричним даним, відкидаються, а ті, які мають менший рівень підтвердження, замінюються гіпотезами, що мають більш високу ступінь. При цьому збільшення ступеня підтвердження в значній мірі залежить від того, чи може бути гіпотеза включена в систему теоретичного знання. Тоді про надійність гіпотези можна судити не тільки по тих емпірично перевіряється наслідків, які з неї безпосередньо випливають, а й за наслідками інших гіпотез, які в рамках теорії логічно з нею пов'язані.

Як приклад можна показати, як за допомогою гіпотетико-дедуктивного методу Галілей відкрив закон вільного падіння тіл. Спочатку він, як і багато його попередники, виходив з інтуїтивно більш очевидною гіпотези, що швидкість падіння пропорційна пройденого шляху. Однак слідства з цієї гіпотези суперечили емпіричним даним, і тому Галілей змушений був відмовитися від неї. Йому потрібно було близько трьох десятків років, щоб знайти гіпотезу, наслідки якої добре підтверджувалися на досвіді. Щоб прийти до вірної гіпотезі, Кеплеру довелося проаналізувати дев'ятнадцять різних припущень про геометричній орбіті Марса. Спочатку він виходив з найпростішої гіпотези, відповідно до якої ця орбіта має форму кола, але таке припущення не підтверджувалося даними астрономічних спостережень. У принципі такий загальний шлях відкриття закону. Вчений рідко відразу знаходить вірну ідею. Починаючи з найпростіших гіпотез, він постійно вносить в них корективи і знову перевіряє їх на досвіді. В науках, де можлива математична обробка результатів спостережень і експериментів, така перевірка здійснюється шляхом порівняння теоретично обчислених значень з фактичними результатами вимірювань. Саме таким шляхом Галілей зміг переконатися в правильності своєї гіпотези і остаточно сформулювати їх у вигляді закону вільного падіння тіл. Цей закон, як і багато інших законів теоретичного природознавства, представлений в математичній формі, що значно полегшує його перевірку і робить легко доступній для огляду зв'язок між величинами, яку він висловлює. Тому ми скористаємося ним для того, щоб уточнити поняття закону, яке принаймні використовується в найбільш розвинених галузях сучасного природознавства.

Як видно з формули

,

закон вільного падіння математично виражається за допомогою функціональної залежності двох змінних величин: часу t та шляхи S. Першу з цих величин ми приймаємо в якості незалежної змінної, або аргументу, другу - залежною змінною, або функції. У свою чергу ці змінні величини відображають реальну взаємозв'язок таких властивостей тіла, як шлях і час падіння. Вибравши відповідні одиниці вимірювання, ми можемо висловити ці фізичні властивості або величини за допомогою чисел. Таким шляхом виявляється можливим піддати математичного аналізу взаємозв'язок між самими різними за своєю конкретною природою фізичними або іншими властивостями реальних предметів і процесів. Усі труднощі при цьому буде полягати не стільки в тому, щоб знайти відповідну математичну функцію для відображення залежності між властивостями, скільки в тому, щоб виявити такий зв'язок фактично. Інакше кажучи, завдання полягає в тому, щоб абстрагуватися від усіх несуттєвих факторів досліджуваного процесу і виділити властивості та фактори суттєві, основні, що визначають хід процесу. Дійсно, інтуїтивно ми цілком можемо допустити, що відстань, пройдена падаючим тілом, залежить від його маси, швидкості, а може бути, навіть і температури. Однак фізичний досвід не підтверджує ці припущення.

Питання про те, які чинники впливають на хід процесу, а від яких можна абстрагуватися, представляє дуже складну проблему. Її рішення пов'язане з висуванням гіпотез і їх подальшою перевіркою. Міркуючи абстрактно, можна припустити нескінченна безліч гіпотез, в яких враховувалася б вплив різних факторів на процес. Ясно, однак, що перевірити всі їх експериментально немає ніякої практичної можливості. Повертаючись до закону вільного падіння, ми бачимо, що рух падаючого тіла завжди відбувається однаковим шляхом і залежить насамперед від часу. Але у формулі закону зустрічаються також початковий шлях, пройдений тілом S0, і його початкова швидкість V0, які представляють фіксовані величини, або параметри. Вони характеризують первинний стан руху будь-якого конкретного фізичного тіла. Якщо відомі ці початкові умови, то ми можемо точно описати його поведінку в будь-який момент часу, тобто в даному випадку знайти шлях, пройдений падаючим тілом протягом будь-якого проміжку часу.

Можливість абстрагування законів руху з хаотичного безлічі відбуваються навколо нас явищ, зауважує відомий американський фізик Е. Вігнер, грунтується на двох обставинах. По-перше, у багатьох випадках вдається виділити безліч початкових умов, яке містить все те, що істотно для цікавлять нас явищ. У класичному прикладі вільно падаючого тіла можна знехтувати майже всіма умовами, крім початкового положення і початковою швидкістю: його поведінка завжди буде одним і тим же, незалежно від ступеня освітленості, наявності поблизу від нього інших тіл, їх температури і т. д. Не менш важливе значення має та обставина, що при одних і тих же істотних початкових умов результат буде одним і тим же незалежно від того, де і коли ми їх реалізуємо. Інакше кажучи, абсолютне положення і час ніколи не є суттєвими початковими умовами. Це твердження, продовжує Вігнер, стало першим і, можливо, найбільш важливим принципом інваріантності у фізиці. Якби не було її, ми б не могли відкривати закони природи.

Існування стійких, постійних інваріантних відносин серед безупинно змінюються властивостей, ознак і характеристик предметів і явищ служить основою для виділення або абстрагування законів. При цьому байдуже, чи йде мова про властивості окремо взятого предмета або різних предметів. Як самі предмети, так і їх властивості не залишаються однаковими, вони відчувають різні зміни, які в природних науках описуються за допомогою змінних величин. Як би не мінялися властивості і характеристики предметів і процесів, в їх зміні завжди можна виділити деякі стійкі, постійні відносини. Хоча відстань, пройдена падаючим тілом, безперервно змінюється з плином часу, ставлення шляху до квадрату часу залишається постійним. Ця постійна величина прискорення вільно падаючого тіла. У більш загальному, другому законі Ньютона прискорення змінюється пропорційно діючій силі:

F == та,

де F - сила, т - маса, а - прискорення.

Однак і тут ставлення сили до прискорення представляє величину постійну, чисельно рівну масі тіла.

Всі ці приклади показують, що там, де можливо кількісний вимір досліджуваних величин, поняття закону висловлює постійне, інваріантне відношення між змінними величинами, яке в свою чергу відображає існування постійних, стійких відносин між певними властивостями, ознаками та характеристиками реальних предметів і процесів. Таке уточнення є конкретизацією загального поняття закону відносно до тих наук, закони яких можуть бути виражені на мові математики.

Звернемося тепер до аналізу логічної структури висловлювань, що виражають закони науки. Першою, найчастіше кидається в очі особливістю законів є їх спільність, або універсальність, в будь-якому відношенні. Ця риса ясно видно при зіставленні законів з фактами. У той час як факти є поодинокими твердженнями про окремі речі та їх властивості, закони характеризують стійкі, повторювані, загальні відносини між речами та їх властивостями. У найпростіших випадках закон являє узагальнення емпірично спостережуваних фактів і тому може бути отриманий індуктивним шляхом. Але так воно є тільки з емпіричними законами. Більш складні, теоретичні закони виникають, як правило, з гіпотез. Тому найбільш очевидним умовою, щоб гіпотеза стала законом, є вимога, щоб ця гіпотеза була добре підтверджена фактами. Проте добре підтверджена гіпотеза не обов'язково виражає закон. Вона може представляти і пророкування якого-небудь окремого явища чи події і навіть якогось нового факту. Ось чому необхідно уважніше розглянути логічну форму тих висловлювань, які називають законами науки.

• Перший критерій, який належить швидше до кількісної характеристиці висловлювань, дає нам можливість відрізняти закони від фактів. Як ми вже відзначали, факти завжди виражаються за допомогою одиничних, тверджень, закони ж формулюються за допомогою загальних висловлювань. У якому сенсі можна говорити про спільність, або універсальності, висловлювань? У науці виділяють, принаймні, три таких сенсу, коли говорять про висловлювання, що виражають її закони.

По-перше, спільність, або універсальність, може ставитися до понять або термінів, що зустрічаються у висловленні про закон. Таку спільність називають концептуальної або понятійної. Якщо всі поняття, що входять у формулювання закону, є загальними, або універсальними, то і сам закон вважається універсальним. Ця особливість притаманна найбільш загальним, універсальним і фундаментальним законам. До числа таких законів слід віднести в першу чергу закони матеріалістичної діалектики. Поряд з ними фундаментальними вважають і багато законів природи, такі, як закон всесвітнього тяжіння, збереження енергії, заряду та інші. У фундаментальних законах усі поняття є універсальними за обсягом, і тому в них не зустрічаються індивідуальні терміни та константи. Так, закон всесвітнього тяжіння встановлює існування гравітаційної взаємодії між будь-якими двома тілами у Всесвіті. Але багато законів природознавства мають форму приватних, або екзистенціальних, тверджень. Тому в них поряд з універсальними термінами зустрічаються також і терміни, що характеризують індивідуальні тіла, події або процеси. Наприклад, за кони Кеплера, що описують рух планет Сонячної системи, не належать до фундаментальних, оскільки містять в своєму складі терміни, що позначають Сонце, планети і деякі приватні константи. Закони геофізики відображають процеси, які відбуваються на Землі. Закони біології відносяться тільки до живої матерії, а закони психології - до функціонування свідомості. Ми не торкаємося тут статистичних законів, початківців грати все більш істотну роль в сучасній науці. Ці закони також не є фундаментальними, оскільки вони виражаються у формі екзистенційних тверджень.

Всі наведені приклади досить ясно показують, що вимога концептуальної, або понятійної, універсальності не можна вважати ні необхідним, ні достатньою умовою закону. Дуже часто в законі разом з універсальними поняттями (термінами) зустрічаються також терміни приватного або навіть індивідуального характеру. Строго універсальними і фундаментальними крім законів матеріалістичної діалектики є лише деякі закони фізики і хімії, в яких відображаються найбільш загальні властивості матерії. І все ж ознака спільності, універсальності в будь-якому відношенні представляє характерну рису всіх законів. В іншому разі не можна було б навіть говорити про закон як суттєвої, стійкою, повторюваної зв'язку властивостей і відносин реального світу. Ця спільність може виражатися по-різному, починаючи від законів, що мають суворо універсальний або майже універсальний характер, і закінчуючи законами, що відносяться до досить вузької області явищ. Але яка б не була ця спільність, тенденція до універсалізації законів досить ясно простежується у філософській літературі і вона допомагає нам зрозуміти природу сучасної науки.

У зв'язку з цим цілком доцільно поділ законів на фундаментальні і похідні. Фундаментальні закони повинні задовольняти вимогу концептуальної універсальності: вони не повинні містити ніяких приватних, індивідуальних термінів і констант, бо інакше не зможуть служити як посилок для висновків. Похідні закони можна вивести з фундаментальних разом з необхідною для цього додаткової інформацією, що містить характеристику параметрів системи або процесу. Так, наприклад, закони Кеплера можна логічно вивести з закону всесвітнього тяжіння і основних законів класичної механіки разом з необхідною для цього емпіричної інформацією про маси, відстані, періодах обертання планет і іншими характеристиками.

Другий сенс поняття універсальності законів стосується їх просторово-часової спільності. Часто закони називають фундаментальними або універсальними також тому, що вони застосовуються до відповідних об'єктів або процесів, незалежно від часу і місця. У фізиці та хімії до таких законів відносять закони, які є універсальними щодо простору і часу. Як вперше підкреслив видатний англійський учений Д.К. Максвелл, основні закони фізики нічого не говорять про індивідуальний положення в просторі та часі. Вони є абсолютно загальними щодо простору і часу. Максвелл був твердо переконаний у тому, що сформульовані ним закони електромагнетизму в формі математичних рівнянь є універсальними у Всесвіті і тому виконуються і на Землі, і на інших планетах, і в космосі. На відміну від цього приватні закони застосовуються лише в певній області простору-часу. Ознака просторово-часової універсальності явно не підходить, наприклад, до законів геології, біології, психології та до багатьох інших, які дійсні не всюди в просторі та часі, а лише в тих чи інших обмежених областях. У зв'язку з цим здається доцільним розрізняти закони універсальні у просторі та часі, регіональні та індивідуальні. До універсальних будуть ставитися закони фізики і хімії, що мають фундаментальний характер. До регіональних можна віднести багато законів біології, психології, соціології та інших наук. Такі закони виконуються лише в більш-менш обмежених областях (регіонах) простору-часу. Нарешті, індивідуальні закони відображають функціонування і розвиток будь-якого фіксованого в просторі об'єкта з плином часу. Так, закони геології виражають суттєві відносини процесів, що відбуваються на Землі. Навіть багато законів фізики і хімії, не кажучи вже про біології, по суті справи, пов'язані з вивченням процесів, що відбуваються на Землі.

Третій сенс поняття універсальності закону пов'язаний з можливістю квантифікації судження, що виражає закон. Строго універсальні або фундаментальні закони, справедливі для всіх приватних випадків їх прояву, логічно можна виразити за допомогою висловлювань з універсальним квантором. Всі похідні і регіональні закони, які дійсні лише для певного числа випадків, подаються у формі висловлювань з екзистенціальним квантором, або квантором існування. При цьому для символічної логіки абсолютно байдуже, чи йде мова про один або декількох і навіть майже всіх випадках закону. Екзистенційний квантор постулює можливість, що існує принаймні один випадок, для якого виконується закон. Але такий абстрактний підхід неадекватно відображає положення справ в емпіричних науках, де висловлювання, справедливі для більшості чи майже всіх випадків, часто розглядаються як справжні закони. Ми не говоримо вже про статистичних законах, які відносяться тільки до певного відсотку випадків. Що стосується самої логічної структури висловлювань, що виражає закони науки, то слідом за Б. Расселом багато фахівців з логіки та методології науки представляють її у вигляді загальної імплікації.

Інакше кажучи, будь-який закон науки з цієї точки зору можна розглядати як умовне висловлювання з 'квантором спільності. Так, наприклад, закон теплового розширення тіл символічно можна представити так:

,

де É - знак імплікації, (х) позначає універсальний квантор, х - змінну, що відноситься до будь-якого тіла, А - властивість "бути нагрітим" і В - властивість "розширюватися". Словесно: для всякого тіла х, якщо це х нагрівається, то воно розширюється.

Представлення висловлювань, що виражають закони у формі умовного затвердження або, точніше, матеріальної імплікації, володіє рядом переваг. По-перше, умовна форма тверджень ясно показує, що на відміну від простого опису реалізація закону пов'язана з виконанням певних вимог. Якщо є відповідні умови, то закон реалізується. По-друге, коли закон представлений у формі імплікації висловлювань, то в ньому абсолютно точно можна вказати необхідні і достатні умови реалізації закону. Так, для того щоб тіло розширилося, досить нагріти його. Таким чином, перша частина імплікації, або її антецедент Ах служить достатньою умовою для реалізації її другої частини, або консеквента Вх. По-третє, умовна форма висловлювань, що виражають закони науки, підкреслює важливість конкретного аналізу необхідних і достатніх умов реалізації закону. У той час як у формальних науках для встановлення правильності імплікації достатньо чисто логічних засобів і методів, в емпіричних науках для цього доводиться звертатися до дослідження конкретних фактів і ситуацій. Наприклад, висновок про те, що довжина металевого стержня збільшується при його нагріванні, випливає не з принципів логіки, а з емпіричних фактів, пояснюють відповідним теорією. Точне розмежування необхідних і достатніх умов здійснення закону спонукає дослідника шукати і аналізувати факти, які обгрунтовують ці умови.

Оскільки імплікація по суті справи представляє логічну формалізацію змістовних висловлювань, то з нею пов'язаний також ряд труднощів, які часто характеризують як парадокси імплікації. У змістовних міркуваннях посилки і висновок виведення однотипні за своєю природою, тому здаються дивними імплікації типу: "Якщо у лева є кігті, то сніг білий". Так само здається неприйнятним положення про те, що справжнє висловлювання може бути отримане з будь-якого іншого висловлювання: і істинного і помилкового. Між тим всі ці імплікації вважаються правильними в логіці. Вихід з цих труднощів багато дослідників шукають на шляхах модифікації існуючої форми імплікації. Інші вважають, що парадокси не можуть виникнути в емпіричних науках, оскільки тут фактично не виводяться укладення з помилкових посилок. Незважаючи на ці труднощі, уявлення законів науки у формі імплікацій символічної логіки дозволяє виявити ряд їх особливостей, які залишаються в тіні при інших способах їх вираження.

Можливість подання законів науки у формі імплікації висловлювань аж ніяк не означає того, що всі імплікації висловлюють закони. Існує незліченна безліч універсальних умовних висловлювань, які можуть бути представлені як імплікації, тим не менш не є законами. Усі труднощі виникає тут проблеми полягає в тому, щоб знайти критерії, за допомогою яких можна було б відрізняти справжні закони від універсальних висловлювань випадкового типу.

В останні десятиліття за кордоном з'явилася велика література, присвячена цій проблемі. Нельсон Гудмен вважає відмітною особливістю законів науки те, що з них можуть бути виведені умовні контрафактіческіе висловлювання. Такі висловлювання описують не те, що фактично відбулося насправді, а те, що могло б статися, якщо б цьому не завадили деякі обставини. Так, наприклад, вислів: "Якщо б я не тримав камінь в руці, то він упав 'б на землю"-буде умовним контрафактіческім. . Ми віримо в. Нього тому, що воно спирається на закон вільного падіння тіл. Закон може бути виражений явно чи розумітися, але він завжди передбачається при обгрунтуванні умовних контрафактіческіх висловлювань.

На відміну від висловлювань, що виражають закони науки, з універсальних висловлювань випадкового характеру не можна вивести обгрунтовані умовні контрафактіческіе затвердження. Так, наприклад, з вислову:

"Всі монети в моїй кишені - мідні" - зовсім не випливає твердження: "Якщо б ця монета лежала в моїй кишені, то вона була б мідної". Між речовиною монети і місцем її знаходження не існує необхідної зв'язку. Ось чому універсальні висловлювання, відмінні від законів, звичайно характеризують як випадкові.

Необхідний характер реальних зв'язків і відносин, які відображаються в законах науки, в кінцевому підсумку обумовлює відміну законів від випадкових універсальних висловлювань. Так, наприклад, Е. Нагель в монографії "Структура науки" відзначає, що висловлювання про закон містить у собі відомий елемент необхідності. Наводячи як ілюстрації закон: "Мідь при нагріванні розширюється", - він зауважує, що це висловлювання називають законом природи не тільки тому, що ніколи не може існувати будь-якого шматка нагрітої міді, яка б не розширювався. Існування такого шматка "фізично неможливо": нагрівання міді з "фізичною необхідністю" викликає його розширення. Г. Мельберг, аналізуючи відміну універсальних висловлювань випадкового характеру від законів, у своїй книзі "Сфера науки" зауважує, що "першим не вистачає якості необхідності, часто асоціюється з науковими законами". Виникає питання: про яку необхідності йде мова, коли говорять про закон? Нагель схиляється до думки, що розглянута необхідність повинна мати логічний характер, хоча і визнає, що ця точка зору "призводить до серйозних труднощів". Дійсно, у такому разі заперечення закону повинно приводити до логічного протиріччя, чого насправді не відбувається. Найголовніше - подібний погляд робить зайвими емпіричні дослідження, бо якщо необхідність законів природи ототожнюється з логічною необхідністю, то для її встановлення достатньо чисто логічних засобів і методів. Все це показує, що необхідність, притаманна законам природи, має інший характер. Не випадково тому цілий ряд зарубіжних логіків зробив спробу проаналізувати її за допомогою понять і методів логіки модальностей, умовних контрафактіческіх висловлювань і номологическое тверджень. Про контрафактіческіх висловлюваннях ми вже говорили. У модальної логіки поряд з логічною необхідністю досліджуються інші типи необхідності, і зокрема каузальна необхідність, звичайно пов'язують з законами науки. Номологическое твердження були введені в логіку науки Г. Рейхенбаха спеціально для характеристики висловлювань, що виражають закони природи. Спробуємо в самому загальному вигляді оцінити ці нові підходи до проблеми визначення законів науки.

Р. Карнап у своїй останній книзі "Філософські підстави фізики" запропонував наступний спосіб для відмінності законів науки від універсальних висловлювань випадкового характеру.

По-перше, він ділить всі висловлювання на два класи: 1) твердження, що мають форму основного закону, або номічного форму, і 2) твердження, що не володіють такою формою. Різниця між ними може бути встановлено чисто логічними методами, виключно на основі аналізу форми тверджень. Щоб стати справжнім законом, висловлювання, крім номічного форми, має бути ще істинним. Тому Карнап визначає "основний закон природи як твердження, що має номічного форму і в той же час справжнє". По-друге, він пропонує називати каузально істинним будь-яке твердження, яке представляє логічний наслідок класу всіх основних законів. Якщо це твердження є універсальним за формою, то воно буде законом, або основним, або похідним. З цієї точки зору, відмінність між похідними законами та універсальними висловлюваннями випадкового характеру буде зводитися до того, що перші представляють логічний наслідок основних законів, другі - ні. Однак, як ми вже бачили, далеко не всі неосновні закони можуть бути виведені з основних. Головна ж проблема полягає в тому, щоб дати точне визначення основного закону виходячи тільки з аналізу його логічної форми. Сам Карнап змушений визнати, що ця проблема ще далека від вирішення. Тому підхід, зазначений ним, представляє в кращому випадку програму подальшого дослідження, яка, на наш погляд, не може бути успішною без урахування гносеологічної характеристики і методологічної функції закону.

Цікаву спробу формалізації висловлювань, що виражають закони науки, зробив Г. Рейхенбах. Він вважає, що звичайна, аналітична імплікація символічної логіки скоріше підходить для вираження відношень між структурними формами в математиці. Така імплікація може бути встановлена ​​без звернення до аналізу конкретного, емпіричного змісту її термінів. У фізиці, однак, доводиться звертатися до іншої форми імплікації, яка має місце "між пропозиціями, що володіють специфічним (приватним) емпіричним значенням, і встановлення якої в будь-якому окремому випадку пов'язане з досвідом". Так, закон теплового розширення не може бути отриманий з логічного аналізу значення термінів, що зустрічаються в цьому законі, таких, як "тіло", "температура", "розширення". Ця синтетична імплікація, на думку Рейхенбаха, може служити засобом для вираження законів природи. Хоча її правильність і не має тавтологічну характеру, а детермінується досвідом, тим не менше вона є універсально істинною.

Всі імплікації, що виражають закони, Рейхенбах називає номологическое. Аналітичні номологическое імплікації, що представляють завжди істинні формули, або тавтології, висловлюють закони логіки. Вони є формалізацією логічного слідування. Фізичне ж слідування, на думку Рейхенбаха, формалізується за допомогою синтетичної номологическое імплікації. Саме у вигляді такої імплікації виражаються закони природи, будь то закони фізики, хімії чи біології. Точка зору, що розвивається Рейхенбаха, цікава в тому відношенні, що вона ясно показує неадекватність звичайного уявлення законів науки в формі загальної імплікації символічної логіки.

Істотний недолік багатьох зарубіжних досліджень, присвячених проблемі закону, полягає в тому, що вони зосереджують всю увагу майже виключно на аналізі логічної структури висловлювань, що виражають закони. Тим часом для визначення закону і його ролі в науці не менш важливими є його гносеологічний аналіз і та методологічна функція, яку він здійснює в загальній системі наукового знання.

У методологічному відношенні найважливіша вимога, що пред'являється до гіпотези, щоб вона стала законом, полягає в можливості її віднесення до деякої теорії. Ця ознака дозволяє відрізняти узагальнення, які робляться в повсякденному пізнанні і навіть на емпіричної стадії дослідження, від справжніх законів науки. За своєю логічною формі емпіричні узагальнення представляють універсальні висловлювання, але їх надійність і пізнавальна цінність порівняно невеликі, бо вони залишаються відокремленими, ізольованими твердженнями. Інша справа-закони науки. У розвинених науках закони об'єднуються в єдине ціле в рамках певної теорії, що представляє систему взаємопов'язаних принципів, законів і гіпотез. Завдяки логічного зв'язку між окремими компонентами теорії стає можливим виводити похідні закони з основних, а емпіричні - з теоретичних.

Важливість розглянутого вимоги стане зрозумілою, якщо врахувати, що включення добре підтвердженою гіпотези в рамки певної наукової теорії ще в більшій мірі підвищує її надійність. Якщо гіпотеза увійде до складу теорії, тоді про її підтвердження, як ми вже відзначали, можна буде судити не тільки по безпосередньо мають до нього фактами, а й фактами, що підтверджує інші твердження теорії, логічно пов'язаним з гіпотезою.

Закони науки разом з іншими принципами, твердженнями і гіпотезами представляють певну систему, побудовану на основі деякої ієрархії, згідно з якою менш загальні по формі і логічно більш слабкі за змістом закони виводяться з законів більш загальних і логічно більш сильних. На емпіричної стадії дослідження виявляються окремі узагальнення і відкриваються емпіричні закони. Однак процес дослідження на цьому, природно, не зупиняється. Окремі, в перший час здаються ізольованими емпіричні закони намагаються вивести з теоретичних, а менш загальні - з більш загальних. Саме з цією метою і стає необхідним звернення до наукової теорії, в рамках якої, строго кажучи, і виявляється можливим здійснити логічну дедукцію одних законів з інших разом з необхідною для цього додатковою інформацією.

3. Емпіричні та теоретичні закони

Класифікація наукових законів може проводитися за найрізноманітнішими ознаками або, як прийнято говорити в логіці, підстав поділу. Найбільш природною здається класифікація за тим областям дійсності, до яких належать відповідні закони. У природознавстві такими галузями є окремі форми руху матерії або ряд пов'язаних між собою форм. Так, наприклад, механіка досліджує закони руху тіл під впливом сил, фізика - закономірності молекулярно-кінетичних, електромагнітних, внутрішньоатомних та інших процесів, які в сукупності і складають фізичну форму руху матерії. Біологія займається вивченням специфічних законів органічного життя. Біофізика досліджує закономірності фізичних процесів у живих організмах, а біохімія - хімічні особливості цих процесів. Соціальні або гуманітарні науки вивчають закономірності тих чи інших сторін чи явищ розвитку суспільства.

Класифікація законів за формами руху матерії по суті справи співпадає із загальною класифікацією наук. І хоча вона досить істотна як відправний пункт аналізу, але має потребу в доповненні класифікаціями, що виділяють ті чи інші гносеологічні, методологічні і логічні особливості та ознаки наукових законів.

З інших класифікацій найбільш важливими нам представляються класифікації за рівнем абстрактності понять, що використовуються в законах, і за типом самих законів. Перша з них заснована на розподілі законів на емпіричні і теоретичні. Емпіричними законами прийнято називати закони, які підтверджуються спостереженнями чи спеціально поставленими експериментами. Більшість наших повсякденних спостережень приводить нас до індуктивним узагальненням, які багато в чому аналогічні емпіричним законам науки. Так само як і останні, ці узагальнення відносяться до таких властивостей, які можна сприймати за допомогою органів почуттів. Однак емпіричні закони науки є набагато надійнішими, ніж прості узагальнення повсякденного досвіду. Це пояснюється тим, що закони найчастіше встановлюються за допомогою експериментів і з використанням спеціальної вимірювальної техніки, завдяки чому забезпечується значно більша точність при їх формулюванні. На розвиненій стадії науки окремі емпіричні закони зв'язуються в єдину систему в рамках теорії, а найважливіше - вони можуть бути логічно виведені з більш загальних теоретичних законів.

З теоретико-пізнавальної точки зору є, однак, один загальний ознака, який притаманний як емпіричним законам, так і індуктивним узагальнень повсякденного досвіду: і ті й інші мають справу з чуттєво пізнаваними властивостями предметів і явищ. Ось чому в літературі емпіричні закони часто називають законами про спостережуваних об'єктах. При цьому термін "спостережуваний" розглядається в досить широкому обсязі. До піднаглядним об'єктів відносять не тільки ті предмети і їх властивості, які сприймаються безпосередньо за допомогою органів почуттів, а й опосередковано - за допомогою різних приладів та інструментів. Так, зірки, що спостерігаються в телескоп, або клітини, які вивчаються за допомогою мікроскопа, вважаються спостережуваними, в той час як молекули, атоми і "елементарні" частинки відносять до об'єктів неспостережуваних: про їх існування ми укладаємо за непрямими свідченнями.

На думку Р. Карнапа, емпіричні закони "являють собою закони, які містять або безпосередньо спостережувані терміни, або вимірювані порівняно простий технікою". Іншими словами, поняття чи терміни, що зустрічаються в цих законах, відносяться до таких властивостей і відносин, які можуть бути встановлені на стадії емпіричного дослідження. Такі дослідження передбачають не лише систематичні спостереження, але і вимірювання і спеціально поставлені експерименти.

Дослідник багаторазово спостерігає певну повторюваність, регулярність у природі, встановлює залежність між деякими властивостями предметів і явищ, ставить експерименти і проводить вимірювання і таким шляхом приходить до відкриття емпіричного закону. Подібним чином були знайдені, наприклад, відомі з фізики закони Бойля-Маріотта, Гей-Люссака і Шарля, які встановлюють залежність між тиском, об'ємом і температурою газів. Правда, вже тут доводиться звертатися до гіпотези та абстракції, щоб відокремити істотні фактори від несуттєвих і вводити необхідні спрощення та ідеалізації. Але у всіх цих законах йдеться про дійсно спостережуваних і вимірюваних властивості газів. Найголовніше ж полягає в тому, що всі ці закони встановлюють лише функціональний зв'язок між властивостями, але не пояснюють, чому вона існує. Так, закон Бойля - Маріотта визначає, що тиск газу обернено пропорційно його обсягу, а не пояснює природу цієї залежності.

Щоб зрозуміти її і, отже, пояснити емпіричні закони, ми змушені звернутися до теоретичних законам, які в немарксистській літературі часто називають законами про неспостережуваних об'єктах. Так, для пояснення вищезазначених законів про гази ми звертаємося до принципів та законів молекулярно-кінетичної теорії, які спираються на уявлення про існування та рух таких дрібних частинок речовини, як молекули. Особливостями руху молекул при різних станах в кінцевому підсумку і пояснюють емпіричні закони про гази. Наприклад, обернена пропорційність між обсягом і тиском газу пояснюється тим, що при зменшенні обсягу зростає інтенсивність удару молекул об стінки посудини, в якому укладено газ. Незліченна безліч таких мікроеффектов видимим чином проявляється як збільшення тиску газу на стінки посудини.

Нерідко в літературі з методології науки суттєва відмінність емпіричних законів від теоретичних зводять зазвичай до відмінності між об'єктами спостерігаються і неспостережний, такими, як молекули, атоми і т. п. частинки. Такий погляд має певні підстави, зокрема у фізиці, де при характеристиці теоретичних законів звертаються до термінів, які відносяться до неспостережуваних об'єктах. Але фактично всі теоретичні поняття - чи йде мова про поняття математики, природознавства або соціальних наук - відображають неспостережний в реальній дійсності об'єкти. Насправді, ні поняття прямого в геометрії, ні математичного маятника в механіці, ні сили струму в фізиці, ні поняття вартості в політичній економії не можна споглядати чуттєво. У кращому випадку ми можемо спостерігати деякі прояви властивостей, що фіксуються в зазначених поняттях. Так, про силу струму ми судимо за показаннями амперметра, вартість товарів виявляється при обміні і т. д. Все це свідчить про те, що відмінність теоретичних законів від емпіричних проявляється насамперед у характері тих методів, які використовуються для їх відкриття.

Емпіричні закони, як показує сама їх назва, виявляються на дослідній, емпіричної стадії дослідження. У цих цілях поряд зі спостереженням і експериментом звертаються, звичайно, і до теоретичних методів, таким, як індукція і ймовірність, разом з відповідної математичної технікою.

Теоретичні закони ніколи не можуть бути відкриті за допомогою індуктивного узагальнення окремих фактів і навіть існуючих емпіричних законів. Причина цього полягає в тому, що вони мають справу не з чуттєво сприймаються властивостями речей і явищ, а з глибокими внутрішніми механізмами процесів. Тут ми повинні внести уточнення в попередні формулювання, де різниця між теоретичними та емпіричними законами зводилося до відмінності методів, використовуваних для відкриття законів. Фактично, при більш глибокому аналізі виявляється, що саме ця відмінність має свої об'єктивні підстави в ступені проникнення в сутність досліджуваних процесів. Тому співвідношення між теоретичними та емпіричними законами можна розглядати як вираження відносини між сутністю і явищем.

Теоретичні закони проявляються через емпіричні, з їх допомогою вони отримують своє підтвердження і емпіричне обгрунтування. У свою чергу емпіричні закони можуть бути пояснені і зрозумілі тільки на основі теоретичних. Таке пояснення дуже часто зводиться до логічної дедукції емпіричного закону з теоретичного разом з необхідною для цього додатковою інформацією. Все це дає нам підставу стверджувати, що теоретичний закон по відношенню до емпіричного виступає як сутність до явища. Таке ж ставлення є і між емпіричним законом і тими фактами, які він систематизує і пояснює.

Виникає питання: в якому зв'язку перебувають суті, висловлені за допомогою емпіричного і теоретичного законів? Характеристика закону як відображення "істотного в русі універсуму" допоможе нам розібратися в цьому зв'язку, а також у гносеологічному відміну емпіричних законів від теоретичних.

По відношенню до окремих, конкретним, приватним фактам і емпіричні і теоретичні закони виступають як сутності явищ. Проте сутність, що виражається в теоретичному законі, має більш глибокий характер, бо по відношенню до приватних фактами вона представляє сутність другого порядку, в той час як емпіричні закони виступають для них сутністю першого порядку. "... Закон і сутність,-зазначає В. І. Ленін,-поняття однорідні (однопорядкові) або вірніше, одноступеневу, виражають поглиблення пізнання людиною явищ, світу etc". Оскільки теоретичний закон по відношенню до емпіричного виступає, як сутність до явища, то його відкриття не може бути досягнуто на емпіричної стадії дослідження. Яке б кількість емпіричної інформації ми не мали, у тому числі і інформації, сконденсованої в емпіричних законах, безпосередньо з їх допомогою ми не можемо відкрити теоретичний закон. Для цього необхідний стрибок від емпірії до теорії. Вчений будує здогади, робить припущення, висуває гіпотези і ретельно перевіряє їх на досвіді, поки не прийде до встановлення закону.

Не існує ніякого чисто логічного шляху від фактів до закону. І це цілком зрозуміло, бо "якщо б форма прояву і сутність речей безпосередньо збігалися, то всяка наука була б зайвою ...". Але без емпіричної інформації неможливо було б перевірити як емпіричні, так і теоретичні закони. Зв'язок емпіричних законів з фактами досить ясна: по суті справи ці закони систематизують і пояснюють факти. Подібним же чином теоретичні закони пов'язують в єдине ціле емпіричні закони і пояснюють їх. Таке пояснення приймає форму виведення емпіричних законів з теоретичних. Звичайно, безпосередньо вивести емпіричний закон з теоретичного неможливо, так як емпіричні поняття, або терміни, не зустрічаються при формулюванні теоретичних законів, бо останні мають справу з неспостережний, абстрактними об'єктами, властивостями і величинами. Емпіричні ж закони виражають зв'язки між спостережуваними, конкретними предметами, властивостями і величинами. З цієї ж причини теоретичні поняття, або терміни, в принципі не можуть бути визначені або зведені до емпіричних. Ось чому виявилися марними зусилля позитивістів Віденського гуртка перебудувати всю науку за допомогою редукції всіх теоретичних понять і законів до емпіричних термінам і законам.

У якому сенсі ми можемо тоді говорити про виведення емпіричних законів з теоретичних? Для такого висновку необхідно перш за все встановити зв'язок між теоретичними та емпіричними термінами. Оскільки теоретичний термін не можна визначити за допомогою емпіричного, то мова може йти тільки про встановлення певного відповідності між ними. Тим часом у літературі з методології та логіки науки нерідко можна зустріти твердження про можливість операціонального визначення теоретичних понять (П. Бріджмен) або встановлення "співвідносних визначень" (Г. Рейхенбах). У дійсності ж ні про яке визначенні теоретичних понять за допомогою емпіричних говорити тут не доводиться. Мабуть, ближче всього зв'язок між теоретичними та емпіричними термінами може бути пояснено з допомогою уявлень про словник та інтерпретації. У самому справі, коли ми тлумачимо среднекінетіческую енергію молекул газу як його температуру, то по суті справи переводимо або інтерпретуємо емпірично неспостережуваних термін - кінетичну енергію молекул - за допомогою емпіричного терміна - температури. Температура тіла може не лише сприйматися на дотик, але і точно оцінити. А це має важливе значення для визначення тих параметрів, які зустрічаються в рівняннях, що зв'язують між собою величини, пов'язані з невидимим об'єктах. В іншому випадку ми не мали б жодної можливості перевірити теоретичні закони.

Співвідношення між теоретичними та емпіричними законами багато в чому аналогічно відношенню між абстрактними геометричними системами і інтерпретувати, або конкретними, геометріями. Вивчаючи геометрію Евкліда в школі, ми зазвичай пов'язуємо з такими її основними поняттями, як "точка", "пряма" і "площину", певні просторові уявлення. Так, точку можна представляти у вигляді крихітного плямочки на папері, пряму лінію - як шлях світлового променя в порожнечі або ж тонку натягнуту нитка, площина - як ідеально рівну поверхню. Всі ці образи представляють лише інтерпретації основних понять геометрії, але аж ніяк не їх визначення. З рівним успіхом ми могли б обрати в якості таких інтерпретацій об'єкти зовсім іншого роду: наприклад, точку визначити за допомогою трьох дійсних чисел, пряму - за допомогою лінійного рівняння і т. д. Важливо, щоб властивості розглянутих об'єктів задовольняли відповідним аксіомам геометрії. Ось чому в абстрактній геометрії хоча і користуються термінами "точка", "пряма" і "площину", але не пов'язують з ними яких-небудь конкретних образів, а тим більше не визначають основні геометричні поняття з допомогою цих образів.

Аналогічне становище існує і в найбільш розвинених галузях природознавства. Тут також теоретичні терміни зв'язуються з емпіричними, з тією, однак, суттєвою різницею, що для інтерпретації теоретичних термінів ми повинні розташовувати знанням про конкретний механізм зв'язку між неспостережний об'єктами теорії. Дійсно, для того щоб встановити відповідність між середньою кінетичної енергією молекул газу і його температурою, ми повинні допустити існування найдрібніших частинок газу - молекул і додатково до цього керуватися певними гіпотезами про характер руху цих частинок. Звичайно, на перших порах теоретичні моделі виявляються досить наближеними. Так, наприклад, молекули спочатку уподібнювали більярдний кулькам, а закони їх зіткнення зводили до механічних законів удару ідеально пружних тіл. Поступово, у міру того, як виявлялося невідповідність між прогнозами теорії і результатами досвіду, вносилися уточнення і виправлення в теоретичні уявлення і таким чином досягалося краще опис і пояснення відповідних явищ.

Розвиток природознавства з усією переконливістю свідчить про те, що перехід від численних емпіричних узагальнень і законів до порівняно невеликого числа фундаментальних теоретичних законів і принципів сприяє більш поглибленому і адекватному розуміння сутності досліджуваних явищ. Одночасно з цим відбувається також концентрація інформації про ці явища. Замість багатьох десятків і навіть сотень різних узагальнень та емпіричних законів наука відкриває кілька теоретичних законів фундаментального характеру, за допомогою яких виявляється можливим пояснити не тільки сотні емпіричних законів, а й величезна кількість найрізноманітніших фактів, які на перший погляд здаються зовсім не пов'язаними один з одним . Так, наприклад, коли Ньютону за допомогою законів руху і гравітації вдалося зв'язати воєдино рух земних і небесних тіл, то тим самим було покінчено з колишніми уявленнями про розподіл світу на "земний" і "небесний", що підкоряються нібито зовсім різними законами.

Пошуки фундаментальних теоретичних законів характеризують прагнення до пізнання взаємозв'язку і єдності матеріального світу. Сама головна трудність, з якою тут зустрічаються вчені, полягає в тому, щоб знайти такі загальні принципи, з яких за допомогою деяких правил відповідності можна вивести логічно емпірично закони. Цієї мети значною мірою були присвячені зусилля А. Ейнштейна в останні десятиліття його життя. Прагнення встановити зв'язок між електромагнетизмом і гравітацією привело його до ідеї створення єдиної теорії поля. Проте до цього часу основним недоліком цієї теорії продовжує залишатися те, що з її допомогою не вдалося вивести які-небудь емпірично закони. Такі ж недоліки властиві спроб створення єдиної теорії матерії, вжитим В. Гейзенбергом в останні роки. Проте ці невдачі не бентежать дослідників, бо вони усвідомлюють надзвичайну складність самої проблеми.

4. Динамічні та статистичні закони

Якщо основою дихотомічного поділу законів на теоретичні і емпіричні є їх різне ставлення до досвіду, то інша важлива їх класифікація грунтується на характері тих прогнозів, які випливають із законів. У законах першого типу передбачення носять точно визначений, однозначний характер. Так, якщо задано закон руху тіла і відомі його положення й швидкість в деякий момент часу, то за цими даними можна точно визначити положення і швидкість тіла в будь-який інший момент часу. Закони такого типу в нашій літературі називають динамічними. У зарубіжній літературі їх найчастіше іменують детерміністичних законами, хоча таку назву, як ми побачимо нижче, викликає серйозні заперечення.

У законах другого типу, які отримали назву статистичних, передбачення можуть бути зроблені лише імовірнісним чином. В таких законах досліджуване властивість, ознака або характеристика відносяться не до кожного об'єкта або індивідууму, а до всього класу, або популяції в цілому. Так, коли говорять, що в даній партії продукції 90% виробів відповідає вимогам стандартів, то це зовсім не означає, що кожен виріб має 90% якістю. Сам вираз в відсотках показує, що мова тут йде лише про деяку частину або пропорції із загального числа виробів, які відповідають стандарту. Щодо окремого ж виріб без додаткового дослідження ми не можемо заздалегідь сказати, чи є воно якісним чи ні. Цей елементарний приклад досить ясно ілюструє основну особливість всіх статистичних законів, передбачення яких відносно окремих індивідуумів або випадків мають невизначений характер. Саме ця невизначеність і змушує дослідника вводити імовірнісні поняття і методи для визначення та оцінки результату індивідуальних подій масового випадкового типу.

Вже класична концепція ймовірності, що знайшла найбільш повне вираження у працях П. С. Лапласа, дає можливість оцінювати результати найпростіших масових подій випадкового характеру. У цій концепції ймовірність інтерпретується як "відношення числа випадків благоприятствующих до числа всіх можливих випадків". При цьому, звичайно, передбачається, що різні випадки є рівноможливими. Однак така інтерпретація має досить обмежену сферу застосування. Дійсно, равновозможних подій, про які йдеться в наведеному вище визначенні ймовірності, може просто не бути. Азартні ігри, які історично з'явилися першою моделлю для застосування і розробки класичної концепції ймовірності, спеціально організовані таким чином, що його результати є однаково можливими, або симетричними. Якщо, наприклад, гральна кістка виготовлена ​​досить ретельно, то при її киданні випадання будь-якого числа очок від 1 до 6 є однаково можливим. Оскільки в даному прикладі є шість равновозможних випадків, сприятливим ж є якийсь один випадок, то його ймовірність буде дорівнює 1 / 6. За такою ж схемою підраховується ймовірність подій, які можна звести до рівноможливими. Іноді це не вдається зробити навіть у порівняно простих прикладах. Так, якщо ту ж гральну кістку виготовити з дефектами, тоді випадання кожної грані не буде рівноможливими. Ще більш суперечать класичної концепції є приклади, взяті з фізичної, біологічної та соціальної статистики. Припустимо, що ймовірність того, що дана речовина з радіоактивного матеріалу буде випускати a-частинку, дорівнює 0,0374. Ясно, що цей результат ніяк не можна уявити за схемою равновозможних подій. Тоді нам довелося б допустити 10000 равновозможних результатів, з них тільки 374 вважалися б придатними. Насправді ж тут є лише дві можливості: або в наступну секунду речовина випустить частку, або ні. Щоб подолати подібні труднощі, захисники класичної концепції широко використовували так званий принцип недостатнього підстави, чи однакового розподілу незнання. Згідно з цим принципом, дві події вважаються рівноімовірними, якщо у нас не є підстави для припущення, що одне з них здійсниться швидше, ніж інше. Оскільки ж в якості підстави найчастіше тут виступало стан знань пізнає суб'єкта, то саме поняття ймовірності позбавлялося свого об'єктивного значення.

Частотна, статистична або, як її іноді називають, емпірична концепція ймовірності виходить не з наперед заданої, жорсткої схеми равновозможних подій, а з дійсної оцінки частоти появи того чи іншого події при досить великому числі випробувань. В якості вихідного поняття тут виступає відносна частота появи тієї чи іншої ознаки, характеристики, властивості, які прийнято називати подіями в деякій множині або просторі подій. Оскільки відносна частота визначається за допомогою деякої емпіричної процедури, то розглянуту ймовірність іноді називають ще емпіричною. Це не означає, що саме теоретичне поняття ймовірності в її статистичної або частотної інтерпретації можна визначити безпосередньо дослідним шляхом. Як ми вже відзначали в попередньому розділі, ніякого операціонального визначення для статистичної ймовірності дати не можна, бо крім емпіричної процедури при її визначенні ми звертаємося до теоретичних припущень. У самому справі, здійснивши ті чи інші спостереження або експерименти, ми можемо точно підрахувати, скільки разів цікавить нас зустрічається в загальному числі всіх випробувань. Це ставлення і буде представляти відносну частоту даної події:

,

де m означає число появ даної події, а п - число всіх випробувань. Хоча зазначене відношення може приймати самі різні чисельні значення, тим не менш, як показує практика, для дуже широкого класу випадкових масових подій воно коливається навколо деякого постійного значення, якщо число спостережень або експериментів буде досить велика. Таким чином, тенденція до стійкості частот великого класу масових випадкових явищ, виявлена ​​на практиці, представляє об'єктивну закономірність цих явищ. Абстрактне поняття ймовірності як міри можливості настання події відображає передусім цей факт приблизного рівності відносної частоти ймовірності при досить великому числі випробувань. Такий підхід до ймовірності захищається більшістю сучасних фахівців зі статистики. Він знайшов своє вираження і в широко відомому курсі "Математичні методи статистики" Г. Крамера. "Щоразу, - пише він, - коли ми говоримо, що вірогідність події Є в експерименті x дорівнює Р, точний зміст цього твердження полягає просто в наступному: практично безсумнівно, що частота події Є в довгому ряду повторень експерименту x буде приблизно рівною Р. Це твердження буде називатися також частотною інтерпретацією ймовірності ".

Частотний підхід до ймовірності дає можливість краще зрозуміти специфічні особливості статистичних закономірностей. Оскільки будь-ймовірнісна затвердження в статистичної інтерпретації відноситься не до окремого події, а до цілого класу однорідних або подібних подій, остільки і пояснення та передбачення, отримані за допомогою статистичних законів, не мають такого суворо однозначного характеру, який притаманний динамічним законам. Надзвичайно важливо також відзначити, що, в той час як у динамічній закономірності необхідність виступає як би в чистому вигляді, у статистичній закономірності вона прокладає собі дорогу через масу випадковостей. У сукупній дії численних випадковостей знайти певна закономірність, яка і відображається статистичними законом.

Як вже зазначалося, статистичні закономірності з чисто формальної точки зору відрізняються від закономірностей динамічного типу тим, що не визначають значення досліджуваної величини достовірним чином, а вказують лише її імовірнісний розподіл. Динамічний закон за своєю математичній формі може бути представлений функціональної зв'язком типу:

У = Ф (x1, х2, ... хn).

Якщо задані значення аргументів, то значення шуканої функції визначається цілком однозначно. Статистичні ж закони характеризують не поведінка окремих об'єктів, а скоріше співвідношення та залежності, які виникають внаслідок сукупної дії цілого ансамблю таких об'єктів. Тому вони й виражають значення відповідних величин імовірнісним чином. Грубо кажучи, статистика завжди дає нам якісь середні величини, які безпосередньо не можна приписати жодному індивідуальному об'єкту.

Імовірнісний характер пророкувань статистичних законів довгий час заважав того, щоб вважати ці закони справді науковими законами. Дійсно, на перший погляд може скластися враження, що статистичні закони є тимчасовим засобом дослідження, яке вводиться лише з метою зручності. І для такої точки зору існують навіть певні підстави. Так, наприклад, численні результати, одержані за допомогою переписів, дають можливість в компактній і зручній формі оглянути величезну інформацію, що відноситься до тисячам і мільйонам людей. Однак у принципі цю інформацію можна було б висловити і в нестатистической формі. Статистика тут вводиться не тому, що інакше ми не можемо описати індивідууми, а саме в силу зручності.

Складніше йде справа з об'єктами, що вивчаються фізикою і хімією. Описати поведінка кожної молекули надзвичайно важко, якщо не неможливо, але фізики минулого століття вважали, що такий опис в принципі можливо. Вони вважали, що природа не ставить ніяких кордонів ні для точності опису, ні для спостереження та вимірювання. І хоча в XIX столітті у фізиці було відкрито чимало статистичних законів, тим не менш, вчені того часу вважали їх тимчасовим засобом дослідження. Вони сподівалися, що такі закони з часом будуть замінені більш точними динамічними законами.

Відкриття в області мікросвіту і виникнення квантової механіки в корені підірвали подібний механістичний погляд на світ. Суттєву роль відіграє тут принцип невизначеності В. Гейзенберга, згідно з яким неможливо одночасно точно визначити значення двох сполучених величин квантово-механічного об'єкта, наприклад координати і імпульсу мікрочастинки. Нова фізика явно свідчила, що статистичні закони притаманні самому об'єктивного світу. Ці закони виникають в результаті взаємодії великої сукупності об'єктів, будь то об'єкти атомного масштабу, біологічні або соціальні популяції.

У зв'язку з широким застосуванням статистичних методів дослідження і визнанням самостійності законів імовірнісного типу істотно змінюється загальний погляд на науку, її принципи та ідеали. У найбільш яскравій формі це можна простежити на прикладі такого фундаментального принципу науки, яким є принцип детермінізму. Для прихильників механістичного детермінізму Всесвіт уявлявся у вигляді величезної механічної системи, кожне наступне стан якої однозначно визначалося її попереднім станом. Зазвичай для характеристики цієї позиції наводять відомі слова Лапласа з його роботи "Досвід філософії теорії ймовірностей": "... ми повинні розглядати цей стан Всесвіту як наслідок її попереднього стану і як причину подальшого". Така концепція детермінізму є прямим наслідком механістичного світогляду, тобто світогляду, що переносить ідеї та методи класичної механіки Ньютона з її строго динамічними законами на всі процеси і явища світу. Тому детермінованість в цій концепції виступає перш за все як передбачуваність на основі законів динамічного типу, якими є, зокрема, закони класичної механіки. "Розум, - продовжує Лаплас, - якому були б відомі для будь-якого даного моменту всі сили, одушевляють природу і відносне положення всіх її складових частин, якщо б до того ж він виявився досить великим, щоб підпорядкувати ці дані аналізу, обняв би в одній формулі руху найбільших тел Всесвіту нарівні з рухами найлегших атомів: не залишилося б нічого, що було б для нього недостовірно, і майбутнє, так само як і минуле, постало б перед його поглядом ". Лаплас ясно усвідомлював, що подібна ситуація є ідеалізацією, тому він і пропонував використовувати математичний апарат теорії ймовірностей для оцінки часткових причин у складних ситуаціях. Проте, мабуть, він вважав, що ймовірність відображає лише ступінь нашого знання, а не об'єктивну характеристику самих реальних явищ.

Імовірнісний характер багатьох законів сучасної фізики не гарантує однозначності та достовірності прогнозів. Але випадковість тут розглядається не сама по собі, а у зв'язку з необхідністю. За сукупною дією різних факторів випадкового характеру, які неможливо практично все охопити, статистичні закони розкривають необхідність яка прокладає собі дорогу через ряд випадковостей. Таким чином, і тут з повною підставою можна говорити про детермінізм, тобто такий обумовленості або визначеності явищ, при якій вони можуть бути передбачити лише з тією чи іншою мірою вірогідності. Таке розширене поняття детермінізму в якості особливого випадку буде включати детермінізм лапласовского типу, якщо значення ймовірності буде дорівнює одиниці, тобто якщо вона перетвориться на достовірність.

Критикуючи механістичний детермінізм, Ф. Енгельс вказував, що випадкове не може бути байдужим для науки. У той же час він підкреслював, що вивчити всю мережу каузальних відносин, навіть у випадку, скажімо, з числом горошин у стручку, наука зовсім не в змозі. "Більше того: така наука, яка взялася б простежити випадок з цим окремим стручком в його каузальному зчепленні з усе більш віддаленими причинами, була б вже не наукою, а простою грою". Саме тому завдання науки і полягає в тому, щоб розкрити закони, які управляють, випадком і фіксують необхідність. Концепція ж механістичного детермінізму, відзначав Енгельс, зводить цю необхідність до ролі випадковості.

І детермінізм, і причинність істотним чином пов'язані з категоріями необхідності і закону. На цій підставі Р. Карнап у своїй останній книзі закликає замінити всю дискусію про значення поняття причинності дослідженням різних типів законів, які зустрічаються в науці. Аналіз математичної форми різних типів причинної залежності, безсумнівно, грає важливу роль при дослідженні причинності. Але обмежитися цим - означало ігнорувати особливу специфіку причинності і збіднити наш аналіз дійсності. Нам видається, навряд чи виправданою отримала і в нашій літературі тенденція до ототожнення принципу причинності з принципом детермінізму.

Для встановлення причинного залежності явищ доводиться значно абстрагуватися від ускладнюють їх факторів. "Щоб зрозуміти окремі явища, - вказує Енгельс, - ми повинні вирвати їх з загального зв'язку і розглядати їх ізольовано, а в такому випадку змінюються руху виступають перед нами - одне як причина, інше як слідство". Таку ідеалізацію найлегше здійснити в механіці та класичної фізики, які мають справу з точно заданими силами і законами руху тіл під впливом цих сил. У складних ситуаціях не тільки науки, але й повсякденному житті найчастіше доводиться зустрічатися з безліччю причин. Саме тому тут нерідко обмежуються виявленням часткових причин. Теорія ймовірностей, як вказував ще Лаплас, у багатьох випадках допомагає виявити і оцінити ці часткові причини. У таких випадках скоріше за все замість каузального аналізу використовується детерминистический аналіз.

Принцип детермінізму з цієї точки зору висловлює можливість передбачення деяких подій, явищ, поведінки тіл в найрізноманітніших ситуаціях. Коли наступ події може бути передбачене з достовірністю, тоді для аналізу таких подій цілком підходить класична схема детермінізму. Іншими словами, пояснення і передбачення явищ у цих випадках грунтується на законах динамічного типу. Самі ці закони, хоча і виявляють деякі суттєві зв'язки, тим не менш, часто дуже огрублюють реальну дійсність. Однак таке огрубіння і схематизація не завжди можливі. У всякому разі, там, де доводиться зустрічатися з дією багаторазово повторюваних випадкових факторів, подій і явищ, дослідження часто виявляє деяку стійку закономірність, відкриття якої згодом дає можливість робити імовірнісні передбачення щодо появи тих чи інших випадкових подій.

Імовірнісний характер статистичних законів свідчить, таким чином, не про крах детермінізму взагалі, а про обмеженість старих уявлень про детермінізм, в основі яких лежить переконання у тому, що світ керується виключно законами динамічного типу.

5. Методи емпіричного дослідження

У науці основними формами емпіричного дослідження є спостереження й експеримент. Вихідною емпіричною процедурою служить спостереження.

5.1 Спостереження

Наукове спостереження представляє цілеспрямоване і організоване сприйняття предметів і явищ навколишнього світу. Зв'язок спостереження з чуттєвим пізнанням очевидна: будь-який процес сприйняття пов'язаний з переробкою і синтезом тих вражень, які пізнає суб'єкт отримує від зовнішнього світу. Активна його роль проявляється насамперед у тому, що спостерігач, особливо в науці, не просто фіксує факти, а свідомо шукає їх, керуючись певною ідеєю, гіпотезою або колишнім досвідом. Прихильники емпіризму, щоб гарантувати чистоту й надійність даних досвіду, вимагають збору даних і фактів без будь - якої попередньої гіпотези чи керівної ідеї. Спостереження в науці характеризуються також тим, що їх результати вимагають певної інтерпретації, яка здійснюється за допомогою деякої теорії. Інтерпретація даних спостереження якраз і дає можливість вченому обділяє істотні факти від несуттєвих, помічати те, що неспеціаліст може залишити без уваги і навіть зовсім не виявити.

5.1.1 Основні функції спостереження

Спостереження в науковому дослідженні покликане здійснювати три основні функції. Перша і найважливіша з них полягає в забезпеченні тієї емпіричної інформацією, яка необхідна як для постановки нових проблем і висунення нових гіпотез, так і для подальшої їх перевірки. Друга функція спостереження полягає в перевірці таких гіпотез і теорій, яку не можна здійснити за допомогою експерименту. Третя функція спостереження полягає в тому, що в його термінах здійснюється зіставлення результатів, отриманих у ході теоретичного дослідження, перевіряється їх адекватність і істинність.

5.2 Експеримент

Експеримент - спеціальний метод емпіричного дослідження, забезпечує можливість активного практичного впливу на досліджувані явища і процеси. Він може здійснити таке втручання шляхом безпосереднього впливу на досліджуваний процес або змінити умови, в яких відбувається цей процес. І в тому і в іншому випадку результати випробування точно фіксуються і контролюються. Таким чином, доповнення простого спостереження активним впливом на процес перетворює експеримент у вельми ефективний метод емпіричного дослідження. Цією ефективності в чималому ступені сприяє також тісний зв'язок експерименту з теорією. Ідея експерименту, план його проведення та інтерпретація результатів у набагато більшому ступені залежать від теорії, ніж пошуки та інтерпретації даних спостереження. Загальна структура експерименту буде відрізнятися від спостереження тим, що в неї крім об'єкта дослідження і самого дослідника обов'язково входять певні матеріальні засоби впливу на об'єкт, що вивчається. За своєї основної мети всі експерименти можна розділити на дві групи. До першої, найбільшій групі слід віднести експерименти, за допомогою яких здійснюється емпірична перевірка тієї чи іншої гіпотези чи теорії. Меншу групу становлять так звані пошукові експерименти, основне призначення яких полягає не в тому, щоб перевірити, чи вірна чи ні якась гіпотеза, а в тому, щоб зібрати необхідну емпіричну інформацію для побудови або уточнення деякої здогади чи припущення.

6 Гіпотеза і індуктивні методи дослідження

У дозволі протиріччя між новими фактами і старими теоретичними уявленнями найважливіша роль належить гіпотезі. Перш ніж буде побудована нова теорія, гіпотеза повинна пояснити факти, що суперечать старої теорії, поки не буде замінена іншою гіпотезою або не стане законом. Найважливіша функція гіпотез в дослідних науках полягає в розширенні та узагальненні відомого емпіричного матеріалу. За допомогою гіпотези ми прагнемо розширити наше знання, ектраполіруя знайдену в результаті безпосереднього дослідження кінцевого числа випадків закономірність на всі число можливих випадків.

6.1 Гіпотеза як форма наукового пізнання

Під гіпотезою розуміють всяке припущення, здогад чи пророцтво, що грунтуються або на попередньому знанні, або на нові факти, але найчастіше - на тому й іншому одночасно. Гіпотеза не просто реєструє і підсумовує відомі старі та нові факти, а намагається дати їм пояснення, в силу чого її зміст значно багатші тих даних, на які вона спирається. Будь-яка гіпотеза будується на основі певних фактів або знань, які називаються її посилками, даними або свідченнями. Між посилками і самій і самої гіпотезою існує певна логічна взаємозв'язок, яку зазвичай називають логічної чи індуктивної ймовірністю. Під ймовірністю гіпотези розуміють ступінь підтвердження її всіма, що безпосередньо відносяться до неї даними або свідоцтвами. Оскільки ймовірність гіпотези характеризує логічне відношення між посилками і самої гіпотезою, то її називають логічною ймовірністю. З теоретико-пізнавальної точки зору відмінність між гіпотезою і її емпіричними даними, або свідченнями, проявляється в тому, що дані відносяться до строго фіксованим, конкретних фактів, наявність яких може бути засвідчено об'єктивними засобами досліджень. Сукупність гіпотез різної спільності та ймовірності разом із встановленими законами утворюють вже теоретичну систему, наукову теорію.

6.2 Гіпотетико-дедуктивний метод

Гіпотетичними називають міркування чи умовиводи, які робляться з деяких гіпотез чи припущень. Посилками такого міркування можуть бути гіпотези у власному розумінні цього слова, тобто судження, які можуть виявитися як істинними так і помилковими. Гіпотетико-дедуктивний метод у класичному природознавстві. Природознавство і досвідчені науки мають справу перш за все з даними спостережень і результатами експериментів. Після відповідної обробки дослідних даних учений прагне зрозуміти і пояснити їх теоретично. Гіпотеза і служить в якості попереднього пояснення. Але для цього необхідно, щоб наслідки з гіпотези не суперечили досвідченим фактами. Тому логічна дедукція наслідків з гіпотези служить закономірним етапом наукового дослідження.

6.3 Математична гіпотеза

За своєю логічною структурі математична гіпотеза представляє різновид гіпотетико-дедуктивного методу. Сутність математичної гіпотези і область її застосування. Однією з найбільш поширених форм вираження кількісних залежностей між різними величинами є математичні рівняння. Якщо ми спробуємо так чи інакше змінити дане рівняння, то з нього можна отримати цілий ряд нових наслідків, які можуть виявитися чи збігаються з експериментом, або суперечать йому. Математична гіпотеза призводить до виразів, що збігається або розбіжним з досвідом, і відповідно до цього застосовується далі чи відкидається. Проблематичний момент в методі математичної гіпотези полягає в тому, що деяку закономірність, виражену у вигляді певного математичного рівняння, переносять з відомою області явищ на невідому. Зрозуміло, що подібний перенесення завжди супроводжується деякою модифікацією початкового рівняння. Математична гіпотеза, заснована на екстраполяції абстрактних математичних структур, на нові галузі пізнання, служить одним з дієвих методів логіко-математичного дослідження.

7. Роль законів у науковому поясненні і пророкуванні

Пояснення явищ навколишньої природи і соціального життя становить одну з основних завдань природознавства та суспільних наук. Задовго до виникнення науки люди намагалися так чи інакше пояснити навколишній світ, а також власні психічні особливості та переживання. Однак такі пояснення, як правило, виявлялися незадовільними, бо найчастіше грунтувалися або на одушевлении сил природи, або на вірі в надприродні сили, бога, долю і т. п. Тому вони, в кращому випадку, могли задовольнити психологічну потребу людини в пошуках якогось небудь відповіді на мучили його питання, але аж ніяк не давали справжнього уявлення про світ.

Реальні пояснення, які можна назвати справді науковими, з'явилися разом з виникненням самої науки. І це цілком зрозуміло, оскільки наукові пояснення спираються на точно сформульовані закони, поняття і теорії, які відсутні в повсякденному пізнанні. Тому адекватність і глибина пояснення навколишніх явищ і подій багато в чому залежить від ступеня проникнення науки в об'єктивні закономірності, що управляють цими явищами і подіями. У свою чергу самі закони можуть бути по-справжньому зрозуміти лише у рамках відповідної наукової теорії, хоча вони і служать тим концептуальним ядром, навколо якого будується теорія.

Не можна, звичайно, заперечувати можливості і корисності пояснення деяких найпростіших явищ на основі емпіричного узагальнення спостережуваних фактів. Такі пояснення також відносяться до числа реальних, але ними обмежуються лише у звичному, стихійно-емпіричному пізнанні, в міркуваннях, заснованих на так званому здоровому глузді. У науці ж не тільки прості узагальнення, а й емпіричні закони прагнуть пояснити за допомогою більш глибоких теоретичних законів. Хоча реальні пояснення можуть бути дуже різними за своєю глибиною чи силі, тим не менше всі вони повинні відповідати двом найважливішим вимогам.

По-перше, будь-яке реальне пояснення має будуватися з таким розрахунком, щоб його доводи, аргументація і специфічні характеристики мали безпосереднє відношення до тих предметів, явищ і подій, які вони пояснюють. Виконання цієї вимоги представляє необхідну передумову для того, щоб вважати пояснення адекватним, але одного цього умови недостатньо для правильності пояснення.

По-друге, будь-яке пояснення повинно припускатися принципової перевірюваність. Ця вимога має надзвичайно важливе значення в природознавстві і досвідчених науках, так як дає можливість відокремлювати справді наукові пояснення від всякого роду чисто спекулятивних і натурфілософських побудов, також претендують на пояснення реальних явищ. Принципова перевірюваність пояснення зовсім не виключає використання в якості аргументів таких теоретичних принципів, постулатів і законів, які не можна перевірити безпосередньо емпірично. Необхідно тільки, щоб пояснення давало можливість виведення деяких наслідків, які допускають дослідну перевірку.

8. Загальна структура наукового пояснення

За своєю логічною структурі пояснення представляє міркування або умовивід, посилки якого містять інформацію, необхідну для обгрунтування результату або укладення такого міркування.

У сучасній літературі з теорії пояснення всі посилки умовиводи, що ставить своєю метою пояснення, найчастіше позначають терміном "експлананс" (від лат. Explanans - пояснює), а результат умовиводи - терміном "експланандум" (від лат. Explanandum - те, що належить пояснити ).

Характер пояснення залежить, таким чином, по-перше, від того виду логічного міркування, який використовується для пояснення, і, по-друге, від типу посилок, які служать в якості експлананса. Експлананс і експланандум складають дві необхідні частини будь-якого пояснення, пов'язані один з одним логічним відношенням виводимості, чи прямування. Якщо експланандум з логічною необхідністю випливає з експлананса, то таке пояснення називають дедуктивним, так як в цьому випадку воно здійснюється за схемою дедуктивного міркування. У багатьох випадках доводиться, однак, задовольнятися більш слабким, індуктивним міркуванням, посилки якого лише з тією чи іншою мірою вірогідності підтверджують висновок або експланандум.

Нерідко говорять, що пояснення у принципі може здійснюватися без залучення будь-яких було законів. Дійсно, нерідко для пояснення одного явища, події чи факту ми посилаємося на інший факт, явище чи подію, а не на явно сформульовані закони. Так, коли пояснюють виникнення іржі на металевих предметах, то в якості причини вказують сире повітря, контакт з водою та інші подібні факти. Такого роду пояснення зустрічаються переважно у повсякденному житті, де пояснення спираються на найпростіші емпіричні узагальнення. Ці узагальнення здаються нам настільки звичними і самоочевидними, що вони не фігурують в самому процесі пояснення, хоча їх легко і виявити. Те ж саме іноді відбувається і в науці, коли закони, що пояснюють явища, здаються всім відомими й очевидними, тому їх явно і не формулюють. Таким чином, всі пояснення з допомогою окремих явищ, подій і фактів по суті справи є поясненнями за допомогою законів, хоча в явному вигляді самі закони при цьому можуть і не фігурувати. Ось чому такого роду пояснення іноді називають замаскованими поясненнями за допомогою законів.

При логічному аналізі конкретних прикладів наукового пояснення всі посилки, на яких воно будується, повинні бути виражені явно. В іншому випадку не можна буде здійснити логічний висновок експланандума з експлананса, а тому не можна буде визнати коректним саме пояснення. Що стосується структури експлананса, то в ньому можна виділити посилки двох видів. Найбільш істотне значення мають ті посилки, в яких виражаються закони, принципи та інші універсальні положення науки. З їх допомогою вдається забезпечити висновок не тільки інших, менш загальних законів і положень науки, але і тверджень про тих чи інших конкретних явищах або події. В останньому випадку експлананс повинен містити також такі посилки, які характеризують ті чи інші специфічні умови або властивості, бо без цього неможливий перехід від загальних тверджень до одиничним.

Домінуюча роль законів у процесі наукового пояснення найбільш сильно підкреслюється при так званому есенціалістськими підході, тобто тоді, коли сенс пояснення зводиться до розкриття сутності реальних явищ і подій. B загальному вигляді ця точка зору не викликає заперечення, так як дійсне пояснення досягається тільки тоді, коли розкриваються внутрішні, суттєві зв'язки пояснює явища, подій або навіть закономірностей. Навряд чи, однак, слід зводити пояснення до встановлення логічного зв'язку "між відображенням об'єкт, що пояснюється в мові та законом науки". Сутність явищ, особливо складних, може бути розкрита найчастіше лише за допомогою теорії, що представляє не просту сукупність і навіть не систему, що складається з одних законів, а включає в себе елементи та іншого роду (вихідні принципи, визначення, гіпотези і різні твердження теорії). Подібно до того, як теоретичний закон перевершує емпіричний за своєю пояснюватиме силі, так і теорія в цілому дає більш глибоке обгрунтування, ніж будь-який окремий закон або сукупність таких законів. Теорія як найбільш розвинена форма наукового пояснення виникає, як правило, після відкриття ряду окремих законів тієї чи іншої області реального світу. Зрозуміло, вірно, що закони складають концептуальне ядро ​​будь-якої теоретичної системи досвідченого знання. Але з цього зовсім не випливає, що пояснення, що спирається на теорію, цілком грунтується на законах, а саме протиставлення пояснення за допомогою теорії кваліфікується як ілюзорне.

На нашу думку, в якості загальних посилок експлананса будь-якого наукового пояснення чи навіть пояснення на рівні здорового глузду можна використовувати узагальнення самого різного характеру. Найбільш досконалими вважаються зазвичай пояснення, посилки яких містять закони і теорії науки універсального характеру. Менш привабливими виглядають пояснення, засновані на статистичних законах. Набагато менш надійними вважаються пояснення, засновані на простих індуктивних узагальненнях емпіричного досвіду, до яких належать пояснення, що зустрічаються в повсякденному житті. Всі перераховані приклади представляють реальні пояснення, хоча і розкривають сутність пояснює явища з різним ступенем глибини і повноти.

8.1 Дедуктивна модель наукового пояснення.

Пояснення, з якими доводиться зустрічатися, в науці, можна класифікувати за різними підставами поділу: характеру логічного зв'язку експлананса з експланандумом, складу і природі посилок, що входять до експлананс, зокрема по виду законів, які фігурують в посилках, і багатьом інших ознаками. Найбільш важливою нам видається класифікація за способом логічного зв'язку експлананса з експланандумом, тобто за того способу, який використовується для логічного висновку що пояснюється тези з пояснюють його посилок. Як ми вже відзначали, двома основними формами логічних умовиводів, застосовуваними для пояснення, є дедуктивні та індуктивні висновки. Відповідно до цього ми і виділяємо дедуктивну і індуктивну моделі або схеми пояснення.

Дедуктивна модель наукового пояснення є найбільш поширеною. Особливо широко нею користуються в тих науках, закони яких можуть бути виражені в точній математичній формі (астрономія, механіка, фізика, фізична хімія, молекулярна біологія, математична економіка та ін.) Оскільки посилки дедуктивного виведення забезпечують логічно необхідний характер висновків, тобто в нашому випадку експланандума, то природно, що ця модель пояснення предпочитается індуктивної, де зв'язок між посилками і укладанням має не достовірний, а тільки ймовірний характер. Важливо при цьому звернути увагу на те, що дедукція тут розуміється не в старому сенсі традиційної логіки, як умовивід від загального до приватного, а як будь-який висновок, висновок якого випливає з наявних посилок з логічною необхідністю, точно за прийнятими правилами дедукції.

Щоб краще зрозуміти дедуктивну модель пояснення, розглянемо в якості ілюстрації конкретний приклад з дійсної історії науки. Мова йде про пояснення "неправильностей", або іррегулярностью, в русі планети Уран. Ці іррегулярностью не можна було пояснити тяжінням інших, в той час відомих планет Сонячної системи. Тому Левер'є (і незалежно від нього Адамі) припустив, що вони викликаються гравітаційним впливом нової, досі невідомої планети. Подальші спостереження блискуче підтвердили його гіпотезу і тим самим запропонований ним спосіб пояснення. Якщо логічно реконструювати хід міркувань Левер'є, то їх можна представити у вигляді такої схеми. По-перше, він виходив з ньютонівських універсальних законів руху і закону всесвітнього тяжіння, які у своїй сукупності становлять велику посилку експлананса. По-друге, як меншою посилки він використовував специфічні характеристики планет Сонячної системи (їх взаємні відстані, маси, розміри і т.п.). Всі ці посилки, разом узяті, не змогли пояснити іррегулярностью в русі Урана, Тому у вигляді додаткової меншою посилки Левер'є включив інформацію щодо характеру та обсягів спостережуваних іррегулярностью в русі Урана. Спираючись на всі перераховані посилки, він зміг обчислити період обертання, масу, орбіту і інші характеристики невідомою, нової планети, гравітаційним впливом якої і пояснив неправильності в русі Урана. Примітно, що в цьому прикладі пояснення органічно пов'язане з прогнозом.

Отже, ми бачимо, що в дедуктивної моделі пояснення виступає як результат логічного висновку що пояснюється явища з пояснюють його посилок, причому головна роль у цих посилках належить законами науки, універсальним твердженням, у яких формулюються об'єктивно необхідні, інваріантні відносини між предметами і явищами реального світу. Здебільшого при дедуктивному поясненні використовуються закони динамічного типу або номічного структури взагалі (тобто загальні висловлювання, що мають форму закону). Ось чому цей тип пояснення нерідко характеризують як дедуктивно-номологическое. Такі пояснення звичайно мають перевагу всім іншим, тому що їх результат, або експланандум, має достовірний, а не ймовірний або проблематичний характер.

Схематично дедуктивно-номологическое модель пояснення може бути представлена ​​так:

Велика посилка:

експлананс

L1, L2, ... Lk-1, Lk

Менша посилка:

C1, C2, ... Ck-1, Ck

експланандум Е

Символами L1, L2, ... Lk-1, Lk тут позначені універсальні закони динамічного типу, або номічного структури взагалі. C1, C2, ... Ck-1, Cp представляють конкретні характеристики або умови, які описують деякі специфічні особливості розглянутих явищ. У математичному природознавстві, зокрема в математичній фізиці, ці характеристики прийнято називати початковими умовами. Без них, взагалі кажучи, неможливий логічний висновок тверджень, що характеризують окремі, конкретні події, явища і предмети. Такого роду пояснення часто називають фактуальних, оскільки в цьому випадку мета пояснення зводиться до пояснення деякого факту. З логічної точки зору фактуально пояснення зводиться до дедукції експланандума з відповідного експлананса, хоча пояснення в кінцевому підсумку ставиться до деяких реальних подій, явищ або предметів. У експланандуме фактуального пояснення якраз і відображаються певні властивості, аспекти або ставлення індивідуальних предметів, подій і явищ. Правда, в деяких випадках доводиться зустрічатися і з відомим узагальненням або угрупованням фактів, але всі такі операції зазвичай не виходять за рамки емпіричного дослідження.

Як ми вже відзначали, дедукція фактів або емпіричних висловлювань одиничного характеру здійснюється за допомогою законів найпростішого типу, які ми назвали емпіричними. У повсякденних міркуваннях замість них зазвичай фігурують елементарні індуктивні узагальнення з нашого повсякденного досвіду. У разі гіпотетичних пояснень у ролі законів виступають ті чи інші гіпотези.

Іншою важливою різновидом дедуктивних пояснень є пояснення, експланандумом яких служать закони науки. У даному випадку ми маємо справу з логічним висновком одних законів з інших. Закони, які зустрічаються в посилках експлананса, повинні мати більшу логічної силою, ніж закон, представлений в експланандуме. Під терміном "логічна сила" при цьому розуміється не що інше, як допустимість дедукції. Іншими словами, якщо з одного твердження або закону логічно випливає (дедуціруется) інше твердження або закон, то перші з них вважаються логічно сильніше, ніж другі. Нерідко також говорять, що чим логічно сильніше закон, тим більшою пояснюватиме силою він володіє.

Найбільш цікавими випадками пояснення законів є ті, в яких менш глибокі та обмежені закони пояснюються за допомогою більш загальних і глибоких законів, які розкривають внутрішній механізм протікання явищ. Типовим у цьому сенсі є співвідношення між емпіричними і теоретичними законами. У той час як перші висловлюють зв'язку між емпірично спостережуваними властивостями, величинами і відносинами реальних процесів і явищ, другі характеризують їх більш глибокі зв'язки і структуру. Внаслідок цього теоретичні закони можна використовувати для пояснення емпіричних законів: таке пояснення здійснюється за допомогою логічної дедукції емпіричних законів з теоретичних. У даному випадку в якості експланандума виступають емпіричні закони, а експлананса-теоретичні. Подібна дедукція виявляється можливою лише тоді, коли теоретичним термінам дається відповідна інтерпретація і вони зв'язуються з емпіричними за допомогою деяких правил відповідності. Ці правила поряд з теоретичними законами служать необхідною передумовою для виведення емпіричних законів, а отже, і для їх пояснення.

Безпосередній висновок одних законів з інших можливий лише в тому випадку, коли і що пояснюють і пояснюється закони відносяться до одного типу чи рівню пізнання. Так, наприклад, маючи в своєму розпорядженні загальним рівнянням або законом газового стану

PV = RT,

ми можемо вивести з нього емпірично встановлені Закони Бойля - Маріотта (P × V = const.) і Шарля - Гей-Люссака [vt = v0 (1 + at0)]. У першому випадку для цього достатньо взяти температуру постійної, а в другому - вважати постійним тиск. Мабуть, у ряді випадків можна також говорити про дедукції менш загальних теоретичних законів з більш загальних.

Нарешті, найбільш розвиненою формою дедуктивного пояснення є пояснення з допомогою теорії. У цьому випадку в якості пояснюватиме посилки виступає не окремий теоретичний закон або деяка їх сукупність, а принаймні дедуктивне ядро ​​теорії: всі її вихідні посилки і принципи, з яких у подальшому логічно виводяться всі інші положення теорії, у тому числі й ті, які мають на меті пояснення деяких фактів і законів. Само собою зрозуміло, що при цьому враховуються також певні правила відповідності, які пов'язують теорію з емпірією.

8.2 Індуктивна модель пояснення

В останні десятиліття в логіці та методології все більш широке застосування отримує інша модель чи схема наукового пояснення, яка, правда, не має тієї переконливою силою і достовірністю, яка властива дедуктивної моделі. На цій підставі її іноді вважають лише тимчасовою спробою пояснення, свого роду сурогатом, до якого доводиться вдаватися лише в силу неможливості досягнення більш повного пояснення. Такий підхід багато в чому визначається самим ставленням до індукції, яка лежить в основі зазначеної моделі пояснення. Справді, в той час як висновок дедуктивного виведення з логічною необхідністю випливає з посилок, висновок індукції, як правило, лише в тій чи іншій мірі підтверджується цими посилками. Іншими словами, якщо укладання дедукції має достовірний характер, то індукція забезпечує лише ймовірні ув'язнення. Ось чому самі індуктивні міркування іноді розглядають лише як евристичний спосіб мислення.

Необхідність звернення до індукції здебільшого диктується тим, що в багатьох поясненнях емпіричних наук доводиться мати справу зі статистичними законами, вираженими у формі імовірнісних тверджень. Як вже зазначалося, статистичні закони на відміну від динамічних характеризують не індивідуальні події та явища, а тільки групи чи класи однорідних подій масового характеру. Простіше кажучи, те, що стверджується в універсальному законі динамічного типу, може бути перенесено на будь-який індивідуальний об'єкт чи подію. Статистичні закони за своєю природою не допускають такої можливості. Тим не менше, і такого роду закони можна використовувати для пояснення і передбачення окремих явищ і подій. У цих цілях як раз і вводиться теоретичне поняття ймовірності, яке характеризує міру можливості здійснення події. Повнота пояснення і надійність передбачення в цьому випадку будуть нижче, ніж тоді, коли застосовуються універсальні закони динамічного типу. Однак у багатьох важливих ситуаціях ми не маємо в своєму розпорядженні подібними законами і тому повинні звернутися до індуктивного схемою пояснення. Логічний процес, який ми використовуємо для такого пояснення, дуже часто визначають як індуктивну, або логічну ймовірність. Він характеризує певний тип зв'язку між посилками і укладанням пояснення, тобто експланансом і експланандумом. Ця ймовірність за своїм значенням істотно відрізняється від імовірності статистичної, з якою ми зустрічаємося при формулюванні законів масових випадкових явищ у фізиці, біології і соціології. Щоб уникнути непорозумінь слід було, бути може, просто називати логічну ймовірність індукцією, але з цим терміном також пов'язані небажані асоціації. Справа в тому, що в традиційній логіці під індукцією зазвичай розуміється процес міркування, що йде від приватного до загального. У сучасній же індуктивного логіці цим терміном позначається всяке міркування або умовивід, посилки якого в тій чи іншій мірі підтверджують висновок, тобто по суті справи вірогідне висловлювання. Важливо також зазначити, що формальна структура індуктивного ймовірності добре описується відомими ще з часів Бернуллі і Лапласа аксіомами обчислення ймовірностей. Ось чому нам здається доцільним зберегти термін "логічна, або індуктивна, ймовірність" при описі схеми індуктивного пояснення чи передбачення.

Загальна схема індуктивно-статистичного пояснення може бути представлена ​​в наступному вигляді:

експлананс (посилки роблять

імовірним висновок)

експланандум мабуть Проте

Велика посилка експлананса такого пояснення представляє статистичний закон, тому з нього при фіксованих початкових умовах (менша посилка Вi) може бути виведена індуктивне висновок про окремий подію чи явище А. Цей висновок має також імовірнісний характер, але сама можливість тут істотно відрізняється від статистичної, бо вона висловлює безпосередньо не інформацію про реальні події, а характер логічного зв'язку між посилками і укладанням індуктивного пояснення. Оскільки висновок або експланандум пояснення тут логічно не випливає з посилок, а лише в тій чи іншій мірі підтверджується ними, то в самій схемі ми відокремлюємо експлананс від експланандума подвійною лінією і додатково вказуємо на імовірнісний характер ув'язнення. Якщо величина цієї ймовірності, або ступінь підтвердження, є відомою, то вона може бути точно вказана у самій символічного запису. У цьому випадку експланандум індуктивно-статистичного пояснення можна записати в наступному вигляді:

Pінд. (А / Вi) = k.

Цей вираз являє символічну запис індуктивного висновку А при наявності деякої сукупності умов Вi. Таким чином, ми бачимо, що в індуктивно-статистичному поясненні використовуються дві основні форми ймовірності: статистична і індуктивна (логічна). Якщо перша забезпечує нас інформацією про властивості і закономірності реального світу, то друга встановлює зв'язок між експланансом і експланандумом пояснення.

При індуктивному поясненні з самого ж початку виникає питання про те, який ступінь підтвердження або логічної ймовірності слід визнати достатньою для пояснення. Очевидно, якщо ця ймовірність буде не більше половини, то таке пояснення навряд чи можна вважати достатньо обгрунтованим. Так само ми не визнаємо надійним пророкування, вірогідність якого не перевершує половини. Ця обставина істотно обмежує клас індуктивних пояснень. Так, К. Гемпель відносить до числа індуктивно-статистичних пояснень тільки такі, ступінь ймовірності яких наближається до 1. Іншими словами, такого роду пояснення по суті наближаються до дедуктивних, так як їх експланандум випливає з експлананса майже з практичної достовірністю (хоча теоретично практична достовірність і відрізняється від достовірності дедуктивного висновку). В якості конкретної ілюстрації Гемпель наводить приклад з витягуванням куль з урни, який досить ясно виражає його основну ідею. Припустимо, що ми навмання витягуємо куля з урни, в якій знаходяться 999 білих і один чорний шар. Якщо кулі добре перемішані, то ймовірність вилучення білого Шара буде досить велика (р = 0,999). Цей факт легко пояснити статистичними міркуваннями. Подібним же чином, на думку Гемпеля, статистичні закони, використовувані при індуктивному поясненні, повинні володіти такою високою ймовірністю, щоб на їх основі можна було робити надійні передбачення та пояснення. Деякі автори взагалі заперечують правомірність індуктивного пояснення, стверджуючи, що в разі статистичних узагальнень і законів ми маємо справу не з поясненням, а з недостатньо надійними правилами недедуктивних умовиводів. Неважко помітити, що подібний підхід до пояснення грунтується на тому, що єдино допустимої формою міркувань в науці визнається тільки дедукція, індуктивним ж висновками у кращому випадку відводиться евристична роль. Навряд чи з таким підходом можна погодитися. Якщо індуктивно-статистичні пояснення не визнають за справжні, повноцінні пояснення, тоді слід також відмовитися і від прогнозів, заснованих на таких передумовах. Але з цим не погодяться навіть найрадикальніші дедуктівісти.

І з теоретичної і з практичної точок зору індуктивна модель пояснення грає істотну роль в науці. Часто вона може значно полегшити пошуки більш звичного дедуктивного пояснення, але в багатьох випадках сама проблема не допускає такого пояснення, і тому доводиться звертатися до індукції та статистики.

На закінчення зупинимося на з'ясуванні логічного зв'язку між дедуктивним і індуктивним поясненням. Оскільки індуктивний висновок допускає більш ослаблені вимоги, ніж дедуктивний, то доцільно розглядати індукцію як більш загальний тип міркування. Відповідно до такого підходу ми будемо висловлювати статистичні закони у формі узагальненої, ймовірнісної імплікації, вперше впровадженої Г. Рейхенбаха, а звичайні універсальні закони динамічного типу - у вигляді загальної імплікації математичної логіки.

У статистичному законі, як і будь-якому вероятностном затвердження, можна виділити дві частини: у першій з них - антецедент - формулюються умови, при здійсненні яких з тією чи іншою ймовірністю може відбутися цікавить нас випадкового масового характеру, тобто консеквент імплікації. Так як при статистичній інтерпретації мова йде не про індивідуальні події, а про клас подібних подій, то в ймовірнісної імплікації ми повинні розглядати не окремі висловлювання, а класи висловлювань, які можна виразити за допомогою пропозиційних функцій, або функцій-висловлювань. Тоді саму вірогідну імплікацію символічно можна представити в наступному вигляді:

Універсальний квантор (i) перед імплікацією показує, що вона поширюється на всі випадки з деякого класу подій. Антецедент хi, А позначає клас тих подій А, при здійсненні яких з імовірністю рівної р виникає подія у з класу В:

Уi В. Так, наприклад, якщо розглядати явища, пов'язані з радіоактивним розпадом хімічних елементів (події класу А), то кожному елементу буде відповідати певна ймовірність його перетворення в інші елементи протягом деякого часу, яку зазвичай характеризують як період напіврозпаду.

Істотна відмінність ймовірнісної імплікації від звичайної полягає в тому, що якщо в останньому випадку істинність антецедента завжди вабить і істинність консеквента, то в першому випадку істинний антецедент забезпечує лише певну вірогідність консеквента. Якщо ступінь імовірності р буде дорівнює 1, тоді імовірнісна імплікація перетворюється на звичайну. Ми бачимо звідси, що дедуктивне пояснення можна розглядати як особливий випадок індуктивного, коли ступінь імовірності експланандума стає рівною 1 і, отже, вірогідний висновок стає достовірним.

Індуктивні пояснення, ступінь ймовірності яких наближається до так званої практичної достовірності, тобто дуже близька до 1, хоча за своїм результатом подібні з дедуктивними, тим не менш складають особливий вид, і тому Гемпель абсолютно правильно відносить їх саме до індуктивним. Справа в тому, що, незважаючи на великий ступінь ймовірності, їх укладення в принципі може виявитися і невірним, так що тут завжди є елемент невизначеності. Ця невизначеність буде зростати в міру зменшення величини ймовірності. Тому індуктивні пояснення, ступінь ймовірності укладення яких не перевищує половини, на практиці не будуть вважатися справжніми поясненнями.

8.3 Наукове передбачення

Передбачення нових ситуацій, подій і явищ становить важливу особливість людського пізнання і цілеспрямованої діяльності взагалі. У елементарній формі ця особливість властива і вищим тваринам, поведінка яких будується на основі умовних рефлексів. Однак про справжнє передбаченні можна говорити лише тоді, коли воно грунтується на свідомому застосуванні тих чи інших закономірностей, виявлених у процесі розвитку науки і суспільної практики.

Наукові передбачення, що спираються на точно сформульовані закони і теорії, генетично виникають з передбачень і емпіричних прогнозів, які задовго до виникнення науки люди робили на основі найпростішого узагальнення своїх спостережень над явищами природи. Такі прогнози не відрізнялися великою точністю, оскільки вони будувалися на спостереженнях тих зв'язків явищ, які найлегше кидалися в очі. Але вже тут люди інтуїтивно усвідомлювали закономірний зв'язок між явищами і їх різними властивостями. Так, передбачення погоди за формою хмар, характером заходу, руху вітру, температуру повітря та іншим прикметам часто призводить досвідчених людей до правильних висновків. Однак такий прогноз в значній мірі грунтується на знанні не об'єктивних законів природи, а скоріше різних зовнішніх проявів цих закономірностей. Навіть класична метеорологія свої прогнози будує здебільшого на основі емпіричного дослідження розподілу тисків повітря, форми хмар, швидкості руху вітру і деяких інших чинників. Природно тому, що такі прогнози можуть робитися тільки на порівняно короткий час, та й то не завжди збуваються. Причина цього полягає в тому, що вони не спираються на глибокі внутрішні закономірності та теорії, що керують процесами формування погоди в різних регіонах земної кулі. Тому сучасна теоретична метеорологія прагне відкрити якраз саме такі закони, за допомогою яких можна було складати довгострокові прогнози. Цей приклад досить ясно показує, що надійність, точність і часові межі передбачення найтіснішим чином залежать від характеру законів або узагальнень, що використовуються в процесі передбачення.

Як і при поясненні, так і при прогнозі найбільш надійними є висновки, які спираються на універсальні закони динамічного типу. Такими є, наприклад, передбачення результатів руху різних небесних тіл в астрономії і багато інші прогнози в так званих точних науках. Але і тут часто доводиться вдаватися до ймовірнісно-статистичних, або стохастичним прогнозам (квантова механіка, теорія "елементарних частинок", космологія та ін.) У біології ж і соціальних науках питома вага стохастичних пророкувань незрівнянно вищий.

Органічний зв'язок між поясненням і прогнозом виражається, не тільки в характері використання законів, а насамперед у тому, що пояснення служить основою для передбачення. Дійсно, якщо ми можемо пояснити сутність чи причину виникнення того чи іншого явища, то ми завжди можемо передбачити його появу. Як ми вже бачили, Левер'є і Адамі, пояснивши іррегулярностью в русі планети Уран, передбачили існування нової, до цього невідомої планети Нептун. Д. І. Менделєєв, відкривши свій знаменитий періодичний закон, зміг пояснити хімічні властивості елементів. Спираючись на це, він передбачив існування нових хімічних елементів і приблизно вірно описав їх властивості. Число подібних прикладів можна було збільшити, Всі вони свідчать про те, що справді наукове пояснення має потенційну пророкує силою. Цей висновок отримав аргументоване обгрунтування у відомій статті К. Гемпеля і П. Оппенгейма "Логіка пояснення", де вони підкреслюють, що в тій мірі, в якій ми в змозі пояснити емпіричні факти, ми можемо досягти вищої мети наукового дослідження, а саме - не просто реєструвати явища нашого досвіду, але пізнати, спираючись на них, теоретичні узагальнення, що дають нам можливість передбачати нові події.

Нарешті, нерозривний зв'язок між поясненням і прогнозом знаходить своє вираження в однаковій логічній структурі процесів пояснення та передбачення. При розгляді дедуктивної моделі наукового пояснення в якості ілюстрації був приведений приклад з поясненням іррегулярностью в русі планети Уран. Результатом цього пояснення було пророкування існування нової планети. Цей висновок логічно випливав з відповідних посилок, тобто універсальних законів механіки і закону всесвітнього тяжіння, а також специфічних характеристик, що відносяться до параметрів руху планет і емпірично встановленим іррегулярностью в русі Урана. В інших випадках пояснення, як правило, відноситься до вже відомих явищ і подій. Все це не позначається на логічній структурі. Тому ми можемо розглядати дедуктивну модель передбачення як дедуктивний висновок, посилками якого служать, з одного боку, універсальні закони динамічного типу, а з іншого боку - деякі конкретні умови, що характеризують зв'язок між загальними і одиничними твердженнями. За аналогією з поясненням всі ці посилки можна було б назвати проектансом, тобто твердженнями, на яких базується пророцтво. Саме ж висновок буде тоді проектандумом. Аналогічні зауваження можна зробити щодо стохастичних прогнозів, які грунтуються на статистичних законах та узагальненнях і укладення яких має індуктивний (імовірнісний) характер.

Тотожність формальної структури пояснення і передбачення не означає, звичайно, що ці методи дослідження не розрізняються за своєю природою і функціями. Пояснення відносяться до подій, явищ, закономірностям вже відомим, або існують у даний час, або існували в минулому. На відміну від цього пророкування робиться щодо або майбутніх явищ і подій, яких явищ хоча і існуючих, але до цих пір не виявлених. І в тому і в іншому випадку твердження, формулює передбачення, має невизначений характер, бо його істинність або хибність може бути виявлена ​​лише згодом. Тут виникає й відмінність між логічною силою законів, що використовуються для пояснення та передбачення. У той час як для пояснення необхідно залучати найбільш глибокі теоретичні закони, для передбачення часто досить емпіричних законів і узагальнень. Всі ці та подібні їм міркування, не кажучи вже про міркування філософського характеру, послужили основою дискусії, яка розгорнулася навколо проблеми про симетрії між поясненням і прогнозом. Не претендуючи тут на вирішення цієї проблеми, нам хотілося б відзначити, що, хоча з логічної точки зору і пояснення і передбачення як певні способи міркувань є симетричними, з методологічної і загальнонаукової точок зору вони істотно різняться, отже, асиметричні. Тому дискусію з цієї проблеми важливо обмежити більш певними рамками.