Научные методы

Верификация

Нау́чный ме́тод — совокупность основных способов получения новых знаний и методов решения задач в рамках любой науки.

Метод включает в себя способы исследования феноменов, систематизацию, корректировку новых и полученных ранее знаний. Умозаключения и выводы делаются с помощью правил и принципов рассуждения на основе эмпирических (наблюдаемых и измеряемых) данных об объекте^[1]. Базой получения данных являются наблюдения и эксперименты. Для объяснения наблюдаемых фактов выдвигаются гипотезы и строятся теории, на основании которых формулируются выводы и предположения. Полученные прогнозы проверяются экспериментом или сбором новых фактов.^[2].

Важной стороной научного метода, его неотъемлемой частью для любой науки, является требование объективности, исключающее субъективное толкование результатов. Не должны приниматься на веру какие-либо утверждения, даже если они исходят от авторитетных учёных. Для обеспечения независимой проверки проводится документирование наблюдений, обеспечивается доступность для других учёных всех исходных данных, методик и результатов исследований. Это позволяет не только получить дополнительное подтверждение путём воспроизведения экспериментов, но и критически оценить степень адекватности (валидности) экспериментов и результатов по отношению к проверяемой теории.

История

Основная статья: История научного метода

Отдельные части научного метода применялись ещё философами древней Греции. Ими были разработаны правила логики и принципы ведения спора, вершиной которых стала софистика. Сократу приписывают высказывание о том, что в споре рождается истина. Однако целью софистов была не столько научная истина, сколько победа в судебных процессах, где формализм превышал любой другой подход. При этом выводам, полученным в результате рассуждений, отдавалось предпочтение по сравнению с наблюдаемой практикой. Знаменитым примером является утверждение, что быстроногий Ахиллес никогда не догонит черепаху.

В XX веке была сформулирована гипотетически-дедуктивная модель научного метода^[3] (более подробно это рассмотрено ниже), состоящая в последовательном применении следующих шагов:

1. Используйте опыт: Рассмотрите проблему и попытайтесь осмыслить её. Найдите известные ранее объяснения. Если это новая для вас проблема, переходите к шагу 2.
2. Сформулируйте предположение: Если ничего из известного не подходит, попробуйте сформулировать объяснение, изложите его кому-то другому или в своих записях.
3. Сделайте выводы из предположения: Если предположение (шаг 2) истинно, какие из него следствия, выводы, прогнозы можно сделать по правилам логики?
4. Проверка: Найдите факты, противоречащие каждому из этих выводов, с тем чтобы опровергнуть гипотезу (шаг 2) . Использование выводов (шаг 3) в качестве доказательств гипотезы (шаг 2) является логической ошибкой. Эта ошибка называется «подтверждение следствием» (англ. Affirming the consequent, греч. Επιβεβαίωση του επομένου)

Около тысячи лет назад Ибн аль-Хайсам продемонстрировал важность 1-го и 4-го шагов. Галилей в трактате «Беседы и математические обоснования двух новых наук, касающихся механики и законов падения» (1638) также показал важность 4-го шага (называемого также эксперимент)^[4]. Шаги метода можно выполнять по порядку — 1, 2, 3, 4. Если по итогам шага 4 выводы из шага 3 выдержали проверку, можно продолжить и перейти снова к 3-му, затем 4-му, 1-му и так далее шагам. Но если итоги проверки из шага 4 показали ложность прогнозов из шага 3, следует вернуться к шагу 2 и попытаться сформулировать новую гипотезу («новый шаг 2»), на шаге 3 обосновать на основе гипотезы новые предположения («новый шаг 3»), проверить их на шаге 4 и так далее.

Следует заметить, что научный метод никогда не сможет абсолютно верифицировать (доказать истинность) гипотезы (шаг 2). Он может лишь опровергнуть гипотезу — доказать её ложность.

Виды научного метода

Теоретический научный метод

Теории

Основная статья: Теория

Тео́рия (греч. θεωρία, «рассмотрение, исследование») — система знаний, обладающая предсказательной силой в отношении какого-либо явления. Теории формулируются, разрабатываются и проверяются в соответствии с научным методом.

Стандартный метод проверки теорий — прямая экспериментальная проверка («эксперимент — критерий истины»). Однако часто теорию нельзя проверить прямым экспериментом (например, теорию о возникновении жизни на Земле), либо такая проверка слишком сложна или затратна (макроэкономические и социальные теории), и поэтому теории часто проверяются не прямым экспериментом, а по наличию предсказательной силы — то есть если из неё следуют неизвестные/незамеченные ранее события, и при пристальном наблюдении эти события обнаруживаются, то предсказательная сила присутствует.

Гипотезы

Основная статья: Гипотеза

Гипо́теза (от др.-греч. ὑπόθεσις — «основание», «предположение») — недоказанное утверждение, предположение или догадка.

Как правило, гипотеза высказывается на основе ряда подтверждающих её наблюдений (примеров) и поэтому выглядит правдоподобно. Гипотезу впоследствии или доказывают, превращая её в установленный факт (см. теорема, теория), или же опровергают (например, указывая контрпример), переводя в разряд ложных утверждений.

Недоказанная и неопровергнутая гипотеза называется открытой проблемой.

Научные законы

Основная статья: Закон (наука)

Зако́н — вербальное и/или математически сформулированное утверждение, которое описывает соотношения, связи между различными научными понятиями, предложенное в качестве объяснения фактов и признанное на данном этапе научным сообществом согласующимся с данными. Непроверенное научное утверждение называют гипотезой.

Научное моделирование

Основная статья: Научное моделирование

Практический научный метод

Эксперименты

Основная статья: Эксперимент

Экспериме́нт (от лат. experimentum — проба, опыт) в научном методе — набор действий и наблюдений, выполняемых для проверки (истинности или ложности) гипотезы или научного исследования причинных связей между феноменами. Эксперимент является краеугольным камнем эмпирического подхода к знанию. Критерий Поппера выдвигает возможность постановки эксперимента в качестве главного отличия научной теории от псевдонаучной.

Эксперимент делится на следующие этапы:

• Сбор информации;
• Наблюдение явления;
• Анализ;
• Выработка гипотезы, чтобы объяснить явление;
• Разработка теории, объясняющей феномен, основанный на предположениях, в более широком плане.

Научные исследования

Основная статья: Научное исследование

Научное исследование — процесс изучения, эксперимента, концептуализации и проверки теории, связанный с получением научных знаний.

Виды научных исследований: Фундаментальное исследование, предпринятое главным образом, чтобы производить новые знания независимо от перспектив применения. Прикладное исследование.

Наблюдения

Основная статья: Наблюдение (наука)

Измерения

Основная статья: Измерение

Истина и предубеждение

Основная статья: Истина

В XX веке некоторые исследователи, в частности Людвик Флек (1896—1961), отметили необходимость более тщательной оценки результатов проверки опытом, поскольку полученный результат может оказаться под влиянием наших предубеждений. Следовательно, необходимо быть более точным при описании условий и результатов проведения эксперимента.

Выдающийся российский учёный, М.В. Ломоносов, придерживался мнения, что вера и наука дополняют друг друга:^[5]

«Правда и вера суть две сестры родные, дочери одного всевышнего родителя, никогда в распрю между собой прийти не могут, разве кто из некоторого тщеславия и показания собственного мудрствования восклеплет.»

.

Сейчас предположение о божественном вмешательстве автоматически выводит теорию, использовавшую такое предположение, за пределы науки, потому что такое предположение является в принципе непроверяемым и неопровергаемым (нарушение критерия Поппера). В то же время, связанные с религией личные убеждения учёных являются наиболее сложными для преодоления. В своей научной работе они вынуждены искать причины явлений исключительно в естественной области, без опоры на сверхъестественное. Как заметил академик Виталий Лазаревич Гинзбург,^[6]

«Во всех известных мне случаях верующие физики и астрономы в своих научных работах ни словом не упоминают о Боге... Занимаясь конкретной научной деятельностью, верующий, по сути дела, забывает о Боге...»

.

Не менее антинаучной может быть и предубеждённость атеиста. Примером несовместимости подобной предубеждённости и научного метода является сессия ВАСХНИЛ 1948 года, в результате которой генетика в СССР была почти уничтожена и биологическая наука отброшена назад на десятки лет. Один из основных тезисов «мичуринских» биологов во главе с T.Д. Лысенко против генетики состоял в том, что основоположники классической теории наследственности Мендель, Вайсман и Морган якобы вследствие своего религиозного идеализма создали неправильную идеалистическую теорию вместо правильной материалистической:^[7]

Как мы отмечали ранее, столкновение материалистического и идеалистического мировоззрений в биологической науке имело место на протяжении всей ее истории… Для нас совершенно ясно, что основные положения менделизма-морганизма ложны. Они не отражают действительности живой природы и являют собой образец метафизики и идеализма… Истинную идеологическую подоплеку морганистской генетики хорошо (невзначай для наших морганистов) вскрыл физик Э. Шредингер. В своей книге «Что такое жизнь с точки зрения физики?», одобрительно излагая хромосомную вейсманистскую теорию, он пришел к ряду философских выводов. Вот основной из них: «…личная индивидуальная душа равна вездесущей, всепостигающей, вечной душе». Это свое главное заключение Шредингер считает «…наибольшим из того, что может дать биолог, пытающийся одним ударом доказать и существование бога и бессмертие души».

.

Даже без религии простая убеждённость в чём-либо на основе предыдущего опыта или знаний может изменять интерпретацию результатов наблюдения. Человек, имеющий определённое убеждение касательно некоего явления, часто склонен воспринимать факты в качестве доказательств своей веры уже только потому, что они ей прямо не противоречат. При анализе может оказаться, что предмет веры является лишь частным случаем более общих явлений (например, Корпускулярно-волновая теория считает частными случаями предшествовавшие представления о свете в форме частиц или волн) или вообще не связан с предметом наблюдения (например, концепция Теплорода в отношении температуры).

Критика научного метода

Ряд постпозитивистов в своих трудах во 2-й половине XX века сделали попытку применить критерии научного метода к самой модели науки на историческом материале реальных открытий. В результате появилась критика этого метода, которая, по мнению постпозитивистов, указывает на расхождение между методологией научного метода и реальным развитием научных идей.

Томас Кун считает, что научное знание развивается скачкообразно. Научная революция происходит тогда, когда учёные обнаруживают аномалии, которые невозможно объяснить при помощи старой парадигмы, в рамках которой до этого момента происходил научный прогресс. Развитие науки соответствует смене «психологических парадигм», взглядов на научную проблему, порождающих новые гипотезы и теории. Кун относит методы, которые влияют на переход от одной парадигмы к другой, в область психологии.^[8]

Имре Лакатос считал, что сформулированный Поппером принцип фальсификации имеет некоторые недостатки:

Догматический фальсификационист, в соответствии со своими правилами, должен отнести даже самые значительные научные теории к метафизике, где нет места рациональной дискуссии — если исходить из критериев рациональности, сводящихся к доказательствам и опровержениям, — поскольку метафизические теории не являются ни доказуемыми, ни опровержимыми. Таким образом, критерий демаркации догматического фальсификациониста оказывается в высшей степени антитеоретическим.^[9]

Также одним из существенных недостатков, который мешает рассмотреть развитие науки как систему, опирающуюся на какие-то единые методы, — является существование гипотез ad hoc. Это один из защитных механизмов, к помощи которого прибегают научные и ненаучные теории. С помощью этих гипотез становится невозможным опровержение ни одной теории. Возможно говорить только о временном сдвиге проблем: либо прогрессивном, либо регрессивном.

Майкл Полани считает, что научное знание можно передать через формальные языки только частично, а оставшаяся часть научного знания будет составлять личностное знание учёного, которое принципиально непередаваемо. Ученый, постепенно погружаясь в науку, принимает некоторые правила науки некритично. Эти некритично принятые и формально непередаваемые правила и составляют личностное знание. Ввиду того, что формализировать и передать личностное знание невозможно, невозможно и сравнение этого знания. Возможно только сравнение формализованной части одной теории с формализированной частью другой теории.

Пауль Фейерабенд считает, что единственным принципом, не создающим препятствий прогрессу, является принцип «допустимо всё». Ни одна теория никогда не согласуется со всеми известными в своей области фактами. Любой факт теоретически нагружен, то есть зависит от теории, в рамках которой он рассматривается. Поэтому теорию нельзя сравнивать с фактами. Также теории нельзя сравнивать и друг с другом из-за того, что понятия в разных теориях имеют разное содержание.

В истории науки есть многочисленные случаи того, как важные открытия были сделаны без педантичного следования научному методу: так, гелиоцентрическая система сменила геоцентрическую,^[10] теория кислородного горения сменила теорию теплорода,^[11] классическая механика Ньютона сменила аристотелевскую механику^[9]. Обоснование Коперником гелиоцентрической системы является одним из наиболее ярких примеров: первоначально новая теория, в которой планеты обращались вокруг Солнца, давала значительно худшие астрономические предсказания, чем господствовавшая до неё теория эпициклов. Поэтому Коперник был вынужден апеллировать к простоте и внутренней красоте новой теории:

В центре всего, в покое, находится Солнце. В этом прекраснейшем храме кто может найти этому светильнику лучшее место, чем то, из которого которого он может освещать всё одновременно? ^[12]

Критика существования научного метода как полностью формализированного и достоверного метода, приводящего к более достоверному знанию, отражает огромный пласт современной философской литературы: Кун Т., Лакатос И., Фейерабенд П., Полани М., Лекторский В. А., Никифоров А. Л., Степин В. С., Порус В. Н. и т. д.

См. также

• Наука
• Знание
• Научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы

Примечания

1. ↑ Исаак Ньютон (1687, 1713, 1726). «Математические начала натуральной философии», третья часть «Система мира». Перевод с латинского и примечания А. Н. Крылова. М., Наука, 1989 г., 688 с ISBN 5-02-000747-1
2. ↑ scientific method - Definition from the Merriam-Webster Online Dictionary (англ.). Мэрриэм-Вебстер. merriam-webster.com. — Определение из словаря Мэрриэм-Вебстер. Проверено 15 февраля 2008.
3. ↑ Добрынина В. И. и др. Философия XX века. Учебное пособие.. — М: ЦИНО общества «Знание» России, 1997. — С. 288. — ISBN 5-7646-0013-8
4. ↑ Discorsi e dimonstrazioni mathematiche intorno à due nuove scienze attenenti alla meccanica ed movimenti locali. Трактат «Беседы и математические обоснования двух новых наук, касающихся механики и законов падения» в английском переводе.
5. ↑ Ломоносов М.В. Явление Венеры на Солнце, наблюденное в Санктпетербургской Императорской Академии наук майя 26 дня 1761 года // Ломоносов М.В. Полное собрание сочинений. - М. ; Л., 1955. - Т. 4. - с. 368
6. ↑ Виталий Гинзбург. Вера в Бога несовместима с научным мышлением
7. ↑ О положении в биологической науке: стенографический отчет сессии ВАСХНИИЛ. 1948.
8. ↑ Т.Кун «Логика и методология науки. Структура научных революций»
9. ↑ ^{1 2} И.Лакатос «Фальсификация и методология научно-исследовательских программ» глава 2. Фаллибизм против фальсификационизма
10. ↑ Пол Фейерабенд «Против метода. Очерк анархистской теории познания.»
11. ↑ Т.Кун «Логика и методология науки. Структура научных революций» глава VI. Аномалия и возникновение научных открытий
12. ↑ (англ.) Nicholas Copernicus. De revolutionibus orbium coelestium, 1543

Ссылки

• О научном методе
• Нестеров, Вячеслав Цикл лекций: Научное знание как модель. Современная теория истинности.. sinor.ru. Проверено 4 апреля 2008.
• А. И. Серебряный, Научный метод и ошибки
• Ирме Лакатос. Фальсификация и методология научно-исследовательских программ.
• Майкл Полани ЛИЧНОСТНОЕ ЗНАНИЕ
• Томас Кун СТРУКТУРА НАУЧНЫХ РЕВОЛЮЦИЙ
• Пол Фейерабенд. Против метода.
• Порус В. Н. Парадоксы научной рациональности и этики.
• Что такое научный метод?