Наукова теорія. Класифікація, складові та логічна структура
Основу майже будь-якого наукового знання складає наукова теорiя. Теорія – це система узагальненого абстрагованого знання, що вiдрiзняється вiд наявних у її складi понять, законiв, гiпотез [38, 8]. В науці теорія – це найбільш адекватна форма наукового пізнання, система достовірних, глибоких та конкретних знань про дійсність, яка має струнку логічну структуру і дає цілісне, синтетичне уявлення про закономірності та суттєві характеристики об'єкта. Теорія, на відміну від гіпотези, є знанням достовірним, істинність якого доведена і перевірена практикою. Вона дає істинне знання та пояснення певної сфери об'єктивної реальності, дає змогу зрозуміти її загальні, необхідні, суттєві, внутрішні закономірні властивості та зв'язки. Від гіпотези теорія відрізняється позитивною визначеністю своєї істинності, достовірним знанням. Від інших видів достовірного знання теорія відрізняється своєю точною логічною організацією і своїм об'єктивним змістом, а відповідно, і своїми пізнавальними функціями.
Теорiї класифiкуються за тими ж принципами, що й вiдповiднi науки. Теорiї бувають гуманiтарнi й природничi, природничi ж у свою чергу розподiляються на дослiднi (змiстовнi) й логiко-математичнi (формальнi). Останнi зовсiм не обов'язково мають бути природничими, бувають просто формальнi – математичнi й логiчнi теорiї.
Основними елементами логiко-математичних теорiй є висхiднi поняття, аксiоми, теореми, системи доказiв та обчислювальнi засоби. Висхiднi поняття включають до себе поняття числа, множини, мiри, математичних операцiй, рiзноманiтних математичних просторiв тощо. Аксiоми є головним зв'язуючим елементом математичної теорiї, теореми ж – це вториннi положення, що утворюються на основi аксiом i висхiдних понять. Чим є за своєю суттю аксiоми? Можна припустити, що вони є самоочевидними положеннями. Здебiльшого, принаймнi в iсторичному контекстi, так воно i є.
Однак, не завжди справа обмежується очевиднiстю. Так, центральна аксiома евклiдової геометрiї про неперетин двох паралельних прямих здається чи не найочевиднiшою. Але у геометрiї М. I. Лобачевського та рiманових геометрiях ця аксiома вiдкидається. Тобто очевиднiсть, якщо вона є, визнається вторинною чи взагалi вiдкидається. Отже, аксiоми слiд розглядати як рiзновид визначень, з яких починається побудова теорiї. Логiко-математичнi теорiї не є змiстовними, вони нiчого не говорять про зовнiшнiй свiт. Вiдповiдно, критерiєм науковостi не може бути можливiсть емпiричної перевiрки, а критерiєм iстинностi – вiдповiднiсть зовнiшнiй дiйсностi. Переважна бiльшiсть математичних теорiй створювалася взагалi без будь-яких озирань на цю дiйснiсть. Емпiризм не є популярним у математицi чи фiлософiї математики. Серед математикiв навiть поширена думка, що одним iз головних достоїнств математичної теорiї є вiдсутнiсть практичної користi вiд неї. Неевклiдовi геометрiї чи теорiя груп на момент свого виникнення повнiстю задовольняли цей критерiй. Однак, усе тече, все змiнюється. Тi теорiї, що колись уявлялися абсолютно непотрiбними, знаходять застосування в тих чи iнших змiстовних науках. Так, без неевклiдових геометрiй та теорiї груп годi собi уявити сучасну фiзику.
Якщо очевиднiсть є умовною й сумнiвною, а практична вигода – ознакою поганого тону, то залишається тiльки єдиний критерiй прийнятностi в математицi, це вiдсутнiсть внутрiшнiх протирiч у математичнiй теорiї. Тобто математичний об'єкт iснує, а теорiя вважається iстинною, якщо їх можна мислити без протирiч. Однак цього також вдається досягти не завжди. Коли ж протирiч уникнути не вдається, як, наприклад, утеорiї множин, то теоріяне може вважатися множинною. Б. Рассел вважав, що вони виникають через оберненiсть множини на саму себе, подiбно тому, як у вiдомому парадоксi обманщика сам на себе обертається змiст фрази «я говорю неправду». Якщо це правда, то „я” справдi говорю неправду, i це неправда. Якщо ж це направда, то це правда. Рассел пропонував елiмiнувати (виключити) такi звороти, i тодi можна подолати всi наявнi парадокси, а далi вивести всю математику з законiв логiки. Данiй програмi були присвяченi три томи написаних сумiсно з А. Н. Уайтхедом «Principia matematica» («Основи математики» ). Однак, ця робота завершилася провалом, оскiльки для висновку знадобилося введення низки додаткових аксiом, яких немає серед законiв логiки [2, с. 78]. Так зазнав невдачi логіцивізм, фiлософсько-методологiчний напрямок, що намагався обґрунтувати математику, виходячи з самої логiки. Невдачею закiнчилася також iнша програма обгрунтування математики – так званий формалізм, який пов'язував це обґрунтування з обґрунтуванням внутрiшної узгодженiстi та несуперечливостi. Для цього математична теорiя спочатку повинна бути повнiстю формалiзована, тобто записана в аксiоматичнiй формi за допомогою логiчних символiв. Однак, як виявилося пiзнiше, формальне обґрунтування несуперечливостi неможливе навiть пiсля цього. У 1931 роцi К. Гедель довiв теорему, згiдно з якою, якщо система, до складу котрої входить арифметика, є несуперечливою, вона неповна (тобто її несуперечливiсть не може бути доведена в її власних межах) [2, с. 92]. Отже, залишився тiльки третiй напрямок обґрунтування математики, так званий інтуїціонізм, висхiдним положенням якого є вiра в те, що деякi об'єкти математики, а також пов'язанi з ними операцiї є безумовно зрозумiлими й очевидними в усiх вiдношеннях, i дiї з ними нiколи не приведуть до протирiч.
Математичний об'єкт iснує, якщо вiн заданий iнтуїтивно чи може бути сконструйований за допомогою iнтуїтивно зрозумiлих операцiй над iнтуїтивно зрозумiлими об'єктами [2, с. 80 – 81]. Однак, навiть iнтуїціонiзм спрацьовує не завжди. Зокрема важко визначити ступiнь iнтуїтивної ясностi такої математичної конструкцiї, як множини, а також усiх пов'язаних з нею операцiй та положень теорiї множин. Фактично суперечка щодо природи множин вiдновила середньовiчнi дискусiї про природу унiверсалiй, перенiсши її в площину математики. Чи мають множини (сучасний математичний аналог унiверсалiй) статус реальних, чи вони лише назви сукупностей одиничних об'єктiв, якi однi тiльки i є реальними? Прибiчникiв першої точки зору називають реалiстами, прибiчникiв другої – номiналiстами. Елементами дослiдних (змiстовних) теорiй будуть висхiднi поняття, гiпотези, постулати, основоположні принципи й окремi закони. Висхiднi поняття дослiдних наук, на вiдмiну вiд логiко-математичних, вiдображають уже не якiсь абстракцiї, а щось бiльш вiдчутне й конкретне. Передбачається, що за ними стоять реальнi об'єкти, їх властивостi й вiдношення зовнiшньої дiйсностi, через що наявнiсть несуперечливостi, навiть якщо вона є, аж нiяк не може бути достатнiм критерiєм прийнятностi. Поняття дослiдних наук визначаються за допомогою семантичних, остенсивних та операцiйних визначень.
Семантичні визначення – це визначення за змiстом, через iншi поняття. Оскiльки передбачається, що за поняттями дослiдних наук стоять якiсь елементи зовнiшньої дiйсностi, то семантичнi визначення самi по собi не можуть бути достатнiми – потрiбен якийсь зв'язок з такою дiйснiстю, вихiд на неї.
Остенсивні визначення – це визначення шляхом простого показу об'єкта, що визначається. Остенсивнi визначення є першими визначеннями, що почала використовувати людина. Фактично вони i є тими ототожненнями, якi складають основу мiфiчного мислення. Можна згадати галькову культуру й теорiю походження мови з первинного «мiфiчного» ототожнення деяких предметiв з явищами чи подiями з життя первiсної людини. В основi цього лежать первиннi остенсивнi визначення. Разом з тим у сучасних науках остенсивнi визначення є рiдкiстю. Справа в тiм, що об'єкти, з якими працює сучасна наука є занадто абстрактними для таких визначень. Фактично сучаснi науки використовують остенсивну базу буденної мови, будуючи на основi її остенсивних визначень власнi семантичнi.
Операційні визначення ставлять у вiдповiднiсть науковому термiну операцiї, необхiднi для його введення. Так, поняття довжини вводиться через операцiї вимiрювання довжини, поняття ваги – через операцiю зважування i т. д.
Визначення бiльш складних понять будуються семантично на основi вже наявних операцiйних. Однак тут виникають двi проблеми. Перша полягає в тому, що одне й те ж саме наукове поняття можна операцiйно ввести рiзними способами. Iснує досить велика кiлькiсть способiв визначення значень довжини, енергiї, iмпульсу тощо. Чи означає це, що iснує така ж сама кiлькiсть вiдповiдних визначень? Фундатор операцiоналiзму, П. У. Брiджмен – прибiчник позитивної вiдповiдi [29, с, 151]. Однак, таке розсiювання є несумiсним iз самою наукою, в якiй визнається наявнiсть тiльки одного тотожнього для всiх вiдповiдних випадкiв i способiв вимiрювання поняття довжини, енергiї, швидкостi тощо. Проблема не знiмається простим постулюванням, оскiльки бувають випадки, коли еквiвалентнiсть по рiзному визначених понять не є очевидною або взагалi вiдсутня (як у випадку поняття енергiї, її фiзичних i психiчних рiзновидiв). Друга проблема – це проблема так званих операцiй «олiвцем на паперi», тобто задання понять за допомогою формул чи схем. А оскiльки таке задання можна вважати рiзновидом семантичних визначень, то питання зводиться до того, чи правомiрно розглядати семантичнi визначення як рiзновид операцiйних. Якщо вiдповiсти на нього ствердно, то це тiльки загострить першу проблему.
Крiм понять, складовими елементами наукового знання є закони та принципи. Згідно «Фiлософському словнику», закон – це зв’язок, який характеризується основними ознаками істотного відношення: всезагальністю, необхідністю, повторюваністю, стійкістю. Загальна формализована форма цього твердження виклядається так:
(x) (Px ⊃ Qx),
тобто об'єкт x має ознаки Р та Q, що пов'язані між собою [, c. 12].
В науці використовується також поняття «закономірність» − це результат упорядкованої множинної взаємодії явищ, процессів та об’єктів реальности. Для філософії науки принципове значення має поділ законів за ступенем їх загальності. За цим критерієм закони поділяються на часткові (специфічні), загальні та всезагальні. Завданням будь-якої теорії є відкриття законів, що описують певний клас явищ[45, с. 147]. Цiкаво вiдзначити, що слова «внутрiшнiй iстотний i стiйкий зв'язок» (тобто, говорячи iнакше, «сутнiсть» ) передують словам «упорядкована змiна», що виражають зовнiшнiй прояв закону в матерiальному свiтi. Однак, насправдi ж часто все вiдбувається навпаки. Явище, яке повторюється, тобто «впорядкована змiна», закладає основу для уявлень про сутнiсть – «внутрiшнiй iстотний i стiйкий зв'язок». Щоправда в європейськiй науцi, починаючи вiд її появи, наявна тенденцiя до дедукцiї, тобто виведення окремого iз загального, впорядкованого повторення – з внутрiшньої сутностi. В ролi такого загального висхiдного начала звичайно виступають принципи, тобто найбiльш загальнi закони. «Фiлософський словник» подає наступне визначення: «принцип(лат. principum – основа, першопочаток) – першопочаток, керiвна iдея, основне правило поведiнки» [45, с. 382]. Закони виводяться чи принаймi пiдтверджуються експериментально. Чи вiдноситься це до принципiв? Чи вони передують будь-якому експерименту й не залежать вiд нього? А. Пуанкаре з цього приводу писав: «Принципи – це угоди й прихованi визначення. Тим не менш, вони були видобутi з експериментальних законiв; цi останнi були, так би мовити, зведенi в ранг принципiв, яким наш розум приписує абсолютне значеня» [32, с. 90]. Принципи разом з постулатами займають те ж мiсце, що й аксiоми в логiко-математичних науках. Постулати є висхiдними засадами теорiї; в деяких випадках вони є одночасно й висхiдними принципами. В iнших вони є просто промiжними положеннями, такими собi гiпотезами ad hoc, мета яких – врятування чи подальший розвиток iснуючих теорiй. Не всi принципи є постулатами (принаймнi в явнiй формi).
Особливе мiсце в наукових теорiях займають гiпотези або припущення. Вони є орiєнтирами наукового пошуку, вказуючи напрямки побудови теорiї. Гiпотези являють собою нiби первинну теоретичну сiтку, що накидається на дiйснiсть. Без них неможливо розпочати дослiдження й побудувати теорiю. I. Ньютон говорив: «Hypothesis non fingo» («Гiпотез не висуваю» ); однак вiн помилявся. Тi чи iншi припущення (гiпотези) в його працях були й не могли не бути. Хоча б взяти гiпотези про абсолютнi простiр i час, незмiннiсть якоїсь наявної в природi сили (звiдки беруть початок закони збереження енергiї й iмпульсу) та iн. Чистий емпiризм неможливий. Якщо хто-небудь пiде до кар'єру й почне пiдраховувати кiлькiсть камiння того чи iншого кольору, то, не маючи нiяких гiпотез, скiльки б вiн не пiдраховував, жодної теорiї вiн не виведе. Пiдтвердженням цього можуть бути науковi невдачi засновника Європейського емпiризму Ф. Бекона, про якi докладнiше йтиметься в наступному параграфi. Що ж до зауваження Ньютона, то його слiд розумiти в тому сенсi, що вiн не висував гiпотез, якi неможливо було б перевiрити, i якi у великiй кiлькостi були присутнi в працях його сучасникiв.
Дослiдна теорiя чи гiпотеза на вiдмiну вiд логiко-математичних не замикаються на себе, а говорять про щось зовнiшнє. Через це критерiями їх прийнятностi буде вiдповiднiсть зовнiшнiй дiйсностi, що визначається, насамперед, їх вiдповiднiстю фактам. Слово «факт» у перекладi з латинської мови означає те, що здiйснилось, що вiдбулось. Об'єктивний факт – це «якесь явище, подiя, фрагмент реальностi»; Науковий факт – закономірно повторювані події, явища, предмети тощо, про які існують беззаперечні дані. Насправді ми отримуємо з навколишнього світу деяку сукупність подразників, які створюють для нас картину дійсності, в значній мірі зумовлену тим соціобіологічним фундаментом, на якому розвинулась наша свідомість і культура.
Здається, Фрідріху Шиллеру належить афоризм «Любов і Голод правлять світом». Якщо додати до цього ще й Владу, то ми дійсно отримаємо три мотиви, комбінації яких вичерпують усе різноманіття сюжетів художньої літератури. Наше світосприйняття і світогляд, способи пізнання світу з самого початку були обмежені (каналізовані) тим, що людина, як біологічний вид, є сукупність особин, які розмножуються статевим шляхом і отримують основну інформацію про оточуючий світ за допомогою зору та слуху, організмів з гетеротрофним типом харчування, стадним способом життя і розвинутою системою соціальної ієрархії, положення індивідуума в якій не детермінується виключно його генотипічними особливостями. В неменшому ступені вони визначаються і так званим соціальним успадкуванням (культурною трансмісією) – тими особливостями, які передаються нам за допомогою виховання і навчання, батьками, вчителями, оточуючими нас людьми. Про вплив культури на особливості сприйняття світу і відношення до нього вже йшла мова в перших параграфах цього розділу. Кожен конкретний дослідник має справу аж ніяк не з атомами, генами або молекулами, нормой прибутку, рентой чи тому подібними об’єктами. Насправді він спостерігає певні кольорові плями в окулярі мікроскопу, коливання самописця, цифри, що змінюються на екрані калькулятора. Кожен науковий факт має невід’ємне теоретичне і соціокультурне навантаження. Таким чином, перед науковцями перш за все постає завдання виділення з цілісного потоку вражень, які надходять до їх свідомості ззовні, певні елементи – це завдання виявлення і створення наукових фактів [45, с. 501]. Отже, факти, про якi ми говоримо, завжди «навантаженi теорiєю» [11, с. 41].Для того, щоб знайти вiдповiдний факт (передбачити його), потрiбна гiпотеза, яка б «навантажила» його теорiєю; теорiя ж перевiряється через свою вiдповiднiсть чи невiдповiднiсть фактам.