Философия технических наук. Урок 5. Формы научного знания.

В будущем уроке мы рассмотрим, что такое научная картина мира. Но, чтобы понять, что такое научная картинка мира, сначала поговорим о формах научного знания. Выделяют следующие пять форм научного знания:

• Научная проблема. Это существенный теоретический или эмпирический вопрос, требующий нового, неочевидного научного (теоретического либо эмпирического) знания. Научная проблема формулируется на языке науки и является отправной точкой научного поиска. При решении проблемы необходимо высказать идею. Если говорить простыми словами, то научная проблема - это вопрос или совокупность вопросов, ответами на которые мы не располагаем. Ответом, как правило, является теория. Например, вопрос о том, в каком мире мы живем решался теорией Коперника.

• Научная гипотеза. Это форма знания, содержащая предположение, сформулированное на основе фактов и требующее доказательства. Гипотеза считается научной, если она удовлетворяет научному методу, например, критерию Поппера, то есть потенциально может быть проверена критическим экспериментом. Также она может определяться как форма развитий знаний, представляющая собою обоснованное предположение, выдвигаемое с целью выяснения свойств и причин исследуемых явлений.

• Научный факт. Это достоверное знание, полученное эмпирическим путем. Факты существуют в виде формул, законов, эффектов, постоянных и переменных величин. Доказательством фактов могут служить фотографии, видеозаписи и другие подтверждения.

• Научная теория. Одна из наиболее развитых форм знаний, дающая целостное отображение существенных связей действительности. Например, теории синергетики (теория самоорганизующихся систем), теория эволюции, теория большого взрыва и так далее.

• Научная парадигма. В переводе с греческого означает "образец". Это система теоретических, методологических и аксиологических установок, принимаемых за образец решения научного проблемы большинством научного сообщества.

Рассмотрим теперь все это более подробно.

Научная проблема. Итак, научная проблема - это некоторое познавательное препятствие, которое надо преодолеть (решить научную проблему). Следует понимать, что кроме научной проблемы есть еще и научная задача. в принципе, это в некотором роде синониму, но между этими понятиями все таки есть различия. Задача - вопрос, разрешимый имеющимися теориями. Проблема, как правило, требует создания теории.

Функции проблемы в научном исследовании.

• Задание цели: (1) обнаружение или (2) переформулирование проблемы или (3) включение сформулированной проблемы в некоторую систему знания.
• Задание направления исследования.
• Разделение наук. Науки могут различаться по разным проблемным моментам. Хотя в последнее время науки накладываются друг на друга.

Однако, не любая проблема может считаться научной. К постановке научных проблем предъявляют следующие требования:

• Наличие предварительного научного знания, в которое проблема может быть включена.
• Наличие указания на условие существования решения проблемы.
• Наличие соглашения о признаках приемлемого решения и способах проверки решения на приемлемость.
• Достаточная ограниченность, а не глобальность проблемы.
• Синтаксическая и семантическая корректность проблемы.

Синтаксическая корректность - соблюдение синтаксических правил языка, на котором формулируется проблема. Для естественного языка характерна размытость семантических предписаний, но синтаксическая форма зачастую влияет на способ решения. Одну и ту же проблему можно сформулировать по-разному. Например, психолог Дункер (XX век) предложил студентам вопрос о лечении рака рентгеновским излучением, для одной группы -- так, чтобы лучи не повреждали здоровые ткани, -- а для другой - так, чтобы здоровые ткани не повреждались лучами. Большинство студентов предложило решения, соответствующие формулировке вопроса. Первая группа пыталась что-то сделать с лучами, а вторая -- со здоровой тканью.

Семантически корректной считается проблема, все предпосылки которой истинны на момент постановки проблемы. Например, утверждение о непрерывности поглощения и испускания энергии - предпосылка классической физики - была отвергнута квантовой физикой. Семантический контекст проблемы относителен (семантика - учение о том, как знаки связаны с реальностью).

Научная гипотеза.  Как правило, гипотеза высказывается на основе ряда подтверждающих её наблюдений (примеров), и поэтому выглядит правдоподобно. Гипотезу впоследствии или доказывают, превращая её в установленный факт, или же опровергают (например, указывая контрпример), переводя в разряд ложных утверждений. Недоказанная и неопровергнутая гипотеза называется открытой проблемой. Пример таких открытых проблем можно привести из математики:

• Проблема Гольдбаха. Каждое ли чётное число, большее 2, можно представить в виде суммы двух простых чисел?

• Бесконечно ли множество простых чисел-близнецов? Под числами-близнецами понимаются пары простых чисел, отличающихся на 2, например (3, 5), (5, 7), (11, 13), (17, 19) и так далее. Предполагается, что таких пар бесконечно много, но это не доказано.

• Гипотеза Биля. Верно ли, что если A^x+B^y=C^z, где A, B, C, x, y, z — натуральные и x, y, z>2, то A, B, C имеют общий простой делитель?  Это гипотеза в теории чисел, обобщение великой теоремы Ферма. Предложена в 1993 году техасским миллиардером и математиком-любителем Эндрю Билом (англ. Andrew Beal), который учредил премию за её доказательство или опровержение в 100 тыс. долларов, а в 2013 году увеличил эту премию до 1 млн долларов. По состоянию на 2013 год гипотеза проверена для случаев, когда значения всех шести чисел не превосходят 1000. 24 марта 2014 года запущен проект добровольных вычислений Beal@Home на платформе BOINC по поиску контрпримера путём полного перебора.
   

Научный факт.  Факт (лат. Factum — свершившееся) — это термин, в широком смысле может выступать как синоним истины; событие или результат; реальное, а не вымышленное; конкретное и единичное в противоположность общему и абстрактному.  Понятие «научный факт» существенно шире и многограннее понятия «факт», используемого в обыденной жизни. Научный факт является элементом научного знания, отражающим объективные свойства вещей и процессов. Научный факт – это событие, явление, которое используется для изучения темы, подтверждения выводов.

Надо сказать, что научный факт – это всегда достоверная, объективная информация – факт выраженный научным языком и включен в систему научного знания.

Примеры научных фактов:

• Расстояние от Земли до Солнца 150 млн. км.

• Кислоты реагируют со щелочами с образованием соли и воды.

• Темные глаза – это доминантный признак, поэтому темноглазых людей в мире гораздо больше. В паре, где у родителей темные и светлые глаза с большей вероятностью родятся дети с темными.

Научная теория.  Научная теория обобщает различные научные факты. Как правило, научная теория состоит из формул, законов и моделей, которые построены на эмпирических данных и проверенных (подтвержденных) гипотезах.

Научная теория как форма организации знаний обеспечивает расширение сферы знания за пределами непосредственного наблюдения, поэтому она отличается от простой регистрации наблюдений и характеризуется наличием следующих элементов:

• Общих законов и сферы их применения, где она объясняет явления, которые происходят;
• Сферы предсказания неизвестных явлений;
• Логико-математического аппарата вывода следствия из законов;
• Определение концептуальной схемы, без которого невозможно познание объектов этой теории.

Под законом в научной теории понимается вербальное и/или математически выраженное утверждение, имеющее доказательство (в отличие от аксиомы), которое описывает соотношения, связи между различными научными понятиями, предложенное в качестве объяснения фактов и признанное на данном этапе научным сообществом согласующимся с ними. Непроверенное научное утверждение, предположение или догадку называют гипотезой. Закон, справедливость которого была установлена не из теоретических соображений, а из опытных данных, называют эмпирическим законом.

Теория, как правило, подлежит проверке. Большинство исследователей считает, что стандартным методом проверки теорий является 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.

Научная парадигма.  С точки зрения философии науки парадигма означает совокупность явных и неявных (и часто не осознаваемых) предпосылок, определяющих научные исследования и признаваемых на данном этапе развития науки, а также универсальный метод принятия эволюционных решений, гносеологическая модель эволюционной деятельности.

Это понятие, в современном смысле слова, введено американским физиком и историком науки Томасом Куном, который выделял различные этапы в развитии научной дисциплины:

• допарадигмальный (предшествующий установлению парадигмы);
• господства парадигмы (т. н. «нормальная наука»);
• кризис нормальной науки;
• научной революции, заключающейся в смене парадигмы, переходе от одной к другой.

Существующая в настоящее время научная парадигма основывается на глобальных теоретических исследованиях выдающихся для своего времени философов и учёных – Юрия Лотмана (1922-1993), Барри Смита (р.1950), Чарльза Дарвина (1809-1882), Ивана Павлова (1849-1936) Нильса Бора (1985-1962), Альберта Эйнштейна (1879-1955) и многих других. В её основе лежат следующие основные идеологические принципы

• Материя первична, сознание вторично.

• Мир познаваем.

• Вселенная и жизнь никем не созданы. Они возникли в результате случайного стечения обстоятельств.

• Физическая материя – единственная форма существования живой и неживой природы.

• Человек произошёл от гоминид - обезьяноподобных существ, которые являются общими  предками людей и обезьян (а не от обезьяны, как думают некоторые до сих пор, так как гоминида - это, все таки, не совсем обезьяна, если под обезьяной подразумевать современные виды обезьян).