2. Метод естествознания. Естественнонаучная гипотеза
Ступени и средства естественнонаучного исследования. Эмпирия и теория
Естествознание включает в себя все свойственные всякому научному познанию приемы, стороны или ступени: установление фактов, описание явлений, их объяснение (предположительное — с помощью гипотез, проверенное и доказанное — с помощью теорий и законов науки), образование понятий, обобщающих опытные данные, проверка познанного на практике и т. д.
Диалектический материализм учит, что путь познания природы человеком идет от изучения непосредственных явлений к раскрытию их сущности, к познанию их законов и что каждый шаг этого пути проверяется практикой и через эту проверку приводит к истине. «От живого созерцания к абстрактному мышлению и от него к практике — таков диалектический путь познания истины, познания объективной реальности»[1]. Соответственно этому выделяются две основные ступени процесса познания: ступень эмпирического и ступень абстрактно-теоретического познания. Обе они неразрывно связаны между собой, переходят друг в друга и проникают одна в другую. Тем не менее каждой из них присущи свои специфические приемы исследования.
Всякое исследование, всякое знание начинается с установления фактов и опирается на факты. Но наука — это не простая регистрация фактов, не склад фактов, а прежде всего их истолкование и объяснение. Простого изложения фактов, простого их описания без необходимого объяснения недостаточно. Поэтому для науки существенны не только эмпирические данные, но и их теоретические обобщения. Соответственно этому основными и наиболее общими приемами научного исследования природы служат приемы эмпирического и теоретического исследования. Оба рода приемов взаимосвязаны между собой, предполагают друг друга и обусловливаются один другим. Разрыв между ними или преимущественное развитие одного из них за счет другого закрывает путь к правильному познанию природы. Между обоими приемами исследования существует такая же неразрывная связь, как между теоретическим обобщением и опытными данными. Разрыв теории и опыта приводит к тому, что первая становится беспредметной, второй — слепым. Еще Ломоносов говорил: «Бесполезны тому очи, кто желает видеть внутренность вещи, лишаясь рук к отверстию оной. Бесполезны тому руки, кто к рассмотрению открытых вещей очей не имеет»[2].
Недооценка роли наблюдения и эксперимента и преувеличение роли абстрактно-теоретических построений ведет к умозрительной спекуляции, к отрыву от реальной действительности, что особенно характерно для натурфилософов-идеалистов; напротив, недооценка теоретического мышления и преувеличение роли узко эмпирических исследований ведет к ограниченному, «ползучему» эмпиризму, в результате которого естествоиспытатели лишаются способности критически относиться к фактам. В том и другом случае получаемые результаты перестают в должной мере раскрывать и отражать объективную истину; только единство обоих приемов, или сторон, естествознания обеспечивает возможность действительного познания законов природы и овладения ими.
Овладение приемами естественнонаучного исследования означает: во-первых, умение собирать, устанавливать факты и, во-вторых, умение их объяснить, обобщать согласно их собственной внутренней связи. В «Письме к молодежи» И. П. Павлов говорил, что надо изучать, сопоставлять, накоплять факты. Как ни совершенно крыло птицы, оно никогда не смогло бы поднять ее ввысь, не опираясь на воздух. Факты — это воздух ученого. Без них ученый никогда не сможет взлететь. Без них «теории» — пустые потуги. Но, изучая, экспериментируя, наблюдая, нельзя оставаться у поверхности фактов, превращаясь в архивариусов фактов. Надо пытаться проникнуть в тайну их возникновения, настойчиво ища законы, ими управляющие.
Естествоиспытатели, правильно применяющие приемы естествознания, не оставливаются на констатации фактов, но идут дальше, находят законы природы и тем самым раскрывают внутренний смысл наблюдаемых явлений. «Ценны не отдельные наблюдаемые факты и опыты, хотя бы число их было еще более велико; сами по себе они приобретают как практическую, так и теоретическую ценность тем, что дают возможность узнать закон целого ряда однородных, повторяемых явлений… Найти закон явлений, значит их понять»[3].
По Менделееву, факты — это материал, теория — это план, а наука — это здание, построенное из данного материала, по данному плану. Здание науки требует не только материала, но и плана; оно воздвигается трудом, необходимым как для заготовки материала, так и для кладки его, для выработки самого плана, для гармонического сочетания частей, для указания путей, где может быть добыт наиполезнейший материал.
Материальными средствами естественнонаучного исследования являются предметы и приспособления, приборы, инструменты и т. д., предназначенные для экспериментального изучения природы и опытной проверки достигнутых результатов, а также фиксирования и обработки этих результатов — например, телескопы, микроскопы, различные измерительные приборы, химическое оборудование и т. д., экспериментальные установки, оборудование опытных и полузаводских установок, вычислительные приборы и т. д., а также вся естественнонаучная литература, в которой собраны и аккумулированы все знания о природе и ее законах. Значение инструментов и приборов в развитии естествознания огромно: без них невозможны были бы его успехи.
Изобретение оптических инструментов, как средства наблюдения, неизмеримо расширило область естественнонаучного исследования. Решающее значение для астрономии имели телескопы, позволившие исследователям проникнуть далеко в ширь и в глубь звездного мира. Микроскопы дали возможность открыть невидимый для невооруженного глаза мир живых существ и внутреннее строение организма и прежде всего клетку. Изобретение электронного микроскопа, основанного на применении волн гораздо меньшей длины, чем волны видимой части спектра, помогло обнаружить и изучить несравненно более мелкие объекты, чем те, которые наблюдаются в обычных микроскопах (например, вирусы и даже отдельные крупные молекулы вещества). Большое значение среди средств изучения микрокосма и макрокосма имеет фотография, не только фиксирующая результаты наблюдения, но и позволяющая еще больше расширять его возможности.
Исключительно велика роль физических приборов, инструментов и опытных установок при изучении ядерных реакций. Например, с помощью камеры Вильсона можно фиксировать следы движения отдельных частиц, несущих электрический заряд, — электронов, альфа-частиц и др.; без этого открытие и изучение многих важных явлений ядерной физики было бы невозможно; при помощи циклотрона можно сообщать большую кинетическую энергию легким частицам, используемым в качестве снарядов для бомбардировки различных атомных ядер, искусственно вызывая ядерные реакции, не наблюдаемые в естественных условиях на земле, и т. п. Огромное значение для всех отраслей естествознания приобрели в настоящее время счетно-вычислительные и вообще кибернетические машины, позволяющие решать в минимально короткие сроки такие трудные вычислительные задачи, которые до их изобретения решать было не под силу.
К числу приемов естествознания в известном смысле можно отнести и те, с помощью которых на практике (в полузаводских и заводских условиях) проверяются результаты, полученные ранее в лаборатории или путем теоретических расчетов. В конечном счете именно практика, производство (промышленное и сельскохозяйственное) служат критерием истин, устанавливаемых естествознанием. По словам Энгельса, мы можем доказать правильность нашего понимания данного явления природы тем, что мы сами его производим, вызываем его из его условий, заставляем его к тому же служить нашим целям. Современное естествознание в еще большей степени, чем в XIX в. и когда-либо раньше, обнаруживает единство и взаимопроникновение теории и эмпирии как двух основных ступеней познавательного процесса, связанных неразрывно с производственной практикой и проверяемых ею.
Методы и приемы естественных наук
Метод науки есть не что иное, как общий способ достижения адекватного и всестороннего отражения предмета исследования, раскрытия его сущности, познания его законов. Поэтому в научном методе выражено само содержание изучаемого предмета, его внутренняя природа. Герцен писал, что метод в науке вовсе не есть дело личного вкуса или какого-нибудь внешнего удобства, что он, сверх своих формальных значений, «есть самое развитие содержания, — эмбриология истины, если хотите»[4]. Этим определяется объективное значение научного метода, его объективное основание в качестве общего подхода к исследованию явлений природы. Вместе с тем метод науки, при всей его важности, всегда играет подчиненную роль по отношению к предмету науки и целиком определяется природой этого последнего. Так, статистический метод исследования полностью определяется особенностями статистических совокупностей (например, физических «коллективов») и их закономерностей, носящих статистический характер (в отличие от динамических закономерностей).
Аналогично этому в более общем случае возможность применения того или иного математического метода в физике и других отраслях естествознания, а также в общественных науках полностью определяется тем, что объекты, изучаемые соответствующими науками, имеют свою количественную или структурную сторону, поддающуюся измерению и выражаемую в виде определенных величин, с которыми и можно производить те или иные математические операции.
Точно так же возможность применения метода физики к изучению химических, геологических, биологических и других явлений природы целиком основана на том, что все явления природы включают в себя в той или иной форме физические движения, как относительно наиболее элементарные и простые, из которых в процессе развития материи возникли все более сложные тела и явления природы.
Конкретные виды и формы научного метода в естествознании можно подразделить на три основные типа или группы.
I. Общие методы. Они касаются всего естествознания, любого его объекта (как и любой науки вообще). Это —диалектический метод, который является подлинно научным и наиболее общим методом исследования природы. Отдельные части или стороны изучаемого предмета могут быть последовательно выделены, а затем приведены во взаимную связь с помощью работы абстрагирующей мысли; соответственно этому процесс познания может быть выражен в категориях абстрактного и конкретного. Исходя из этого, характеризуются два различных по форме метода научного познания: один, выступающий как метод движения от исходного, данного предмета познания к мысленному вычленению из него отдельных его сторон или моментов (тогда познание движется от конкретного к абстрактному), и другой, выступающий как метод мысленного воссоздания исходного предмета как совокупности множества определений, уже выработанных ранее (тогда познание движется от абстрактного к конкретному).
Маркс называл первый из этих двух методов способом исследования, а второй — способом изложения. Он писал: «Конечно, способ изложения не может с формальной стороны не отличаться от способа исследования. Исследование должно детально освоиться с материалом, проанализировать различные формы его развития, проследить их внутреннюю связь. Лишь после того как эта работа закончена, может быть надлежащим образом изображено действительное движение. Раз это удалось и жизнь материала получила свое идеальное отражение, то может показаться, что перед нами априорная конструкция»[5].
С этой именно стороны Маркс характеризовал метод политической экономии. Сопоставляя два метода или два пути познания: первый — от конкретного к абстрактному и второй — от абстрактного к конкретному, Маркс писал: «Последний метод есть, очевидно, правильный в научном отношении. Конкретное потому конкретно, что оно есть синтез многих определений, следовательно, единство многообразного. В мышлении оно поэтому выступает как процесс синтеза, как результат, а не как исходный пункт, хотя оно представляет собой действительный исходный пункт и, вследствие этого, также исходный пункт созерцания и представления. На первом пути полное представление испаряется до степени абстрактного определения; на втором пути абстрактные определения ведут к воспроизведению конкретного посредством мышления»[6].
Движение познания от абстрактного к конкретному отражает в логически очищенном виде процесс развития реального предмета, идущий от простого к сложному, от низшего к высшему. «В этом отношении, — отмечает Маркс, — ход абстрактного мышления, восходящего от простейшего к сложному, соответствует действительному историческому процессу»[7].
Маркс вскрывает познавательные, гносеологические корни гегелевского идеализма: Гегель впал в иллюзию, приняв мысленное движение от абстрактного к конкретному за создание реального предмета посредством мышления, тогда как, по словам Маркса, «…метод восхождения от абстрактного к конкретному есть лишь способ, при помощи которого мышление усваивает себе конкретное, воспроизводит его как духовно конкретное. Однако это ни в коем случае не есть процесс возникновения самого конкретного»[8].
В связи с этим Маркс подчеркивает: «Мой диалектический метод по своей основе не только отличен от гегелевского, но является его прямой противоположностью»[9].
Рассмотренные выше два пути научного познания охватываются более широким общим методом мышления. Это диалектический метод, основанный на раскрытии всеобщей связи явлений природы, на учете движения и развития природы, идущего внутренне противоречивым образом, скачкообразно, с постоянными повторениями пройденного и кажущимися возвратами к исходному пункту на высших ступенях развития. Он в корне противоположен метафизическому (антидиалектическому) методу.
Одним из проявлений общего диалектического метода научного познания являются два способа рассмотрения: исторический и логический. В рецензии на книгу Маркса «К критике политической экономии» Энгельс указывал, что критическое исследование, согласно методу, выработанному Марксом, можно было проводить двояким образом: исторически и логически. Хотя исторический способ рассмотрения, по словам Энгельса, на первый взгляд имеет преимущество большей ясности, так как тут прослеживается действительное развитие, но на деле он вызывает много трудностей. В самом деле: история часто идет скачками и зигзагами и если бы обязательно’ было следовать за ней повсюду, то пришлось бы часто прерывать ход мыслей. Поэтому для Маркса единственно уместным мог быть логический способ рассмотрения.
«Но этот метод в сущности является не чем иным, — пишет Энгельс, — как тем же историческим методом, только освобожденным от исторической формы и от мешающих случайностей.
С чего начинает история, с того же должен начинаться и ход мыслей, и его дальнейшее движение будет представлять собой не что иное, как отражение исторического процесса в абстрактной и теоретически последовательной форме; отражение исправленное, но исправленное соответственно законам, которые дает сам действительный исторический процесс…»[10].
Принцип историзма составляет важнейшую черту марксистского диалектического метода. Он пронизывает собой все труды Маркса и образует собой краеугольный камень всего марксистского учения о природе, обществе и человеческом мышлении. Еще в «Немецкой идеологии» основоположники марксизма писали: «Мы знаем только одну единственную науку, науку истории. Историю можно рассматривать с двух сторон, ее можно разделить на историю природы и историю людей. Однако обе эти стороны неразрывно связаны; до тех пор, пока существуют люди, история природы и история людей взаимно обусловливают друг друга»[11].
В естествознании и его отдельных отраслях диалектический метод конкретизируется специфическим образом в различных формах в зависимости от того, какую сторону диалектики природы (всеобщую связь, развитие и т. д.) ученые стремятся раскрыть и отразить с его помощью.
Такая конкретизация осуществляется, например, в сравнительном методе применительно к изучению объектов биологии, географии, химии и др. С его помощью раскрывается всеобщая связь явлений. В биологии на основе его применения возникли сравнительная анатомия, сравнительная эмбриология, сравнительная физиология и т. д., способствовавшие созданию или дальнейшему развитию эволюционной теории. В географии (зоо- и фитогеографии, в физической географии), в климатологии, пользующейся изотермами, сравнительный метод способствовал раскрытию внутренней связи явлений. В химии с помощью сравнительного метода Д. И. Менделеев раскрыл всеобщую закономерную связь химических элементов. Все это на деле было конкретным применением общего диалектического метода в его специфическом проявлении.
Другим конкретным проявлением того же общего метода в науке служит исторический метод, с помощью которого раскрывается и обосновывается принцип развития в той или иной области явлений природы. Как показал К. А. Тимирязев в труде «Исторический метод в биологии», этот метод входит в общую методологическую основу эволюционной теории (дарвинизма); в геологии, будучи неполно выражен в виде метода актуализма, он лежит в основе исторической геологии, трактующей о развитии Земли, земной коры; в астрономии на этот же по сути дела метод опираются все прогрессивные космогонические гипотезы, касающиеся происхождения планет, солнечных и звездных систем.
Иногда оба конкретных проявления общего, по сути дела диалектического, метода—сравнительный и исторический — трактуются и применяются в их взаимосвязи и взаимозависимости, что составляет еще большую конкретизацию указанного общего метода. Так, К. Ф. Рулье еще до появления труда Дарвина «Происхождение видов» выдвинул и сформулировал «сравнительно-исторический метод», который был глубже и содержательнее только сравнительного и только исторического метода.
Метод историзма распространяется не только на самую природу (т. е. на понимание ее процессов), но и на отражение природы в мышлении человека (т. е. на развитие естественнонаучных теорий). Именно так метод историзма выступает в современной физике, принимая форму принципа соответствия. Названный принцип играет направляющую роль при разработке и построении современных физических теорий; он требует того, чтобы при наложении определенных условий, соответствующих тем условиям, какие учитывались старой теорией, новая теория «переходила» бы в старую; иначе говоря, старая теория должна оказаться частным или предельным случаем новой теории и тем самым как бы включаться в новую теорию, как более широкую и полную.
Таким образом, метод историзма, будучи конкретным проявлением общего диалектического метода в естествознании, касается не только трактовки объективно протекающих явлений природы, но и трактовки процесса познания природы, процесса ее все более и более полного отражения в последовательно сменяющих друг друга научных теориях. Речь идет здесь об относительности человеческого знания, следовательно, о том, каким образом из зерен относительных истин складывается абсолютная истина.
II. Особенные методы. В известной мере они носят тоже общий характер, не будучи соотнесены только с какой-либо одной формой движения материи и находя применение во всем естествознании; но вместе с тем каждый из них касается не всего предмета исследования в целом, но лишь одной определенной его стороны (явления, сущности, количественной стороны и т. д.) или же определенного приема исследования данного предмета (например, разложения его на части, обратного соединения его частей и т. д.).
При рассмотрении особенных методов науки мы вновь обнаруживаем, что общий характер данного метода и его особенности целиком определяются характером самого изучаемого предмета. Так, существование внутри самого предмета познания определенных сторон, выражаемых в категориях общего и отдельного (например, общих закономерных связей и отдельных свойств и признаков у индивидуальных тел и явлений природы), обусловливает объективную возможность и необходимость применения двух различных подходов, или методов, исследования: индуктивного, когда познание движется от частного к открытию общего, и дедуктивного, когда оно движется от уже познанного общего к выведению из него еще неизвестного частного, содержащегося в данном общем.
Подобно этому, существование внутри того же предмета познания определенного соотношения между его целостностью и его возникновением из отдельных образующих его частей отражается в соотношении категорий целого и части. Соотношение между целостностью и дискретностью предмета обусловливает, как и в предыдущем случае, объективную возможность и необходимость применения двух различных подходов, или методов, исследования: аналитического, когда предмет искусственно расчленяется на отдельные его части или стороны (так что познание движется от целого к части), и синтетического, когда целое вновь восстанавливается из его частей или сторон, на которые оно было перед тем разложено (так что познание движется уже от части к целому).
В приведенных только что особенных методах или приемах исследования также могут конкретизироваться отдельные стороны общего диалектического метода, но при условии, что обе парные противоположности (индукция и дедукция или анализ и синтез) берутся не в обособленном одна от другой (например, индукция вне дедукции или анализ вне синтеза), а в их внутреннем единстве и взаимосвязи. В противном случае односторонне применяемый метод (например, индукция или анализ) в случае его абсолютизации ведет к метафизике.
Особенным методам познания соответствуют конкретные приемы исследования природы: непосредственное наблюдение явлений, предполагающее лишь воздействие объекта на субъект, природы на человека; эксперимент, с помощью которого изучаемый процесс воспроизводится искусственно и ставится в заранее определенные условия с тем, чтобы освободить его от посторонних, затемняющих его явлений, причем наблюдение выступает здесь как необходимый момент; сравнение, позволяющее обнаруживать сходство и различие между изучаемыми предметами, явлениями; измерение, частный случай сравнения, представляющее собой особого рода прием, при помощи которого находится количественное отношение (выражаемое числом) между изучаемым объектом (неизвестным) и другим (известным) объектом, принятым за единицу сравнения (масштаб); индукция и дедукция, с помощью которых логически обобщаются эмпирические данные и выводятся логические следствия из сделанных обобщений; анализ и синтез, позволяющие раскрывать закономерные связи между изучаемыми объектами (их частями и сторонами) путем расчленения объекта на части и обратного его воссоздания из расчлененных частей.
Наблюдение и эксперимент как приемы естественнонаучного исследования предполагают выполнение таких условий, при которых изучаемый процесс выступает в наиболее чистом виде. В случае простого наблюдения это достигается тем, что человек, оставаясь пассивным созерцателем явлений природы, выбирает такие моменты и обстоятельства, когда самый процесс в естественных условиях протекает таким -именно образом. При эксперименте это достигается тем, что человек активно вмешивается в естественно протекающий процесс, заставляя его протекать желаемым образом. Маркс по этому поводу писал: «Физик или наблюдает процессы природы там, где они проявляются в наиболее отчетливой форме и наименее затемняются нарушающими их влияниями, или же, если это возможно, производит эксперимент при условиях, обеспечивающих ход процесса в чистом виде»[12].
Для того чтобы освободить изучаемый процесс от посторонних влияний и представить его в максимально чистом виде, необходим не только эксперимент, но и теоретический анализ. Последний при определенных условиях может даже в какой-то степени заменить собой непосредственный эксперимент, если таковой по каким- либо причинам оказывается практически неосуществимым. Такой теоретический анализ именуется иногда неточно «мысленным экспериментом», так как для него существенно отсутствие непосредственного опытного, чувственного вмешательства человека в протекающий независимо от него процесс природы.
Теоретический прием, позволяющий мысленно представить изучаемый процесс в его чистом виде, есть прежде всего прием анализа. Критикуя ограниченность и односторонность индукции как -метода исследования, претендующего на универсальность, Энгельс сопоставлял индукцию с анализом. Он писал: «Термодинамика дает убедительный пример того, насколько мало обоснована претензия индукции быть единственной или хотя бы преобладающей формой научных открытий. Паровая машина явилась убедительнейшим доказательством того, что из теплоты можно получить механическое движение. 100 000 паровых машин доказывали это не более убедительно, чем одна машина, они только все более и более заставляли физиков заняться объяснением этого. Сади Карно первый серьезно взялся за это, но не путем индукции. Он изучил паровую машину, проанализировал ее, нашел, что в ней основной процесс не выступает в чистом виде, а заслонен всякого рода побочными процессами, устранил эти безразличные для главного процесса побочные обстоятельства и сконструировал идеальную паровую машину (или газовую машину), которую, правда, так же нельзя осуществить, как нельзя, например, осуществить геометрическую линию или геометрическую плоскость, но которая оказывает, по-своему, такие же услуги, как эти математические абстракции: она представляет рассматриваемый процесс в чистом, независимом, неискаженном виде»[13].
Отсюда видно преимущество анализа как метода научного исследования перед индукцией.
Перечисляя по пунктам важнейшие элементы и приемы научного познания, Менделеев писал: «Изучать в научном смысле — значит: а) не только добросовестно изображать или просто описывать, но и узнавать отношение изучаемого к тому, что известно…; б) измерять все то, что может, подлежа измерению, показывать численное отношение изучаемого к известному, к категориям времени и пространства, к температуре, массе и т. п.; в) определять место изучаемого в системе известного, пользуясь как качественными, так и количественными сведениями; г) находить по измерениям эмпирическую (опытную, видимую) зависимость (функцию, «закон», как говорят иногда) переменных величин…; д) составлять гипотезы или предположения о причинной связи между изучаемым и его отношением к известному или к категориям времени, пространства и т. и.; е) проверять логические следствия гипотез опытом и ж) составлять теорию изучаемого, т. е. выводить изучаемое, как прямое следствие известного и тех условий, среди которых оно существует… Наблюдая, изображая и описывая видимое и подлежащее прямому наблюдению — при помощи органов чувств, мы можем, при изучении, надеяться, что сперва явятся гипотезы, а потом и теории того, что ныне приходится положить в основу изучаемого»[14].
К числу особенных методов и приемов естествознания надо отнести и математические приемы, представляющие собой особый способ исследования и выражения количественной стороны предметов и явлений природы, их отношений и изменений. Они имеют большое значение для обработки и обобщения результатов исследований природных предметов и процессов, прежде всего их измерения, а также математического выражения физических и других законов природы. Например, обозначая через р численное значение давления газа, а через v — численное значение соответствующего этому давлению объема того же газа, получают математическое выражение для физического закона Бойля — Мариотта: pv = c (то есть произведение р на v есть величина постоянная при данной температуре).
К математическим методам относятся, в частности, методы статистики и теории вероятности, основанные на раскрытии соотношения массовых случайных явлений с общей необходимой их связью, скрытой за ними и выявляемой при помощи этих приемов.
За последние годы роль математических приемов возрастает весьма быстро в связи с применением в естественнонаучных исследованиях счетно-вычислительных машин (например, в целях обработки и математического обобщения громадного множества эмпирических данных более или менее однородного характера).
С широким применением математических приемов связан особый метод математизации естественных наук, о котором сказано ниже.
В современном естествознании получили развитие новые способы и приемы исследования, которые с полным правом можно отнести к группе особенных методов естествознания. Среди них надо выделить следующие.
1) Метод аналогии. Под этим подразумевается не внешняя аналогия, а единство внутренней сущности различных явлений, единство или общность их законов или отдельных их сторон и проявлений. Этот метод широко применяется, например, в кибернетике и при моделировании.
2) Метод формализации. Он основан на обобщении формы различных по своему содержанию процессов, на абстрагировании их формы от их содержания с целью выработки общих приемов оперирования с нею. Этим методом широко пользуются математическая логика и связанная с нею кибернетика и некоторые другие отрасли знания, а также техники, объекты которых допускают подобную формализацию, т. е. обобщение их форм.
3) Метод математизации. Это — частное проявление и конкретизация предыдущего метода, распространенного на изучение и обобщение количественной стороны изучаемых предметов и процессов природы. Речь идет в данном случае не просто о применении математических методов в естествознании, а о том, что роль математики в современном естествознании существенно меняется по сравнению с тем, какой она была в прошлом. Из способа обобщения и выражения количественной стороны вещей и явлений природы математика в ряде отраслей естествознания и прежде всего в теоретической физике превратилась в настоящее время в особый метод рассмотрения соответствующих явлений природы, метод предсказания неизвестных еще свойств и отношений и даже новых, не открытых еще объектов и процессов природы. При этом учитывается одна количественная сторона изучаемых объектов, как это присуще вообще математике. Но эта сторона вещей и явлений природы всегда неразрывно связана с их качественной стороной, которая находит своеобразное отражение в их количественной стороне. Поэтому глубокое исследование этой последней дает возможность до известной степени через призму количественных отношений обнаружить и качественные признаки изучаемых или предсказываемых явлений. Так это было, например, когда физик-теоретик П. М. Дирак вплотную подошел к предсказанию позитрона и явлений «рождения» и «аннигиляции пары» (электрона и позитрона) путем чисто математического анализа соответствующего уравнения. Раскрытие количественной стороны изучаемых физических отношений давало здесь возможность предвидеть до некоторой степени и качественную сторону физических объектов, воплотившуюся позднее в новую элементарную частицу (позитрон), его переходы (вместе с электроном) в фотоны и его образование (вместе с электроном) из фотонов.
4) Метод математической гипотезы (или математической экстраполяции). Он является частным случаем предыдущего метода; он неразрывно связан с общим процессом математизации некоторых отраслей современного естествознания, особенно физики. Этот метод применяется в тех случаях, когда наука открывает качественно новый круг явлений природы, законы которых еще не известны. Пользуясь представлениями, которые были выработаны раньше, ученые не могут выразить законы нового круга явлений, а других представлений наука еще не успела выработать. Стремясь обойти эту трудность, ученые выбирают какой-то другой круг явлений, соприкасающийся, по их мнению, с вновь открытым, причем такой, законы которого обобщены уже в определенном математическом уравнении. С целью добиться распространения выбранного уравнения на новый круг явлений природы, ученые видоизменяют его соответственным образом, опуская одни его члены, вводя другие, меняя тип функциональной связи между всеми его членами и т. д. При этом вопрос о физическом значении всех этих операций сначала не играет существенной роли, так как требуется прежде всего вывести каким-либо способом новое уравнение, удовлетворяющее экспериментальным данным. Если уравнение, полученное в качестве пробного, согласуется с опытом, то оно подвергается дальнейшей обработке в том же направлении. В противном случае — меняется самое направление предпринимаемых проб и поисков. Лишь после того, как вырабатывается уравнение, достаточно удовлетворяющее данным опыта, ищется физический смысл отдельных компонентов этого уравнения или скрытого за всем этим уравнением нового физического закона.
С. И. Вавилов проанализировал рассматриваемый метод и показал, каким образом возникают новые, в частности квантовомеханические и релятивистские представления в современной физике, если исходить из привычных («классических») представлений прежней физики. Допустим, писал Вавилов, что на основании опыта стало известно, что изученное явление зависит от ряда величин (переменных и постоянных), связанных между собой некоторым приближенным уравнением. «Довольно произвольно видоизменяя, обобщая это уравнение, можно получить другие соотношения между переменными. В этом и состоит математическая гипотеза, или экстраполяция»[15].
Следовательно, математическая гипотеза представляет собой как бы «пробную» переделку какого-либо уравнения, в котором заключен уже известный закон ранее познанных явлений природы, с тем расчетом, чтобы переделанное уравнение могло быть распространено на другие, еще не познанные явления, и тогда оно кажется содержащим в себе новый закон, присущий этим, дотоле еще не познанным явлениям природы.
5) Метод моделирования неразрывно связан со всеми предыдущими; он служит особым приемом более глубокого и полного изучения и выражения раскрытой уже сущности исследуемых явлений: при этом моделируется именно сущность явлений путем искусственного перевоплощения ее в образ модели — вещественной или абстрактной. Изучение свойств, действия и проявления созданной таким образом модели (мысленно или реально овеществленной сущности) позволяет раскрыть и обобщенно выразить такие стороны сущности данного явления, которые невозможно было бы вывести ни непосредственно из экспериментально изученного явления, ни путем прямого анализа (без помощи моделирования) данной сущности. Метод моделирования играет особенно большую роль в кибернетике. Поскольку модель сущности дает возможность проводить над ней мысленный или физический эксперимент, в современном естествознании возникают новые весьма сложные и важные с познавательной точки зрения проблемы, касающиеся взаимоотношения между методом моделирования и методом эксперимента.
6) Метод промышленного эксперимента зарождается как более полный и всесторонний способ осуществления связи и прямого соединения науки с производством. Эта новая форма эксперимента доказывает, что наука в настоящее время, в условиях социалистического строя превращается в непосредственную производительную силу, как это отмечается в Программе КПСС.
Следует отметить, что грань между общими и особенными методами в естествознании условна. По мере того, как тот или иной особенный метод получает все большее распространение, выходя за пределы той ограниченной области, где он возник и применялся первоначально, а тем более по мере того, как он в соединении с каким-либо другим, противоположным ему методом становится конкретизацией общего диалектического метода, он тем самым постепенно превращается из особенного метода в один из общих методов. Это означает, что к характеристике самих научных приемов и методов исследования надо подходить исторически, избегая каких-либо абсолютных, раз навсегда принятых характеристик и определений.
III. Частные методы. Это — специальные методы частных наук; они действуют в каждой отдельной отрасли естествознания и связаны со специфическим характером отдельных форм движения материи. Одни из этих методов имеют значение только в пределах отдельных естественных наук, будучи связаны только с изучением их собственного объекта. Другие, напротив, применяются за пределами данной отрасли естествознания, к которой они непосредственно относятся и в связи с развитием которой они исторически возникли. Эти последние получают распространение в других отраслях естествознания при изучении объекта других наук, становясь тем самым не только частными, специальными методами, но и особенными в смысле распространения их на целую группу отраслей естествознания. Таковы методы физики, применяемые при изучении явлений, связанных с кристаллической формой вещества (кристаллофизика), астрономических явлений (астрофизика), геологических (геофизика), химических (химическая физика и физическая химия), биологических (биофизика) и многих других явлений. Таковы методы химии, применяемые при изучении химического состава веществ с различной кристаллической структурой (кристаллохимия), геологических явлений (геохимия), биологических (биохимия и биогеохимия) и т. д. Иногда применяется целый комплекс взаимосвязанных частных методов при изучении одного и того же объекта: например, в молекулярной биологии применяются одновременно методы физики, химии и кибернетики в их единстве и взаимосвязи. Характерно, что в указанных случаях, как правило, распространяются методы наук, изучающих более простые формы движения, на исследование более сложных объектов, составляющих предмет других естественных наук. Объясняется это тем, что все более высокие и сложные формы движения материи содержат в себе, в качестве превзойденных в ходе развития природы, все более низкие и простые формы, поскольку они из них возникли и развились. Поэтому изучение этих более простых форм движения, продолжающих действовать внутри более сложных, позволяет раскрыть не только структуру, но и генезис более сложных форм, а тем самым раскрыть их сущность, следовательно, познать их полнее и глубже.
Здесь мы снова видим, как в ходе развития научного познания происходит переход того или иного метода исследования из одной категории (более низкой) в другую (более высокую). Методы частных наук, специально рассчитанные на изучение одной какой-либо формы движения, могут превращаться так или иначе в особенные, а особенные — в общие. Здесь налицо своеобразная диалектика движения самого научного познания со ступени частного (или даже единичного) метода, рассчитанного на узкую область явлений природы, на ступень особенного метода, рассчитанного на целую группу сравнительно широких областей явлений, качественно различных между собой, или же отражающего лишь определенную ступень познания природы, и, наконец, на ступень общих или всеобщих методов, охватывающих собой всю область естествознания.
В данном случае весьма оригинально проявляется то, о чем писал в свое время Энгельс относительно развития научного познания вообще; он указывал на то, что всякое действительное познание заключается в том, что мы мысленно «поднимаем единичное из единичности в особенность, а из этой последней во всеобщность»[16].
Нередко под методом естествознания понимается общая совокупность всех его методов, приемов и способов исследования — общих, особенных и частных, — объединенных между собой на основе некоторых общих принципов, которые определяются характером изучаемого объекта (явлений природы и их законов).
Говоря о методе естественнонаучного, особенно теоретического исследования, следует особо выделить вопрос о роли гипотез в естествознании.
Роль гипотез в естественнонаучном исследовании. Естественнонаучная гипотеза означает попытку мысленно проникнуть в сущность еще недостаточно изученной области явлений. Она есть теоретическое предположение о закономерной связи явлений природы, объясняющей известную совокупность фактов. Говоря иначе, в гипотезах дается предположительное объяснение причин изучаемых явлений, еще не проверенное на практике. В развитии естествознания теоретическое мышление и неразрывно связанная с ним естественнонаучная гипотеза занимают существенное место. Возрастание роли теоретического мышления в естествознании находит свое прямое и непосредственное выражение в возрастании роли гипотез. «Формой развития естествознания, поскольку оно мыслит, является гипотеза»[17], — подчеркивал Энгельс.
Начиная уже с XIX в. самый прогресс естествознания совершается в связи с постоянной проверкой старых и новых гипотез. Тот факт, что множество отдельных исследований систематически направляется на проверку ранее выдвинутых гипотез, способствует проникновению в сущность изучаемых явлений природы. Поэтому-то и можно говорить о гипотезе как форме развития естествознания, поскольку оно руководствуется теоретическим мышлением («мыслит»). Например, развитие физики и химии в XIX в. в значительной мере было направлено на проверку атомной гипотезы, выдвинутой в XVII в. Бойлем и Ньютоном, и атомно-молекулярной гипотезы, разработанной в XVIII в. Ломоносовым, Бернулли и другими учеными. Подтвержденная опытом, практикой, гипотеза превращается в достоверное знание, имеющее значение объективной истины.
Необходимость гипотез для развития естествознания обусловлена, как показал Энгельс, следующими обстоятельствами: во-первых, прогрессом науки — открытием новых фактов, делающих невозможным прежний способ объяснения ранее известных фактов, относящихся к той же группе явлений; во-вторых, невозможностью для науки ждать, когда расширение фактических данных и прогресс средств исследования полностью подготовят окончательное открытие и доказательство закона изучаемой области явлений; в-третьих, потребностью сделать эмпирические исследования в данной области изучения природы целенаправленными, сгруппировать их вокруг определенной естественнонаучной идеи или концепции, выраженной в данной гипотезе.
О роли гипотез в открытии законов природы Энгельс писал: «Наблюдение открывает какой-нибудь новый факт, делающий невозможным прежний способ объяснения фактов, относящихся к той же самой группе. С этого момента возникает потребность в новых способах объяснения, опирающаяся сперва только на ограниченное количество фактов и наблюдений. Дальнейший опытный материал приводит к очищению этих гипотез, устраняет одни из них, исправляет другие, пока наконец, не будет установлен в чистом виде закон. Если бы мы захотели ждать, пока материал будет готов в чистом виде для закона, то это значило бы приостановить до тех пор мыслящее исследование, и уже по одному этому мы никогда не получили бы закона»[18].
Общей теоретической, философской основой для создания ценных в познавательном отношении естественнонаучных гипотез всегда служило передовое мировоззрение, идеи материалистической философии. В основе открытий Коперника, Галилея, Декарта, Ньютона, Ломоносова и других великих естествоиспытателей лежало их убеждение в материальности мира, в объективном характере открываемых и исследуемых ими закономерностей природы. Философскую основу современного передового естествознания составляет материализм, вооружающий естествоиспытателей правильным, научным мировоззрением. Напротив, идеализм и религия, будучи мировоззрением реакционных классов современного общества, ориентируют естествоиспытателей на создание несостоятельных гипотез и теорий, приносящих вред естествознанию. Таковы — космогоническая катастрофическая гипотеза Джинса, гипотезы о сотворении жизни или уже о ее вечности и т. п. Эти и подобные им гипотезы не направлены к познанию действительной природы, к раскрытию объективной истины, и они создаются вопреки фактам, вопреки истине.
Направляя внимание и усилия естественников на систематическую и всестороннюю проверку выдвинутых предположений, естественнонаучные гипотезы заставляют ученых проводить свои исследования не хаотически, не бессистемно, а сосредоточивать их вокруг узловых, нерешенных еще проблем, от выяснения которых зависит весь дальнейший прогресс естествознания. В области химии, например, к числу таких проблем в течение всего XIX в. относилась проблема строения вещества, поставленная еще атомистической гипотезой в XVII—XVIII вв. Экспериментальная проверка и обоснование этой гипотезы Дальтоном и Берцелиусом в начале XIX в. и, в особенности, блестящие ее доказательства и развитие начиная с 60-х годов XIX в. Менделеевым (в применении к неорганической химии), Бутлеровым и Вант-Гоффом (к органической химии), Гиббсом, Менделеевым, Вант-Гоффом и Аррениусом (в применении к физической химии) определили главное содержание теоретических воззрений химиков XIX в.
Отмечая плодотворную познавательную роль атомистической гипотезы в истории химии, Менделеев делал следующее, весьма важное обобщение: «Усвояется закон паев при помощи атомного учения чрезвычайно легко, тотчас, а помимо него даже понятие о паях сперва составляется с трудом. Факты для закона были уже и раньше, но его не видели, пока не приложили к толкованию фактов — атомное учение, которое есть гипотеза, доныне не противоречащая известным опытам и вообще действительности, полезная и общепринятая. Таково свойство гипотез. Они науке и особенно ее изучению необходимы. Они дают стройность и простоту, каких без их допущения достичь трудно. Вся история наук это доказывает… Гипотезы облегчают и делают правильною научную работу — отыскания истины…»[19].
Отсутствие гипотезы, которая теоретически объединяла бы накопленный, но еще не полностью обобщенный эмпирический материал, ведет к разброду в научных исследованиях. Так обстояло дело с изучением электрических явлений в конце XIX в. до открытия электрона. Энгельс писал, что в химии, благодаря в особенности дальтоновскому открытию атомных весов, сложился порядок, относительная устойчивость однажды достигнутых результатов и систематический, почти планомерный натиск на незавоеванные еще области, сравниваемый с правильной осадой какой-нибудь военной крепости. Учение же об электричестве представляло собою тогда хаотическую груду старых, ненадежных экспериментов, не получивших ни окончательного подтверждения, ни окончательного опровержения. В результате получилось какое-то неуверенное топтание во мраке. Опыты многих ученых, атакующих неизвестную область подобно орде кочевых наездников, совершались вразброд. «И в самом деле, — предсказывал Энгельс, —в области электричества еще только предстоит сделать открытие, подобное открытию Дальтона, открытие, дающее всей науке средоточие, а исследованию — прочную основу»[20].
Это предвидение Энгельса блестяще подтвердилось спустя 15 лет открытием электрона.
Естественнонаучная гипотеза, как уже говорилось, че должна противоречить установленным научным фактам и законам, а должна полностью согласовываться с ними. Создание гипотезы нередко начинается с того, что обнаруживается глубокое сходство между ранее уже изученными явлениями и новыми, для объяснения которых выдвигается данная гипотеза. Например, при построении атомистической гипотезы исследователями было обращено внимание на сходство в строении звездного мира и микромира. Менделеев писал об этом: «…узнанное из успехов астрономии для всего мироздания строение вселенной из уединенных солнц и планет, разделенных в пространстве, но соединенных взаимодействием сил, прямо, и не без явного успеха в ясности понимания вещей и явлений, перенесено на сложение вещества из атомов»[21].
Однако такой прием приводит к правильным результатам только в том случае, когда учитываются качественные особенности сопоставляемых явлений и когда у сопоставляемых явлений объективно имеются сходные черты.
Проверка естественнонаучной гипотезы состоит в отыскании и обобщении новых фактов и сопоставлении их с теми следствиями, которые вытекают из основ данной гипотезы, в выявлении и удалении всего наносного, привходящего, субъективного, что ошибочно было в нее включено. Например, в результате проверки древней атомистической гипотезы физиками и химиками была доказана (Истинность ее основного положения и вместе с тем были отброшены первоначально включенные в нее ошибочные предположения о неделимости атомов, их механической форме и т. д.; тем самым атомистическая гипотеза была превращена в подлинно научную теорию.
Ложные же в своей основе гипотезы флогистона и теплорода, выдвинутые естествоиспытателями-метафизиками в XVIII в., были впоследствии отвергнуты, поскольку была доказана несостоятельность их исходного пункта.
Если верные в своей основе гипотезы способствуют развитию естествознания позитивно, то ложные гипотезы также способствуют его развитию, но, так сказать, негативно: они толкают мысль естествоиспытателей на то, чтобы в целях опровержения этих гипотез находить противоречащие им факты и выдвигать противоположные им теоретические предположения для объяснения наблюденных явлений. Вот почему Менделеев указывал: «…можно смело сказать: лучше держаться такой гипотезы, которая может оказаться со временем неверною, чем никакой»[22].
Неизбежным концом всех неверных гипотез является их отвержение. Но, отвергая ложную, неоправдавшую себя гипотезу, ученые оказываются вынужденными заменять ее другой гипотезой, которая может служить объяснением наблюденных явлений. История науки показывает, как совершается развитие научного познания по этому пути. В конце первой трети XX в. существовала ложная гипотеза для объяснения энергетического спектра радиоактивного бета-излучения. Было установлено эмпирически, что электроны (бета-частицы) излучаются из атомного ядра со всевозможными скоростями, не превышающими некоторой максимальной величины. Свойства же оставшегося после бета-излучения ядра оказывались не зависящими от энергии излученного электрона. При этом электроны разных энергий излучались с одинаковой вероятностью, причем только для электронов с максимальной энергией соблюдался закон сохранения энергии. Для того чтобы объяснить, куда девается разница энергии в остальных случаях, была выдвинута гипотеза о том, что при элементарных процессах не соблюдается закон сохранения энергии, что, следовательно, энергия может бесследно исчезать. Опровергая эту ложную и по своему существу идеалистическую гипотезу, швейцарский физик В. Паули противопоставил ей другую, согласно которой одновременно с электроном из ядра излучается еще одна, до тех пор неизвестная, частица материи с нулевой массой, не имеющая электрического заряда (нейтрино); Паули предположил, что эта частица и уносит с собой вторую часть энергии, теряемую атомным ядром при бета-излучении. Впоследствии эта гипотеза блестяще подтвердилась, особенно при определении так называемого спина у ядра и у элементарных частиц. Спин у нейтрино оказался полуцелым, что позволило объяснить многие ядерные процессы с точки зрения сохранения суммарного спина участвующих в них частиц.
Вместе с тем, приведенный пример показывает, что ложные гипотезы только тогда способствуют развитию естествознания, когда они опровергаются. Если бы ложная гипотеза о несохраняемости энергии при бета-распаде не была бы своевременно опровергнута, то она надолго задержала бы прогресс современной физики, как это было, например, с ложной гипотезой теплоты в начале XIX в. В 1824 г. Карно в своем «Размышлении о движущей силе огня» всесторонне проанализировал основной физический процесс, происходящий в паровой машине, и раскрыл его термодинамику; введя особую функцию С, Карно буквально натолкнулся на механический эквивалент теплоты, но он не смог прийти к его открытию лишь потому, что верил в теплород. Как отмечает Энгельс, такие факты также доказывают вред ложных теорий[23].
В уточнении гипотезы, ее развитии и превращении в достоверное знание, имеющее значение объективной истины, или же в установлении ее ложности решающую роль играет практика (эксперимент, производство, промышленность), которая рано или поздно опровергает ложную гипотезу и доставляет доказательство истинной гипотезе.
Смена и борьба гипотез в естествознании есть процесс все более полного познания истины, есть форма и способ развития науки по пути все большего приближения к абсолютной истине через ряд относительных истин.
Естественнонаучная гипотеза становится строго доказанной истиной лишь тогда, когда безусловно установлено, что указанная в ней связь явлений закономерна, а не случайна, что связи явлений, которых касается данная гипотеза, существенны и коренятся в самих явлениях, а не представляют собой чего-то наносного, внешнего, субъективного.
Одним из способов доказательства верности гипотезы служит так называемый решающий опыт (experimentum crucis). Например, в начале XX в. была выдвинута гипотеза, что радиоактивность есть распад и превращение элементов и что радий (Ra = 226) превращается в гелий (Не = 4) и эманацию радия, или радон (Rn = ?). Правильность этой гипотезы могла быть проверена путем определения атомного веса радона: если бы оказалось, что атомный вес радона равен разности между атомными весами Ra и Не, т. е., что Rn = Ra — Не = 226—4 = 222, то тем самым была бы доказана и сама гипотеза, что радиоактивность есть распад элементов. Действительно, когда было доказано экспериментально, что Rn = 222, гипотеза превратилась в прочно обоснованную теорию.
Нередко для объяснения одной и той же группы явлений природы одновременно возникают две или даже больше научных, но односторонних гипотез; в таких случаях истинный взгляд, складывающийся в результате столкновения различных гипотез, включает в себя в критически переработанном, освобожденном от прежней односторонности виде то положительное и ценное, что заключалось в каждом из ранее боровшихся между собой мнений; при этом ни одна из соперничавших гипотез, в конечном счете, не оказывалась победительницей, хотя попеременно то та, то другая гипотеза одерживала временную победу на отдельных этапах развития естествознания.
Например, в физике длительная борьба между волновой и корпускулярной гипотезами света в ХIХ в., казалось бы, закончилась победой первой из них; однако в XX в. эта борьба завершилась созданием современной корпускулярно-волновой теории света, исходящей фактически из признания единства прерывности (дискретности) и непрерывности (волнообразности) оптических явлений.
Точно так же в химии начала XIX в. шел многолетний спор между сторонниками определенности, прерывности (дискретности) химических отношений и сторонниками их непрерывности, неопределенности; казалось бы он закончился тогда победой сторонников первой концепции, но эта победа была только временной. Позднее, благодаря работам Менделеева и Курнакова, этот спор был завершен раскрытием единства прерывности и непрерывности, как в области неопределенных химических соединений (сплавов, растворов), так и в области обычных, или определенных, химических соединений.
Материалистическое понимание гипотезы и ее роли как формы развития естествознания принципиально противоположно всем субъективистским и агностическим ее толкованиям. Последние утверждают, будто принципиально невозможно проникнуть в сущность вещей, отрицают какое-либо объективное содержание гипотез, сводят их к «орудию опыта», к «рабочей гипотезе», к чистой условности субъективного характера, не отражающей закономерности природы. Подобные неправильные, антинаучные взгляды на гипотезу подверг сокрушительной критике В. И. Ленин в книге «Материализм и эмпириокритицизм». Разоблачая реакционные утверждения Уорда об атомах и т. п. как «рабочей гипотезе», он писал: «Большего, чем объявления понятий естествознания «рабочими гипотезами», современный, культурный фидеизм (Уорд прямо выводит его из своего спиритуализма) не думает и требовать. Мы вам отдадим науку, гг. естествоиспытатели, отдайте нам гносеологию, философию, — таково условие сожительства теологов и профессоров в «передовых» капиталистических странах»[24].
Современное естествознание все шире и смелее использует естественнонаучную гипотезу, как форму своего развития, выдвигая новые гипотезы, помогающие глубже проникнуть в сущность изучаемых явлений природы, полнее раскрыть ее закономерности. Борьба между сторонниками различных гипотез в естествознании составляет одно из проявлений борьбы мнений и свободы критики в науке. Как и сами гипотезы, так и эта борьба способствуют общему прогрессу естествознания.
В дальнейшем мы рассмотрим, как сопоставляется в естествознании метод гипотез с методом принципов.
Метод гипотез и метод принципов
Выше мы не касались еще одного метода, получившего распространение прежде всего в математических науках, — аксиоматического метода. В естествознании, в частности в физике, со времен Ньютона он выступает в форме метода принципов. При этом сами принципы рассматриваются отнюдь не как положения, априорно принятые или введенные заранее в виде постулатов, но как принимаемые на основании непосредственного опыта, в качестве обобщения этого последнего. Соответственно этому, анализируя процесс естественнонаучного творчества, С. И. Вавилов показал, что в физике могут применяться два различных, и в известной степени прямо противоположных, способа, или метода систематического изложения научных результатов. С помощью первого метода строится физика принципов, с помощью второго — физика гипотез.
Желание Ньютона, по мнению С. И. Вавилова, — построить физику по образу и подобию геометрии — было желанием создать физику принципов. С. И. Вавилов писал: «Из точно формулированных не доказуемых аксиом— принципов — логически, математическим путем должны вытекать теоремы и леммы. Принципы — аксиомы физики — доказуемы только опытом, они могут быть логически и не доказуемыми. Принципы — это обобщенные опытные факты»[25]. Правда, оговаривается тут же Вавилов, в этом, по существу произвольном, обобщении кроется элемент гипотезы, заключенной неявно и в самих принципах.
Идеал физики принципов ясно выражен в последнем «Вопросе» ньютоновой «Оптики». Соответствующее место этого «Вопроса» приводит С. И. Вавилов: «Вывести из явлений два или три общих принципа движения и затем изложить, как из этих ясных принципов вытекают свойства и действия всех вещественных предметов, вот что было бы очень большим шагом вперед в философии, хотя бы причины этих принципов и не были еще открыты»[26].
Метод индукции Бэкона представляет собой обобщение фактов, т. е. получение принципов. Он составляет аналитическую часть физики принципов. Основная же ее часть — получение дедуктивным, синтетическим путем логических следствий из принципов и проверка этих следствий на опыте, — иначе неверны сами принципы.
Характеризуя физику гипотез, С. И. Вавилов пишет: «В отличие от физики принципов «гипотетическая» физика построена на произвольных предположениях, которые непосредственным опытом не доказаны, либо вообще не доказуемы»[27]. Таково было, как показал Вавилов, волновое воззрение на природу света у Гука и Гюйгенса: непосредственным опытом обнаружить световые волны не удается; их существование предполагается по аналогии со звуком или волнами на поверхности жидкости: на основании этого объясняется ряд фактов.
Сравнивая оба метода, С. И. Вавилов обнаруживает у них не только некоторые общие черты, но также и существенные различия, характеризующие их сильные или слабые стороны. «Структура гипотетической физики может быть столь же безупречной в логически-математическом отношении, как и физика принципов (например, кинетическая теория газов), однако нет гарантии, что в один прекрасный день исходная гипотеза прямым опытом не будет опровергнута, и все построение рушится…»[28] (В качестве примера С. И. Вавилов приводит учение о теплороде и других флюидах.) «Наоборот, физика принципов несокрушима: принципы могут обобщаться, несколько изменяться, дополняться, но рушиться полностью они не могут, поскольку они суть выражение прямого опыта. Так, дополняются и обобщаются в наше время принципы термодинамики, электродинамики и даже механики, однако основной корпус построения остается при этом почти нетронутым»[29].
Кроме степени обоснованности, а значит и устойчивости исходных пунктов, на которых строятся с помощью названных методов физические теории, оба метода можно сравнивать также и со стороны познавательной плодотворности построенных на их основе физических теорий. «Цель науки в конечном счете — все новые и новые следствия теоретического и практического значения, — писал С. И. Вавилов, —Эта цель одинаково может быть достигнута как физикой принципов, так и физикой гипотез. Очень часто последней доступно то, что недоступно первой. Термодинамика не в состоянии вполне заменить кинетической теории газов, классическая электродинамика-теории электронов и т. д.»[30].
Поскольку единой, всеобъемлющей физики, строящейся только на немногих принципах или гипотезах, не существует, для исследователя одинаково ценны оба метода. Вопрос о преимуществах того или другого должен решаться конкретно в каждом отдельном случае, соответственно с самими обстоятельствами дела. Более того, история науки свидетельствует о том, что при определенных условиях, на достаточно высокой ступени развития гипотезы, последняя закономерно может переходить в принцип аналогично тому, как она может превратиться либо в закон науки, либо в научную теорию. Указывая на то, что известны случаи, когда гипотеза становилась принципом, С. И. Вавилов ссылается в подтверждение этого на атомную гипотезу. В современной науке, как и в ее истории, оба метода, несмотря на все их различие, не существуют один без другого, но проникают друг в друга и обусловливают друг друга. Поэтому, как отмечал Вавилов, «наряду с принципами, гипотезы имели и имеют громадное движущее значение в развитии науки».
Таковы, по характеристике С. И. Вавилова, два научных метода, которые применяются в физике, а вслед за нею и в других естественных науках. Соотношение обоих этих методов меняется не только в зависимости от характера изучаемого предмета (в биологии оно иное, чем в астрономии, в геологии — иное, чем в механике), но оно меняется также и по мере исторического развития каждой естественной науки в ее собственных пределах. В химии полтораста лет назад оно было иным, нежели в современной химии. Поэтому здесь, как и везде, необходим конкретно-исторический подход к оценке того или иного научного метода.
- В. И. Ленин. Полное собрание сочинений, т. 29, стр. 152—153. ↑
- М. В. Ломоносов. Избранные труды по химии и физике, стр. 163. ↑
- Г. Гельмгольц. Популярные речи, т. 1, СПб., 1898, стр. 80. ↑
- А. И. Герцен. Письма об изучении природы. М., 1944, стр. 11. ↑
- К. Маркс и Ф. Энгельс. Сочинения, т. 23, стр. 21. ↑
- К. Маркс и Ф. Энгельс, Сочинения, т. 12, стр. 727. ↑
- Там же, стр. 728—729. ↑
- К. Маркс и Ф. Энгельс. Сочинения, т. 12, стр. 727. ↑
- К. Маркс и Ф. Энгельс. Сочинения, т. 23, стр. 21. ↑
- К. Маркс и Ф. Энгельс. Сочинения, т. 13, стр. 497. ↑
- К. Маркс и Ф. Энгельс. Сочинения, т. 3, стр. 16, прим. ↑
- К. Маркс и Ф. Энгельс. Сочинения, т. 23, стр. 6. ↑
- К. Маркс и Ф. Энгельс. Сочинения, т. 20, стр. 543. ↑
- Д. И. Менделеев. Периодический закон, стр. 589. ↑
- С. И. Вавилов. Собрание сочинений, т. III. М., 1956, стр. 79. ↑
- К. Маркс и Ф. Энгельс. Сочинения, т. 20, стр. 548. ↑
- Там же, стр. 555. ↑
- К. Марксы Ф. Энгельс. Сочинения, т. 20, стр. 556. ↑
- Д. И. Менделеев. Периодический закон, стр. 597. ↑
- К. Маркой Ф. Энгельс. Сочинения, т. 20, стр. 434. ↑
- Д. И. Менделеев. Периодический закон, стр. 597. ↑
- Там же. ↑
- См. К. Маркс и Ф. Энгельс. Сочинения, т. 20, стр. 544 ↑
- В. И. Ленин. Полное собрание сочинений, т. 18, стр. 297. ↑
- С. И. Вавилов. Исаак Ньютон. М., 1945, стр. 127. ↑
- Там же. ↑
- С. И. Вавилов. Исаак Ньютон, стр. 127. ↑
- Там же. ↑
- Там же, стр. 128. ↑
- С. И. Вавилов. Собрание сочинений, т. III, стр. 285. ↑
Оглавление
- От автора
- Предмет и цели естествознания
- Глава первая. Естествознание как наука
- 1. Предмет и научные функции естествознания
- 2. Метод естествознания. Естественнонаучная гипотеза
- 3. Структура науки, структура естествознания
- Глава вторая. Законы природы. Законы естествознания
- 1. Объективный характер законов природы
- 2. Познаваемость законов природы, возможность их практического использования
- 3. Исторический характер законов природы, законов естествознания. Общие и частные законы
- Выводы
- Формы движения и взаимосвязь естественных наук
- Глава третья. Формы движения и виды материи
- 1. Формы движения материи и взаимодействие тел природы
- 2. Взаимосвязь форм движения и критика двух односторонних ее толкований
- 3. Характеристика отдельных форм движения со стороны их взаимосвязи и их материальных носителей (Начало)
- 3. Характеристика отдельных форм движения со стороны их взаимосвязи и их материальных носителей (Окончание)
- Глава четвертая. Соотношение форм движения материи (по данным современного естествознания)
- 1. Современный взгляд на соотношение форм движения в природе и взаимосвязь естественных наук
- 2. Соотношение физических и химических форм движения материи
- 3. Соотношение биологической формы движения с химической и физическими формами
- 4. О геологической форме движения в связи с другими его формами
- Выводы
- Послесловие ко 2-му изданию