Специфика и структура научного знания.

Результат измерения получается в виде некоторого числа единиц измерения  – эталонов, с которым и сравнивается измеряемая сторона объекта или  явления. (В настоящее время в  естествознании действует преимущественно  Международная система единиц физических величин – СИ, принятая Генеральной  конференцией по мерам и весам.) Базовыми единицами измерения выступают  метр, килограмм, секунда, ампер и  т. д.;

4) сравнение – познавательная операция, лежащая в основе суждений о сходстве и различии объектов, сопоставление с целью выяснения того, как соотносятся предметы и явления друг с другом, с внешней средой, со своими структурными элементами. Сравнение возможно по определенному признаку, критерию. Предметы, сравниваемые по одному признаку, могут быть несопоставимы по другому.

Методы теоретического исследования.

Теоретические методы исследования позволяют уточнить, расширить и  систематизировать научные факты, объяснить, предсказать явления, повысить надежность полученных эмпирическим путем  результатов, перейти от абстрактного знания к конкретному, установить взаимоотношения  между различными понятиями и  гипотезами и т.д. Связаны теоретические  методы исследования прежде всего с  изучением литературы: трудов классиков  по исследуемой проблеме, общих и  специальных работ по проблеме, материалов периодической печати и нормативных документов, справочной литературы. Однако помимо изучения и сравнительно-сопоставительного анализа литературы по проблеме исследования среди теоретических методов выделяют такие, как: анализ и синтез, абстрагирование и конкретизация, сравнение, метод теоретического обобщения и моделирование.  
     Анализ – это разложение исследуемого целого объекта или явления на части, выделение отдельных признаков и качеств. Процедуры анализа входят во всякое научное исследование и, как правило, образуют его первую фазу, когда исследователь переходит от нерасчлененного описания изучаемого объекта к выявлению его строения, состава, свойств и признаков.  
     Синтез – смысловое соединение различных элементов, сторон предмета в единое целое, в систему. Эмпирические данные, получаемые в исследовании, синтезируются при их теоретическом обобщении.  
     Любой процесс образования понятий основывается на единстве процессов анализа и синтеза. Абстрагирование и конкретизация – это также два противоположных процесса. Абстрагирование – мыслительная операция, позволяющая мысленно вычленить и превратить в самостоятельный объект рассмотрения отдельные стороны, свойства или состояния объекта или явления. Абстрагирование лежит в основе процессов обобщения и образования понятий. Вычленяются такие свойства объекта, которые сами по себе и независимо от него не существуют. Это возможно только мысленно – в абстракции. Конкретизация – нахождение целостного, взаимосвязанного, многостороннего и сложного. Периодически сменяющиеся процессы абстрагирования и конкретизации позволяют исследователю осуществлять процесс восхождения: от конкретизации к абстрагированию, затем на его основе посредством конкретизации создание некоей целостности, но уже на качественно ином уровне познания конкретного и т.д. На рис. 1 показано, как в процессе абстрагирования (А) и конкретизации (К) зарождаются качественно иные уровни познания конкретного, выступающие как целостности (Ц 1, 2, 3). Результатом восхождения является образование нового знания в виде понятий и суждений: 

                                 Ц 3                                  

↑ К                    

Ц 2→А              

↑ К

Ц 1→ А

Рис. 1. Процессы конкретизации и абстрагирования 

Сравнение – это познавательная операция, лежащая в основе суждений о сходстве или различии объектов. С помощью сравнения выявляются количественные и качественные характеристики объектов, осуществляется их классификация, упорядочение и оценка. В психолого-педагогических исследованиях выделяют три вида сравнения: сравнение явлений по одному признаку, сравнение однородных явлений по нескольким признакам и сравнение различных этапов в развитии одного явления.  
     Обобщение – выделение в явлениях общих черт, т.е. подведение итогов исследования. Логическими методами обобщения полученных эмпирическим путем данных являются индукция и дедукция. Индукция – это движение мысли от частных суждений к общему выводу, дедукция – от общего к частным выводам.  
Моделирование является общенаучным методом исследования любых явлений, состоящим в построении и исследовании особых объектов – моделей оригиналов. С.И. Архангельский определяет моделирование как метод опосредованного познания при помощи естественных или искусственных систем, способных в определенных отношениях замещать изучаемый объект и давать о нем новые сведения.  
     Модели классифицируют по видовому признаку (материальные, идеальные, предметные, символические), по форме выражения (механические, логические, математические), по задачам исследования (эвристические, прогностические), по свойствам отражения (функциональные, информационные, структурные). Функциональные модели характеризуются установлением функциональной зависимости, которая объединяет показатели изучаемого объекта, обнаруженные экспериментальным путем, информационные модели характеризуются тем, что у них функционально связаны поступающая информация, ее переработка и обратная связь, структурные модели выражают предположение о внутреннем строении и связях изучаемого объекта, которое проявляется в наблюдаемых фактах. 

3. Проблема развития научного знания.

В абстрактных науках, таких, как математика и родственные  ей дисциплины, трудности различного рода связаны прежде всего с обнаружением противоречий внутри существующих теорий, несогласованностью отдельных их частей, недостаточной обоснованностью исходных понятий, и т.д. Наиболее фундаментальными проблемами в этом отношении могут служить проблемы ее обоснования, вызвавшие при обнаружении антиномий или парадоксов, которые вызывали кризис ее оснований.

На этом возникновение  и решение новых проблем оснований математики не завершилось, хотя в конце XIX в. многим математикам казалось, что с созданием теории множеств математика, наконец, получила окончательное обоснование. В этой абстрактной теории все математические объекты (числа, геометрические фигуры, функции и т.д.) рассматривались как элементы соответствующих множеств. Многие ученые считали, что в рамках теории множеств математика получила необходимую общность и прочное обоснование. Однако вскоре и в этой теории были обнаружены парадоксы, которые свидетельствовали о том, что фундамент всей классической математики нельзя считать вполне надежным. Поэтому вскоре после этого опять заговорили о кризисе оснований математики, который не преодолен и поныне. Хотя этот кризис не затрагивает те конкретные теории математики, которые больше всего применяются в прикладных науках, тем не менее сложившуюся ситуацию в обосновании математики нельзя считать удовлетворительной.

При ретроспективном анализе  истории обоснования математики выясняется, что наиболее фундаментальные ее проблемы возникали в связи с трудностями, которые появлялись по мере развития математики и были связаны спротиворечиями в исходных ее абстракциях и теориях. Поскольку математика оперирует бесконечными множествами абстрактных объектов, постольку ее исходные понятия и теории опираются на различные абстракции математическойбесконечности.

Абстракция потенциальной, или становящейся, бесконечности помогла преодолеть второй кризис в основаниях математики. Переход к абстракции актуальной бесконечности в теории множеств, в которой бесконечные множества уподобляются конечным множествам, привел к новым трудностям и к третьему кризису в основаниях математики, выход из которого сторонники математического интуиционизма и конструктивизма ищут в возврате к абстракции потенциальной осуществимости и бесконечности. Эти примеры ясно показывают сложный и противоречивый характер проблемных ситуаций в математике, которые связаны с глубокими философскими и логико-математическими представлениями о бесконечности.

В экспериментальных и эмпирических науках основная причина возникновения проблем заключается в обнаружении несоответствия или противоречия между прежними теоретическими методами объяснения и вновь обнаруженными эмпирическими фактами. Старые парадигмы, методы и теории оказываются не в состоянии объяснить новые факты, хотя в первое время их пытаются понять в рамках прежней парадигмы. Однако когда число таких аномальных фактов быстро возрастает, тогда происходит отказ от старой парадигмы и начинается перестройка всей прежней концептуальной системы.

Как в математике, так  и в эмпирических науках такие  процессы обычно связаны с решением новых фундаментальных проблем, которые приводят к кризисам и научным революциям.

В физике противоречия между прежними, классическими представлениями о строении вещества, излучения и поглощении энергии, свойствах пространства и времени и соответственно вновь обнаруженными экспериментальными фактами привели в конце XIX — начале XX вв. к революции, охватившей не только саму физику, но и точное естествознание в целом.

Фундаментальные проблемы, которые были выдвинуты тогда, были решены с помощью создания таких новых, неклассических теорий, как квантовая механика и теория относительности. Именно они помогли понять и объяснить новые экспериментальные факты, упорно не поддававшиеся объяснению в рамках классических теорий.

Творческая деятельность в науке не ограничивается, конечно, только решением фундаментальных проблем. Наряду с ними постоянно возникают более частные, конкретные теоретические и прикладные проблемы. Но природа проблем остается неизменной: они характеризуют трудности, которые неизменно возникают в ходеразвития и прогресса научного познания. Чаще всего в конкретных научных исследованиях приходится иметь дело с проблемами и задачами более частного характера, когда необходимо либо модифицировать существующие теории в рамках доминирующей парадигмы или создавать частные теории для объяснения вновь открытых фактов. Такую стадию исследования Т. Кун в своей книге «Структура научных революций» называет «нормальной наукой» и даже решением «головоломок» в рамках существующей парадигмы. Вряд ли, однако, такая характеристика, верно описывает сложный и противоречий процесс исследования в реальной науке, в которой, во-первых, одновременно могут сосуществовать несколько парадигм или программ исследования, во-вторых, ученые всегда стремятся найти лучшее объяснение существующим фактам, чтобы глубже и точнее приблизиться к истине; в-третьих, процесс исследования всегда связан с критикой прежних несовершенных, неполных и неточных методов объяснения, а не исправлением и уточнением существующих и готовых схем, принципов и приемов исследования.

Таким образом, мы не можем  правильно понять характер возникновения проблем в науке, если не будем учитывать особого характера научной деятельности, направленной на достижение более полного и глубокого познания мира. В отличие от других форм человеческой деятельности наука, как ни одна другая форма имеет ярко выраженный прогрессивный характер, ибо она непрерывно стремится усовершенствовать свои теории и методы познания путем обнаружения, преодоления и исправления ошибок. Такой процесссамокорректирующийся научной деятельности объясняет, почему научное исследование начинается, прежде всего, с выдвижения проблем, а не простого накопления фактов и постановки новых экспериментов. Ведь факты требуют объяснения и именно вследствие неспособности старых теорий и методов дать такое объяснение возникают новые проблемы.

Таким образом, возникновение  новых проблем обусловлено состоянием и уровнем научных знаний. «Бросая ретроспективный взгляд на историю, — подчеркивает В. Гейзенберг, — мы видим, что наша свобода в выборе проблем, похоже, очень невелика»1

Наблюдения и эксперименты могут, конечно, предшествовать появлению проблем, когда приходится анализировать факты, которые явно опровергают прежние представления и объяснения. В этом смысле справедливо утверждение, что достоверные факты, полученные путем наблюдений и экспериментов, составляют надежный эмпирический базис науки. Но факты нуждаются в осмыслении и интерпретации. Следовательно, знания и интерпретации необходимы для того, чтобы целенаправленно искать сами факты. Эту мысль прекрасно выразилЧ. Дарвин: «как странно, что никто не видит, что всякое наблюдение должно производиться за или против какого-либо мнения».

Чтобы наблюдать что-либо, надо знать, что именно наблюдать, а для этого надо располагать какой-либо идей, предположением или даже догадкой. Именно поэтому иногда утверждают, что факты «нагружены теорией», что в точном смысле означает тесную связь и взаимодействие между фактами и теорией. С другой стороны, чтобы проверить отдельные предположения, гипотезы или теоретические системы, необходимо располагать определенной совокупностью, или точнее, системой фактов. В связи с этим возникает актуальный методологический вопрос, по которому до сих пор существуют диаметрально противоположные точки зрения. Среди ученых, занимающихся преимущественно эмпирическими исследованиями, нередко встречается мнение, что исследование в науке начинается с наблюдения и накопления фактов, тщательном их описании и исследовании в процессе познания. Такой взгляд присущ прежде всего здравому смыслу обыденногопознания, когда сталкиваясь с незнакомыми явлениями, люди пытаются найти объяснение их причин путем обращения к новым фактам. Подобный же взгляд защищают философы эмпирического направления, которые ориентируются на традиционные представления о развитии познания, согласно которому источником нашего знания служит эмпирический опыт или даже восприятия. Согласно такому мнению, в нашем уме нет ничего кроме того, что содержится в чувствах. Поэтомутакой пассивный взгляд на деятельность мышления рассматривает науку, как процесс простого накопления знаний, исключающего коренные, качественные его изменения, приводящие к отказу от старых концепций, парадигм и научных революций.

Против таких взглядов решительно выступал в западной философии наукиКарл Поппер, который настойчиво утверждал, что «мы никогда не начинаем с наблюдений, а всегда с проблем — либо практических проблем, либо проблемтеории, столкнувшейся с трудностями»1.