Степин В.С. Философская антропология и философия науки. – М.: Высшая школа, 1992. – с.91-97.

По проблеме теоретического и эмпирического имеется обшир­ная методологическая литература[9]. Достаточно четкая фиксация этих уровней была осуществлена уже в позитивизме 30-х годов, когда анализ языка науки выявил различие в смыслах эмпирических и теоретических терминов. Такое различие касается средств исследования. Но кроме этого можно провести различение двух уровней научного познания, при­нимая во внимание специфику методов и характер предмета иссле­дования.

Рассмотрим более детально эти различия. Начнем с особенно­стей средств теоретического и эмпирического исследования. Эмпирическое исследование базируется на непосредственном прак­тическом взаимодействии исследователя с изучаемым объектом. Оно предполагает осуществление наблюдений и эксперименталь­ную деятельность. Поэтому средства эмпирического исследования необходимо включают в себя приборы, приборные установки и дру­гие средства реального наблюдения и эксперимента.

В теоретическом же исследовании отсутствует непосредственное практическое взаимодействие с объектами. На этом уровне объект может изучаться только опосредованно, в мысленном экспери­менте, но не в реальном.

Кроме средств, которые связаны с организацией экспериментов и наблюдений, в эмпирическом исследовании применяются и по­нятийные средства. Они функционируют как особый язык, который часто называют эмпирическим языком науки. Он имеет сложную организацию, в которой взаимодействуют собственно эмпиричес­кие термины и термины теоретического языка.

Смыслом эмпирических терминов являются особые абстрак­ции, которые можно было бы назвать эмпирическими объектами. Их следует отличать от объектов реальности. Эмпирические объекты - это абстракции, выделяющие в действительности некоторый набор свойств и отношений вещей. Реальные объекты представлены в эм­пирическом познании в образе идеальных объектов, обладающих жестко фиксированным и ограниченным набором признаков. Реальному же объекту присуще бесконечное число признаков. Любой такой объект неисчерпаем в своих свойствах, связях и от­ношениях.

Возьмем, например, описание опытов Био и Савара, в которых было обнаружено магнитное действие электрического тока. Это дей­ствие фиксировалось по поведению магнитной стрелки, находя­щейся вблизи прямолинейного провода с током. И провод с током, и магнитная стрелка обладали бесконечным числом признаков. Они имели определенную длину, толщину, вес, конфигурацию, ок­раску, находились на некотором расстоянии друг от друга, от стен помещения, в котором проводился опыт, от Солнца, от центра Галактики и т.д.

Из этого бесконечного набора свойств и отношений в эмпири­ческом термине "провод с током", как он используется при описа­нии данного опыта, были выделены только такие признаки: 1) быть на определенном расстоянии от магнитной стрелки; 2) быть пря­молинейным; 3) проводить электрический ток определенной силы.

Все остальные свойства здесь не имеют значения, и от них мы аб­страгируемся в эмпирическом описании. Точно так же по ограни­ченному набору признаков конструируется тот идеальный эмпири­ческий объект, который образует смысл термина "магнитная стрелка". Каждый признак эмпирического объекта можно обнару­жить в реальном объекте, но не наоборот.

Что же касается теоретического познания, то в нем применя­ются иные исследовательские средства. Здесь отсутствуют средства материального, практического взаимодействия с изучаемым объек­том. Но и язык теоретического исследования отличается от языка эмпирических описаний. В качестве его основы выступают теоре­тические термины, смыслом которых являются теоретические иде­альные объекты. Их также называют идеализированными объек­тами, абстрактными объектами или теоретическими конструктами. Это особые абстракции, которые являются логическими рекон­струкциями действительности. Ни одна теория не строится без применения таких объектов.

Их примерами могут служить материальная точка, абсолютно черное тело, идеальный товар, который обменивается на другой то­вар строго в соответствии с законом стоимости (здесь происходит абстрагирование от колебаний рыночных цен), идеализированная популяция в биологии, по отношению к которой формулируется закон Харди - Вайнберга (бесконечная популяция, где все особи скрещиваются равновероятно).

Идеализированные теоретические объекты, в отличие от эмпи­рических объектов, наделены не только теми признаками, которые мы можем обнаружить в реальном взаимодействии объектов опыта, но и признаками, которых нет ни у одного реального объекта. Например, материальную точку определяют как тело, лишенное размеров, но сосредоточивающее в себе всю массу тела. Таких тел в природе нет. Они выступают как результат мысленного констру­ирования, когда мы абстрагируемся от несущественных (в том или ином отношении) связей и признаков предмета и строим идеаль­ный объект, который выступает носителем только сущностных свя­зей. В реальности сущность нельзя отделить от явления, одно про­является через другое. Задачей же теоретического исследования яв­ляется познание сущности в чистом виде. Введение в теорию аб­страктных, идеализированных объектов как раз и позволяет решать эту задачу.

Эмпирический и теоретический типы познания различаются не только по средствам, но и по методам исследовательской деятель­ности. На эмпирическом уровне в качестве основных методов при­меняются реальный эксперимент и реальное наблюдение. Важную роль также играют методы эмпирического описания, ориентиро­ванные на максимально очищенную от субъективных наслоений объективную характеристику изучаемых явлений.

Что же касается теоретического исследования, то здесь приме­няются особые методы: идеализация (метод построения идеализированного объекта); мысленный эксперимент с идеализированными объектами, который как бы замещает реальный эксперимент с ре­альными объектами; особые методы построения теории (восхождение от абстрактного к конкретному, аксиоматический и гипотетико-дедуктивный методы); методы логического и истори­ческого исследования и др.

Все эти особенности средств и методов связаны со спецификой предмета эмпирического и теоретического исследования. На каж­дом из этих уровней исследователь может иметь дело с одной и той же объективной реальностью, но он изучает ее в разных предмет­ных срезах, в разных аспектах, а поэтому ее видение, ее представле­ние в знаниях будут даваться по-разному. Эмпирическое исследо­вание в основе своей ориентировано на изучение явлений и зави­симостей между ними. На этом уровне познания сущностные связи не выделяются еще в чистом виде, но они как бы высвечиваются в явлениях, проступают через их конкретную оболочку.

На уровне же теоретического познания происходит выделение сущностных связей в чистом виде.

Сущность объекта представляет собой взаимодействие ряда за­конов, которым подчиняется данный объект. Задача теории как раз и заключается в том, чтобы, расчленив эту сложную сеть законов на компоненты, затем воссоздать шаг за шагом их взаимодействие и таким образом раскрыть сущность объекта.

Изучая явления и связи между ними, эмпирическое познание способно обнаружить действие объективного закона. Но оно фикси­рует это действие, как правило, в форме эмпирических зависимо­стей, которые следует отличать от теоретического закона как осо­бого знания, получаемого в результате теоретического исследования объектов.

Эмпирическая зависимость является результатом индуктивного обобщения опыта и представляет собой вероятностно-истинное знание. Теоретический же закон - это всегда знание достоверное. Получение такого знания требует особых исследовательских процедур.

Известен, например, закон Бойля - Мариотта, описывающий корреляцию между давлением и объемом газа: PV = const, где Р -давление газа, V - его объем.

Вначале он был открыт Р.Бойлем как индуктивное обобщение опытных данных, когда в эксперименте была обнаружена зависи­мость между объемом сжимаемого под давлением газа и величиной этого давления.

Сама история открытия этого закона весьма интересна и поучи­тельна. Как эмпирическая зависимость он был получен во многом случайно, как побочный результат спора между двумя известными физиками XVIII столетия Р.Бойлем и Ф. Линнусом. Спор шел по поводу интерпретации опытов Бойля, обнаруживших явление барометрического давления. Бойль проделал следующий опыт: трубку, запаянную сверху и наполненную ртутью, он погружал в чашку с ртутью. Согласно принципу сообщающихся сосудов сле­довало ожидать, что уровень ртути в трубке и в чашке будет выров­нен. Но опыт показал, что лишь некоторая часть ртути выливается в чашку, а остальная часть в виде столбика стоит над поверхностью ртути в чашке. Бойль интерпретировал этот опыт следующим обра­зом: давление воздуха на поверхность ртути в чашке удерживает столбик ртути над этой поверхностью. Высота столбика является показателем величины атмосферного давления. Тем самым был предложен принцип барометра - прибора, измеряющего давление.

Однако Ф. Линнус выдвинул следующие возражения; воздух со­стоит из легких частиц, он подобен тонкой и податливой жидкости, которая не может устоять под давлением тяжелых частиц ртути. Поэтому воздух не может удерживать столб ртути. Удерживает его притяжение ртути к верхнему концу барометрической трубки. Линнус писал, что, затыкая сверху барометрическую трубку паль­цем, он чувствовал нити притяжения, когда опускал ее в чашку. Сам по себе этот исторический факт весьма показателен. Он свидетель­ствует о том, что один и тот же результат опыта может получить различные интерпретации и использоваться для подтверждения различных концепций.

Чтобы доказать Линнусу, что воздух способен удерживать столб ртути, Бойль поставил новый опыт. Он взял изогнутую в виде си­фона стеклянную трубку с запаяным коротким коленом и стал по­степенно наполнять ее ртутью. По мере увеличения столбика ртути воздух в колене сжимался, но не вытеснялся полностью. Бойль со­ставил таблицу отношения объемов воздуха и величины столбика ртути и послал ее Линнусу как доказательство правильности своей интерпретации.

Казалось бы, история с объяснением барометрического давле­ния закончена. Но она получила неожиданно продолжение. У Бойля был ученик, молодой человек по имени Тоунлей, которого Бойль обучал основам физики и математики. Именно Тоунлей, изучая таблицу опытов Бойля, подметил, что объемы сжимаемого воздуха пропорциональны высоте давящего на воздух столбика ртути. После этого Бойль увидел свои опыты в новом ракурсе. Столбик ртути - это своеобразный поршень, сжимающий воздух, и вес стол­бика соответствуют давлению. Поэтому пропорция в табличных данных означает зависимость между величиной давления и объема газа. Так было получено соотношение PV = const, которое Бойль подтвердил множеством опытов с давлениями, большими и мень­шими атмосферного.

Но имела ли эта зависимость статус достоверного закона? Очевидно нет, хотя и выражалась математической формулой. Это была зависимость, полученная путем индуктивного обобщения ре­зультатов опыта и поэтому имевшая статус вероятностно-истинного высказывания, а не достоверного знания, каковым является теоретический закон.

Если бы Бойль перешел к опытам с большими давлениями, то он обнаружил бы, что эта зависимость нарушается. Физики говорят, что закон PV = const применим только в случае очень разреженных газов, когда система приближается к модели идеального газа и межмолекулярными взаимодействиями можно пренебречь. А при больших давлениях существенными становятся взаимодействия между молекулами (ван-дер-ваальсовы силы), и тогда закон Бойля нарушается. Зависимость, открытая Бойлем, была вероятностно-истинным знанием, обобщением такого же типа, как утверждение "все лебеди белые", которое было справедливым, пока не открыли черных лебедей. Теоретический же закон PV = const был получен позднее, когда была построена модель идеального газа.

Вывел этот закон физик Д.Бернулли (академик Российской ака­демии) в 1730 г. Он исходил из атомистических представлений о газе и представил частицы газа в качестве материальных точек, со­ударяющихся наподобие упругих шаров.

К идеальному газу, находящемуся в идеальном сосуде под дав­лением, Бернулли применил законы ньютоновской механики и пу­тем расчетов получил формулу PV = const. Это была та же самая формула, которую уже ранее получил Р.Бойль. Но смысл ее был уже иной. У Бойля PV = const соотносилась со схемой реальных экспе­риментов и таблицами их результатов. У Бернулли она была свя­зана с теоретической моделью идеального газа. В этой модели были выражены сущностные характеристики поведения любых газов при относительно небольших давлениях. И закон, непосредственно опи­сывающий эти сущностные связи, выступал уже как достоверное, истинное знание.

Итак, выделив эмпирическое и теоретическое познание как два особых типа исследовательской деятельности, можно сказать, что предмет их разный, т. е. теория и эмпирическое исследование имеют дело с разными срезами одной и той же действительности. Эмпирическое исследование изучает явления и их корреляции; в этих корреляциях, в отношениях между явлениями оно может уло­вить проявление закона. Но в чистом виде он дается только в ре­зультате теоретического исследования.

Исходя из всего сказанного, структуру научного теоретического знания можно представить с помощью следующей упрощенной схемы (см. схему). Элементами этой схемы являются: а) экспериментально-измерительная деятельность (научный эксперимент); б) эмпирический уровень знания; в) теоретический уровень знания; г) математический аппарат, обслуживающий теорию; д) научная картина мира, с которой соотносятся теоретические представления соответствующей отрасли знания.

Экспериментально-измерительная деятельность (научный эксперимент) представляет собой специализированную форму практического действия, отделившуюся от производственной практики и приспособленную для задач научного исследования. Названная специализированная форма практики могла сформироваться по мере того, как складывались абстрактно-теоретические средства описания явлений природы, ибо вне тех или иных концептуально-теоретических представлений эксперимент не существует. Исторически дело обстояло так, что первые абстрактные объекты и абстрактно-теоретические схемы “снимались” с предметных взаимодействий, уже освоенных в производстве соотвествующей эпохи. На это указывает, например, уже упоминавшийся случай из античной истории. Архимед, впервые сформулировавший теорему равновесия сил для плоского рычага, пришел к ней через анализ действующих подъемных механизмов, применявшихся в строительной технике того времени. Непосредственным шагом к схематизации взаимоотношений основных частей подъемных машин была постановка вопроса: при каких условиях меньшая тяжесть может уравновесить большую тяжесть. Это был по сути вопрос о принципе действия подъемных машин. Найдя правило уравновешивания тяжестей, практически уже реализованное в подъемных механизмах, Архимед смог с его помощью сконструировать еще ряд малых и крупных механизмов, которые он применил при защите Сиракуз от римских легионеров.

Нечто подобное, т.е. схематизация уже освоенных практикой предметных взаимодействий, имела место в период раннего Возрождения, когда шел интенсивный процесс становления опытной науки. Одновременно приходило осознание того, что полученные абстрактно-теоретические представления могут стать основой для развертывания новых структур предметного действия. В одних случаях это могли быть производственно-технологические структуры, в других - они принимали форму специализированных действий, направленных на отыскание новых явлений, а также на подтверждение или опровержение тех или иных представлений о природных процессах. В становлении экспериментального метода важная роль принадлежит Г. Галилею (1564-1642). Позднее в творчестве М. Фарадея мы находим уже сложившиеся формы экспериментальной деятельности.

Так или иначе, экспериментально-измерительные процедуры выделились из предметной практики по мере созревания теоретических идей. Научное экспериментирование всегда осуществляется в контексте подобных идей, которые пополняются в процессе схематизации новых предметных структур, в том числе таких, которые были построены на основе исходных теоретических понятий, предшествующих научному эксперименту или инженерно-проектировочному процессу.

Частные и фундаментальные теоретические схемы. Абстрактные схемы теоретического уровня разделяются на частные и фундаментальные. На уровне частных схем дается обобщенное описание закономерностей для той или иной группы явлений. На уровне фундаментальной схемы устанавливаются общие признаки подобных классов явлений и формируются общие законы, проявление которых представлено в частных теоретических схемах. Например, в механике есть теория колебаний, упругих и неупругих столкновений, теория вращательных движений и т.п. Для каждого класса подобных явлений существует своя частная теоретическая схема и совокупность уравнений. Общие фундаментальные законы для всех названных процессов были установлены И. Ньютоном как законы классической механики, сформулированные в рамках абстрактной схемы взаимодействия тел, движущихся в абсолютном пространстве и изменяющих состояние движения под действием силы.

Математический аппарат теории. Обязательным структурным элементом научной теории является ее математический аппарат, при посредстве которого законы природы, формулируемые на теоретическом уровне, получают точное количественное описание. Математика является самостоятельной сферой знания, хотя ее развитие происходит в более или менее тесной связи с опытным естествознанием. Например, идеи математического анализа (дифференциального и интегрального исчисления) сформировались у И. Ньютона под воздействием задач, поставленных создаваемой им классической механикой. Таковой была, в частности, задача определения ускорения в точке (при бесконечно малом промежутке времени). В последующем эффективность применения математического анализа к задачам классической механики легко объясняется тем, что названный математический аппарат создавался под воздействием этой задачи и для ее решения. При этом применимость математического анализа вышла далеко за рамки классической механики.

В целом же возможность применения математики в теориях опытных наук обусловлена тем, что абстрактно-теоретические схемы таких теорий обладают строго определенным набором свойств и отношений, к которым применимы количественные характеристики. Широкое применение математики становится возможным лишь после схематизации, т.е. вслед за реконструированием объекта научного исследования в виде абстрактно-теоретической схемы. В частности, М. Фарадей смог ввести формулу, описывающую связь между изменением магнитного потока и величиной электродвижущей силы после того, как он ввел представление о магнитных силовых линиях. Число линий, пересекаемых в единицу времени, может быть точно подсчитано, на чем и основывалась формула индукции, т.е. формула, выражающая зависимость между изменением потока и величиной электрической индукции.

Научная картина мира не входит непосредственно в содержание научной теории. Она представляет собой совокупность обобщенных представлений о строении природы, принятых в науке соответствующего исторического периода. В развитии естествознания различают несколько сменяющих друг друга картин реальности. В частности, существовала классическая картина мира, ядром которой была ньютоновская механика, ее основные определения и аксиомы. В классической картине мира ведущими абстракциями были абсолютное движение, абсолютное (объективное) пространство и время, тело, взаимодействие тел, выражаемое понятием сила, а также ускорение, импульс, энергия и т.п. В названную картину мира входила также и философско-гносеологическая идея познания сущности по ее проявлениям, т.е. уверенность в возможности достоверных знаний о природе. В настоящее время классическая картина мира уступила свое место неклассической картине реальности, включающей в себя релятивистскую электродинамику, общую теорию относительности и квантовую механику.

Все элементы структуры научного знания связаны друг с другом и обеспечивают гибкое соответствие теории, эксперимента и тех обобщенных представлений о реальности, которые задаются картиной мира. В процессе роста и развития научного знания научная картина мира является наиболее устойчивым и консервативным элементом. Изменения в картине мира обычно соответствуют периоду научной революции, т.е. этапу фундаментальных изменений в содержании научных знаний о природе.

Материалы к пункту № 5 плана семинара