Реферат: Законы науки
Второй смысл понятия универсальности законов касается их пространственно-временной общности. Часто законы называют фундаментальными или универсальными также потому, что они применяются к соответствующим объектам или процессам, независимо от времени и места. В физике и химии к таким законам относят законы, являющиеся универсальными относительно пространства и времени. Как впервые подчеркнул выдающийся английский ученый Д.К. Максвелл, основные законы физики ничего не говорят об индивидуальном положении в пространстве и времени. Они являются совершенно общими относительно пространства и времени. Максвелл был твердо убежден в том, что сформулированные им законы электромагнетизма в форме математических уравнений являются универсальными во Вселенной и поэтому выполняются и на Земле, и на других планетах, и в космосе. В отличие от этого частные законы применимы лишь в определенной области пространства-времени. Признак пространственно-временной универсальности явно не подходит, например, к законам геологии, биологии, психологии и ко многим другим, которые действительны не всюду в пространстве и времени, а лишь в тех или иных ограниченных областях. В связи с этим кажется целесообразным различать законы универсальные в пространстве и времени, региональные и индивидуальные. К универсальным будут относиться законы физики и химии, имеющие фундаментальный характер. К региональным можно отнести многие законы биологии, психологии, социологии и других наук. Такие законы выполняются лишь в более или менее ограниченных областях (регионах) пространства-времени. Наконец, индивидуальные законы отображают функционирование и развитие какого-либо фиксированного в пространстве объекта с течением времени. Так, законы геологии выражают существенные отношения процессов, происходящих на Земле. Даже многие законы физики и химии, не говоря уже о биологии, по сути дела, связаны с изучением процессов, происходящих на Земле.
Третий смысл понятия универсальности закона связан с возможностью квантификации суждения, выражающего закон. Строго универсальные или фундаментальные законы, справедливые для всех частных случаев их проявления, логически можно выразить с помощью высказываний с универсальным квантором. Все производные и региональные законы, которые действительны лишь для определенного числа случаев, представляются в форме высказываний с экзистенциальным квантором, или квантором существования. При этом для символической логики совершенно безразлично, идет ли речь об одном или нескольких и даже почти всех случаях закона. Экзистенциальный квантор постулирует возможность, что существует по крайней мере один случай, для которого выполняется закон. Но такой абстрактный подход неадекватно отражает положение дел в эмпирических науках, где высказывания, справедливые для большинства или почти всех случаев, часто рассматриваются как подлинные законы. Мы не говорим уже о статистических законах, которые относятся только к определенному проценту случаев. Что касается самой логической структуры высказываний, выражающей законы науки, то вслед за Б. Расселом многие специалисты по логике и методологии науки представляют ее в виде общей импликации.
Иначе говоря, всякий закон науки с этой точки зрении можно рассматривать как условное высказывание с 'квантором общности. Так, например, закон теплового расширения тел символически можно представить так:
,
где É - знак импликации, (х) обозначает универсальный квантор, х - переменную, относящуюся к любому телу, А - свойство “быть нагретым” и В - свойство “расширяться”. Словесно: для всякого тела х, если это х нагревается, то оно расширяется.
Представление высказываний, выражающих законы в форме условного утверждения или, точнее, материальной импликации, обладает рядом преимуществ. Во-первых, условная форма утверждений ясно показывает, что в отличие от простого описания реализация закона связана с выполнением определенных требований. Если имеются соответствующие условия, то закон реализуется. Во-вторых, когда закон представлен в форме импликации высказываний, то в нем совершенно точно можно указать необходимые и достаточные условия реализации закона. Так, для того чтобы тело расширилось, достаточно нагреть его. Таким образом, первая часть импликации, или ее антецедент Ах служит достаточным условием для реализации ее второй части, или консеквента Вх. В-третьих, условная форма высказываний, выражающих законы науки, подчеркивает важность конкретного анализа необходимых и достаточных условий реализации закона. В то время как в формальных науках для установления правильности импликации достаточно чисто логических средств и методов, в эмпирических науках для этого приходится обращаться к исследованию конкретных фактов и ситуаций. Например, заключение о том, что длина металлического стержня увеличивается при его нагревании, вытекает не из принципов логики, а из эмпирических фактов, объясняемых соответствующей теорией. Точное разграничение необходимых и достаточных условий осуществления закона побуждает исследователя искать и анализировать факты, которые обосновывают эти условия.
Поскольку импликация по сути дела представляет логическую формализацию содержательных высказываний, то с нею связан также ряд трудностей, которые часто характеризуют как парадоксы импликации. В содержательных рассуждениях посылки и заключение вывода однотипны по своей природе, поэтому кажутся странными импликации типа: “Если у льва есть когти, то снег бел”. Равным образом кажется неприемлемым положение о том, что истинное высказывание может быть получено из какого угодно другого высказывания: и истинного и ложного. Между тем все эти импликации считаются правильными в логике. Выход из этих трудностей многие исследователи ищут на путях модификации существующей формы импликации. Другие считают, что парадоксы не могут возникнуть в эмпирических науках, поскольку здесь фактически не выводятся заключения из ложных посылок. Несмотря на эти трудности, представление законов науки в форме импликаций символической логики позволяет выявить ряд их особенностей, которые остаются в тени при других способах их выражения.
Возможность представления законов науки в форме импликации высказываний отнюдь не означает того, что все импликации выражают законы. Существует бесчисленное множество универсальных условных высказываний, которые могут быть представлены как импликации, тем не менее не являющихся законами. Вся трудность возникающей здесь проблемы состоит в том, чтобы найти критерии, с помощью которых можно было бы отличать подлинные законы от универсальных высказываний случайного типа.
В последние десятилетия за рубежом появилась обширная литература, посвященная этой проблеме. Нельсон Гудмэн считает отличительной особенностью законов науки то, что из них могут быть выведены условные контрафактические высказывания. Такие высказывания описывают не то, что фактически произошло в действительности, а то, что могло бы произойти, если бы этому не помешали некоторые обстоятельства. Так, например, высказывание: “Если бы я не держал камень в руке, то он упал 'бы на землю”-будет условным контрафактическим. .Мы верим в .него потому, что оно опирается на закон свободного падения тел. Закон может быть выражен явно или подразумеваться, но он всегда предполагается при обосновании условных контрафактических высказываний.
В отличие от высказываний, выражающих законы науки, из универсальных высказываний случайного характера нельзя вывести обоснованные условные контрафактические утверждения. Так, например, из высказывания:
“Все монеты в моем кармане - медные” - вовсе не следует утверждение: “Если бы эта монета лежала в моем кармане, то она была бы медной”. Между веществом монеты и местом ее нахождения не существует необходимой связи. Вот почему универсальные высказывания, отличные от законов, обычно характеризуют как случайные.
Необходимый характер реальных связей и отношений, отображаемых в законах науки, в конечном итоге обусловливает отличие законов от случайных универсальных высказываний. Так, например, Э. Нагель в монографии “Структура науки” отмечает, что высказывание о законе содержит в себе известный элемент необходимости. Приведя в качестве иллюстрации закон: “Медь при нагревании расширяется”, - он замечает, что это высказывание называют законом природы не только потому, что никогда не может существовать какого-либо куска нагретой меди, который бы не расширялся. Существование такого куска “физически невозможно”: нагревание меди с “физической необходимостью” вызывает его расширение. Г. Мельберг, анализируя отличие универсальных высказываний случайного характера от законов, в своей книге “Сфера науки” замечает, что “первым не хватает качества необходимости, часто ассоциируемой с научными законами”. Возникает вопрос: о какой необходимости идет речь, когда говорят о законе? Нагель склоняется к мысли, что рассматриваемая необходимость должна иметь логический характер, хотя и признает, что эта точка зрения “приводит к серьезным трудностям”. Действительно, в таком случае отрицание закона должно приводить к логическому противоречию, чего на самом деле не происходит. Самое главное - подобный взгляд делает излишними эмпирические исследования, ибо если необходимость законов природы отождествляется с логической необходимостью, то для ее установления достаточно чисто логических средств и методов. Все это показывает, что необходимость, присущая законам природы, носит другой характер. Не случайно поэтому целый ряд зарубежных логиков предпринял попытку проанализировать ее с помощью понятий и методов логики модальностей, условных контрафактических высказываний и номологических утверждений. О контрафактических высказываниях мы уже говорили. В модальной логике наряду с логической необходимостью исследуются другие типы необходимости, и в частности каузальная необходимость, обычно связываемая с законами науки. Номологические утверждения были введены в логику науки Г. Рейхенбахом специально для характеристики высказываний, выражающих законы природы. Попытаемся в самом общем виде оценить эти новые подходы к проблеме определения законов науки.
Р. Карнап в своей последней книге “Философские основания физики” предложил следующий способ для отличия законов науки от универсальных высказываний случайного характера.
Во-первых, он делит все высказывания на два класса: 1) утверждения, имеющие форму основного закона, или номическую форму, и 2) утверждения, не обладающие такой формой. Различие между ними может быть установлено чисто логическими методами, исключительно на основе анализа формы утверждений. Чтобы стать подлинным законом, высказывание, кроме номической формы, должно быть еще истинным. Поэтому Карнап определяет “основной закон природы как утверждение, имеющее номическую форму и в то же время истинное”. Во-вторых, он предлагает называть каузально истинным любое утверждение, которое представляет логическое следствие класса всех основных законов. Если это утверждение является универсальным по форме, то оно будет законом, либо основным, либо производным. С этой точки зрения, различие между производными законами и универсальными высказываниями случайного характера будет сводиться к тому, что первые представляют логическое следствие основных законов, вторые - нет. Однако, как мы уже видели, далеко не все неосновные законы могут быть выведены из основных. Главная же трудность состоит в том, чтобы дать точное определение основного закона исходя только из анализа его логической формы. Сам Карнап вынужден признать, что эта проблема еще далека от разрешения. Поэтому подход, указанный им, представляет в лучшем случае программу дальнейшего исследования, которая, на наш взгляд, не может быть успешной без учета гносеологической характеристики и методологической функции закона.
Интересную попытку формализации высказываний, выражающих законы науки, предпринял Г. Рейхенбах. Он считает, что обычная, аналитическая импликация символической логики скорей подходит для выражения отношений между структурными формами в математике. Такая импликация может быть установлена без обращения к анализу конкретного, эмпирического содержания ее терминов. В физике, однако, приходится обращаться к другой форме импликации, которая имеет место “между предложениями, обладающими специфическим (частным) эмпирическим значением, и установление которой в любом частном случае связано с опытом”. Так, закон теплового расширения не может быть получен из логического анализа значения терминов, встречающихся в этом законе, таких, как “тело”, “температура”, “расширение”. Эта синтетическая импликация, по мнению Рейхенбаха, может служить средством для выражения законов природы. Хотя ее правильность и не имеет тавтологического характера, а детерминируется опытом, тем не менее она является универсально истинной.
Все импликации, выражающие законы, Рейхенбах называет номологическими. Аналитические номологические импликации, представляющие всегда истинные формулы, или тавтологии, выражают законы логики. Они являются формализацией логического следования. Физическое же следование, по мысли Рейхенбаха, формализуется посредством синтетической номологической импликации. Именно в виде такой импликации выражаются законы природы, будь то законы физики, химии или биологии. Точка зрения, развиваемая Рейхенбахом, интересна в том отношении, что она ясно показывает неадекватность обычного представления законов науки в форме общей импликации символической логики.
Существенный недостаток многих зарубежных исследований, посвященных проблеме закона, состоит в том, что они сосредоточивают все внимание почти исключительно на анализе логической структуры высказываний, выражающих законы. Между тем для определения закона и его роли в науке не менее важными являются его гносеологический анализ и та методологическая функция, которую он осуществляет в общей системе научного знания.
В методологическом отношении важнейшее требование, предъявляемое к гипотезе, чтобы она стала законом, состоит в возможности ее отнесения к некоторой теории. Этот признак позволяет отличать обобщения, которые делаются в обыденном познании и даже на эмпирической стадии исследования, от подлинных законов науки. По своей логической форме эмпирические обобщения представляют универсальные высказывания, но их надежность и познавательная ценность сравнительно невелики, ибо они остаются обособленными, изолированными утверждениями. Другое дело-законы науки. В развитых науках законы объединяются в единое целое в рамках определенной теории, представляющей систему взаимосвязанных принципов, законов и гипотез. Благодаря логической связи между отдельными компонентами теории становится возможным выводить производные законы из основных, а эмпирические - из теоретических.
Важность рассматриваемого требования станет ясной, если учесть, что включение хорошо подтвержденной гипотезы в рамки некоторой научной теории еще в большей мере повышает ее надежность. Если гипотеза войдет в состав теории, тогда о ее подтверждении, как мы уже отмечали, можно будет судить не только по непосредственно относящимся к ней фактам, но и фактам, подтверждающим другие утверждения теории, логически связанным с гипотезой.
Законы науки вместе с другими принципами, утверждениями и гипотезами представляют определенную систему, построенную на основе некоторой иерархии, согласно которой менее общие по форме и логически более слабые по содержанию законы выводятся из законов более общих и логически более сильных. На эмпирической стадии исследования выявляются отдельные обобщения и открываются эмпирические законы. Однако процесс исследования на этом, естественно, не останавливается. Отдельные, в первое время кажущиеся изолированными эмпирические законы стараются вывести из теоретических, а менее общие - из более общих. Именно в этих целях и становится необходимым обращение к научной теории, в рамках которой, строго говоря, и оказывается возможным осуществить логическую дедукцию одних законов из других вместе с необходимой для этого дополнительной информацией.
3. Эмпирические и теоретические законы
Классификация научных законов может производиться по самым различным признакам или, как принято говорить в логике, основаниям деления. Наиболее естественной кажется классификация по тем областям действительности, к которым относятся соответствующие законы. В естествознании такими областями являются отдельные формы движения материи или ряд связанных между собой форм. Так, например, механика исследует законы движения тел под воздействием сил, физика - закономерности молекулярно-кинетических, электромагнитных, внутриатомных и других процессов, которые в совокупности и составляют физическую форму движения материи. Биология занимается изучением специфических законов органической жизни. Биофизика исследует закономерности физических процессов в живых организмах, а биохимия - химические особенности этих процессов. Социальные или гуманитарные науки изучают закономерности тех или иных сторон или явлений развития общества.
