Структура научного метода

Одна из схем структуры научного метода представлена на рис.1 (из О.Солбриг, Д.Солбриг,1982. С.32). Достоинство этой схемы в том, что процедуры познания, обобщения знаний и предсказания следствий вновь возвращают нас к общей картине мира, которая меняется в зависимости от приобретенных знаний. Возможно и иные схематические обобщения научного метода, делающие акцент на процедуре экспериментальной работы, которая заканчивается формулировкой некоторого закона и др. Общие существенные черты всех таких схем очевидны. Это – сбор фактов, формулировка и проверка гипотез, их принятие или опровержение, обобщение результатов и обоснование закономерностей.

Научная работа проходит несколько этапов, имеет несколько составляющих. Прежде, чем их рассмотреть следует заметить, что любая научная работа состоит из таких необходимых компонентов, как замысел работы, ее выполнение и публикация результатов. Отсутствие любого из этих компонентов не позволяет называть научной деятельность, которой занимается исследователь или коллектив исследователей.

1. Постановка проблемы. Все начинается с любопытства и умения видеть и формулировать проблемы. Например, до Ж.Б.Ламарка и Ч.Дарвина людей устраивало представление о том, что все живущие организмы (виды) неизменны, как единовременно созданные. Ламарк и Дарвин увидели проблему в том, что когда-то существовали и иные формы живых существ, ныне вымершие. Какова их связь с ныне живущими? Возникла проблема биологической эволюции. Как происходит эволюция? Также рождаются и другие научные проблемы. Почему камни (яблоки) падают вниз? Почему солнце всходит и заходит? Как организм развивается из одной клетки? и т.д.

“Сформулировать проблему часто бывает важнее, чем найти ее решение, которое часто зависит от умения пользоваться математическим аппаратом и опыта экспериментатора. Умение ставить новые вопросы, видеть новые возможности, рассматривать старые проблемы под новым углом зрения требует творческого воображения и приводит к подлинным успехам в науке” (Эйнштейн, …).

Очень важно формулировать проблему своевременно и адекватно возможностям ее решения. Яркий пример – проблема генетического кода, которая могла быть адекватно поставлена только как следствие представлений о наследовании признаков, а не органов, низведению элементарных признаков до отдельных макромолекул и, наконец, сопоставлению структуры белков и нуклеиновых кислот и выяснению их локализации в клетке.

2. Сбор фактов. Первоначальный сбор фактов в соответствии с поставленной проблемой может быть основан на наблюдениях, экспериментах, чтении научной литературы, т.е. знакомстве с мнениями предшественников. Последнее особенно важно, поскольку “до нас” всегда была некоторая история вопроса, знакомство с которой есть мера интеллигентности ученого.

3. Формулировка гипотезы. Необходимо предложить объяснения (желательно всей) совокупности фактов. Это – индуктивный метод, или метод обобщения. Лучше, если есть не одна, а несколько гипотез, т.к. знание всегда относительно и нельзя знать все факты, или одна гипотеза редко объясняет все известные факты. В дальнейшем представляется возможность выбрать наиболее удачную гипотезу: наиболее вероятную, в пользу которой говорит наибольшее число фактов либо самую простую, с наименьшим числом дополнительных условий и допущений. “Не следует без нужды размножать сущности” (У.Оккам, английский философ XIV в).

Кроме того, гипотезы должны быть проверяемыми. Их следует формулировать так, чтобы их можно было не только подтвердить (верифицировать), но и опровергнуть (фальсифицировать), как выразился философ науки Карл Поппер (1902-1994) (Поппер, …). Гипотеза должна обладать предсказательной силой. Если гипотезу нельзя проверить непосредственно, то должны быть проверяемы ее следствия. Такой подход особенно ценен, например, в теории эволюции, о чем мы поговорим позже.

Таким образом, гипотеза – символ динамики науки. Она есть результат некоторого априорного обобщения фактов. Гипотезы создаются не только на основе эмпирического опыта, но и опираются на интуицию исследователя, питаются методом проб и ошибок, учитывают прошлый опыт, часто зависят от творческого воображения ученого. Наиболее плодотворны формализованные гипотезы, оформленные математически, или логически. Успех экспериментальной работы Менделя в изучении гибридов гороха был предопределен его строго формализованной гипотезой о существовании дискретных наследственных факторов: доминантного А и рецессивного а, расходящихся при образовании половых клеток и случайно комбинирующихся при оплодотворении. Отсюда с неизбежностью следовало 3 А -:1 аа во втором поколении гибридов (Мендель, 1965). Т.о. было теоретически ожидаемое (рабочая гипотеза), было с чем сравнивать полученный результат.

4. Проверка гипотез. Эксперимент. Для того, чтобы гипотезы были проверяемыми, они должны быть соразмерны задаче исследования. Иначе говоря, для того, чтобы получить правильный ответ нужно правильно поставить вопрос, т.е. нужно уже многое знать о предмете исследования. Вопрос: ”Как наследуются органы?” - сформулирован неверно. ”Как наследуются признаки?” Это уже значительно лучше. На этой базе и гипотезы о механизмах наследования оказались гораздо продуктивнее. Отметим попутно парадокс: А.Вейсман, развивая свои представления о наследственных задатках, предварил и подготовил восприятие менделизма, но вейсмановские иды и иданты были задатками органов, а не признаков (См. Любищев, 1925).

Гипотезу о том, что многие экологические факторы неблагоприятно влияют на наследственность трудно проверить непосредственно. В то же время, вычленив какой-то конкретный фактор, и имея подходящую модельную систему, позволяющую учитывать конкретные показатели (сцепленные с полом летали у дрозофилы, реверсии ауксотрофных мутантов у микроорганизмов и т.д.), эту гипотезу можно конкретизировать и проверить. В наши дни такой работой рутинно занимается генетическая токсикология, исследующая генетическую активность, в частности, различных химических соединений и др. факторов. Упомянутая генетическая токсикология иллюстрирует также значение и способ применения в эксперименте контрольных вариантов: негативных (без воздействия) и позитивных (с заведомо эффективным воздействием). Искусство выбора адекватных контрольных вариантов особенно важно для биологии, исследующей сложные системы, испытывающие влияния многочисленных внешних и внутренних факторов. При этом особенно трудно интерпретировать негативные результаты. Наша беда в том, что в биологии, как правило, не бывает позитивных контролей (генетическая токсикология – счастливое исключение). Этим объясняются обычно длинные обсуждения полученных результатов.

5. Воспроизводимость результатов. Факты подтверждающие (или опровергающие) гипотезу или ее следствие должны быть достоверны и воспроизводимы. В то же время, разброс количественной оценки результатов всегда неизбежен из-за многообразия неучтенных факторов, влияющих на конечный результат. Поэтому особое значение в оценке достоверности и воспроизводимости фактов имеет вариационная статистика. При этом важны конкретные, адекватные статистические методы, а не просто упоминание пакета компьютерных программ.

6. Значение личности исследователя и социальной среды. В рассуждениях о сущности научного метода и, особенно в приведенной схеме (рис. 1) молчаливо подразумевают, что нам доступны все необходимые исходные данные, что эксперименты дают однозначные результаты, а ученые талантливы, смелы, беспристрастны и неподкупны. Увы, все это не так. И массив исходных данных обычно ограничен, и результаты часто не позволяют делать однозначные выводы.

Особо следует остановиться на “человеческом факторе”. Талант ученого играет не последнюю роль в его успехах и научной судьбе. Кто-то видит проблему там, где прошли сотни людей. Кто-то видит кратчайший путь к доказательству (лучше – к проверке) гипотезы и оптимальную схему эксперимента, которые неочевидны для других. Не будем пытаться определить, что такое талант. Существенную роль в работе ученого играет интуиция, если под ней понимать некоторый рациональный подход к решению проблем, сформированный работой в науке. Нужно уметь думать руками.

Именно талант зачастую играет с ученым злую шутку, когда открытие оказывается “преждевременным”, когда научная среда (не говоря уже об обществе) еще не готова к его восприятию. За примерами далеко ходить не нужно, вспомним открытия Менделя. Бытует мнение, что талант универсален. С этим трудно согласиться. Часто талантливые ученые оказываются плохими организаторами, администраторами и учителями и – наоборот. [Отметим здесь и трагедии противоположного свойства – попытки распространения не верных или не доработанных теорий, например, евгеники в начале ХХ в. Подробнее об этом – позже.]

Большое значение имеет независимость ученого, поскольку истина не определяется большинством голосов. Вспомним Джордано Бруно. Вспомним Эйнштейна, чья теория относительности была отнюдь не очевидна большинству его современников. Опять же вспомним Менделя. Социальные катаклизмы и связанные с ними извращения истины также влияют на мнения ученых. Вспомним сессию ВАСХНИЛ 1948 г и ее влияние на отношение к генетике в СССР. На этом примере особенно выпукло видно значение независимости ученого, а точнее отсутствие этой независимости в его суждениях о действительности. Даже в более спокойные времена исследователь часто оказывается в меньшинстве, а зачастую просто один против всех.

При этом необходимо помнить, что наука является объективным отражением действительности. Поэтому “преждевременные” открытия рано или поздно подтверждаются или совершаются вновь, благодаря развитию общего фронта науки. Переоткрытие законов Менделя – яркая иллюстрация этого положения. Точно также опыты Т.Бовери. доказавшие справедливость ядерной гипотезы наследственности – пример того же рода. Менделизм и ядерная теория в конце концов объединились как теории, описывавшие разные стороны одного и того же процесса (см. Инге-Вечтомов, 2010). Таким образом, казавшиеся удивительными открытия и теории, казавшиеся экзотическими, становятся общим достоянием, находят практическое применение. Тем самым, достижения науки становятся основами технологии, но не раньше, чем устоится некоторая единая система взглядов на предмет исследования, т.е. пока не сформируется новая парадигма.

Дата добавления: 2015-07-20