Научное исследование начинается с постановки проблемы. Понятие проблемы связывается с непознанным. Возникает вопрос: вся ли область непознанного составляет научную проблему? Нет. Проблема - это не непознанное как таковое, но уже некоторое знание о нем. Проблема - это знание о незнании, это незнание, которое можно сформулировать в виде вопроса. Проблемы вырастают из предшествующего знания как своеобразное логическое следствие. Существующего знания достаточно, чтобы поставить проблему, но не решить ее. Примерами проблем могут служить проблема управляемой термоядерной реакции, проблема фотосинтеза и т.д.
Итак, для постановки проблемы нужно знание. Им являются научные факты. Решение проблемы ведет к возникновению теории. Необходимым путем к созданию теорий является гипотеза. Гипотезой называется выдвигаемое на основе известных фактов предположение о непосредственно ненаблюдаемых формах связи явлений или внутренних механизмах, обуславливающих эти явления и присущие им формы связи (ненаблюдаемым будем считать явление, которое нельзя воспринять ни с помощью органов чувств, ни с помощью известных нам приборов).
Научная гипотеза должна удовлетворять следующим условиям:
1. Обязательное согласие с тем фактическим материалом, для объяснения которого она выдвигается. Однако в науке часто бывает и так, что появляющаяся гипотеза противоречит некоторым данным. Это еще не значит, что сделанное предположение непременно неверно. Возможно, неверно то, что мы считаем непреложным фактом. Примером такой ситуации может служить открытие Д.И. Менделеевым периодического закона. Ряд химических элементов ему “не подчинялся”. Д.И. Менделеев предположил, что их атомные веса были определены неправильно, и это подтвердилось более точными экспериментами.
2. Принципиальная проверяемость. Общий метод проверки гипотез - это вывод из них следствий, которые доступны опытной проверке. Если из гипотезы нельзя вывести ни одного подобного рода следствия, она не имеет права на существование. Это хорошо знают физики и такого рода гипотез не выдвигают. Однако нельзя путать фактическую непроверяемость и принципиальную непроверяемость. Фактическая существует в тех случаях, когда в силу математических трудностей нельзя получить из гипотезы количественно определенные следствия, допускающие однозначное сопоставление с опытом, или когда выводимые следствия недоступны проверке в силу недостаточных технических возможностей эксперимента. Фактически непроверяемая гипотеза со временем становится проверяемой. Примером фактически непроверяемой гипотезы на современном этапе развития физики может служить гипотеза кварков, хотя уже сегодня некоторые ее следствия могут быть экспериментально проверены.
3. Логическая простота. Действительная простота гипотезы заключается в ее способности, исходя из единого основания, осмыслить по возможности более широкий круг явлений, не прибегая при этом к искусственным построениям, произвольным допущениям. Принцип логической простоты используется в тех случаях, когда для объяснения одних и тех же фактов выдвигается ряд гипотез. Причем они одинаково подтверждаются экспериментом. Для примера можно сравнить гипотезы Птолемея и Коперника. Согласно Птолемею центром солнечной системы является Земля, а согласно Копернику - Солнце. Обе гипотезы хорошо объясняют результаты наблюдений. Но вот чтобы объяснить петли, которые делают планеты на небосводе в течение года, с точки зрения гипотезы Коперника никаких дополнительных допущений делать не надо, а гипотеза Птолемея требует их ввода. В этом смысле гипотеза Коперника логически проще, чем гипотеза Птолемея.
Нельзя забывать, что большая или меньшая сложность математического аппарата, большая или меньшая непривычность развиваемых идей к оценке логической простоты гипотезы никакого отношения не имеют.
4. Надежность гипотезы - это ее способность не разрушаться при введении в нее новых фактов, при расширении ее предметной области. Гипотеза считается надежной, если она не ведет к противоречиям формально-логического характера, не противоречит законам природы, ведет к предсказанию новых явлений. Рассмотрим затруднение, возникшее при объяснении непрерывности энергетического спектра при бетта-распаде ядер. 3атруднение имело принципиальный характер: речь шла о нарушении закона сохранения энергии. Бор выдвинул гипотезу, согласно которой справедливость закона сохранения энергий в микромире должна проявляться статистически для большого числа элементарных процессов. Эта гипотеза оказалась ненадежной, так как она вела к фундаментальному противоречию логического характера. Действительно, поскольку многочисленные достижения квантовой теории в области атомной и ядерной физики не пришли в противоречие ни с одним из основных законов природы (в частности, для элементарных процессов закон сохранения энергии подтверждается всякий раз с поразительной точностью), не было оснований выделять процесс бетта-распада среди других процессов. Другая гипотеза для объяснения этого явления была предложена Паули. Согласно ей, из ядра вылетает, помимо электрона, еще одна частица - нейтрино. Эта гипотеза не вела к фундаментальным противоречиям и позволила объяснить энергетический спектр бетта-распада. На основании этой гипотезы были открыты частицы нейтрино и антинейтрино. Очень важно запомнить принципиальную трудность, связанную с превращением гипотезы в теорию. Дело в том, что подтвержденное опытом следствие может быть получено из многих гипотез. Поэтому оно может оказаться истинным, а гипотеза - ложной, Например, из гипотезы теплорода было выведено уравнение теплопроводности. Оно правильно, им пользуются и сейчас (хотя, конечно, получают другим способом), а гипотеза теплорода неверна. Это обстоятельство порождает особую проблему доказательства гипотезы.
Чем большая система разнообразных следствий оправдывается практически, тем менее вероятным становится, что все они могли бы быть так же хорошо выведены из других гипотез. Поэтому получение все более богатой и разнообразной совокупности следствий, вытекающих из гипотезы, их опытная проверка и есть путь перехода от гипотезы к теории.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему