510. Теория и гипотеза

Наука является высшей формой познания. Ее влияние на все стороны жизни общества в наши дни непрерывно возрастает. Основой этого влияния является применение научных достижений в производстве и управлении обществом, приводящее к научно-техническому прогрессу (311). В чем же заключается наиболее важная, наиболее характерная особенность научного познания?

Древние вавилонские астрономы, если верить преданиям, хорошо знали расположение звезд и планет. Они наблюдали десятки затмений Солнца и Луны. А вот вычислить траектории их движения, точно предсказать будущие затмения и тем более ответить на вопросы, почему двигаются небесные светила и происходят затмения, они не могли. Сейчас не только студенты, но даже школьники из старших классов легко ответят на эти вопросы, а ученые-астрономы могут с огромной точностью предсказать движение не только отдельных планет, но целых звездных систем и объяснить происходящие в далеких звездах физические процессы. Как же это удается? Это удается благодаря тому, что современная наука опирается на научные теории. Именно они позволяют объяснять уже существующие и предсказывать новые явления. Во времена же вавилонских астрономов научных теорий не было и создавать их еще не умели. Что же такое научная теория?

Развитая научная теория представляет собой систему или цепочку взаимосвязанных законов науки. При этом одни законы могут с помощью правил логики и математических преобразований выводиться из других. Благодаря таким преобразованиям мы в конце концов получаем знания о тех или иных явлениях природы, которые существуют в данный момент или будут существовать в будущем. Простейший пример научной теории – это теория вращения планет вокруг Солнца, сформулированная Кеплером. В нее входят три закона, выраженные в математической форме. Располагая некоторыми начальными данными, полученными с помощью наблюдений, астроном уже не должен проводить новые наблюдения, как это делали древние вавилоняне. Он может включить эти данные в формулы, выражающие законы Кеплера, проделать вычисления и точно сказать, где в каждый данный момент будет находиться та или иная планета. Если к законам Кеплера присоединить законы классической динамики и тяготения, открытые Ньютоном, то мы получим новую, более мощную теорию – небесную механику, с помощью которой можно не только объяснить и предсказать расположение светил, но и указать на причины их движений и т.д. Теории, следовательно, могут охватывать более или менее обширные области явлений материального мира и давать о них очень глубокие и надежные знания, которые позволяют нам получать всю необходимую информацию, не обращаясь до поры до времени к сложным и утомительным наблюдениям.

Научные теории обладают и другими преимуществами. Они как бы дают нам инструкции, надежные правила для практической деятельности, позволяют систематизировать и классифицировать явления объективного мира. Благодаря чему же законы, входящие в научные теории, обладают такими возможностями? Дело в том, что законы науки являются отражением законов объективной действительности (108). Законы действительности существуют объективно, независимо от того, открыты они человеком или нет. Но пользоваться ими, опираться на них в своей деятельности, использовать их на благо общества человек может лишь после того, как эти законы открыты, познаны и сформулированы в виде законов науки. Проиллюстрируем это примером знаменитого менделеевского закона.

Периодический закон химических элементов отражает объективную необходимую внутреннюю связь физического строения и химических свойств атомов различных элементов. Опираясь на этот закон, можно объяснить химические свойства любого элемента, зная его место в таблице. С помощью этого закона можно предсказать свойства еще неизвестных химических элементов. Сам Менделеев таким образом предсказал свойства алюминия, который в его время еще не был известен. В наши дни группа советских ученых, опираясь на закон Менделеева и теорию квантовой механики, сумела создать новый искусственный, не существующий в природе элемент, получивший название «курчатовий». Его свойства и структура были заранее объяснены и предсказаны. Кроме того, научная теория дала как бы инструкцию для экспериментальной деятельности по синтезу нового химического элемента. Методом проб и ошибок, как поступали люди тысячелетиями при решении более простых и обыденных задач, в данном случае пользоваться было нельзя. К современным открытиям можно прийти лишь с помощью серьезной научной теории. Без квантовой механики и специальной теории относительности нельзя создать управляемые термоядерные процессы, необходимые для нашей энергетики. Без теоретической молекулярной биологии невозможна генная инженерия и создание новых биологических видов. Теории общественных наук, прежде всего теория научного коммунизма, лежат в основе целенаправленной сознательной деятельности по управлению общественными процессами в эпоху перехода от социализма к коммунизму.

Таким образом, научная теория в десятки и сотни раз облегчает и ускоряет процесс познания, делает наши знания более глубокими и надежными, позволяет строить на ней как на фундаменте всю нашу практическую деятельность. Вот почему один из крупнейших физиков XIX века, Л. Больцман, с полным правом мог сказать: «Нет ничего практичнее хорошей теории». Как же создаются научные теории и образующие их законы науки?

Важнейшей формой возникновения научных законов и теорий является гипотеза (от греч. hypothesis – основание, предположение). Научная гипотеза отличается от обычных догадок и предположений тем, что она должна быть хорошо обоснована объективными фактами, наблюдениями, экспериментами и соответствовать уже имеющимся твердо установленным научным достижениям. Гипотезы могут возникать двумя способами. В первом случае гипотеза возникает как обобщение более или менее значительного числа накопленных наблюдений, которые почему-либо не могут получить объяснения в прежних теориях. Такие гипотезы называются эмпирическими (основанными на опыте) обобщениями. Наблюдая тысячи раз морские приливы и отливы, ученые уже давно высказывали гипотезу, что данное явление зависит от расположения Луны. Впоследствии эта гипотеза на основании точных расчетов и наблюдений была проверена и приобрела силу научного закона. Во втором случае гипотезы возникают как творческие догадки ученого, учитывающие другие прочно установленные законы и теории. Так, в общей теории относительности была выдвинута гипотеза о том, что пространство меняет свою кривизну в зависимости от массы движущихся тел. Долгов время проверить ее не удавалось, так как в околоземном пространстве было трудно измерить изменения его кривизны. Однако точная посадка советских космических лабораторий на Венеру, рассчитанная на основе этой гипотезы, послужила одним из доводов, чтобы рассматривать эту гипотезу в качестве прочно установленного объективного закона. Мы видим, что само возникновение гипотез, проверка и отбор наиболее точных и верных из них осуществляются с помощью научных наблюдений и экспериментов. Гипотеза, подтвержденная и проверенная экспериментами и наблюдениями, перестает рассматриваться как простая догадка, как более или менее правдоподобное предположение. Ученые начинают рассматривать ее как закон науки, то есть как объективную истину, отражающую устойчивые и необходимые связи самой изучаемой действительности. «Превращение» гипотезы в закон науки – важный этап научного познания мира. Само такое превращение возможно лишь на основе практики, существенными элементами которой являются научные наблюдения и эксперимент.