Научная проблема

Ситуация, когда существует необходимость теоретического объяснения фактов, называется научной проблемой.

Научные проблемы возникают при следующих условиях:

1) когда наука располагает фактами, но еще нет их теоретического объяснения. Разумеется могут быть и такие ситуации, когда факты есть, но не ставится задача их теоретического объяснения. Таким образом, научная проблема появляется не только тогда, когда есть факты, но и есть задача их объяснения.

2) проблема возникает и тогда, когда теория уже существует, но стали известные новые факты, необъяснимые в ее рамках. В таких случаях также возникает необходимость их теоретического объяснения, что, возможно, будет сделано в рамках более общей в сравнении с настоящей теорией.

Проблема – переходная форма в развитии знания от эмпирического к теоретическому. Ее образно называют знанием о незнании. Из фактов вырастает проблема, которая заключает в себе необходимость движения к теоретическому знанию. Постановка проблемы, намечающееся ее решение и, наконец, само решение проблемы – стадии в развитии знания. Намечающееся решение осуществляется в форме идеи и гипотезы, а решенная проблема предполагает наличие теории.

Гипотеза как форма научного знания

Существенную роль в решении научных проблем играет такая форма научного знания, как гипотеза (от греч. Hipothesis – основание, предположение). Гипотеза – это предположение, с помощью которого субъект познания стремиться либо разрешить противоречия, породившие научную проблему, либо объяснить явления, не объяснимые на основе уже имеющихся теоретических конструкций. Гипотеза определяет дальнейший ход исследовательской деятельности: направление теоретических изысканий, а также характер наблюдений и экспериментов. Гипотеза, по сути своей, является формой предположительного, вероятного знания. Развиваясь, гипотеза либо через различные формы подтверждения превращается в достоверное знание (в частности, в научную теорию), либо теоретически и (или) эмпирически опровергается. И в том, и в другом случае она прекращает своё существование в качестве гипотезы. Впрочем, век некоторых гипотез достаточно долог.

Эмпирическая проверка (подтверждение или опровержение) гипотезы чаще всего осуществляется в форме сопоставления следствий, выведенных из этой гипотезы, с результатами наблюдений, экспериментов, измерений, относящихся к соответствующей предметной области. Когда в 1915 году А. Эйнштейн заложил основы нового теоретического описания гравитационного поля, то это описание носило ещё характер гипотезы. Затем в результате применения новых теоретических представлений для рассмотрения конкретных физических систем и процессов были выведены важные следствия. Некоторые из этих следствий можно было сопоставить с результатами наблюдений и измерений (смещение перигелия Меркурия, отклонения света звёзд в поле тяготения Солнца). Результаты наблюдений и измерений подтвердили расчёты А. Эйнштейна, и его гипотеза стала приобретать статус научной теории (общей теории относительности). При этом следует иметь ввиду, что даже процедура сопоставления следствий, выведенных из гипотетической теоретической разработки, с результатами наблюдений и измерений, относящихся к соответствующей предметной области, является весьма непростой. Дело в том, что эта процедура соединяет разнородные, разнокачественные составляющие: она соединяет идеальные (теоретические) объекты, фигурирующие в проверяемой теоретической конструкции, и эмпирические объекты, фигурирующие в деятельности наблюдателя, экспериментатора. Так, если иметь в виду только что приведённый пример проверки следствий эйнштейновской общей теории относительности, то в качестве её следствий в данном случае имеется в виду решение уравнений Эйнштейна, описывающих гравитационное поле, и уравнений движения пробных тел и фотонов для очень специального случая слабого, центрально-симметричного гравитационного поля. Здесь, как видим, теоретик имеет дело с такими идеальными (теоретическими) объектами, как «слабое, центрально-симметричное поле», математически описанное с помощью определённой геометрической модели; «движения пробных тел и фотонов», математически представленное здесь геодезическими линиями соответствующего псевдориманова пространства. И эти теоретические объекты, а также расчёты, относящиеся к ним, сопоставляются в данном случае с таблицами, в которые сведены результаты многолетних наблюдений за движением планеты Меркурий и с фотографиями Солнца и его ближайших окрестностей, сделанных в момент полного солнечного затмения. Процедура проверки теоретической гипотезы предполагает, следовательно, некоторое отождествление разнородных, разнокачественных объектов (движения планеты Меркурий, описанного эмпирически упомянутыми таблицами, с некоторой геодезической линией некоторого псевдориманова пространства и т. п.). Такое отождествление, разумеется, само требует специального обоснования, оно само по себе является гипотезой и т. д. Такое отождествление осуществляется в науке с помощью так называемых «интерпретационных предложений».

Иногда возможны прямые эмпирические подтверждения или опровержения гипотезы. Такая возможность имеет место, когда гипотеза указывает на существование нового объекта (звёзды, планеты, элементарной частицы…) или нового явления. Так, например, детальные наблюдения за движением Урана и весьма объёмные и точные расчёты его орбиты на основе законов классической механики обнаружили несоответствия между данными наблюдений и результатами расчётов. Для объяснения этих несоответствий астрономы выдвинули гипотезу о существовании неизвестной тогда планеты и рассчитали её положение на текущий момент времени. Как известно, эта гипотеза и соответствующие расчёты подтвердились наблюдением новой планеты, названной Нептуном.

Теоретическая проверка гипотезы включает в себя испытание её на предмет внутренней непротиворечивости и на предмет соответствия этой гипотезы основным принципам, законам, теориям данной науки. Правда, если речь идёт о гипотезе, выдвинутой для решения фундаментальной научной проблемы, то такая гипотеза может противоречить устоявшимся теоретическим положениям. Такая гипотеза может «потеснить» имеющиеся фундаментальные научные теории и, в свою очередь, перерасти в новую фундаментальную научную теорию.