Научный закон

    1. Научный закон.

    1.1 Законы и их роль в научном исследовании.

Открытие  и формулировка законов составляет важнейшую цель научного исследования: именно с помощью законов выражаются существенные связи и отношения  предметов и явлений объективного мира.  

    Все предметы и явления реального  мира находятся в вечном процессе изменения и движения. Там, где  на поверхности эти изменения  кажутся случайными, не связанными друг с другом, наука вскрывает  глубокие, внутренние связи, в которых  отражаются устойчивые, повторяющиеся, инвариантные отношения между явлениями. Опираясь на законы, наука получает возможность не только объяснять  существующие факты и события, но и предсказывать новые. Без этого  немыслима сознательная, целенаправленная практическая деятельность.

    Путь  к закону лежит через гипотезу. Действительно, чтобы установить существенные связи между явлениями, мало одних  наблюдений и экспериментов. С их помощью мы можем обнаружить лишь зависимости между эмпирически  наблюдаемыми свойствами и характеристиками явлений. Таким путем могут быть открыты только сравнительно простые, так называемые эмпирические законы. Более глубокие научные или теоретические  законы относятся к ненаблюдаемым  объектам. Такие законы содержат в  своем составе понятия, которые  нельзя ни непосредственно получить из опыта, ни проверить на опыте. Поэтому  открытие теоретических законов  неизбежно связано с обращением к гипотезе, с помощью которой  пытаются нащупать искомую закономерность. Перебрав множество различных гипотез, ученый может найти такую, которая хорошо подтверждается всеми известными ему фактами. Поэтому в самой предварительной форме закон можно охарактеризовать как хорошо подтвержденную гипотезу.

    В своих поисках закона исследователь  руководствуется определенной стратегией. Он стремится найти такую теоретическую  схему или идеализированную ситуацию, с помощью которой он смог бы в  чистом виде представить найденную  им закономерность. Иными словами, чтобы  сформулировать закон науки, необходимо абстрагироваться от всех несущественных связей и отношений изучаемой  объективной действительности и  выделить лишь связи существенные, повторяющиеся, необходимые.

    Процесс постижения закона, как и процесс  познания в целом, идет от истин неполных, относительных, ограниченных к истинам  все более полным, конкретным, абсолютным. Это означает, что в процессе научного познания ученые выделяют все более  глубокие и существенные связи реальной действительности.

    Второй  существенный момент, который связан с пониманием законов науки, относится  к определению их места в общей  системе теоретического знания. Законы составляют ядро любой научной теории. Правильно понять роль и значение закона можно лишь в рамках определенной научной теории или системы, где ясно видна логическая связь между различными законами, их применение в построении дальнейших выводов теории, характер связи с эмпирическими данными. Как правило, всякий вновь открытый закон ученые стремятся включить в некоторую систему теоретического знания, связать его с другими, известными уже законами. Это заставляет исследователя постоянно анализировать законы в контексте более широкой теоретической системы.

    Поиски  отдельных, изолированных законов  в лучшем случае характеризуют неразвитую, дотеоретическую стадию формирования науки. В современной, развитой науке закон выступает как составной элемент научной теории, отображающей с помощью системы понятий, принципов, гипотез и законов более широкий фрагмент действительности, чем отдельный закон. В свою очередь система научных теорий и дисциплин стремится отобразить единство и связь, существующую в реальной картине мира.

    Выяснив объективное содержание категории  закона, необходимо ближе и конкретнее рассмотреть содержание и форму  самого понятия “научный закон”. Предварительно мы определили научный закон как  хорошо подтвержденную гипотезу. Но не всякая хорошо подтвержденная гипотеза служит законом. Подчеркивая тесную связь гипотезы с законом, мы хотим прежде всего указать на решающую роль гипотезы в поисках и открытии законов науки.

    В опытных науках не существует другого  пути открытия законов, кроме постоянного  выдвижения и проверки гипотез. В  процессе научного исследования гипотезы, противоречащие эмпирическим данным, отбрасываются, а те, которые обладают меньшей степенью подтверждения, заменяются гипотезами, имеющими более высокую  степень. При этом увеличение степени  подтверждения в значительной мере зависит от того, может ли быть гипотеза включена в систему теоретического знания. Тогда о надежности гипотезы можно судить не только по тем эмпирически  проверяемым следствиям, которые  из нее непосредственно вытекают, но и по следствиям других гипотез, которые в рамках теории логически  с ней связаны.

    Обратимся теперь к анализу логической структуры высказываний, выражающих законы науки. Первой, чаще всего бросающейся в глаза особенностью законов является их общность, или универсальность, в каком-либо отношении. Эта черта ясно видна при сопоставлении законов с фактами. В то время как факты являются единичными утверждениями об отдельных вещах и их свойствах, законы характеризуют устойчивые, повторяющиеся, общие отношения между вещами и их свойствами. В простейших случаях закон представляет обобщение эмпирически наблюдаемых фактов и поэтому может быть получен индуктивным путем. Но так обстоит дело только с эмпирическими законами. Более сложные, теоретические законы возникают, как правило, из гипотез. Поэтому наиболее очевидным условием, чтобы гипотеза стала законом, является требование, чтобы эта гипотеза была хорошо подтверждена фактами. Однако хорошо подтвержденная гипотеза не обязательно выражает закон. Она может представлять и предсказание какого-либо отдельного явления или события и даже какого-то нового факта. Вот почему необходимо внимательнее рассмотреть логическую форму тех высказываний, которые называют законами науки.

    Первый  критерий, который относится скорее к количественной характеристике высказываний, дает нам возможность отличать законы от фактов. Факты всегда выражаются с помощью единичных, утверждений, законы же формулируются с помощью общих высказываний. В каком же смысле можно говорить об общности, или универсальности, высказываний? В науке выделяют, по крайней мере, три таких смысла, когда говорят о высказываниях, выражающих ее законы.

    Во-первых, общность, или универсальность, может  относиться к понятиям или терминам, встречающимся в высказывании о  законе. Такую общность называют концептуальной или понятийной. Если все понятия, входящие в формулировку закона, являются общими, или универсальными, то и  сам закон считается универсальным. Эта особенность присуща наиболее общим, универсальным и фундаментальным  законам. К числу таких законов  следует отнести в первую очередь  законы материалистической диалектики. Наряду с ними фундаментальными считают  и многие законы природы, такие, как  закон всемирного тяготения, сохранения энергии, заряда и другие. В фундаментальных  законах все понятия являются универсальными по объему, и поэтому  в них не встречаются индивидуальные термины и константы. Так, закон  всемирного тяготения устанавливает  существование гравитационного  взаимодействия между любыми двумя телами во Вселенной. Но многие законы естествознания имеют форму частных, или экзистенциальных, утверждений. Поэтому в них наряду с универсальными терминами встречаются также и термины, характеризующие индивидуальные тела, события или процессы.

    1.2 Классификация законов.

    1.2.1 Законы фундаментальные и производные.

    Фундаментальные законы должны удовлетворять требованию концептуальной универсальности: они  не должны содержать никаких частных, индивидуальных терминов и констант, ибо иначе не смогут служить в  качестве посылок для выводов. Производные  законы можно вывести из фундаментальных  вместе с необходимой для этого  дополнительной информацией, содержащей характеристику параметров системы  или процесса. Так, например, законы Кеплера можно логически вывести  из закона всемирного тяготения и  основных законов классической механики вместе с необходимой для этого  эмпирической информацией о массах, расстояниях, периодах обращения планет и другими характеристиками.

    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.

    1.2.2 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.

    1.2.3 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.

    Классификация законов по формам движения материи по сути дела совпадает с общей классификацией наук. И хотя она весьма существенна как отправной пункт анализа, но нуждается в дополнении классификациями, выделяющими те или иные гносеологические, методологические и логические особенности и признаки научных законов.

    Из  других классификаций наиболее важными  нам представляются классификации  по уровню абстрактности понятий, используемых в законах, и по типу самих законов. Первая из них основана на делении  законов на эмпирические и теоретические. Эмпирическими законами принято называть законы, которые подтверждаются наблюдениями или специально поставленными экспериментами. Большинство наших повседневных наблюдений приводит нас к индуктивным обобщениям, которые во многом аналогичны эмпирическим законам науки. Так же как и последние, эти обобщения относятся к таким свойствам, которые можно воспринимать с помощью органов чувств. Однако эмпирические законы науки являются гораздо более надежными, чем простые обобщения повседневного опыта. Это объясняется тем, что законы чаще всего устанавливаются с помощью экспериментов и с использованием специальной измерительной техники, благодаря чему обеспечивается значительно большая точность при их формулировке. На развитой стадии науки отдельные эмпирические законы связываются в единую систему в рамках теории, а самое важное - они могут быть логически выведены из более общих теоретических законов.

    С теоретико-познавательной точки зрения имеется, однако, один общий признак, который присущ как эмпирическим законам, так и индуктивным обобщениям повседневного опыта: и те и другие имеют дело с чувственно познаваемыми свойствами предметов и явлений. Вот почему в литературе эмпирические законы часто называют законами о  наблюдаемых объектах. При этом термин “наблюдаемый” рассматривается в достаточно широком объеме. К наблюдаемым объектам относят не только те предметы и их свойства, которые воспринимаются непосредственно с помощью органов чувств, но и опосредованно - с помощью различных приборов и инструментов. Так, звезды, наблюдаемые в телескоп, или клетки, которые изучаются с помощью микроскопа, считаются наблюдаемыми, в то время как молекулы, атомы и “элементарные” частицы относят к объектам ненаблюдаемым: об их существовании мы заключаем по косвенным свидетельствам. Динамические и статистические законы

    Если  основой дихотомического деления  законов на теоретические и эмпирические является их различное отношение  к опыту, то другая важная их классификация  основывается на характере тех предсказаний, которые вытекают из законов. В законах  первого типа предсказания носят  точно определенный, однозначный  характер. Так, если задан закон движения тела и известны его положение  и скорость в некоторый момент времени, то по этим данным можно точно  определить положение и скорость тела в любой другой момент времени. Законы такого типа в нашей литературе называют динамическими. В зарубежной литературе их чаще всего именуют детерминистическими законами, хотя такое название, как мы увидим ниже, вызывает серьезные возражения.