Научные методы формализация
Научные методы формализацияСкачать файл - Научные методы формализация
Формализацией называют такие методы познания, которые состоят в том, что делается более или менее существенное отвлечение от содержания уже имеющегося знания об объекте и от его содержания, и от его формы , от содержания тех понятий и других форм мышления, посредством которых выражено знание об объекте на естественном языке науки, и дальнейшее исследование объекта осуществляется посредством изучения формы знания о нем, представленного в специальном, формализованном языке. Знание о некотором объекте, как и вообще любой предмет действительности, представляет собой определенное как иногда говорят, диалектическое единство содержания и формы. Формой знания является определенный способ связи составных частей нашей мысли. Она представлена, как мы знаем, в структуре используемых нами определений понятий, в структуре суждений и умозаключений. И до того, как мы приступаем к использованию метода формализации, форма знания представлена на языке, который хотя и нельзя назвать естественным в том же самом смысле, в каком мы так называем наш повседневный язык, но который к нему близок, отличаясь только использованием научных слов терминов и большей 'сухостью', или скупостью на риторические фигуры. Коренной познавательный источник формализации можно охарактеризовать следующим образом. Форма знания не является безразличной к его содержанию - напротив, форма определенным образом следует за содержанием. Например, уравнения нерелятивистской квантовой механики даже выглядят намного сложнее, чем уравнения классической физической теории, основанные на законах Ньютона. Этот факт обусловлен, очевидно, тем, что содержание квантовой механики сложнее содержания традиционной теории. Поскольку форма знания зависит от его содержания, внимательное целенаправленное наблюдение над формой знания позволяет получать новое знание. Для возможности изучения формы знания требуется выявить и уточнить ее элементы и связи между ними, тем самым уточнив способ связи составных частей мыслимого содержания. Эту уточненную форму, форму - подчеркнем еще раз - уже имеющегося знания не форму объекта или еще чего-нибудь! Формализованные языки создаются для уточненного, с точки зрения формы, выражения наших знаний с целью исключить возможность неоднозначного их истолкования. Общая структура метода формализации. Предположим, что у нас уже имеется изложение некоторых знаний об изучаемом предмете на 'естественном' языке соответствующей науки и что это изложение является ясным и отчетливым. Основные звенья механизма и этапы процедуры применения метода формализации таковы. Символизация, то есть перевод имеющихся в наличии знаний об объекте на формализованный язык. В нем используются специальные символы и формальные выражения формулы, математические уравнения, графы, диаграммы и т. Именно таким путем осуществляется превращение формы знания в такой вид, что ее можно изучать. Преобразование полученных формальных выражений в соответствии с определенными формальными правилами, например решение составленных дифференциальных уравнений, преобразование тригонометрических выражений, трансформации лингвистических конструкций, логико-математические доказательства и выводы и т. Интерпретация, или 'обратный' перевод полученных в результате окончательных формальных выражений и их истолкование на естественном языке. Разумеется, далее следует практическая проверка полученных результатов или проверка их посредством сопоставления с какими-то уже проверенными научными данными фактами. Отметим - первое, что бросается в глаза при знакомстве с методом формализации и как это представлено в его структуре - использование специальной символики. Она и в самом деле играет существенную роль. Введение символов обеспечивает однозначность выражения формы мысли в виде некоторого символического выражения. Оно далее обеспечивает компактность и ясность, обозримость изучаемого или излагаемого материала. Конечно, имеется в виду не обыденное представление о ясности. Понимание выражений на формализованном языке предполагает наличие определенной подготовки и владение определенными навыками1. Существо метода формализации воплощено в ее втором звене - в процедуре преобразования символических выражений, в принятии определенной теории формальных преобразований. Соответственно разработки теорий такого рода представляют собой важнейшие научные результаты. Разумеется, описанный механизм формализации представлен в разных областях познания с различной полнотой, а в его особом, аксиоматизированном виде - и вообще только в немногих областях, связанных с той разновидностью формализации, которую можно назвать формализацией в узком смысле об этом говорится далее. Тем не менее тенденция к все более широкому использованию методов формализации вполне обозначилась и стала одним из методологических оснований единства современного естественнонаучного и социально-гуманитарного знания. Процедура формального исследования должна удовлетворять необходимым стандартам, к которым относятся перечисленные ниже. Непротиворечивость формализованного представления изучаемого материала. Корректность - то, что мы - на формализованном языке - получаем решаем, выводим, доказываем , должно в содержательном неформальном представлении после интерпретации соответствовать фактам, быть истинным. Адекватность - то, что в содержательно представленном материале является истинным, соответствует фактам, должно быть в формализованном представлении выводимым, доказуемым, вычислимым и т. Корректность и адекватность вместе обеспечивают полноту формализации - в смысле полноты нашего формального представления о том, что имеет место в изучаемой предметной области. Желательна и разрешимость, то есть возможность по виду формального выражения определить, является оно выводимым, доказуемым, вычислимым и т. Разумеется, есть и другие соображения. Например, формальные преобразования выкладки следует делать с определенной степенью подробности. С одной стороны, слишком полное изложение всех шагов хотя и устранило бы все логические трудности, вместе с тем привело бы к неприятным психологическим явлениям, когда за строками или страницами на формализованном, да еще и вычурном, языке шли бы вполне тривиальные - по отдельности! С другой стороны, чрезмерное сокращение выкладок - опять-таки на формализованном языке - может привести к употреблению выражений, связь между которыми плохо просматривается. Особую роль в разработке методов формализации играют логика и математика. В самом деле, задачи практического и теоретического характера могут решаться правильно если они вообще решаются с какой-то повторяемостью, а не спорадически, только если мышление, участвующее в их решении, является правильным, то есть определенным, последовательным непротиворечивым и доказательным. Всякий метод познания должен удовлетворять этим требованиям, в том числе и метод формализации. Однако в методах формализации логика играет особую роль, более существенную, нежели в других 'содержательных, неформальных' методах научного познания. Дело в том, что ошибки мышления, которые всегда возможны в силу разного рода реальных причин субъективных и объективных , в случае содержательных методов обнаружить легче - объект находится 'перед глазами', в поле зрения исследователя либо сам как таковой, либо через посредство содержания знания о нем. Другое дело, когда ошибка мышления по тем или иным причинам допущена при использовании метода формализации. Обнаружить ее намного труднее, и сделать этого нельзя без опоры на логику. Указанная особенность связана с символизацией, и она должна быть продумана с этой точки зрения. Формализованные языки, основанные на символизации, построении и преобразованиях формальных выражений, позволяют более органично, по сравнению с естественными языками, учесть и выразить количественные аспекты изучаемых предметов. Математические символы и преобразования есть разновидность и составная часть практически всех символизации и формальных преобразований. Поэтому роль математики в методах формализации, видимо, важнее ее роли в других методах познания. Действительность, как мы ее мыслим, включает в себя как материальные, так и идеальные предметы. Так что существуют предметы, которые являются 'знанием о знаниях'. К ним, например, относится такой предмет, как метод научного познания. Приведенное выше определение есть определение формализации 'в широком смысле' этого слова. Но есть еще и формализация в узком смысле - ее иногда называют также 'логической формализацией'. Дело в том, что и метод формализации мы можем изучать формальными средствами, на основе формального подхода, применяя метод формализации. Прежде всего это более четкое выделение и представление тех предположений, которые мы делаем при изложении той или иной концепции или теории. Благодаря формализации далее можно свести к минимуму несостоятельные, бессодержательные рассуждения и 'доказательства'; кроме того, облегчаются возможности анализа. Отметим также, что даже при частичном использовании формализации исчезает привычка вносить изменения в отдельные места рассмотрения той или иной формулировки данной проблемы, вне контекста менять значения понятий. Немалое значение имеет и то, что появляется больше возможностей для математической проверки и математического моделирования, в том числе и в области социально-гуманитарного знания. Вместе с тем формализация и математизация в значительной мере упраздняют 'числовую эквилибристику' - произвольную, необоснованную манеру обращения с цифровыми данными и со строго определенными понятиями1. Особо следует сказать о том, что к решению многих научных проблем, скорее всего, мы даже не смогли бы и приступить без использования формализованных языков, поскольку на естественном языке сама их формулировка плохо поддается осмыслению. Главная Философия История и философия науки. Формализация Формализацией называют такие методы познания, которые состоят в том, что делается более или менее существенное отвлечение от содержания уже имеющегося знания об объекте и от его содержания, и от его формы , от содержания тех понятий и других форм мышления, посредством которых выражено знание об объекте на естественном языке науки, и дальнейшее исследование объекта осуществляется посредством изучения формы знания о нем, представленного в специальном, формализованном языке.
Научный метод
Одним из существенных методов теоретического исследования является все более широко используемый в науке в связи с ее математизацией прием формализации. Этот прием заключается в построении абстрактно-математических моделей, раскрывающих сущность изучаемых процессов действительности. При формализации рассуждения об объектах переносятся в плоскость оперирования со знаками формулами. Отношения знаков заменяют собой высказывания о свойствах в отношениях предметов. Таким путем создается обобщенная знаковая модель некоторой предметной области, позволяющая обнаружить структуру различных явлений и процессов при отвлечении от качественных характеристик последних. Вывод одних формул из других по строгим правилам логики и математики представляет собой формальное исследование основных характеристик структуры различных, порой весьма далеких по своей природе явлений. Специфическим методом построения развитой теории является аксиоматический метод. Впервые он был применен в математике при построении геометрии Евклида, а затем, в ходе исторического развития знаний, стал применяться и в эмпирических науках. Однако здесь аксиоматический метод выступает в особой форме гипотетико-дедуктивного метода построения теории. Рассмотрим, в чем состоит сущность каждого из названных методов. При аксиоматическом построении теоретического знания сначала задается набор исходных положений, не требующих доказательства по крайней мере, в рамках данной системы знания. Эти положения называются аксиомами, или постулатами. Затем из них по определенным правилам строится система выводных предложений. Совокупность исходных аксиом и выведенных на их основе предложений образует аксиоматически построенную теорию. Логический вывод позволяет переносить истинность аксиом на выводимые из них следствия. Следование определенным, четко зафиксированным правилам вывода позволяет упорядочить процесс рассуждения при развертывании аксиоматической системы, сделать это рассуждение более строгим и корректным. Аксиоматический метод развивался по мере развития науки. Аксиомы вводились здесь на основе уже имеющегося опыта и выбирались как интуитивно очевидные положения. Правила вывода в этой системе также рассматривались как интуитивно очевидные и специально не фиксировались. Все это накладывало определенные ограничения на содержательную аксиоматику. Эти ограничения содержательно-аксиоматического подхода были преодолены последующим развитием аксиоматического метода, когда был совершен переход от содержательной к формальной и затем к формализованной аксиоматике. При формальном построении аксиоматической системы уже не ставится требование выбирать только интуитивно очевидные аксиомы, для которых заранее задана область характеризуемых ими объектов. Аксиомы вводятся формально, как описание некоторой системы отношений: Тем самым аксиомы в формальной системе рассматриваются как своеобразные определения исходных понятий терминов. Другого, независимого, определения указанные понятия первоначально не имеют. Формальное рассмотрение аксиом дополняется на этой стадии использованием математической логики как средства, обеспечивающего строгое выведение из них следствий. В результате аксиоматическая система начинает строиться как особый формализованный язык исчисление. Так создается абстрактная знаковая модель, которая затем интерпретируется на самых различных системах объектов. Построение формализованных аксиоматических систем привело к большим успехам прежде всего в математике и даже породило представление о возможности ее развития чисто формальными средствами. Однако вскоре обнаружилась ограниченность таких представлений. Гёделем в году были доказаны теоремы о принципиальной неполноте достаточно развитых формальных систем. Гёдель показал, что невозможно построить такую формальную систему, множество выводимых доказуемых формул которой охватило бы множество всех содержательно истинных утверждений теории, для формализации которой строится эта формальная система. Другое важное следствие теорем Гёделя состоит в том, что невозможно решить вопрос о непротиворечивости таких систем их же собственными средствами. Теоремы Гёделя, а также ряд других исследований по обоснованию математики показали, что аксиоматический метод имеет границы своей применимости. Нельзя, например, всю математику представить как единую аксиоматически построенную систему, хотя это не исключает, конечно, успешной аксиоматизации ее отдельных разделов. В отличие от математики и логики в эмпирических науках теория должна быть не только непротиворечивой, но и обоснованной опытным путем. Отсюда возникают особенности построения теоретических знаний в эмпирических науках. Специфическим приемом такого построения и является гипотетико-дедуктивный метод, сущность которого заключается в создании системы дедуктивно связанных между собой гипотез, из которых в конечном счете выводятся утверждения об эмпирических фактах. Этот метод в точном естествознании начал использоваться еще в XVII веке, но объектом методологического анализа он стал сравнительно недавно, когда начала выясняться специфика теоретического знания по сравнению с эмпирическим исследованием. Метод построения такого знания состоит в том, что сначала создается гипотетическая конструкция, которая дедуктивно развертывается, образуя целую систему гипотез, а затем эта система подвергается опытной проверке, в ходе которой она уточняется и конкретизируется. В этом и заключается сущность гипотетико-дедуктивного развертывания теории. Дедуктивная система гипотез имеет иерархическое строение. Прежде всего в ней имеются гипотеза или гипотезы верхнего яруса и гипотезы нижних ярусов, которые являются следствиями первых гипотез. Теория, создаваемая гипотетико-дедуктивным методом, может шаг за шагом пополняться гипотезами, но до определенных пределов, пока не возникают затруднения в ее дальнейшем развитии. В такие периоды становится необходимой перестройка самого ядра теоретической конструкции, выдвижение новой ги-потетико-дедуктивной системы, которая смогла бы объяснить изучаемые факты без введения дополнительных гипотез и, кроме того, предсказать новые факты. Чаще всего в такие периоды выдвигается не одна, а сразу несколько конкурирующих гипотетико-дедуктивных систем. Например, в период перестройки электродинамики X. Лоренца конкурировали между собой системы самого Лоренца, Эйнштейна и близкая к системе Эйнштейна гипотеза А. В период построения квантовой механики конкурировали волновая механика Л. Шрёдингера и матричная волновая механика В. Каждая гипотетико-дедуктивная система реализует особую программу исследования, суть которой выражает гипотеза верхнего яруса. Поэтому конкуренция гипотетико-дедуктивных систем выступает как борьба различных исследовательских программ. Так, например, постулаты Лоренца формулировали программу построения теории электромагнитных процессов на основе представлений о взаимодействии электронов и электромагнитных полей в абсолютном пространстве-времени. Ядро гипотетико-дедуктивной системы, предложенной Эйнштейном для описания тех же процессов, содержало программу, связанную с релятивистскими представлениями о пространстве-времени. В борьбе конкурирующих исследовательских программ побеждает та, которая наилучшим образом вбирает в себя опытные данные и дает предсказания, являющиеся неожиданными с точки зрения других программ. Задача теоретического познания состоит в том, чтобы дать целостный образ исследуемого явления. Любое явление действительности можно представить как конкретное переплетение самых различных связей. Теоретическое исследование выделяет эти связи и отражает их с помощью определенных научных абстракций. Но простой набор таких абстракций не дает еще представления о природе явления, о процессах его функционирования и развития. Для того чтобы получить такое представление, необходимо мысленно воспроизвести объект во всей полноте и сложности его связей и отношений. Такой прием исследования называется методом восхождения от абстрактного к конкретному. Применяя его, исследователь вначале находит главную связь отношение изучаемого объекта, а затем, шаг за шагом прослеживая, как она видоизменяется в различных условиях, открывает новые связи, устанавливает их взаимодействия и таким путем отображает во всей полноте сущность изучаемого объекта. Метод восхождения от абстрактного к конкретному применяется при построении различных научных теорий и может использоваться как в общественных, так и в естественных науках. По мере углубления в конкретное вводятся все новые абстракции, которые дают более глубокое отображение сущности объекта. Так, в процессе развития теории газов было выяснено, что законы идеального газа характеризуют поведение реальных газов только при небольших давлениях. Это было вызвано тем, что абстракция идеального газа пренебрегает силами притяжения молекул. Учет этих сил привел к формулировке закона Ван-дер-Ваальса. По сравнению с законом Клапейрона этот закон выразил сущность поведения газов более конкретно и глубоко. Все описанные методы познания в реальном научном исследовании всегда работают во взаимодействии. Их конкретная системная организация определяется особенностями изучаемого объекта, а также спецификой того или иного этапа исследования. В процессе развития науки развивается и система ее методов, формируются новые приемы и способы исследовательской деятельности. Задача методологии науки состоит не только в выявлении и фиксации уже сложившихся приемов и методов исследовательской деятельности, но и в выяснении тенденций их развития.
Аспирант философ
Какие пошлые вопросы можно задать другу
Методы теоретического исследования: формализация, абстрагирование, идеализация
Какие точечные светильники для потолков лучше
Поручительство банковская гарантиякак способы обеспечения обязательства