гипотетико-дедуктивная модель теории

ГИПОТЕТИКО-ДЕДУКТИВНАЯ МОДЕЛЬ ТЕОРИИ — модель научной теории, репрезентирующая ее концептуальную структуру в виде системы взаимосвязанных гипотез и выводимых из них дедуктивных следствий.

Формирование теорий как сложноорганизованных концептуальных систем предполагает довольно высокий уровень научной дисциплины — наличие в ней значительного числа изолированных гипотез, выявление и использование дедуктивных средств вывода следствий из гипотез и т.д. Лишь при этих условиях возникает необходимость в когнитивной экономии, ведущей к созданию единой концептуальной системы, аккумулирующей информацию, содержащуюся в отдельных изолированных гипотезах, к минимизации числа исходных допущений этой системы и ее реконструкции в форме теории с помощью методов построения. Методы построения позволяют оптимизировать проверочные свойства теории.

В эмпирических науках, прежде всего в физике, формирование сложноорганизованных концептуальных систем в виде научных теорий произошло значительно позже, чем в математике. Физические (механические) гипотезы необходимо было сформулировать на языке математических формализмов, а это требовало разработки соответствующих областей математики. Кроме того, выдвижение и отбор изолированных физических гипотез, подлежащих обобщению и интеграции в научных теориях, должны были осуществляться с учетом их экспериментальных проверок. Однако экспериментальный метод в естествознании в силу многих причин получил развитие только в 17—18 вв.

В ходе создания первой естественнонаучной теории — классической механики — И. Ньютон воспользовался общепринятым в его время аксиоматическим методом построения евклидовой геометрии, адаптировав его к особенностям концептуальных систем эмпирических наук. Новый математический формализм (разработанный также Ньютоном) позволил ему сформулировать три основных закона движения на языке математики, которая благодаря этому стала выполнять новую для себя роль «грамматики», порождающей концептуальную структуру теории эмпирической науки. Поскольку в отличие от аксиом формальных наук исходные положения естественнонаучных теорий допускают хотя бы косвенную экспериментальную (эмпирическую) проверку своих следствий и обладают независимой от математического формализма специально-научной интерпретацией, то такие теории впоследствии получили название гипотетико-дедуктивных теорий.

Исследования гипотетико-дедуктивных теорий стали интенсивно развиваться лишь в логике и методологии науки в первой половине 20 в. благодаря новым открытиям в метаматематике и математической логике. В силу этого они первоначально проводились с позиций так называемой стандартной гипотетико-дедуктивной модели, которая базировалась на допущении, что научные теории в структурном отношении подобны интерпретированным исчислениям или содержательным аксиоматическим теориям математики. Эта модель, которой придерживались многие сторонники логического эмпиризма, предполагала такую реконструкцию содержательно построенной естественнонаучной теории, чтобы все ее утверждения были логически выводимыми следствиями из некоторого множества первоначальных предположений (гипотез). Если это практически осуществимо, то такая теория, в принципе, может быть сформулирована аксиоматически, желательно в терминах языка стандартной (первопорядковой) логики, а ее логическая структура будет определяться следующими тремя основными компонентами: 1) синтаксическим исчислением; 2) эмпирической интерпретацией; 3) семантической интерпретацией, или моделью, теории.

Однако требование стандартной формализации оказалось слишком серьезным и практически неосуществимым. Поэтому во второй половине 20 в. большинство исследователей отказалось от стандартной Г. — д. м. т. в пользу ее различных нестандартных вариантов. Нестандартные модели в структуре гипотетико-дедуктивных теорий обычно выделяют три группы гипотез: 1) логико-математические гипотезы, конституирующие формальный аппарат теории; 2) семантические гипотезы, намечающие общие контуры модели теории; 3) гипотезы, выражающие наиболее важные специально-научные идеи теории. Именно последняя группа предположений специфицирует конкретную научную теорию, позволяет отличить ее от других теорий. Кроме этих допущений в ходе построения научной теории нередко принимаются какие-то дополнительные специально-научные гипотезы, которые носят менее «фундаментальный» характер. Некоторые из этих гипотез, будучи присоединенными к группе первоначальных предположений исходной теоретической структуры, могут специфицировать какую-то частную теорию или концептуальную модель, имеющую, как правило, непосредственное отношение лишь к сравнительно узкому классу явлений или к конкретным идеальным системам.

Отличительная черта главных допущений теории состоит, прежде всего, в том, что они не могут быть непосредственно сопоставлены с результатами экспериментов и наблюдений. Поэтому проверка такой системы высокоабстрактных гипотез, лежащих в основе исходной теоретической структуры, всегда сопряжена со значительными трудностями. Она обязательно требует промежуточных звеньев в виде гипотез (теорий) «среднего» уровня, которые могут быть «состыкованы» с исходной теоретической структурой с помощью специальных допущений. Эти гипотезы выполняют двоякую функцию: с одной стороны, они обеспечивают возможность предсказания новых экспериментальных законов и данных, а с другой — интерпретируют и объясняют уже известные экспериментальные законы и данные.

Любая развитая гипотетико-дедуктивная теория в конечном итоге всегда опирается на комплекс эмпирических данных и экспериментальных законов. В качестве примера последних можно указать на закон электромагнитной индукции и закон Ленца в теории электромагнитного поля Максвелла, на обобщенную формулу Балмера в теории Бора и т.д. Необходимо, однако, учитывать, что одним и тем же результатом экспериментов и экспериментальным законам могут быть даны альтернативные интерпретации на основе различных «объяснительных» теорий. В этом смысле ни одна теоретическая интерпретация экспериментальных законов не является строгой и окончательной. Такая закономерность наиболее отчетливо проявляется в тех случаях, когда в какой-то области науки сосуществуют несколько конкурирующих теорий. Тогда один и тот же закон (или результат эксперимента) может быть обоснован различными теориями.

В структуре гипотетико-дедуктивных теорий, принято выделять кроме разного рода гипотез и экспериментальных законов, и другие весьма важные компоненты — аналогии, иконические и концептуальные модели, а также определения (конвенции). Таким образом, гипотетико-дедуктивные теории в широком смысле представляют собой довольно сложную, иерархически и дедуктивно организованную концептуальную систему. При этом нет никакой необходимости в том, чтобы исходная теоретическая структура аксиоматически формулировалась исключительно в терминах языка первого порядка.

Следует, однако, подчеркнуть, что в структуре гипотетико-дедуктивной теории (если последнюю понимать в узком смысле как исходную теоретическую структуру) может вообще отсутствовать эмпирическая интерпретация. В этом нетрудно убедиться на примере таких теорий математической физики, как классическая теория гравитации или теория электрических цепей. Это тем не менее не означает, что вышеуказанные теории не имеют никакого физического «смысла». Ведь «смысл» теории нельзя отождествлять с прямой эмпирической интерпретацией ее теорем (следствий). В случае абстрактных гипотетико-дедуктивных теорий, по-видимому, можно говорить только о косвенной эмпирической интерпретации, которая осуществляется путем «подключения» к ним с помощью дополнительных гипотез каких-то специальных теорий, имеющих прямую эмпирическую интерпретацию. В результате появляется возможность экспериментальной проверки даже наиболее общих и абстрактных теорий математической физики. Характерным примером здесь может служить теория электрических цепей Кирхгофа—Гельмгольца, которая для своей экспериментальной проверки требует ряда гипотез, заимствованных из электродинамики. Таким образом, в качестве устойчивого признака гипотетико-дедуктивных теорий, отличающего их от неформальных аксиоматических теорий математики, по-видимому, следует рассматривать только то, что в набор исходных допущений здесь обязательно включаются специально-научные гипотезы (утверждения о законах).

Одно из основных преимуществ гипотетико-дедуктивного метода состоит, прежде всего, в том, что он позволяет явно зафиксировать фундаментальные предположения теории и оптимизировать ее проверочные свойства т.е. создает благоприятные условия для коррекции и критики исходных гипотез, способствует выявлению слабых пунктов теории и открывает возможности наметить какие-то перспективные варианты ее дальнейшей модификации и развития. Аксиоматизация, хотя бы частичная, позволяет получить новые теоремы, а следовательно, и новые приложения теории; она помогает выявить скрытые противоречия и парадоксы в теории и т. д. Теория, построенная с помощью гипотетико-дедуктивного метода, разумеется, не будет полной в том смысле, что присоединение к ней какого-либо нового предположения обязательно повлечет за собой противоречивость всей концептуальной системы. Можно даже утверждать, что такая система будет принципиально пополнимой, что открывает определенные возможности расширения и конкретизации гипотетико-дедуктивных теорий за счет дополнительных гипотез, а также позволяет получить какие-то частные теории, теоретические модели экспериментальных установок и т.п. Таким образом, гипотетико-дедуктивный метод вовсе не исключает, а скорее предполагает, изменение структуры теорий; в известной мере он даже указывает путь к новым теориям и приложениям.

И.П. Меркулов