Возникновение и развитие теории - Основы научных исследований
Возникновение теории является завершающим этапом некоторой стадии развития научной дисциплины. Начальная стадия состоит в накоплении экспериментальных данных и их систематизации. Затем следует установление закономерностей, первичных объяснительных схем, идеализация объекта исследований. Только после этого возникают предпосылки для создания собственно теории.
В основе теории лежат некоторые Гипотезы (допущения), аксиомы или постулаты и общие закономерности. Допущения (гипотезы) после завершения теории могут быть проверены соответствием выводов из теории опытным данным.
Постулаты - это некоторые положения, играющие в эмпирических науках ту же роль, что и аксиомы в математике. Как и гипотезы, они ниоткуда логически не следуют, получаются эвристическими методами но, в отличие от гипотез, экспериментально проверены могут быть не всегда. Оправдание они получают после построения теории, в случае получения из нее выводов, адекватных эмпирическим данным. Классическим примером постулатов являются постулаты СТО: независимость скорости света от скорости его источника и принцип относительности - равноправие всех инерциальных систем отсчета. Из них чисто логически следуют преобразования Лорентца-Фитцджеральда. Аналогично и в любой другой теории из ее основы чисто логически, как в геометрии Эвклида, должны следовать все известные, а желательно и новые, факты. В этом и состоит аксиоматичность теории. Однако на практике редко удается достичь такого идеального результата. Обычно стройная логическая цепь разрывается и недостающие звенья восполняются опытными данными (численные значения каких-то констант, масс элементарных частиц и т. п. В теории пластичности это - условия пластичности).
Развитие науки состоит не только в накоплении экспериментальных данных, но и смене одних теорий другими, более совершенными. Как и все в этом мире, научные теории не вечны. Они возникают, развиваются, обретают законченность и силу. Однако развитие науки приводит к появлению новых экспериментальных данных, которые старая теория объяснить уже не может, несмотря на все усилия по ее модернизации. Возникает необходимость в коренном пересмотре исходных посылок теории, что воспринимается как кризис в науке. Такой кризис в классической физике был вызван открытиями в начале XX в. радиоактивности и др. явлений, для объяснения которых понадобилось создание квантовой механики. Преодоление кризиса происходит в результате научных революций.
Научная революция - смена научной парадигмы. От научной революции следует отличать такое социальное явление, как научно-техническая революция - коренное качественное преобразование производительных сил на основе превращения науки в ведущий фактор развития производства.
Научная парадигма - признанное всеми научное достижение, которое в течение определенного времени дает модель постановки проблем и их решения научному сообществу.
Примером древнейшей парадигмы может быть система, мира, созданная Клавдием Птолемеем (ІІ в. до н. э.). Система эта является геоцентрической. Птолемей предположил, что планеты равномерно движутся вокруг неподвижной Земли по малым кругам - эпициклам, а центры эпициклов равномерно обращаются вокруг Земли по большим кругам - деферентам, по современной терминологии - орбитам (рис.2.1).
![геоцентрическая система птолемея](/images/image003-1849.jpg)
Рисунок 2.1 Геоцентрическая система Птолемея
Искусно подобрав размеры эпициклов и деферентов, Птолемей добился не только качественного, но и количественного соответствия данным астрономических наблюдений. А поскольку эта система вполне соответствовала библейским текстам и была впоследствии канонизирована Католической Церковью, то и просуществовала она около полутора тысячи лет. В течение всего этого периода она являлась основой для представлений о пространстве и времени.
Апологетами Нового времени геоцентрическая система клеймилась как ошибочная и реакционная. В борьбе за новое все старое, естественно, представляется в самом мрачном свете, а все новое - исключительно правильным, в полном соответствии с диалектическим законом отрицания отрицания. Однако в последнее время появились более взвешенные оценки. Так, в одной из работ говорится: "Аристарх Самосский, этот Коперник Античности, предложил гелиоцентрическую систему более чем за полтора тысячелетия до Коперника. Но эта система не была принята античным мышлением. И дело здесь не в близорукости астрономов и математиков того времени. А именно в том, что они были серьезными учеными. Гелиоцентрическую систему нельзя было принять не потому, что она противоречила авторитетнейшим Платону и Аристотелю, на это греки бы пошли, но потому, что гелиоцентрическая система противоречила двум фундаментальным наблюдаемым явлениям: неподвижности далеких звезд и аксиоме "тяжелому естественно стремиться вниз". Аристарх предложил считать, что звезды настолько удалены от Земли, что вся система Солнце-Земля кажется с их удаления точкой, и потому звезды не движутся, если смотреть на них с Земли. Но греки очень настороженно относились ко всякому проявлению актуальной бесконечности, даже к ее гипотетической возможности. Тот же Аристотель утверждал, что актуальной бесконечности нет в природе. А в системе Аристарха пришлось бы считать звезды практически бесконечно удаленными. Со второй аксиомой было еще хуже: если Земля вращается вокруг Солнца, почему она на него не падает? Предъявить хрустальную сферу, к которой она прикреплена, было довольно затруднительно. Гипотеза Аристарха требовала введения дополнительных аксиом: что Земля - не всякое тяжелое тело, а специальное, такое, каких на самой Земле нет, - остальные-то падают. И признания того, что Космос практически неограниченно велик. Греки предпочли скромное - в точности соответствовавшее тогдашней парадигме - научное решение, которое не требовало коренной ломки их представлений о природе".
Последовавшая в XVIIв. т. н. "коперниканская революция" разрушила эту парадигму и создала новую, на основе которой была развита классическая механика Ньютона.
По времени своего создания гелиоцентрическая система Н Коперника (1473-1543) относится к средним векам, хотя идеологически это - исходный пункт мировоззрения Нового времени. Она содержала доказанную всем последующим развитием науки кинематическую схему солнечной системы, ставшую отправной точкой развития небесной механики и позволившей, в конце концов, применить понятия земной механики к космосу. Принципиально она не отличается от представлений Аристарха Самосского (рис. 2.2).
![гелиоцентрическая система коперника](/images/image004-1534.jpg)
Рисунок 2.2 Гелиоцентрическая система Коперника
Система Коперника давала правильное объяснение смены дня и ночи и суточному движению небесных светил вращением Земли вокруг своей оси. Второе движение Земли - по орбите вокруг Солнца объясняло смену времен года и петлеобразное движение планет. Вместе с тем Коперник считал Вселенную ограниченной "сферой неподвижных звезд"; движения планет - "идеальными", т. е. круговыми и равномерными. В этом - основная причина расхождения теории Коперника с наблюдениями. Эти расхождения было больше того, которое давали расчеты по системе Птолемея. Именно по этой причине, а не из страха перед инквизицией, Коперник не публиковал свою основную работу "Об обращении небесных сфер" до последнего года своей жизни, пока была надежда найти причины неточностей. Позже И. Кеплер установил, что планеты движутся не по круговым, а по эллиптическим орбитам, это устранило неточности и стало толчком к созданию ньютоновской механики, на основе которой возникла парадигма классической физики.
Кризис в физике начала XXв. привел к разрушению и этой парадигмы и смене ее новой, релятивистской квантовой физикой.
Не следует, однако, думать, что научные революции приводят к полному отказу от достижений прошлого и поэтому наука не имеет непреходящей ценности. Происходит отказ только от парадигм, но не от опытных фактов и твердо установленных законов. Существует т. н. Принцип соответствия, по которому предсказания старой теории должны следовать и из новой теории, если ее применить в рамках тех экспериментальных данных, на основе которых возникла старая теория. Например, уравнения релятивистской механики превращаются в уравнения классической механики при скоростях, намного меньших, чем скорость света. Таким образом обеспечивается преемственность знания в ходе развития науки.
Похожие статьи
-
Введение, Что такое наука - Основы научных исследований
Что такое наука Развитие металлургии вообще и обработки металлов давлением в частности требует создания новых технологий и оборудования, которое...
-
Лавуазье: революция в химии - Возникновение и развитие научной химии
Центральная проблема химии XVIII в. - проблема горения. Вопрос состоял в следующем: что случается с горючими веществами, когда они сгорают в воздухе? Для...
-
От алхимии к научной химии - Возникновение и развитие научной химии
Во второй половине ХVII в. алхимическая традиция постепенно исчерпывает себя. В течение более чем тысячи лет алхимики исходили из уверенности в...
-
Чем обусловлено возникновение и развитие статистической практики и науки? - Основы статистики
Становление статистики имеет многовековую историю развития. Числовые данные, относящиеся к тем или иным явлениям, начали применяться уже в глубокой...
-
Научная теория и ее структура - Основы научных исследований
Теория - система логически непротиворечивых верифицируемых высказываний, в идеале имеющая аксиоматическую структуру и полностью соответствующая всем...
-
Рекомендуемая литература - Основы научных исследований
1. Філіпенко А. С. Основи наукових досліджень. К.: Академвидав, 2005. 207 с. 2. Чижиков Ю. М. Теория подобия и моделирование процессов ОМД. М.:...
-
Математическое ожидание - Основы научных исследований
Интегральная и дифференциальная функции распределения являются исчерпывающими статистическими характеристиками любой случайной величины. Однако многие...
-
Объект исследования и его модель - Основы научных исследований
Объект исследования - это первичное, не сводимое к более простым, понятие. Поэтому дать его общее определение невозможно. Однако можно указать примеры...
-
После проведения регрессионного анализа получается модель объекта исследований в виде некоторой функции. В простейшем случае линейной регрессии она имеет...
-
Метод наименьших квадратов - Основы научных исследований
Пусть проведен однофакторный эксперимент, в котором исследована зависимость У от Х . Установлено, что основные предпосылки регрессионного анализа...
-
Выборочные распределения, Распределение Стьюдента - Основы научных исследований
Выборочное распределение - это распределение какой-либо статистики, полученное в результате отбора различных случайных выборок из одной и той же...
-
Исследование проблем экономической динамики Н. Д. Кондратьевым - Основы экономической теории
Николай Дмитриевич Кондратьев (1892-1938) был универсальным исследователем. Проживая в стране, где подавляющее большинство населения составляли...
-
Основные задачи статистики - Основы научных исследований
Назначение статистических методов состоит в том, чтобы по выборкам ограниченного объема делать обоснованные выводы о свойствах генеральных совокупностей,...
-
Генеральная совокупность и выборка - Основы научных исследований
Распределение случайной величины содержит всю информацию о ее статистических свойствах. Много ли нужно знать значений случайной величины, чтобы построить...
-
Математическое моделирование - Основы научных исследований
Выше уже указывалось, что Математическое моделирование - это получение решений уравнений, составляющих математическую модель объекта, при изменении...
-
Основные этапы развития естествознания - Основы естественно-научных знаний
Естествознание древнего мира, "натурфилософия", - на этой стадии сформировались общие представления об окружающем мире, как о чем-то целом. Отличительной...
-
Эволюционные и революционные периоды развития естествознания - Основы естественно-научных знаний
В истории естествознания четко выделяются эволюционные и революционные периоды развития. К великим научным революциям можно причислить коперниканскую...
-
От алхимии к научной химии - Естественнонаучные концепции развития химических знаний
Во второй половине ХVII в. алхимическая традиция постепенно исчерпывает себя. В течение более чем тысячи лет алхимики исходили из уверенности в...
-
Распределение Фишера, Статистические гипотезы - Основы научных исследований
Служит для сравнения дисперсий разных статистических совокупностей разных случайных величин Х 1 и Х 2 . Ему подчиняется статистика (10.5) Где S2(x 1 ) >...
-
Последовательность организации эксперимента - Основы научных исследований
Для всех видов физических экспериментов последовательность их организации стандартизована и состоит из следующих этапов: 1. Аналитический (литературный)...
-
Типы оценок, Интервальное оценивание - Основы научных исследований
Оценки бывают двух типов - точечные и интервальные. Оценка называется точечной, если в результате оценивания получается значение неизвестного параметра в...
-
Требования к современному эксперименту - Основы научных исследований
В данном курсе под физическим экспериментом будем понимать любое взаимодействие с внешними объектами, направленное на получение новой информации. Поэтому...
-
Проверка нормальности распределения - Основы научных исследований
Асимметрия и эксцесс позволяют произвести приближенную проверку нормальности распределения. Очевидно, что симметричное и не имеющее эксцесса унимодальное...
-
Методы отбора выборок - Основы научных исследований
Известны три метода отборок выборок: случайный, систематический и комбинированный. В результате случайного отбора получается случайная выборка. Выборка...
-
Нормальное распределение - Основы научных исследований
В классической математической статистике чаще всего используется т. н. нормальное распределение или распределение Гаусса-Лапласа. В естествознании и...
-
Физическое моделирование - Основы научных исследований
Физическими моделированием называется изучение свойств явлений или процессов на физических моделях, заменяющих собою объект, который в таком случае...
-
Статистическая вероятность и распределения случайных величин - Основы научных исследований
В теории вероятностей под случайной величиной понимают отношения числа благоприятных исходов испытаний к общему числу испытаний. Например, если из 10...
-
Нелинейный регрессионный анализ, Множественный регрессионный анализ - Основы научных исследований
Линейные по параметрам регрессионные модели можно использовать для аппроксимации нелинейных зависимостей путем их линеаризации с помощью базисных...
-
Случайные события и случайные величины - Основы научных исследований
Вероятностные закономерности проявляются только в массовых явлениях, т. е. когда один и тот же объект изменяет свое состояние многократно или когда...
-
Основные предпосылки регрессионного анализа - Основы научных исследований
Методика РА создана с использованием некоторых предпосылок. Если они не выполняются, то корректное выполнение всех процедур РА приведет к неверным...
-
Постановка задачи регрессионного анализа - Основы научных исследований
Основное назначение Регрессионного анализа (РА) - получение по экспериментальным данным зависимостей, аппроксимирующих эти данные в виде алгебраических...
-
Множественный коэффициент корреляции - Основы научных исследований
Задача определения интенсивности или, как ее еще называют, тесноты связи между более чем двумя переменными относится к множественному корреляционному...
-
Корреляция и регрессия Вспомним, что зависимости называются вероятностными или стохастическими, если каждому набору факторов Х I соответствует множество...
-
Эксперименты физические и математические - Основы научных исследований
Эксперимент (от лат. experimentum - проба, опыт) - метод познания, при помощи которого в контролируемых условиях изучаются явления имманентного мира. В...
-
Экономическая теория, Институционализм - Основы экономической теории
Институционализм В начале XX в. ученые-экономисты США, активизировав анализ усилившихся монополистических тенденций в экономике и содействуя...
-
Квантовая механика - это теория, которая устанавливает способ описания и законы движения микрочастиц и их систем, а также связь величин, характеризующих...
-
Научный метод. Практические и теоретические аспекты - Основы естественно-научных знаний
Одним из основных методов естествознания является научный метод познания, включающий в себя определенный ряд этапов изучения объектов: наблюдение,...
-
Распределение (хи-квадрат) - Основы научных исследований
Это распределение, называемое также распределением Пирсона, используется при изучении вероятностных свойств выборочных дисперсий. Если S2(x) - дисперсия...
-
Интегральная и дифференциальная функции распределения - Основы научных исследований
Наиболее общей формой задания распределения случайных величин является Интегральная функция распределения . Она определяет вероятность того, что...
-
Метод максимального правдоподобия - Основы научных исследований
Разработан Р. Фишером. Пусть Х 1 ,х 2 ...х N - выборка из генеральной совокупности случайной величины Х с функцией плотности вероятности Р(х, и),...
Возникновение и развитие теории - Основы научных исследований