Понятие принципа в методологии науки и физике

УДК 101.8 : 001.8 : 53

Е. А. Безлепкин

*

Понятие принципа в методологии науки и физике

В статье с позиций структурного анализа уточняется содержание следующих понятий: методологический принцип физики, физический принцип и философский принцип. Показано, что в содержании этих понятий можно выявить онтологические, эпистемологические и логические уровни (основания). Сделан вывод о том, что структуры понятий методологического и физического принципов подобны (изоморфны), в силу чего возникает возможность применить к их исследованию одинаковые методы.

Relying on structural analysis, the author treats the following concepts: the methodological principle of physics, the physical principle and the philosophical principle, showing that ontological, epistemological and logical constituents of principles can be singled out and making evident isomorphism of the structures of methodological and physical principles that makes it possible to apply the same methods to various types of research.

Ключевые слова: принцип, философский принцип, методологический принцип, физический принцип, экспликация, структура.

Key words: principle, philosophical principle, methodological principle, physical principle, explication, structure.

Понятие «принцип» используется практически во всех областях теоретической и практической деятельности человека, оставаясь, тем не менее, достаточно неоднозначным понятием. Введем рабочее определение понятия «принцип». В первом приближении под принципом будем понимать положение, принимаемое изначально в научном исследовании (для гипотетико-дедуктивной модели), обладающее достаточной степенью общности для данной области знания, выполняющее, как минимум, эвристическую и конструктивную функции [3].

Явное постулирование принципов, из которых с помощью логических приемов и вспомогательных гипотез строится теория, можно обнаружить, например, в работах И. Ньютона, А. Эйнштейна, П. Дирака. Подобные работы в области математики и геометрии называют аксиоматиками, а в области физики - гипоте-тико-дедуктивными моделями. В основе таких систем лежат поло-

© Безлепкин Е. А., 2014

*

Работа выполнена при поддержке фонда РГНФ проект № 13-03-00065.

жения метафизического характера, т. е. недоказуемые предположения. Подобную точку зрения занимает, например, Ю. С. Владимиров: «Аксиоматический подход имеет метафизический характер, - это задание исходных, недоказуемых ничем положений» [2, с. 83]. К примеру, специальная теория относительности базируется на двух принципах (постулатах) - принципе относительности Эйнштейна и принципе постоянства скорости света. В философских системах также можно выделить базовые принципы, например, принципы системы Б. Спинозы, которая построена по образцу дедуктивной геометрии Евклида: 1) существование субстанции; 2) признание явлений и процессов проявлениями (модусами) субстанции.

Экспликация понятия «методологический принцип физики»

Наиболее четкое определение методологического принципа дает А. Л. Симанов:

«Каждый принцип формируется на основе процесса конкретно-научного познания, выступая его итогом, квинтэссенцией познавательной практики и регулятивом этой практики. Тем самым специфицируется как содержание данного принципа, так и его функционирование. С другой стороны, любой методологический принцип связан по своей природе также с философскими взглядами и предпочтениями исследователя» [8, с. 7].

Здесь раскрыты следующие признаки методологического принципа: обозначена связь с уровнями познания (конкретно-научным и философским) и со взглядами (научными и философскими) исследователя; перечислены общие функции (отмечены онтологическая и гносеологическая). Однако определение не раскрывает структуру содержания понятия.

Другое определение предлагает Н. Ф. Овчинников. Он пишет:

«Нас интересуют процессы вызревания научных теорий, процессы их роста. Разнообразные истоки или корни этих процессов мы назовем принципами теоретизации. Поскольку эти принципы органически включены в методы построения теории, они могут называться и методологическими принципами» [6, с. 5].

Здесь подчеркнута связь принципа и метода, отмечена конструктивная функция принципа и отдельно обозначен принцип развития.

Обратим внимание на определение понятия «научный метод» В. К. Лукашевича, который подробно характеризует его структуру [4, с. 63]. Автор пишет, что как целое метод есть «знание, отра-

жающее одну из форм системной организации исследуемого объекта» [4, с. 77]. Добавим, что это знание реализуется как совокупность операций, необходимых для взаимодействия между объектом и познающим субъектом. Структура научного метода следующая.

Первый уровень - предметно-концептуальный - это «представление об одной из возможных форм системной организации исследуемого объекта» [4, с. 79]. Можно назвать этот уровень также онтологическим. Нам кажется, что метод не только отражает, но и воспроизводит онтологическую модель исследуемого объекта.

Второй - операционально-нормативный - «совокупность принципов, норм, правил, предписаний, регламентирующих целенаправленное взаимодействие исследуемого объекта и средств познания» [4, с. 79]. Можно назвать этот уровень также эпистемологическим. То есть, это - совокупность операций, направленных на реализацию концептуального уровня, а также на взаимодействие между субъектом и объектом.

Третий - логический - уточняет операциональное содержание метода, отбрасывая те познавательные действия, которые не вытекают с необходимостью из его логического содержания.

Описанные уровни научного метода не противоречат представленным определениям методологического принципа и поэтому могут быть переопределены как его уровни. Таким образом, мы получаем следующие уровни методологического принципа.

Первый - предметно-концептуальный - содержит онтологические основания методологического принципа. Например, среди оснований принципа объединения можно отметить представление о единстве мира. Это представление может быть либо формальным (возможность единого математического языка описания мира), либо содержательным (возможность единственного и минимального количества оснований для описания мира).

Среди наиболее интересных представлений единства в физике можно отметить так называемые «теории всего». Среди формальных теорий больше всего заслуживает внимания теория М. Тегмарка, который пишет, что «все структуры, которые существуют математически, существуют также физически» [12, р. 1]. Очевидно, что это - один из вариантов платонической концепции, однако Тегмарк превращает этот подход в теорию, «выводя» из своей гипотезы физически проверяемые следствия. Среди содержательных теорий более всего заслуживает внимания теория струн, которая кладет одно основание, одну сущность - протяженную струну - в основу описания мира.

Вторым уровнем является уровень регулятивов, который будет включать в себя совокупность правил-рекомендаций и правил-запретов. Для принципа объединения можно привести следующие регулятивы: регулятив принципа математизации (стремление к единому универсальному языку описания мира); регулятив принципа соответствия (требование непротиворечивости и преемственности физических теорий), регулятив принципа простоты (стремление к минимальному числу принципов описания мира). Эти регулятивы в научном исследовании будут реализовывать концептуальный уровень. Приведем, например, регулятив, называемый принципом Гем-пеля: «Если А и Б являются оба истинными и А обеспечивает объединенное описание явлений 1 и 2, в то время как Б дает разъединенное описание этих же явлений, тогда А может объяснить 1 и 2, а Б не может» [11, р. 206].

Третий - уровень реализации (функционирования) методологического принципа. Принцип объединения реализуется в виде редукции (например, попытка сведения электродинамики к механике, и наоборот) или синтеза (например, попытка синтеза квантовой механики и теории относительности) физических теорий. Об этом пишет, например, М. Бунге, называя редукцию и синтез «унификационными стратегиями» [10, р. 148-153].

Подчеркнём взаимосвязь уровней. Регулятивы обусловлены уровнем концептуальных оснований, который связывает средства познания между собой и с предполагаемым объектом познания. Функции детерминированы регулятивами, а следовательно, и концептуальными основаниями.

Приведем таблицу, раскрывающую структуру научного метода и методологического принципа.

Уровни Научный метод Методологический принцип

Первый Предметно-концептуальный Концептуальные основания

Второй Операционально-нормативный Регулятивы

Третий Логический Функции

Таким образом, методологический принцип физики представляет собой взаимосвязанную систему, которую можно сопоставить и - в определённых аспектах - отождествить со структурой научного метода.

Однако методологические принципы имеют свое особенное содержание, которое наглядно проявляется через анализ уровней методологии как системы.

В советской методологической литературе обычно эксплицируются три уровня методологии [8]. Во-первых, философская методология, которая «образует высший уровень методологического анализа, включающий мировоззренческую интерпретацию результатов науки, анализ общих форм и методов научного мышления, его категориального строя с точки зрения той или иной картины мира» [5, с. 21]. Во-вторых, общенаучная методология, которая «включает изучение общенаучных принципов, подходов и форм исследования» [5, с. 24]. Наконец, в-третьих, конкретно-научная методология, включающая «совокупность методов, принципов исследования и процедур, применяемых в той или иной отрасли науки» [5, с. 26]. Конкретно-научным методом будет, к примеру, газометрический метод определения активности каталазы. Общенаучные - формализация, алгоритмизация, вероятностный, статический метод, системный подход и пр.

Методологические принципы проявляются на всех уровнях методологии как системы. Операциональный и функциональный уровни методологического принципа можно зафиксировать на конкретно-научном уровне, т. е. в научных тестах в виде инвариантов теоретических операций ученых (например, стремление синтезировать или редуцировать группу исследуемых явлений к наименьшей группе, стремление объяснить группу явлений через принятую модель мира и т. д.).

На философском уровне можно зафиксировать проявление концептуального уровня методологического принципа, поскольку особенность этого уровня для методологических принципов -предельная абстрактность. Объектом методологического принципа физики выступает само знание, поэтому принципы становятся знанием о знании, вследствие чего их концептуальный уровень оказывается в большой степени абстрактным.

Таким образом, методологический принцип представляет собой объединение общего (связь с научным методом) и особенного (предельная абстрактность концептуального содержания). «Если в случае общего вид и содержание системы методологических принципов будет определять философская система, то в случае особенного они могут быть определены конкретно-научной теорией» [8, с. 7].

Экспликация понятия «физический принцип»

Методологические принципы принадлежат системе метатеоре-тического и теоретического знания, в то время как физические принципы - только системе теоретического знания. Поэтому дальнейшая задача - выявить существенные черты физических принципов.

Можно привести следующие примеры принципов (постулатов) физики: 1) общие законы природы имеют одинаковый вид во всех инерциальных системах отсчета (Эйнштейн - СТО); 2) скорость света в вакууме не зависит от скорости движения источников света и одинакова во всех инерциальных системах отсчета (Эйнштейн -СТО); 3) каждая точка, которой достигло волновое движение, является центром элементарных волн, причём огибающая этих элементарных волн будет волновой поверхностью в следующий момент времени (Гюйгенс - волновая оптика).

Вначале проанализируем, как В. С. Степин и В. П. Бранский описывают генезис физических принципов. В. С. Степин пишет: «Связь основания теории с картиной мира находит выражение не только в содержательной структуре понятий, но и в организации теоретических высказываний. Корреляции между конструктами картины мира фиксируются в особых типах высказываний, которые являются теоретическими принципами» [9, с. 194]. Высказывания, которые фиксируют «признаки конструктов картины мира и их связи, относятся к типу принципов, в которых характеризуется структура реальности, исследуемой в рамках соответствующей науки» [9, с. 194]. К примеру, механическая картина мира постулировала передачу взаимодействий между атомами без промежуточной среды. Это - принцип дальнодействия Ньютона.

Картина мира может быть связана с основаниями нескольких теорий, и в таком случае соответствующий принцип может быть переформулирован в рамках использующей его теории. Так, например, принцип дальнодействия в рамках электродинамики Ампера формулируется как принцип мгновенного распространения по прямой сил электрического и магнитного действия (принцип Ампера). Экспликацию понятия «теоретический (физический) принцип» В. С. Степин связывает с понятием «картина мира». Под последней он понимает некоторую систему «общих представлений об "устройстве" природы» [9, с. 181]. Таким образом, генезис физических принципов у него происходит в картине мира.

Под физическими принципами В. П. Бранский понимает совокупность двух видов принципов. Первые - умозрительные принципы. Опишем процесс их генезиса. Вначале происходит идеализация накопленного теоретического материала в виде предельных представлений (например, представление о материальной точке). Затем, наблюдая некоторый образ (гештальт), исследователь заменяет его элементы идеализациями. «Замещая в эмпирическом представлении о рое мошек каждую мошку материальной точкой, получаем модель идеального газа» [1, с. 40].

Вторые - теоретические принципы. Это «умозрительный принцип, позволяющий из множества возможных математических структур выбрать такую, которая является выражением фундаментального теоретического закона» [1, с. 46]. Например, с помощью галилеевского принципа инерции Ньютон из множества возможных уравнений движения материальной точки выбрал свое уравнение движения. Следует отметить, что принципы, принадлежащие разным умозрительным концепциям, считаются независимыми.

Идеи Бранского мы считаем расширением и дополнением идей Степина по той причине, что первоначальный процесс генезиса физических принципов у первого автора происходит через идеализацию старого эмпирического и теоретического знания, которое можно трактовать как физическую картину мира у второго автора.

Таким образом, физический принцип обладает совокупностью следующих элементов: концептуальное содержание, связанное с накопленным теоретическим материалом (картина мира); нормативные и функциональные проявления (подгруппа теоретических принципов). Поэтому, нам кажется, структуры методологических принципов физики и физических принципов схожи. Рассмотрим, например, принцип дальнодействия Ньютона: передача через пустоту действия силы тяготения между атомами. Предметно-концептуальный уровень выражен в понятиях, связанных с механической картиной мира: пустота (пустое пространство), атом, сила, тяготение. Операционально-нормативный уровень представлен тем, что принцип выражает некоторый регулятив (запрет). Например, нет посредников передачи силы, скорость света ограничена и постоянна. Регулятив является высказыванием, которое структурирует модель мира (принцип дальнодействия отрицает наличие «посредников» (промежуточной среды) передачи силы от частицы к частице). Логический уровень связывает принцип (его концептуальное содержание) с определенной теорией, в данном случае - с классической механикой Ньютона.

Отметим, что при замене элемента из концептуального уровня изменяются остальные уровни и принцип логически связывается с другой картиной мира, соответственно - с другой теорией. Например, возьмем третий закон (принцип) Ньютона: равенство действия и противодействия. При замещении концептуального элемента «сила тяготения между материальными точками» элементом «сила магнитного взаимодействия между элементами тока» получим принцип Ампера, который связан с электромагнитной картиной мира.

Таким образом, мы приходим к выводу о том, что структуры методологических и физических принципов изоморфны друг другу.

Определение понятия «философский принцип»

Философски принципы могут иметь аксиологическое, гносеологическое, метафизическое или онтологическое содержание. Например, среди аксиологических принципов - категорический императив И. Канта. Нас интересуют две разновидности, касающиеся понятия объективной реальности, - это онтологические и метафизические принципы. Мы считаем, что имеет смысл разграничить их.

Под первыми будем понимать такие принципы, которые фундируют соответствующие им физические принципы. Они со временем становятся фундаментом некоторой теории (т. е., онтологические принципы могут быть переведены в категорию физических принципов при технологической возможности провести подтверждающий эксперимент). Идеал теории, содержащей физические принципы в своем ядре, - это гипотетико-дедуктивная теория (или модель), из которой затем можно получить определенные следствия, проверяемые в эксперименте. Эти следствия и устанавливают относительную истинность или ложность фундаментального физического принципа (принципов), лежащего в основе проверяемой теории. Так, например, модель реальности, представленная как совокупность дискретных атомов и пустоты (Демокрит, Эпикур, Бошкович, Бойль, Ньютон), выраженная в принципе атомизма, эволюционировала от античности до середины XVIII в. Ее развивали такие ученые, как Р. Бойль и Дж. Дальтон. Создание научной теории стало возможно в ХУШ-Х1Х вв., когда физика и химия стали базироваться на точных экспериментальных данных. Экспериментальное подтверждение атомной гипотезы нашёл Дж. Дальтон, переведя онтологический принцип атомизма в физический. С помощью такого перевода ему удалось создать атомно-молекулярную теорию.

Метафизические принципы нельзя проверить на опыте (в этом смысле они спекулятивны). Тем не менее они доступны косвенной проверяемости через выведенные из них следствия. Они составляют более глубокий уровень философских принципов в целом. Мы считаем метафизическим, например, принцип всеобщей универсальной взаимосвязи. По сути, именно они фундируют онтологические принципы, а те в свою очередь составляют основу как для физических, так и для методологических принципов. Философские принципы в основном можно считать метафизическими. Так, если вспомнить субстанцию Спинозы, то такой принцип может привести к идее о возможности геометризации физики (т. е. рассмотрение материи, состоящей из вещества и полей как искривления обобщенного пространства-времени (субстанции)), что первым пытался сделать А. Эйнштейн.

По итогам анализа приведем таблицу, в которой зафиксируем связи исследованных принципов (как целостной взаимосвязанной системы).

Метафизические принципы

Онтологические принципы

Теоретическое исследование

физические принципы методологические принципы

Список литературы

1. Бранский В. П. Философские основания проблемы синтеза релятивистских и квантовых принципов. - Л.: Изд-во ЛГУ, 1973. - 175 с.

2. Владимиров Ю. С. Метафизика. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2009. - 568 с.

3. Лебедев С. А. Философия науки: краткая энцикл. - М.: Академ. проект, 2008. - 691 с.

4. Лукашевич В. К. Научный метод: Структура, обоснование, развитие. -Минск: Навука 1 тэхтка, 1991. - 207 с.

5. Методология в сфере теории и практики. - Новосибирск: Наука, 1988. - 305 с.

6. Овчинников Н. Ф. Принципы теоретизации знания. - М., 1996. - 214 с.

7. Природа научного познания: Логико-методологический аспект. -Минск: Изд-во БГУ, 1979. - 272 с.

8. Симанов А. Л., Стригачев А. Методологические принципы физики: общее и особенное. - Новосибирск: Наука, 1992. - 222 с.

9. Степин В. С. Теоретическое знание. - М.: Прогресс-Традиция, 2000. -744 с.

10. Bunge M. Two Unification Strategies: Analysis or Reduction, and Synthesis or Integration // Otto Neurath and Unity of Science. - Springer, 2011. - P. 145156.

11. Sober E. Two uses of unification / The Vienna Circle and Logical Empiricism. - Kluwer academic publishers, 2003. - P. 205-214.

12. Tegmark M. Is "the theory of everything" merely the ultimate ensemble theory? // Annals of Physics. - 1998. - № 270. - P. 1-51.