История науки

Во многих случаях систематическое наблюдение используется для проверки какой-то ГИПОТЕЗЫ. Гипотеза – это предположение о существовании какого-то явления, или о механизме какого-то процесса. Гипотезу нужно проверить; если гипотеза подтвердится, то она станет маленькой теорией. Впрочем, и опровержение гипотезы тоже является научным результатом, не менее, а зачастую и более важным, чем её подтверждение.

Более эффективным методом является ЭКСПЕРИМЕНТ. В ходе эксперимента исследователь воздействует определенным образом на изучаемый объект и смотрит, что произойдет. В настоящее время эксперимент является основным методом в большинстве естественных наук.

Эксперимент недостаточно поставить, его результаты нужно ещё объяснить. Как говорят в науке, из него нужно сделать ВЫВОД.

Вообще говоря, объяснить результаты можно по-разному. ИДЕАЛЬНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ – это такой эксперимент, результаты которого можно объяснить одним единственным способом.

О том, как следует ставить эксперименты, приближающиеся к идеальным, мы расскажем в следующем параграфе.

Не во всех областях знания эксперимент возможен. Из-за большой удаленности объектов исследования он невозможен, например, в астрономии. Поэтому основным методом астрономических исследований продолжает оставаться систематическое наблюдение.

Важным методом научных исследований является РАЗМЫШЛЕНИЕ. Ибо в науке важно не только получить новые факты, но и понять, что же за ними стоит.

Исследователей, для которых размышление является главным методом работы, можно в первом приближении разделить на две группы: НАТУРФИЛОСОФОВ и ТЕОРЕТИКОВ.

Натурфилософы просто размышляют о том, как может быть устроена природа. Они обычно не стремятся как-то проверять свои догадки с помощью наблюдений или экспериментов. Пусть это сделает кто-то когда-нибудь потом.

Иногда натурфилософы высказывают гениальные догадки. Так, древнегреческие натурфилософы Левкипп (V в до н. э.) и Демокрит (460–370 лет до н. э.) высказал предположение о том, что материя состоит из атомов. Однако эта догадка никак не повлияла на развитие науки, поскольку проверить её в древнегреческие времена было невозможно. Более того, из неё нельзя было вывести никаких следствий, на основании которых можно было предложить план дальнейших интересных исследований. Несмотря на свою правильность (которая была доказана только в XIX веке) гениальная идея Левкиппа и Демокрита для развития науки оказалась бесплодной.

В 1810 году немецкий натурфилософ Лоренц Окен (1779–1851) выдвинул идею о том, что все крупные живые организмы построены из кирпичиков, сходных с инфузориями. Тридцать лет спустя эта идея легка в основу созданной Матиасом Шлейденом (1804–1881) и Теодором. Шванном (1810–1882) клеточной теории. Однако Л. Окен никак не доказал свою идею и даже не пытался её доказать. На развитие современной Окену науки она не повлияла.

В 1841 году немецкий врач Юлиус Майер (1814–1878) на основании некоторых общих (и, частично, неправильных) соображений высказал идею о «сохранении сил» в природе. Казалось бы, эту идею ожидала судьба клеточной теории Л. Окена. Однако к этой идее чуть позже пришел физик-экспериментатор Джеймс Джоуль (1818–1894), который экспериментально проверил следствия из неё. В результате идея Ю. Майера не пропала для науки – из неё вырос фундаментальный Закон Сохранения энергии.

В середине XIX века в науке появилась новая профессия – ФИЗИК-ТЕОРЕТИК. Физик теоретик сам не занимался ни наблюдениями, ни экспериментами. Он или математически обрабатывал результаты экспериментов, выполненных другими исследователями, или с помощью математики выводил следствия из каких-то предположений. Эти следствия в дальнейшем проверялись экспериментаторами.

Теоретик, так же, как и натурфилософ, занимается размышлениями. Но, в отличие от натурфилософа, он взаимодействует с исследователями, занимающимися экспериментами и наблюдениями. Поэтому работа теоретика оказывается более плодотворной.

В настоящее время теоретики работают не только в физике, но и в других науках. Как правило, это исследователи, хорошо владеющие математикой и использующие в своей работе математический аппарат. Но не всегда.

Во второй половине XX веке сформировался новый метод исследования: КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ. При компьютерном моделировании наши представления об устройстве тех или иных систем закладываются в мощный компьютер, который просчитывает поведение системы в разных условиях. Компьютерное моделирование допускает эксперименты над моделью, заключающиеся во включении в модель какого-то внешнего воздействия. Во многих случаях компьютерные эксперименты обходятся значительно дешевле, чем эксперименты над реальными объектами.

В традиционной биологии рассматривалось два типа экспериментов: эксперименты in vivo над целым живым объектом, и эксперименты in vitro над выделенными из живого объекта компонентами. В недавнее время в науке появился новый термин «эксперимент in silicio (в кремнии)» – эксперимент над компьютерной моделью природного объекта. Он ставится, в принципе так же, как и эксперимент над реальными объектами.

Профессор Гребин из романа Владимир Федоровича Тендрякова (1923–1984) «Покушение на миражи», разработал компьютерную модель истории раннего христианства и проводил с нею эксперименты. В одном из экспериментов Иисус Христос погиб в самом начале своей проповеднической деятельности. Модель выдала неожиданный результат: в группе апостолов появился новый лидер, психологически очень похожий на Иисуса.

Вопросы:

**. Какие методы научных исследований Вы можете назвать?

**. Чем отличается случайное наблюдение от систематического?

**. В чем преимущество эксперимента перед наблюдением?

**. Приведите примеры разных научных дисциплин, в которых эксперимент невозможен.

**. Что такое гипотеза?

**. Чем натурфилософы отличаются от теоретиков?

**. Какую роль в современной науке играет компьютерное моделирование?

Вопросы для любителей подумать:

**. Какие методы можно использовать, пытаясь решить проблему Происхождения Жизни?

**. Как по-Вашему, полезна ли натурфилософия для развития науки?

**. Предложите эксперимент, с помощью которого можно было бы показать, что углерод поступает в растущее растение не из почвы, а из воздуха.

**. Читали ли Вы роман В. Ф. Тендрякова «Покушение на миражи»? Понравился ли он Вам?

**. Какие методы имеет смысл использовать для предсказания возможных последствий крупномасштабного конфликта с применением ядерного оружия?

Алгоритм научного исследования

Давайте попробуем сформулировать типичные алгоритмы (правила), которыми руководствуется человек науки в своей работе.

То ли путем наблюдения, то ли в эксперименте обнаружен факт, который мы для определенности обозначим буквой С. Этот факт как-то нужно объяснить.

В распоряжении исследователя есть набор ранее созданных научных теорий А1, А2, А3 и т. д. Из этого набора нужно найти такую, которая дает естественное объяснение факту С. Если такая теория найдена, и она единственная, то на этом можно успокоиться: ничего более из факта выжать не удастся. Нужно подготовить статью для научного журнала и переключиться на другую работу. Но может возникнуть более интересная ситуация, когда факт или не объясняется ни одной из теорий, или объясняется несколькими теориями, логически несовместимыми друг с другом.

В первом случае разумно заняться созданием ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ (ИК), позволяющих естественным образом объяснить обнаруженный факт. При этом хорошо бы создать не одну конструкцию, а несколько. Эти конструкции мы можем обозначить значками В1, В2, В3 и т. д.

По поводу каждой из этих конструкций встает два вопроса: имеют ли эти конструкции отношения к реальной действительности вообще, и имеют ли они отношения к факту С в частности.