Научный метод

«Цель каждой науки - объяснить наблюдаемые явления и сформулировать обобщения, позволяющие предсказать связь между этими и другими явлениями. К таким объяснениям и обобщениям приходят, пользуясь своего рода упорядоченным здравым смыслом - так называемым научным методом; однако было бы трудно свести этот метод к простому набору правил, применимых во всех областях науки. Один из основных принципов научного метода - это отказ от слепого доверия к авторитету, отказ от признания того или иного положения верным только потому, что какой-то учёный настаивает на его справедливости. Учёный всегда сохраняет некоторую долю скепсиса и требует, чтобы всякое наблюдение было подтверждено другим исследователем. Сущность научного метода состоит в постановке вопросов и поисках ответов на них, но это должны быть «научные» вопросы, вытекающие из наблюдений и экспериментов, и «научные» ответы, которые могут быть проверены новыми наблюдениями и экспериментами.

Основа научного метода и первоисточник всех научных данных - это точное, внимательное наблюдение и эксперимент, свободные от предвзятого подхода и носящие по возможности количественный характер. Наблюдения и эксперименты можно затем подвергнуть анализу, т.е. разложить на более составные части, с тем чтобы привести наблюдаемые явления в некоторую систему. После этого можно вновь произвести синтез (т.е. соединение) частей и исследовать их взаимодействия. На основе этих наблюдений учёный строит гипотезу - предположение относительно природы наблюдаемого факта, о возможных связях между рядом событий или даже о существовании между различными событиями отношений причины и следствия. Именно в построении гипотез наиболее отчётливо выступают различия между учёными и именно здесь проявляет себя истинный гений. Способность усматривать в массе фактов нечто существенное и находить возможную основу взаимосвязи этих фактов - качество очень редкое.

Нужно подчеркнуть, что наука не движется вперёд путём одного лишь накопления фактов или одного лишь выдвижения гипотез. В большинстве научных исследований оба процесса идут рука об руку: выдвигается гипотеза, делается наблюдение, гипотеза пересматривается, производится новое наблюдение и т. д. Учёный, приступая к исследованию, имеет возможность опираться на ряд уже известных фактов, на основе которых он строит «рабочую гипотезу», помогающую ему планировать собственные эксперименты. Когда его наблюдения не согласуются с его гипотезой, ему приходится подвергнуть сомнению либо справедливость своей гипотезы, либо точность своих наблюдений. Тогда он повторяет наблюдение, причём нередко изменяет постановку опыта, с тем чтобы подойти к исследуемому явлению с другой стороны, или же использует другую методику. Если он вполне убеждается в том, что его наблюдение правильно, он либо отбрасывает свою гипотезу, либо вносит в неё поправки, позволяющие объяснить новое наблюдение. Каждое новое наблюдение в конечном итоге должно или находиться в согласии с гипотезой, или противоречить ей, однако часто бывает трудно поставить эксперимент таким образом, чтобы получить чёткий ответ - отрицательный или положительный.

Гипотезы непрерывно совершенствуются и подвергаются дальнейшей разработке. Лишь немногие учёные рассматривают какую-либо гипотезу, сколько бы раз она ни была проверена, как абсолютную и всеобщую истину. На гипотезу смотрят просто как на наибольшее доступное в данный момент приближение к истине, действительное лишь в определённых условиях. …

После того как для объяснения некоторой совокупности фактов выдвинута та или иная гипотеза, из неё можно логически вывести определённые следствия. В такой науке, как, например физика, и в меньшей степени - в биологии гипотезы и их следствия можно формулировать в математических понятиях и из них можно выводить сложные и далеко идущие заключения. На основе этих заключений можно предсказывать результаты других наблюдений и экспериментов. Таким образом, проверка той или иной гипотезы состоит в том, чтобы выяснить, позволяет ли она делать верные предсказания. Если гипотеза представляет собой просто обобщение, то может оказаться достаточным дополнительно исследовать некоторое число примеров и выяснить, оправдывается ли обобщение и в этих случаях. Более сложные гипотезы, которые обычно не поддаются непосредственной проверке, можно испытывать, проверяя, соответствуют ли действительности некоторые их логические следствия. Гипотеза должна быть доступна той или иной экспериментальной проверке - из неё должны вытекать следствия, которые можно каким-то образом проверить, - иначе это будет просто умозрительное заключение.

Гипотеза, согласующаяся с множеством разнообразных наблюдений, становится теорией. По определению, данному в словаре Уэбстера, теория - это «приемлемый в научном отношении общий принцип, предложенный для объяснения тех или иных явлений; анализ некоторого комплекса фактов в их идеальных взаимоотношениях». Хорошая теория связывает между собой с определённой точки зрения факты, которые раньше казались не имеющими отношения друг к другу и не могли быть объяснены на общей основе. Хорошая теория развивается; она распространяется на дополнительные факты, по мере того как они становятся известными. Она позволяет даже предсказывать новые факты и предполагать новые связи между явлениями.

Хорошая теория, показывая нам связи между отдельными группами фактов, упрощает и делает более ясным наше понимание явлений природы. … Уильяму Оккаму, философу XIV в., принадлежит изречение: «Сущности не следует умножать без необходимости». Этот принцип экономии (часто называемый «бритвой Оккама», так как она «сбривает» с теории всё, кроме её чистых основ) означает, что не следует постулировать никаких сил или причин, кроме тех, которые необходимы для объяснения наблюдаемых явлений. На практике это значит, что следует предпочесть самую простую теорию, которая удовлетворительно объясняет все известные факты. …

В противоположность этому плохая теория рано или поздно приведёт к нелепостям или к явным непримиримым противоречиям. Нередко случается, что на известном этапе развития наших знаний имеющиеся данные могут быть одинаково хорошо объяснены двумя или даже несколькими взаимоисключающими теориями; но с накоплением новых наблюдений и экспериментальных данных одна из них (а иногда и обе!) оказываются опровергнутой.

Следовательно, научный метод состоит в том, чтобы производить точные наблюдения и сопоставлять эти наблюдения таким образом, чтобы привести наблюдаемые явления в определённую систему. Затем мы пытаемся найти гипотезу, которая позволяла бы объяснить не только уже установленные факты, но и новые факты по мере их обнаружения. …

В большинстве научных исследований одна из конечных целей состоит в том, чтобы объяснить причину какого-то явления, однако строгое доказательство наличия прямой причинной связи между двумя событиями получить чрезвычайно трудно. Если среди обстоятельств, приводящих к определённому событию в самых различных случаях можно обнаружить некоторый общий фактор, то возможно, что этот фактор и является причиной события. Трудность заключается в том, чтобы убедиться, что это - единственный фактор, общий для всех случаев.

Этот метод выявления общего для самых различных случаев фактора, который может быть причиной изучаемого события, редко служит полноценным доказательством именно потому, что трудно быть уверенным в отсутствии какого-нибудь другого общего обстоятельства. …

Существует ещё один метод выявления отношений причины и следствия. Если два комплекса обстоятельств различаются только одним фактором, причём комплекс, содержащий этот фактор, приводит к данному событию, а другой к нему не приводит, то этот фактор можно считать причиной события. …

Существует и третий способ выявления отношений причины и следствия. Если количественное изменение определённого фактора приводит к параллельному изменению предполагаемого следствия, то возможно, что этот фактор и служит причиной изменения. …

При всяком эксперименте учёный должен постоянно остерегаться «тенденциозности» в самом себе, в исследуемом объекте, в показаниях приборов и в плане постановки опыта. Правильное построение экспериментов - это целая наука, но в этой науке могут быть сформулированы лишь общие правила.

Гипотеза, которая была проверена и оказалась соответствующей фактам и способной служить основой для верных предсказаний, может быть названа теорией, принципом или законом. Называя какое-либо положение «законом», мы как бы придаём ему оттенок большей надёжности и достоверности, чем тогда, когда называем его «теорией», однако часто оба эти слова употребляются как равнозначные».


К. Вилли - «Билогия». «Введение. Биология и научный метод». (Русское издание, Москва, 1968 год).