Предпосылки возникновения и постановки проблем

Научная проблема представляет собой результат осознания возникшей в науке проблемной ситуации, связанной с трудностью развития дальнейшего познания. Об этом свидетельствует этимология древнегреческого слова problema, означающего преграду, трудность или задачу. Обычно под задачей подразумевают либо частную, конкретную проблему, которая возникает при решении сложной, разветвленной проблемы, либо вопрос, на который существует готовый ответ. Именно в последнем смысле вопросы рассматриваются в практике обучения, когда они используются для проверки усвоения учебного материала. Понятие о задаче как части общей проблемы, для которой существует единая парадигма, близко по смыслу решению головоломок в понятии нормальной науки Т. Куна.

Анализ проблемной ситуации в конечном счете и приводит к постановке новых проблем, что в свою очередь требует необходимость их выбора. Именно выбор определяет не только последовательность решения проблем, но и направление дальнейшего научного поиска в целом. Действительно, любое исследование оптимально призвано решить определенную проблему, которая в свою очередь влечет множество других проблем. Как справедливо замечает Луи де Бройль: «Каждый успех нашего познания ставит больше проблем, чем решает» (Брюль де Л., 1962, с. 317).

Последовательность выдвижения проблем в ходе научного поиска, согласно Попперу, может быть представлена следующей схемой:

Р >7Т-> ЕЕ-* Р2,

где Pj обозначает исходную проблему, ТТ — пробную теорию (tentative theory), ЕЕ — элиминацию ошибок теории (error — elimination) и i*2 — новую проблему.

Под пробной теорией следует понимать гипотезу (в крайнем случае гипотетико-дедуктивную систему), устранение ошибок которой приводит к новой проблеме, а разрешение последней — к другой проблеме. Этот процесс в принципе нельзя считать завершенным даже тогда, когда в результате многократных проверок найдена достаточно обоснованная и общепризнанная теория, которую зачастую рассматривают как окончательно истинную и не нуждающуюся в дальнейшем развитии. Такой теорией считалась, например, классическая механика Ньютона, признававшаяся почти полтора столетия парадигмой исследования в классической физике. Однако рано или поздно в любой естественно-научной или фактуальной теории обнаруживаются определенные дефекты, связанные прежде всего с неадекватностью некоторых ее выводов при сопоставлении с действительностью. Отчетливее всего эта неадекватность выявляется при попытках распространения теории за прежние границы ее применимости. Так, например, принципы классической механики оказались несостоятельными при исследовании термодинамических и электромагнитных процессов классической физики, не говоря уже о явлениях, изучаемых в квантовой физике и в теории относительности.

Неадекватность теории действительности, наличие аномальных фактов, противоречащих теории, сначала может быть обнаружено в прежней области ее применения. Это также ставит проблемы перед учеными. Однако от старых теорий, хорошо обоснованных и проверенных с помощью соответствующих наблюдений и экспериментов, никогда полностью не отказываются в науке. Как отмечалось выше, их стараются вначале модифицировать так, чтобы они оказались способными объяснить вновь обнаруженные аномальные факты. Когда же это не удается, возникает проблема поиска новой теории, которая в результате оказывается более глубокой и общей, чем прежняя. Так, например, общая теория относительности явилась дальнейшим развитием и обобщением классической теории тяготения, а квантовая механика — классической механики Ньютона. Хотя такое обобщение отнюдь не сводится к формальнологической операции расширения объемов понятий классических теорий, тем не менее их понятия и принципы оказываются предельными или частными случаями понятий и принципов новых неклассических теорий. С этой точки зрения, выдвижение и постановка новых проблем в наиболее развитых науках вено связана с обобщением прежних теорий. Поэтому устранение дефектов прежних теорий в приведенной выше схеме Поппера в конечном итоге сводится либо к модификации старых теорий, либо к поиску новых, более общих теорий. В связи с этим нам бы хотелось обратить внимание читателей на то, что в отечественной литературе, в частности популярной, нередко при анализе возникновения проблем и развития научного знания в целом, обычно чрезмерно подчеркивается их детерминированность потребностями общественной практики, задачами совершенствования производительных сил и социальных отношений в обществе. В общей форме с таким утверждением нельзя не согласиться, но не следует забывать, что наука обладает относительной самостоятельностью развития, которая выражается в автономном процессе возникновения и развития ее проблем, понятий и теорий.

В настоящее время вряд ли кто будет связывать появление каждой проблемы в науке с потребностями практики, хотя такие подходы к развитию науки с позиций экономического детерминизма в прошлом встречались неоднократно. Нельзя, конечно, отрицать определяющей роли общественной практики, потребностей материального производства и социальной жизни в развитии научного познания в целом, и особенно в период становления самой науки. Даже сейчас немало проблем в естествознании и технических науках возникает под воздействием запросов материального производства, совершенствования его технологии, повышения качества выпускаемой продукции и улучшения условий труда. Такие крупнейшие достижения современной научно-технической революции, как овладение атомной энергией, освоение космоса, автоматизация и механизация технологических процессов, широкое внедрение промышленных роботов и компьютеризация — вот далеко не полный перечень тех результатов, которых удалось добиться именно благодаря постановке проблем и задач со стороны производства и общественной практики в целом. Однако сама постановка и тем более решение этих проблем стали возможны благодаря наличию определенного теоретического «задела» в соответствующих отраслях научного знания. Это, конечно, не означает того, что в этих науках уже существовали готовые ответы на вопросы, поставленные практикой, но тем не менее имеющийся в них теоретический аппарат давал возможность поставить новые проблемы, которые решали задачи, выдвинутые современной практикой.

Ярким тому примером может служить практическая проблема усовершенствования и автоматизации вычислительных процессов, ставшая особенно актуальной при расчетах космических аппаратов, ядерных реакторов и других сложных устройств. Прежние механические средства вычисления в виде арифмометров и калькуляторов не обладали необходимым быстродействием, и поэтому возникла проблема создания электронных вычислительных машин (ЭВМ), или компьютеров. Наряду с постановкой и решением чисто технических проблем возникли и теоретические проблемы создания программного обеспечения для них, в частности создания различных формальных языков программирования. Основой для создания таких языков стала символическая, или математическая, логика, которая до этого успешно применялась для исследования проблем оснований математики. Идеи и принципы математической логики способствовали точной постановке и эффективному решению проблемы создания математического обеспечения для быстродействующих вычислительных средств, алгоритмизации множества так называемых массовых проблем, допускающих точное описание с помощью логико-математических методов. Уже этот пример ясно свидетельствует, что в реальном процессе научного исследования практические и теоретические проблемы взаимодействуют друг с другом. Практическая потребность, выраженная в форме четко поставленной проблемы, приводит к выдвижению чисто теоретических проблем, решение которых способствует дальнейшему автономному, относительно самостоятельному развитию возникшей теории. Результаты теоретических исследований либо непосредственно, либо чаще всего впоследствии находят применение при решении практических проблем.

Таким образом, процесс выдвижения проблем носит сложный, противоречивый и нередко запутанный характер, поскольку в нем взаимодействуют не только практика и теория, но и различные другие факторы, такие, как интеллектуальный климат эпохи, ее мировоззрение и философия. В связи с этим интересно отметить, что нередко фундаментальные проблемы науки возникают под влиянием онтологических философских идей, которые в западной литературе называют метафизическими принципами.

Поскольку научные теории служат для объяснения определенной группы явлений, постольку ее идеи и принципы имеют определенное сходство с более общими онтологическими идеями, с помощью которых философы пытаются с единой точки зрения объяснить все существующие явления. Конечно, такие идеи имеют слишком общий и абстрактный характер, чтобы использовать их в качестве конкретного объяснения конкретных явлений. Действительно, подобные идеи и воззрения являются чаще всего результатом интуиции и воображения, которые нуждаются в дальнейшей проверке и уточнении. Однако нередко они оказываются полезными в качестве определенных регулятивных и эвристических средств научного исследования, а также источником возникновения конкретных научных проблем. Вопрос об этом подробно обсуждал И. Агасси в работе «Природа научных проблем и их корни в метафизике»9. Анализируя работы Кеплера, Ньютона, Фарадея и других ученых, он показывает, что в них они сознательно или стихийно ориентировались на определенные философские идеи при решении конкретных научных проблем. Однако эти идеи и принципы непосредственно не входят в состав специальных научных теорий и поэтому осуществляют регулятивную функцию в процессе научного поиска. Правда, в сравнении со специальными научными регулятивными принципами, такими, например, как принцип соответствия, дополнительности и даже простоты теорий, они имеют более общий и онтологический характер. Чаще всего воздействие мировоззренческих идей на возникновение научных проблем выражается через процесс формирования соответствующей научной картины мира. Общее представление о мире как огромной четко функционирующей машине выдвинуло перед классической механикой множество конкретных научных проблем по исследованию законов движения земных и небесных тел. На этой же основе сформировались основополагающие принципы строгого механического детерминизма, причинности и абсолютного движения.

Идея о существовании физических полей, возникшая у М. Фарадея в связи с исследованием электромагнитных явлений, впоследствии стала элементом новой картины мира. Она явилась источником возникновения ряда конкретных научных проблем, в частности новой неклассической теории тяготения. Как известно, ее идеи были воплощены в общей теории относительности А. Эйнштейна, согласно которой свойства пространства—времени в данной области определяются действующими в ней полями тяготения. В наше время в научную картину мира все настойчивее вторгаются идеи о самоорганизующейся и эволюционирующей Вселенной, которые, в свою очередь, выдвигают перед конкретными науками новые проблемы по исследованию специфических механизмов самоорганизации в разнообразных системах, начиная от простейших гидродинамических и физико -химических процессов и кончая сложноорганизованными живыми и социальными системами.

Отмечая влияние мировоззренческих и философских идей на возникновение конкретных научных проблем, не следует забывать и об обратном их воздействии на происхождение философских проблем. В связи с труднопреодолимыми негативными взглядами на роль философии, усиленными позитивистской пропагандой, этот вопрос приобретает важное значение. На него в свое время обратил внимание К. Поппер, когда критиковал позитивистские взгляды В. Витгенштейна. Последний, как известно, считал философские суждения и принципы бессмысленными утверждениями и в качестве примера ссылался чаще всего на философское учение Гегеля. Соответственно этому, он ставил перед своими сторонниками задачу — выявлять бессмысленность утверждений традиционной философии посредством лингвистического анализа языка. Руководствуясь такой программой, представители лингвистической философии занялись анализом обычного языка, а неопозитивисты — ограничились логическим анализом языка науки.

В противовес этому, Поппер заявлял, что все выдающиеся философы как прошлого, так и настоящего решали отнюдь не бессмысленные и совсем не простые лингвистические задачи, а наиболее фундаментальные проблемы, которые выдвигались развитием научного познания и социальной практики своего времени. В качестве примера он подробно анализирует, как исторически возникла центральная доктрина Платона о формах и идеях в связи с кризисом в древнегреческой науке после открытия несоизмеримых отрезков, например, иррационального числа — корня квадратного из двух. Рассматривая этот и другие примеры, Поппер приходит к выводу, что «подлинные философские проблемы всегда имеют корни в настоятельных задачах вне философии, и они исчезнут, если эти корни будут разрушены». К числу таких задач вне рамок философии он относит, например, потребности космологии, математики, политики, религии и социальной жизни. Это и вполне понятно, если учесть, что философия, в отличие от конкретных наук, не имеет особого предмета исследования и занимается прежде всего исследованием мировоззренческих проблем, связанных с анализом принципов и методов развития человеческого знания вообще и научного в частности.

Что касается вопроса о постановке, и тем более точной формулировке научных проблем, то здесь многое зависит от уровня теоретической зрелости той или иной отрасли науки, состояния ее эмпирической и экспериментальной базы, перспектив дальнейшего развития соответствующей отрасли знания и науки в целом. Все эти условия имеют интерсубъективный характер, и с ними должен считаться любой исследователь, приступающий к решению проблем в определенной области науки. Однако не менее значительную роль при постановке проблем играют субъективные особенности ученых, занятых научными исследованиями. К ним следует отнести не только личный опыт, квалификацию, одаренность и т. п., но и умение видеть точки роста науки, наиболее эффективные направления научного поиска, смелость в выдвижении новых идей и тщательность в проверке полученных результатов. Но эти психологические качества присущи лишь талантливым исследователям, обладающим высокоразвитой интуицией, воображением и творческим потенциалом, и в то же время способным критически оценивать как собственные, так и чужие результаты. Не случайно поэтому наиболее актуальные и в особенности фундаментальные проблемы науки выдвигаются, как правило, выдающимися учеными, много и плодотворно поработавшими в своей науке, хорошо представляющими себе трудности научного поиска и способными правильно наметить стратегию дальнейшего ее развития.

История науки знает немало примеров, когда выдающиеся ее представители на многие десятилетия вперед определяли основные вехи развития своей науки, формулируя наиболее фундаментальные ее проблемы. Хорошо известно, что Ньютон, заложив основы классической механики и теории гравитации, выдвинул также ряд новых проблем, которые предстояло решить другим ученым. Наиболее актуальной он считал анализ природы гравитации, или тяготения. Хотя он признавал, что тяготение «действует согласно изложенным... законам и вполне достаточно для объяснения всех движений небесных тел и моря», тем не менее считал, что эти законы устанавливают лишь количественную связь между «тяготеющими массами». Качественную природу тяготения он оставил исследовать другим ученым. А. Эйнштейн в общей теории относительности объяснил механизм тяготения, использовав введенное им понятие гравитационного поля и установив равенство тяготеющей и инертной масс. Благодаря этим открытиям было подорвано представление «о мгновенном дальнодействии гравитационных сил», однако природа тяготения до настоящего времени полностью не объяснена. В частности, до сих пор остаётся спорным вопрос о существовании гравитонов как особых частиц поля тяготения.

Замечательным образцом постановки новых проблем в области физики служит известная книга И. Ньютона «Оптика», в которой были сформулированы не только важнейшие проблемы учения о свете, но и изложены основные методы исследования физических явлений, в частности его известный метод принципов. Хотя впоследствии некоторые из проблем оптики, поставленных Ньютоном, оказались малоперспективными вследствие появления новой волновой концепции света, тем не менее остальные способствовали творческим поискам ученых на протяжении многих десятилетий. К тому же корпускулярная теория света вновь возродилась в идее фотонов как квантово - механических объектов светового поля.

Более близким к нашему времени примером является программа исследования наиболее актуальных проблем математики, впервые сформулированная знаменитым немецким ученым Д. Гильбертом на Международном математическом конгрессе в 1900 г. Многие из этих проблем к настоящему времени уже решены, некоторые из них переформулированы или уточнены, но в целом эта программа стимулировала математические исследования и оказала решающее воздействие на развитие математики XX столетия.

В ходе научного исследования решение одних проблем, очевидно, приведет к постановке других, новых проблем. Поэтому выдвижение программы исследования носит в основном ориентировочный и поисковый характер, способствует выявлению точек роста научного знания. Точки роста легче выявить в таких абстрактных науках, как математика, теория систем, информатика и другие, но значительно труднее — в экспериментальных и фактуальных науках, поскольку в них ход поиска во многом определяется результатами эмпирических наблюдений и экспериментов, которые могут целиком изменить ход дальнейших поисков.