Формирование частных теоретических схем и законов

На этом этапе объяснение и предсказание эмпирических фактов осуществляется уже не непосредственно на основе картины мира, а через применение создаваемых теоретических схем и законов, которые служат опосредующим звеном между картиной мира и опытом.

Только на ранних стадиях научного исследования, когда осуществляется переход от преимущественно эмпирического изучения объектов к их теоретическому освоению, конструкты теоретических моделей создаются путем непосредственной схематизации опыта. Затем этот метод сохраняется только в рудиментарной форме, а его сфера действия оказывается резко суженной. Он используется в тех ситуациях, когда наука сталкивается с объектами, для теоретического освоения которых еще не выработано достаточных средств. Примеры: ранние стадии становления теории электричества, когда физика формировала исходные понятия – «проводник», «изолятор», «электрический заряд» и т.д. Большинство теоретических схем науки конструируются не за счет схематизации опыта, а методом трансляции абстрактных объектов, которые заимствуются из ранее сложившихся областей знания и соединяются с новой «сеткой связей». Например, объекты фарадеевской модели электромагнитной индукции «силовые линии» и «проводящее вещество»; планетарная модель атома.

В этой связи возникает вопрос об исходных предпосылках, которые ориентируют исследователя в выборе и синтезе основных компонентов создаваемой гипотезы. Хотя такой выбор и представляет собой творческий акт, он имеет определенные основания. Такие основания создает принятая исследователем картина мира. Вводимые в ней представления о структуре природных взаимодействий позволяют обнаружить общие черты у различных предметных областей, изучаемых наукой. Тем самым картина мира «подсказывает», откуда можно заимствовать абстрактные объекты и структуру, соединение которых приводит к построению гипотетической модели новой области взаимодействий.

Пример: становление планетарной модели атома. (Резерфорд, 1912; Нагаока 1904, Вин 1905 г.).

Таким образом, в процессе выдвижения гипотетических моделей картина мира играет роль исследовательской программы, обеспечивающей постановку теоретических задач и выбор средств их решения.

После формирования гипотетической модели начинается стадия ее обоснования. Она не сводится только к проверке тех эмпирических следствий, которые можно получить из ??? гипотетической модели. Сама модель должна получить обоснование.

При формировании гипотетической модели абстрактные объекты погружаются в новые отношения, и это приводит к наделению их новыми признаками. Например, при построении планетарной модели атома, положительный заряд был определен как атомное ядро, а электроны были наделены признаком «стабильно двигаться по орбитам вокруг ядра». Признаки абстрактных объектов, гипотетически введенные «сверху» по отношению к экспериментам новой области взаимодействий, должны восстанавливаться «снизу». Их получают в рамках мысленных экспериментов, соответствующих типовым особенностям тех реальных экспериментальных ситуаций, которые призвана объяснить теоретическая модель. После этого проверяют, согласуются ли новые свойства абстрактных объектов с теми, которые оправданы предшествующим опытом.

Весь этот комплекс операций обеспечивает обоснование признаков абстрактных объектов гипотетической модели и превращение ее в теоретическую схему новой области взаимодействий. Это так называемые операции конструктивного введения объектов в теорию.

Процедуры конструктивного обоснования теоретических схем

Конструктивное  обоснование обеспечивает привязку теоретических схем к опыту, а значит, и связь с опытом физических величин математического аппарата теории. Именно благодаря процедурам конструктивного обоснования в теории появляются правила соответствия.

Пример: В модели планетарного строения атома были обнаружены противоречия. Вин в 1905 г.: признак электрона «стабильно двигаться по орбите вокруг ядра» противоречит другому его фундаментальному признаку «излучать при ускоренном движении».

Обнаружение неконструктивных элементов не только выявляет неадекватность представления структуры отражаемого объекта в гипотетической модели, но и указывает на конкретные пути перестройки модели.

Конструктивное обоснование гипотезы приводит к постепенной перестройке первоначальных вариантов теоретической схемы до тех пор, пока она не будет адаптирована к соответствующему эмпирическому материалу. Перестроенная и обоснованная опытом теоретическая схема затем вновь сопоставляется с картиной мира, что приводит к уточнению и развитию последней. Например, после обоснования Резерфордом ядерного строения атома вошло в физическую картину мира, породив новый круг исследовательских задач - строение ядра, особенности «материи ядра» и т.д.

Таким образом, генерация нового теоретического знания осуществляется в результате познавательного цикла, который заключается в движении исследовательской мысли от оснований науки, и в первую очередь от обоснованных опытом представлений картины мира, к гипотетическим вариантам теоретических схем. Эти схемы затем адаптируются к тому эмпирическому материалу, на объяснение которого они претендуют. Теоретические схемы в процессе такой адаптации перестраиваются, насыщаются новым содержанием и затем вновь сопоставляются с картиной мира, оказывая на нее активное обратное воздействие. Развитие научных понятий и представлений осуществляется благодаря многократному повторению описанного цикла.

Развитие теоретического знания на уровне частных теоретических схем и законов подготавливает переход к построению развитой теории.

В науке классического периода развитые теории создавались путем последовательного обобщения и синтеза частных теоретических схем и законов. Таким путем были построены фундаментальные теории классической физики - ньютоновская механика, термодинамика, электродинамика.

Применение аналогий является универсальной операцией построения новой теории, как при формировании частных теоретических схем, так и при их обобщении в развитую теорию. Научные теории не являются изолированными друг от друга, они развиваются как система, где одни теории поставляют для других строительный материал.

Подстановка означает, что абстрактные объекты, транслированные из одной системы знаний, соединяются с новой структурой («сеткой отношений»), заимствованной из другой системы знаний. В результате такого соединения происходит трансформация аналоговой модели. Она превращается в теоретическую схему новой области явлений, схему на первых порах гипотетическую, требующую своего конструктивного обоснования.