загрузка...
загрузка...
На головну

Види наукових законів

  1. II.3.2) Класифікація законів.
  2. II.3.3) Сила і простір дії законів.
  3. Автоматизовані системи наукових досліджень
  4. Дійсний НА ПЕРЕХРЕСТІ НАУКОВИХ ДУМОК
  5. Імовірнісний характер законів мікросвіту. Концепції невизначеності та причинності
  6. ВЗАЄМОЗВ'ЯЗОК ПСИХОЛОГІЇ ТА СОЦІАЛЬНОЇ РОБОТИ ЯК НАУКОВИХ ДИСЦИПЛІН

При класифікації теоретичних наукових знань взагалі і, в тому числі, при класифікації наукових законів прийнято виділяти їх окремі види. При цьому в якості підстав класифікації можуть використовуватися досить різні ознаки. Зокрема, одним із способів класифікації знання в рамках природних наук є його підрозділ відповідно до основних видами руху матерії, коли виділять т.зв. «Фізичну», «хімічну» і «біологічну» форми руху останньої. Що стосується класифікації видів наукових законів, то останні також можна ділити різними способами.

Одним з видів класифікації є підрозділ наукових законів на:

1. «Емпіричні»;

2. «Фундаментальні».

В силу того, що на прикладі цієї класифікації можна наочно побачити, як відбувається процес переходу знання, яке спочатку існуючого у вигляді гіпотез, до законів і теорій розглянемо цей тип класифікації наукових законів докладніше.

Підставою для поділу законів на емпіричні і фундаментальні є рівень абстрактності використовуваних в них понять і ступінь спільності області визначення, яка відповідає цим законам.

Емпіричні закони - це такі закони, в яких на основі спостережень, експериментів і вимірювань, які завжди пов'язані з будь-якої обмеженою областю реальності, встановлюється якась певна функціональна зв'язок. У різних областях наукового знання існує величезна кількість законів подібного роду, які більш-менш точно описують відповідні зв'язки і відносини. Як приклади емпіричних законів можна вказати на три закони руху планет І. Кеплера, на рівняння пружності Р. Гука, згідно з яким при невеликих деформаціях тел виникають сили, приблизно пропорційні величині деформації, на приватний закон спадковості, згідно з яким сибірські коти з блакитними очима, як правило, від природи глухі.

Фундаментальні закони - це закони, які описують функціональні залежності, що діють в рамках всього обсягу відповідної їм сфери реальності. Фундаментальних законів порівняно небагато. Зокрема, класична механіка включає в себе тільки три таких закону. Сфера реальності, яка їм відповідає - це мега- і макросвіт.

Як наочний приклад специфіки емпіричних і фундаментальних законів можна розглянути ставленням між законами Кеплера і закону всесвітнього тяжіння. Йоганн Кеплер в результаті аналізу матеріалів спостереження за рухом планет, які зібрав Тихо Браге, встановив наступні залежності:

- Планети рухаються по еліптичних орбітах навколо Сонця (перший закон Кеплера);

- Планети рухаються нерівномірно: чим далі планета знаходиться від Сонця, тим вона рухається повільніше, і навпаки: чим вона ближче до Сонця, тим рухається швидше (другий закон Кеплера);

- Періоди обертання планет навколо Сонця залежать від їх віддаленості від нього: більш віддалені планети рухаються повільніше, ніж ті, які розташовані ближче до Сонця (третій закон Кеплера).

Після констатації цих залежностей, цілком природно постає запитання: чому так відбувається? Чи існує яка-небудь причина, яка змушує планети рухатися саме так, а не інакше? Чи будуть справедливі знайдені залежності і для інших небесних систем, або це відноситься тільки до Сонячної системи? Більш того, навіть якби раптом виявилося, що є система подібна Сонячної, де рух підпорядковується тим же принципам, все одно неясно: випадковість чи це або за всім цим стоїть щось спільне? Може бути, чиєсь приховане прагнення зробити світ красивим і гармонійним? До такого висновку, наприклад, може підштовхувати аналіз третього закону Кеплера, який дійсно виражає певну гармонію, так як тут період обертання плани навколо Сонця залежить від величини її орбіти.

Слід зауважити, що закони Кеплера тільки описують спостережуваний рух планет, але не вказують на причину, яка призводить до такого руху. На відміну про них закон гравітації Ньютона вказує причину і особливості рух космічних тіл за законами Кеплера. І. Ньютон знайшов правильне вираз для гравітаційної сили, що виникає при взаємодії тіл, сформулювавши закон всесвітнього тяжіння: між будь-якими двома тілами виникає сила тяжіння, пропорційна добутку їх мас і обернено пропорційна квадрату відстані між ними. З цього закону як наслідків можна вивести причини того, чому планети рухаються нерівномірно і чому більш далеко віддалені від Сонця планети рухаються повільніше, ніж ті, які розташовані ближче до нього.

Конкретно-емпіричний характер законів Кеплера проявляється також і в тому, що ці закони виконуються точно лише в разі руху одного тіла поблизу іншого, яка має значно більшою масою. Якщо ж маси тел співмірні, буде спостерігатися їх стійке спільне рух навколо загального центру мас. У разі руху планет навколо Сонця зазначений ефект малопомітний, однак в космосі існують системи, які здійснюють такий рух - це т.зв. «Подвійні зірки».

Фундаментальний характер закону всесвітнього тяжіння проявляється і в тому, що на його основі можна пояснити не тільки досить різні траєкторії руху космічних тіл, але він також грає велику роль при поясненні механізмів освіти і еволюції зірок і планетних систем, а також моделей еволюції Всесвіту. Крім цього, це закон пояснює причини особливостей вільного падіння тіл на поверхні Землі.

На прикладі порівняння законів Кеплера і закону всесвітнього тяжіння досить добре видно особливості емпіричних і фундаментальних законів, а також їх роль і місце в процесі пізнання. Сутність емпіричних законів полягає в тому, що в них завжди описуються відносини і залежності, які були встановлені в результаті дослідження будь-якої визначеної сфери реальності. Саме тому таких законів може бути як завгодно багато.

Остання обставина може бути серйозною перешкодою в справі пізнання. У тому випадку, коли процес пізнання не виходить за межі формулювання емпіричних залежностей, значних зусиль витрачатимуться на безліч одноманітних емпіричних досліджень, в результаті яких будуть відкриватися все нові і нові відносини і залежності, проте, їх пізнавальна цінність буде істотно обмежена. Можливо, лише рамками окремих випадків. Іншими словами, евристична цінність таких досліджень фактично не виходитиме за межі формулювання ассерторіческіе суджень виду «Дійсно, що ...». Рівень пізнання, який може бути досягнутий подібним шляхом, не виходитиме за рамки констатації того, що знайдена чергова унікальна або справедлива для дуже обмеженого числа випадків залежність, яка чомусь саме така, а не інша.

У разі ж формулювання фундаментальних законів ситуація буде зовсім інший. Сутністю фундаментальних законів є те, що вони встановлюють залежно, які справедливі для будь-яких об'єктів і процесів, що відносяться до відповідної області реальності. Тому, знаючи фундаментальні закони, аналітичним шляхом з них можна виводити безліч конкретних залежностей, які будуть справедливі для тих чи інших конкретних випадків або будь-яких певних видів об'єктів. Виходячи з цієї особливості фундаментальних законів, судження, що формулюються в них, можна уявити в формі аподиктических суджень «Необхідно, що ...», а відношення між цим видом законів і виведеними з них приватними закономірностями (емпіричними законами) за своїм змістом будуть відповідати відносинам між аподиктической і ассерторіческіе судженнями. У можливість виведення із фундаментальних законів емпіричних у вигляді їх приватних наслідків і проявляється основна евристична (пізнавальна) цінність фундаментальних законів. Наочним прикладом евристичної функції фундаментальних законів є, зокрема, гіпотеза Леверье і Адамас з приводу причин відхилення Урана від розрахункової траєкторії.

Евристична цінність фундаментальних законів проявляється також і в тому, що на підставі знання їх можна проводити селекцію різноманітних припущень і гіпотез. Наприклад, з кінця XVIII ст. в науковому світі не прийнято розглядати заявки на винаходи вічного двигуна, так як принцип його дії (ККД більше 100%) суперечить законам збереження, які є фундаментальними основоположеннями сучасного природознавства.

Необхідно відзначити, що зміст будь-якого наукового закону може бути виражено за допомогою общеутвердітельного судження виду «Всі S є P», проте не всі справжні общеутвердітельние судження є законами. Наприклад, ще в XVIII столітті була запропонована формула для радіусів орбіт планет (т.зв. правило Тіціуса - Боде), яка може бути виражена таким чином: Rn = (0, 4 + 0, 3 ? 2n) ? Ro, де Ro - радіус орбіти Землі, n - Номера планет Сонячної системи по порядку. Якщо в дану формулу послідовно підставляти аргументи n = 0, 1, 2, 3, ..., то в результаті будуть виходити значення (радіуси) орбіт всіх відомих планет Сонячної системи (виняток становить лише значення n = 3, Для якого на розрахованої орбіті немає планети, проте замість неї є пояс астероїдів). Таким чином, можна сказати, що правило Тіціуса - Боде досить точно описує координати орбіт планет Сонячної системи. Однак чи є воно хоча б емпіричним законом, наприклад, подібним законам Кеплера? Мабуть, немає, так як на відміну від законів Кеплера, правило Тіціуса - Боде ніяк не слід із закону всесвітнього тяжіння і воно досі не отримало ніякого теоретичного пояснення. Відсутність компонента необхідності, тобто того, що пояснює чому справа йде так, а не інакше, не дозволяє вважати науковим законом як дане правило, так і аналогічні йому висловлювання, які можна представити у вигляді «Всі S є P».

Далеко не у всіх науках досягнуто того рівня теоретичного знання, який дозволяє з фундаментальних законів аналітично виводити евристичний значущі слідства для приватних і унікальних випадків. З природних наук, фактично, тільки фізика і хімія досягли цього рівня. Що стосується біології, то хоча щодо цієї науки теж можна говорити про певні закономірності фундаментального характеру - наприклад, про закони спадковості - проте в цілому в рамках цієї науки евристична функція фундаментальних законів набагато скромніша.

Крім поділу на «емпіричні» і «фундаментальні», наукові закони можна також розділити на:

1. Динамічні;

2. Статистичні.

Підставою для класифікації останнього типу є характер пророкувань, що випливає з цих законів.

Особливістю динамічних законів є те, що передбачення, які випливають з них, носять точний и однозначно певний характер. Прикладом законів такого виду є три закони класичної механіки. Перший з цих законів стверджує, що будь-яке тіло в відсутності дії на нього сил або при взаємній врівноважені останніх знаходиться в стані спокою або рівномірного прямолінійного руху. Другий закон говорить про те, що прискорення тіла пропорційно прикладеною силі. З цього випливає, що швидкість зміни швидкості або прискорення залежить від величини прикладеної до тіла сили і його маси. Згідно з третім законом, при взаємодії двох об'єктів вони обидва відчувають дії сил, причому ці сили рівні за величиною і протилежні за напрямком. На підставі цих законів можна зробити висновок, що всі взаємодії фізичних тіл - це ланцюг однозначно визначених причинно-наслідкових зв'язків, яку ці закони і описують. Зокрема, відповідно до цих законів, знаючи початкові умови (маса тіла, величина додається до нього сили і величина сил опору, кут нахилу по відношенню до поверхні Землі) можна зробити точний розрахунок майбутньої траєкторії руху будь-якого тіла, наприклад, кулі, снаряда або ракети.

Статистичні закони - це такі закони, які пророкують розвиток подій лише з певною часткою ймовірності. В таких законах досліджуване властивість або ознака відноситься не до кожного об'єкту, що вивчається, а до всього класу або популяції. Наприклад, коли говорять, що в партії з 1000 виробів 80% відповідає вимогам стандартів, то це означає, що приблизно 800 виробів є якісними, але які саме це вироби (за номерами) не уточнюється.

Динамічні закономірності привабливі тим, що на їх основі передбачається можливість абсолютно точного або однозначного прогнозу. Світ, описаний на основі динамічних закономірностей, - це абсолютно детермінований світ. Практично динамічний підхід може бути використаний для обчислення траєкторії руху об'єктів макросвіту, наприклад, траєкторій руху планет.

Однак динамічний підхід не може використовуватися для розрахунку стану систем, які включають в себе велику кількість елементів. Наприклад, в 1 кг водню міститься  молекул, тобто настільки багато, що тільки одна проблема записи результатів розрахунку координат всіх цих молекул виявляється явно нездійсненна. В силу цього при створенні молекулярно-кінетичної теорії, тобто теорії яка описує стан макроскопічних порцій речовини був поставлений ні динамічний, а статистичний підхід. Відповідно до цієї теорії, стан речовини може бути визначено за допомогою таких усереднених термодинамічних характеристик, як «тиск» і «температура».

В рамках молекулярно-кінетичної теорії не розглядається стан кожної окремої молекули речовини, а враховуються середні, найбільш ймовірні стану груп молекул. Тиск, наприклад, виникає через те, що молекули речовини володіють певним імпульсом. Але що б визначити тиск, немає необхідності (та це й неможливо) знати імпульс кожної окремої молекули. Для цього достатньо знання значень температури, маси та об'єму речовини. Температура як міра середньої кінетичної енергії безлічі молекул це теж усереднений, статистичний показник. Прикладом статистичних законів фізики є закони Бойля-Маріотта, Гей-Люссака і Шарля, які встановлюють залежність між тиском, об'ємом і температурою газів; в біології - це закони Менделя, які описують принципи передачі успадкованих ознак від батьківських організмів до їх нащадкам.

Статистичний підхід - це імовірнісний метод опису складних систем. Поведінка окремої частки або іншого об'єкта при статистичному описі вважається несуттєвим. Тому вивчення властивостей системи в даному випадку зводиться до відшукання середніх значень величин, що характеризують стан системи як цілого. В силу того, що статистичний закон - це знання про середніх, найбільш вірогідних значеннях, вона здатна описати і передбачити стан і розвиток будь-якої системи тільки з певною ймовірністю.

Головна функція будь-якого наукового закону полягає в тому, щоб по заданому станом даної системи передбачити її майбутнє або відновити минуле стан. Тому природно постає запитання, які закони, динамічні або статистичні описують світ на більш глибокому рівні? До XX століття вважалося, що більш фундаментальні динамічні закономірності. Так було тому, що вчені вважали, що природа строго детермінована і тому будь-яка система в принципі може бути розрахована з абсолютною точністю. Вважалося також, що статистичний метод, що дає наближені результати, може використовуватися тоді, коли точністю розрахунків можна знехтувати. Однак у зв'язку зі створенням квантової механіки ситуація змінилася.

Згідно квантовомеханічним уявленням мікросвіт може бути описаний лише вероятностно в силу дії «принципу невизначеності». Згідно з цим принципом, неможливо одночасно точно визначити місце розташування частинки і її імпульс. Чим точніше визначається координата частинки, тим більш невизначеним стає імпульс і навпаки. З цього, зокрема, випливає, що динамічні закони класичної механіки не можуть бути використані для опису мікросвіту. Однак недетерминированность мікросвіту в лапласовом сенсі зовсім не означає, що відносно нього взагалі неможливо передбачення подій, а тільки те, що закономірності мікросвіту НЕ динамічні, а статистичні. Статистичний підхід використовується не тільки у фізиці і біології, але також в технічних і соціальних науках (класичний приклад останнього - соціологічні опитування).



Попередня   87   88   89   90   91   92   93   94   95   96   97   98   99   100   101   102   Наступна

Наукове знання середньовіччя | Наука епохи Відродження | Наука Нового часу | Буденно-практичне і наукове знання | Емпіричні методи наукового пізнання | спостереження | експеримент | Вимірювання | Специфіка теоретичного пізнання | Гіпотеза як форма розвитку наукового знання |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати