Научная теория и ее структура

Теория – система логически непротиворечивых верифицируемых высказываний, в идеале имеющая аксиоматическую структуру и полностью соответствующая всем известным экспериментальным данным той области исследования, теорией которой является данная система.

Примером идеальной теории является геометрия Эвклида, если ее соотносить с неискривленным пространством.

Высказывание – это предложение языка данной научной дисциплины, рассматриваемое вместе с его смыслом как истинное или ложное.

Каждая наука имеет свой язык, в котором слова обозначают абстрактные понятия, описывающие объекты исследований, а предложения (высказывания) строятся по определенным правилам, называемым грамматикой языка.

Примеры высказываний:

• В прямоугольном треугольнике сумма квадратов катетов равна квадрату гипотенузы.
• Сила притяжения между двумя телами прямо пропорциональна их массам и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
• Нейтрон в свободном состоянии нестабилен и время его жизни равно ? 16 мин.
• Путем яровизации рожь может быть превращена в пшеницу.

Самым мощным языком науки является математика. Ее понятиями можно описывать всевозможные объекты исследований и т.о. строить их динамические модели, которые гарантированно будут логически непротиворечивыми вследствие непротиворечивости используемого раздела математики (о непротиворечивости всей математики еще идут споры).

Логическая непротиворечивость – невозможность появления в данной теории двух высказываний об одном и том же, одно из которых будет истинным, а другое – ложным. Например: «Сумма углов в треугольнике равна 1800. Сумма углов в треугольнике не равна 1800».

Истинность или ложность не всякого высказывания может быть определена. Существуют т.н. рекуррентные высказывания, где это невозможно. Например: «Это высказывание ложно». Если оно истинно, то оно ложно, а если ложно – то истинно.

Непротиворечивость является необходимым, но не достаточным требованием к научной теории. Другим важным требованием к научным высказываниям и понятиям является их верифицируемость – принципиальная возможность прямого или косвенного сопоставления с наблюдаемыми фактами. Ярким примером неверифицируемого высказывания является данное В.И.Лениным определение материи: «Материя – это объективная реальность, существующая независимо от сознания и данная нам в ощущениях».

Поскольку все воспринимается только сознанием, то проверить, есть ли что либо вне сознания, нельзя принципиально.

Используя неверифицируемые понятия, можно строить логически непротиворечивые правдоподобные теории, не имеющие никакого отношения к действительности. Этим часто грешила схоластика.

Однако самым важным вследствие своей трудновыполнимости является требование полного соответствия (адекватности) всей сумме известных опытных данных. Все они должны логически неизбежно следовать из теории. Именно это требование является критерием выбора между различными конкурирующими теориями, которые предлагаются для объяснения того или иного явления. Например, для объяснения опыта Майкельсона-Морли было выдвинуто свыше десятка разных теорий, которые давали удовлетворительное объяснение этому эксперименту. Но большинство не соответствовало тем или иным, часто малозначительным фактам. Самой лучшей из них считается т.н. специальная теория относительности (СТО) А.Эйнштейна. Однако в действительности СТО не объясняет применимости преобразований Лорентца-Фитцджеральда при ускоренных движениях, т.е. всех известных фактов. Адекватное объяснение было получено в результате открытия псевдоевклидовой структуры пространства-времени, основной вклад в которое был сделан А.Пуанкаре.

Теории создаются не столько для систематизации известных данных, сколько для открытия новых фактов или предсказания (расчетом) поведения объектов исследований. Именно прогностические возможности определяют силу теории. Однако известно немало случаев, когда существование новых фактов было предсказано на основе совершенно неверных предпосылок. Примером может служить открытие энергетического условия пластичности Р. Мизесом. Поэтому предсказание какого-то нового явления еще не является доказательством истинности теории.