Гипотезы и их роль в научном исследовании (на примере процесса или явления)

ВВЕДЕНИЕ

Современный мир очень сложный и бесконечно разнообразным, поэтому человек в своей познавательно-преобразующей деятельности далеко не всегда может дать мгновенную достоверный ответ на какую-то проблему или вопрос, которые возникают.
Первоначальная ответ на них, как правило, бывает в форме более или менее обоснованного предположения. Но впоследствии нам приходится анализировать и систематизировать уже не одно, а несколько предположений, которые бы смогли объяснить как внутреннюю сущность изучаемого явления, так и его связи с другими предметами или явлениями. Однако при этом выдвижение различных предположений не имеет стихийного, спонтанного характера. Всякое наблюдение и всякий эксперимент должны осуществляться некоторым плану, по определенной идеальной моделью. Только такой заранее спланирован, смоделированный замысел может принести эффективный результат в научном исследовании, дать ответ на поставленный вопрос или проблему.
Мнение о предполагаемую причину данного явления и является гипотезой (греч. Hypothesis - основание, предположение).
Термин "гипотеза" на повседневном уровне знания имеет очень многогранное значение. В обыденной речи слово гипотеза используется прежде всего как любое предположение, любой догадку, любой домысел и тому подобное. И действительно, что бы мы ни стремились познавать, мы всегда выдвигаем какое-то предположение, а уже потом его обосновываем и проверяем.
Возьмем такой расхожий пример, как узнавание неизвестной доныне какой-либо вещи или явления. В этом простом познавательном акте обязательно включается структурным элементом догадка, предположение. Последние чаще всего бывают в форме аналогии. Сначала мы стремимся "одеть" неизвестное в "одежду" уже известного, известного, и только через некоторое время, подключив фактический, реальный материал для анализа "незнакомца", мы получаем возможность установить его истинную суть. Но такое абсолютное опознания бывает далеко не всегда. Например, для аборигенов некоторых племен Африки новейшая компьютерная система сначала будет опознана как удобные подставки для уборки урожая бананов. На таком уровне узнавания эти компьютеры так и останутся в их памяти и практическом использовании.
Для значительной части старшего поколения эти же компьютеры будут опознаны на уровне сложных приборов и не опознаны по их сути, и только часть современной молодежи будет способна узнать компьютеры по форме, назначению, содержанию и функциональностью. Как видим, узнавание (предположение) одного и того же предмета или явления происходит по-разному и на это есть свои причины.
Такое широкое и достаточно упрощенное употребление термина "гипотеза" является скорее предметом психологического исследования.
Логику интересуют в гипотезе прежде всего те специфические черты, которые и выделяют ее в особую форму мышления. Догадка не ограничен ничем, имеет произвольный характер и не подчиняется каким-то строгим правилам, принципам, формулам и т.д.
Поэтому логика исследует гипотезу в более узком диапазоне, а не как догадка вообще. А если гипотеза является формой мышления, познающего объективную реальность, то, естественно, она должна удовлетворять ряд необходимых требований, принципов, а также иметь определенную свою структуру.
СУЩНОСТЬ ГИПОТЕЗЫ И ИХ РОЛЬ В ИССЛЕДОВАНИИ

Под гипотезой в научном понимании этого термина подразумевают, во-первых, предположение о некотором факт, что по каким-то причинам пока недоступен для понимания, но который сравнительно легко, без специальных исследований, может быть постижимым; во-вторых, гипотезой называют также особый прием выдвижения предположения и его доведение в процессе научного исследования.
Формулировка гипотезы всегда связывается с конкретным объектом, о котором состоит научное предположение. Гипотеза состоит в том, что в окружающих предметах или явлениях их сущность нам непосредственно не дается, мы видим только имеющиеся их проявления. Конечно, если бы сущность совпадала с тем, что мы обнаруживаем в явлениях, то не было бы и необходимости в гипотезах.
В таких воображаемых ситуациях приходилось бы констатировать увиденное, услышанное и т.п., и на этом бы заканчивался процесс познания. Но в действительности это только фантазия. В реальности все оказывается совсем по-другому. Мы встречаемся с внешними признаками предметов, нам появляются, внутренняя же их сущность скрывается от непосредственного созерцания и осознания.
Именно последний случай и лежит в основе научных предположений о внутренней сущности предметов и их отношений с другими. Вот такие предположения мы и будем называть гипотезой.
Гипотеза представляет собой форму логического мышления, основанный на новом знании вероятного характера, которое раскрывает причину, вызывающую определенные последствия, однако такое предположение в то же время нельзя считать твердо установленным.
Таким образом, гипотеза направлена ​​на раскрытие причинно-следственных связей и отношений изучаемых явлений объективной действительности. От истинного знания она отличается не предметом исследования, а только уровнем обоснованности знания, содержащегося в ней. Гипотеза - это своеобразная по форме предтеча научной теории, это идея, систематизирует по заранее определенным принципам знания, накопившиеся и предлагает нестандартные решения возникающих проблем в разных областях знания. Формированию представления о сущности гипотезы может помочь рис. 1.
Неизвестное явление или предмет
Существующие знания и практический опыт
Восприятие
Желание объяснить
Гипотеза
Уточнення
Дальнейшие исследования
Неизвестное явление или предмет
Существующие знания и практический опыт
Восприятие
Желание объяснить
Гипотеза
Уточнення
Дальнейшие исследования

Рисунок 1 - Сущность гипотезы
Надо подчеркнуть, что гипотеза выступает формой развития научного знания не потому, что она является суждением-предположением. Само по себе взятое отдельно предположение не развивает знания о предмете исследования. Научное предположение выполняет свою функцию только тогда, когда он поставлен в связь с достоверно установленным предыдущим знанием и теми выводами, вытекающими из него. Так что вероятность знания в гипотезе составляет основу, базу, ее фундамент. Эвристическая ценность гипотезы как раз и заключается в том, что в ней гармонично сочетаются ранее известное знания и опыт с вновь обретенным.
По своей форме и даже по отдельным сущностными аспектами гипотеза напоминает нам проблематично суждения, то есть суждения, истинность или ложность которого еще не доказана. Но эти суждения входят в структуру гипотезы составляющими элементами и подчиненные общей концептуальной гипотетической идеи. Гипотеза подчиняет все виды суждений как логический инструментарий для обоснования ее центральной стратегической цели.
Иногда мнение может приобретать форму предположения, не будучи им по своей сути. Достаточно вспомнить доказательство от противного. Чтобы доказать истинность суждения А, предполагают истинным суждения не-а. Из этого предположения выводят последствия, ошибочность которых очевидна. От ложности следствий из не-А приходят к выводу о ложности самого никак А, а от ошибочности никак А переходят на основании закона исключенного третьего к установлению истинности суждения А. Например, при доказательстве теоремы, две параллельные прямые линии в геометрии Евклида не пересекаются, делается предположение: допустим, что они пересекаются. Это предположение приводит к ошибочным последствий, а значит оно само ложное, следовательно, истинно противоречащее ему утверждение: параллельные прямые не пересекаются.
Можем ли мы считать такое предположение гипотезой? Конечно же нет, почему? Потому что данное предположение не является идеей, которая смогла свести знания в систему и получить новые научные результаты. Это предположение имеет явно ограниченный характер и сводится лишь к приему в доказывании. Ведь мы сознательно, целесообразно приняли ошибочное суждение и приписали ему статус истинности. В гипотезе предполагается именно то, что действительно точно не установлено. Так, суждение о том, что на Венере может быть жизнь - это только предположение, так как на сегодняшний день достоверно установить истинность этого положения невозможно.
Есть еще один вид предположение, что своей формой напоминает гипотезу - это допущение. В отличии от первого предположение, что выступает как прием в доказывании, допущенные - это способ образования абстракции. Допущения в науке выполняет функцию не доведение, а исследования предмета, образования упрощенной абстракции. Иными словами, ученый предполагает исследуемый предмет в упрощенном, чистом виде. Например, кибернетики рассматривали человеческий мозг (в 60-е годы прошлого столетия) как некий преобразователь информации, и мысленно конструировали модель этого процесса. Мозг в этих моделях рассматривался чисто в информационном аспекте. Однако эти допущения делались не для того, чтобы их довести, а выделялись в чистый предмет изучения, не деформирован случайностями. Итак, цель допущение состоит в том, чтобы исследуемый предмет освободить от различных случайностей и облегчить его сущностное понимание.
В гипотезе предположения выступает в роли своеобразного фокуса, который концентрирует в себе достижения современной науки и техники и направляет внимание исследователя на выявление новых фактов и закономерностей в постижении объективного мира, возможность их использования в практически-преобразовательной деятельности.
В науке существует такой вид предположение, согласно которому мыслится существующим нечто идеальное. Оно в данных условиях является недостижимым, но для полного понимания изучаемого предмета считается необходимым. Это можно проиллюстрировать на примере абсолютного нуля, введенного в физику В. Томсоном. Надо сказать, что абсолютный ноль - это не пустое понятие; оно имеет объективный смысл, который позволяет рационально и эффективно проникать в сущность тепловых явлений. В системе с другими понятиями оно отражает реальные процессы изменения состояния вещества в связи со снижением ее температуры, особенно в зоне так называемых сверхнизких температур.
Указанный вид предположение отличается от двух ранее нами проанализированных. Если первый из них выступал в роли своеобразного приема в доказывании, а второй был способом исследования, то последний изучает непосредственно выдвинуто предположение, и на этой основе создает стройную систему знаний, то есть теорию

. Такой вид предположение является наиболее близким по своему содержанию к предположению в гипотезе, но существенно отличается от него по своим функциям. Так, если мы вводим понятие абсолютного нуля или делаем предположение о идеальный газ, абсолютно твердое тело, абсолютно черное тело и т.д., то мы не ставим перед собой самоцель - достичь именно этого состояния. Мы просто выясняем роль и значение этого предположения для более глубокого, всестороннего познания физических законов. На этом функция такого предположения и заканчивается.
Совсем иной смысл и функциональное назначение имеет предположение в гипотезе. Оно заключается в том, чтобы доказать реальное существование предполагаемого явления. Например, наука стремится доказать истинность предположения о существовании жизни на Венере. Это предположение основывается на реальных фактах, полученных российскими космическими аппаратами "Венера" ​​и американскими зондами "Pioneer Venus" и "Magellan". С помощью аппаратуры, установленной на кораблях, ученым удалось исследовать скопления капель воды в облаках, окутывают планету. Они нашли странные особенности в их химическом составе. По словам исследователей, это может свидетельствовать о возможности присутствия в этих облаках некоторых микроорганизмов. Они представляют собой частицы вытянутой формы и по своим размерам они такие же или чуть больше, чем бактерии на Земле.
В атмосфере Венеры были также обнаружены сульфид водорода и двуокись серы - два газа, реагирующие друг с другом и не наблюдается в одном месте одновременно, если только что-то не выделяет их.
Несмотря на солнечную радиацию и освещенность, атмосфера планеты вряд ли содержит окись углерода, так что можно предположить, что он чем-то поглощается. Все вышеперечисленные объективные данные позволяют предположить о возможности существования определенных форм жизни на планете Венера. Но это остается только предположением, хотя оно и опирается на точно установленные факты, но последних пока недостаточное количество, чтобы гипотеза превратилась в научную истину.
Предположение в гипотезе не является чем-то застывшим, статическим, оно возникает, развивается и постоянно совершенствуется. Так, во всех нынешних учебниках по биологии значится, что молекулярная структура ДНК является устойчиво стабильной. Однако с началом XXI в. связана новая гипотеза, а вернее более совершенная гипотеза. Согласно ее центральной идеи, ДНК имеет "колеблющуюся" структуру двойной спирали, то есть представляет собой динамическую хаотическую систему. А как же быть с идеей жесткой структуры ДНК? Эта идея в более совершенной гипотезе выступает уже только как частный случай. Жесткая структура теперь расценивается как среднее положение состояния ДНК на определенный момент времени.
Новая идея пошатнуло и устойчивое понимание электропроводности ДНК. Голландские ученые, а именно они открыли спортивный характер ДНК, показали, что хаотические движения ограничивают свойства удельной электропроводности ДНК, а мы знаем, что электропроводность, даже если она несовершенна, все равно важна для жизни клеток. Например, клетка использует свободные электроны для перемещения электрических зарядов в ДНК, чтобы отремонтировать поврежденные соединения и тому подобное.
Усовершенствованная гипотеза значительно повлияла на перспективу развития молекулярной микроэлектроники. Если последняя теперь основывается на теоретической базе стабильной структуры ДНК, то новые результаты положили конец этом направлении. Теперь исследователи-электронщики должны принимать как опорную базу неэффективную удельную электропроводность ДНК и уже от этого исходного положения развивать направление молекулярной электроники, в частности направление по созданию биологических компьютеров.
Таким образом, процесс становления и развития предположение является сложным, противоречивым, но научно интересным; он вдохновляет ум ученых на поиск все новых и новых путей совершенствования и углубления знания.
Гипотеза как форма мышления на определенном этапе накопленного знания позволяет осуществить своеобразный прыжок, она прерывает непрерывное, мысль приходит к совершенно новых представлений, как это мы видели на примере современного понимания ДНК. Здесь кроется своеобразная диалектика в движении человеческого мышления.
Мнение переходит от постановки проблемы до ее решения в форме гипотезы. И в это время она резко нарушает устоявшуюся, стабильную, надежную систему знаний, в которой ученые привыкли. В этот период происходит самое интересное для одних ученых и драматическое для других. И все это потому, что гипотеза делает "логическую" диверсию, то есть разрушает цитадель стабильности и притом осуществляет это не по привычным правилам.
Другими словами, она еще не в состоянии строго логически, на базе опытного знания обосновывать законность начатого акта демонтажа старых знаний и выдвижения совершенно новой системы знаний. Поэтому сначала это "сумасшедшее" предположение достаточно уязвимым со стороны консервативных знаний. Позже появятся и логические, и опытные обоснования этой идеи, она превратится в современную научную теорию. Но пройдет время и она когда-то также "устареет", на смену ей придут молодые, "юные", "задорные" идеи, и опять-таки не по правилам они отодвинут эту теорию в одну из исторических ниш человеческого знания.

РАЗВИТИЕ ГИПОТЕЗЫ В ПРОЦЕССЕ НАУЧНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

Гипотеза в своем развитии проходит определенные этапы или стадии, в которых она уточняется, дополняется новыми фактами и дополнительными предположениями. Но она не может развиваться до бесконечности, наступает такой период, когда она приходится и превращается в научную теорию или опровергается, в результате на ее месте возникает новая гипотеза. Беспредпосылочного "вакуума" в науке не бывает.
Каждая гипотеза проходит конкретные стадии в своем развитии. Существует три следующих основных стадии (рис. 2).
3. Составление аналитического материала предположения с данными исследования
2. Анализ основного предположения и последствия, что могут ним детерминироваться
Генезис и развитие гипотезы
1. Формулирование гипотезы на основе определенных фактов и существующих научных систем
3. Составление аналитического материала предположения с данными исследования
2. Анализ основного предположения и последствия, что могут ним детерминироваться
Генезис и развитие гипотезы
1. Формулирование гипотезы на основе определенных фактов и существующих научных систем

Рисунок 2 - Основные стадии генезиса и развития гипотезы

Первая стадия характеризуется тем, что на основе многочисленных фактов и некоторых имеющихся систем научных положений зарождается и формулируется гипотеза.
Вторая стадия развития гипотезы отличается тем, что осуществляется анализ основополагающего предположения. Но главное на этом этапе состоит в разработке последствий, которые с необходимостью должны детерминуватися, то есть оговариваться выдвинутым предположением.
Третья стадия представляет собой процесс сопоставления аналитического материала основного предположения с данными, полученными в результате опыта и научного наблюдения. Если это сопоставление покажет, что все без исключения вытекающие из основного предположения, в реальности, то это и будет основным свидетельством того, что гипотеза имеет вероятностный характер.
Если последствия теоретически выводятся из основного предположения гипотезы, подтверждаются реальными фактами, то это не всегда является доказательством достоверности истины, но это и не значит, что ее следует отвергнуть.
В первом случае один и тот же результат может обусловливаться одновременно различным основаниям. Поэтому факты, соответствуют основному теоретическом предположению гипотезы, не могут быть весомым доказательством истинности. Остается одно - поставить жесткие рамки проверки эмпирического материала, чтобы случайно в поле указанной гипотезы не попавшие факты из сферы других закономерностей.
Во втором случае, если гипотеза в данный момент не может объяснить какой-либо факт, следует работать над гипотезой, тщательно исследовать другие факты, совершенствовать теоретическую структуру гипотезы, чтобы она объяснила весь круг изучаемых явлений. Но не следует забывать и о другом - факты могут быть случайными, неверными и субъективными.
Достаточно сослаться на известные примеры из истории всемирной науки. Когда Ньютон выдвинул гипотезу о том, что центральная сила притяжения, которая удерживает на орбите Луна убывает обратно пропорционально квадрату ее расстояния от Земли, то сначала эта гипотеза противоречила фактическим данным астрономии того времени. Возникла в науке пикантная ситуация: или неверной является гипотеза Ньютона, или результаты измерений были неточными. Прошло 9 лет с момента провозглашения гипотезы. И вот Жан Пикер (французский астроном, ученик философа-материалиста П. Гассенди), использовав метод триангуляции и впервые применив для угловых измерений инструменты, оборудованные вместо диоптров зрительными трубами с сеткой нитей, точно измерил длину 1 ° меридиана. Она равнялась 111,21 км (сегодня при точных измерительных приборов установлено, что длина 1 ° меридиана составляет 111,18 км).
Новые данные о размере Земли использовал И. Ньютон и этим неоспоримо, с помощью численных расчетов подтвердил закон всемирного тяготения и гипотезу о том, что центральная сила притяжения, которая удерживает на орбите Луна, действительно убывает обратно пропорционально квадрату ее расстояния от Земли.
Хорошо известно, особенно химикам, что гипотеза Д.И. Менделеева не согласовывалось с некоторыми фактами, царившие в то время в химии. Но Менделеев стоял на своем; продолжал исследования. В конце концов выяснилось, что имеющиеся фактические данные оказались неточными. Преодолела гипотетическая теория, которая переросла в фундаментальный закон химии -периодическое закон Менделеева.
Если гипотеза представляет собой обоснованное научное предположение, адекватное действительности, то она способна объяснить не только ранее известные явления, но также явления, ставшие известными впоследствии. Это является важным условием проверки истинности основного предположения гипотезы. В этих отношениях имеющегося системного знания и последствий, связанных с внедрением положений гипотезы, прослеживается четкая закономерность. Чем больше открывает наука новых фактов, объясняются основным предположением выдвинутой гипотезы, тем более высокой становится степень вероятности гипотезы