что такое гипотеза в науке
ГИПОТЕЗА
ГИПОТЕЗА (от греч. ὑπόθεσις – основа, предположение) – научное допущение или предположение, истинностное значение которого неопределенно. Различают гипотезу как метод развития научного знания, включающий в себя выдвижение и последующую экспериментальную проверку предположений, и как структурный элемент научной теории.
Зарождение метода гипотез исторически связано с ранними этапами развития античной математики. Древнегреческие математики широко применяли в качестве метода математического доказательства дедуктивный мысленный эксперимент, включавший в себя выдвижение гипотез и вывод из них с помощью аналитической дедукции следствий с целью проверки правильности первоначальных догадок. Принципиально иной подход к гипотезе был предложен Платоном, который рассматривал ее как посылки разработанного им аналитико-синтетического метода доказательства, способного обеспечить абсолютно истинный характер вывода. Подобное понимание эвристической роли гипотезы было отвергнуто Аристотелем, концепция которого исходила из невозможности использования гипотез как посылок силлогистического доказательства (поскольку в качестве последних мыслились лишь общие, необходимые и абсолютные истины), что обусловило последующее негативное отношение к гипотезам как форме недостоверного или вероятного знания. В античной науке и естествознании Нового времени метод гипотез применялся в основном лишь в неявной, скрытой форме в рамках др. методов (в мысленном эксперименте, в генетически-конструктивном и индуктивном методах). Об этом свидетельствуют «Начала» Евклида и статика Архимеда, а также история формирования механики Галилея, теория Ньютона, молекулярно-кинетические теории и др. Лишь в методологии и философии кон. 17 – нач. 19 в. в процессе осмысления успехов эмпирических исследований постепенно стала осознаваться эвристическая роль метода гипотез. Однако ни рационалистическому, ни эмпирическому направлениям в классической методологии и философии не удалось обосновать необходимость гипотез в научном познании и преодолеть противопоставление гипотез и закона. Так, напр., Кант ограничил сферу применения научных гипотез узкой областью сугубо эмпирических исследований, приписав методу гипотез вспомогательный, подчиненный статус по отношению к априорному знанию как знанию безусловно всеобщих и необходимых истин.
В 70–80-х гг. 19 в. Ф.Энгельс на основе принципиально нового понимания гносеологического статуса законов и теорий как относительно истинных утверждений ограниченной общности обосновал роль научных гипотез не только в процессе накопления и систематизации эмпирического материала, но и на этапах уточнения, модификации и конкретизации экспериментальных законов и теорий. Рассматривая гипотезу как форму «развития естествознания, поскольку оно мыслит» (Маркс К. и Энгельс Ф. Соч., т. 20, с. 555), Энгельс выдвинул положение о взаимосвязи гипотез с законами и теориями как формами относительно истинного знания.
Научная гипотеза всегда выдвигается в контексте развития науки для решения конкретной проблемы с целью объяснения новых экспериментальных данных либо устранения противоречий теории с отрицательными результатами экспериментов. Замена гипотезы в процессе развития науки другой, более подходящей, не означает признание ее ложности и бесполезности на определенном этапе познания: выдвижение новой гипотезы, как правило, опирается на результаты проверки старой (даже в том случае, когда эти результаты были отрицательными). Поэтому выдвижение гипотезы в конечном итоге оказывается необходимым историческим и логическим этапом становления другой, новой гипотезы. Напр., разработка Планком квантовой гипотезы опиралась как на выводы, полученные в рамках классической теории излучения, так и на отрицательные результаты проверки его первой гипотезы. Рассмотрение истины как процесса, взятого вместе с результатом, приводит к выводу, что любой относительно завершенный этап познания, выступающий в форме относительных истин (экспериментальных законов, теорий), не может быть оторван от процесса собственного становления. Развитие теорий и построение прикладных моделей всегда требует введения ряда вспомогательных гипотез, которые образуют с исходной теорией одно целое, взаимно подкрепляя друг друга и обеспечивая прогрессирующий рост научного знания. Так, в частности, применение квантовой механики в качестве теоретической основы предсказания свойств различных химических веществ оказывается невозможным без введения специальных гипотез.
В качестве научных положений гипотезы должны удовлетворять условию принципиальной проверяемости, означающему, что они обладают свойствами фальсифицируемости (опровержения) и верифицируемости (подтверждения). Однако наличие такого рода свойств является необходимым, но не достаточным условием научности гипотез. Свойство фальсифицируемости достаточно строго фиксирует предположительный характер научных гипотез. Ограничивая универсальность предыдущего знания, а также выявляя условия, при которых возможно сохранить частичную универсальность того или иного утверждения о законах, свойство фальсифицируемости обеспечивает относительно прерывный характер развития научного знания. Верифицируемость гипотезы позволяет установить и проверить ее относительно эмпирического содержания. Наибольшую эвристическую ценность представляет собой подтверждение такими фактами и экспериментальными законами, о существовании которых невозможно было предположить до выдвижения проверяемой гипотезы. Так, напр., предложенная Эйнштейном в 1905 квантовая гипотеза спустя почти десятилетие была подтверждена экспериментами Милликена. Свойство верифицируемости служит эмпирической основой процессов становления и развития гипотезы и других форм теоретического знания, обусловливая относительно непрерывный характер развития науки. Вместе с тем методологическое значение имеет вероятностная или сравнительная оценка соперничающих гипотез по отношению к классу уже установленных фактов.
Эвристическая роль метода гипотез в развитии научного знания нашла отражение в гипотетико-дедуктивных теориях, представляющих собой дедуктивно организованные системы гипотез различной степени общности. Такие теории являются неполными, что открывает возможности для их расширения и конкретизации за счет дополнительных гипотез, прикладных моделей. Все это в конечном итоге обеспечивает достаточную широту и гибкость применения гипотез и других развитых форм теоретического знания для отражения сложных объектов и процессов объективной реальности.
Литература:
1. Рузавин Г.И. Методы научного исследования. М., 1974;
2. Он же. Научная теория. Логико-методологический анализ. М., 1978;
3. Баженов Л.Б. Строение и функции естественнонаучной теории. М., 1978;
4. Меркулов И.П. Научная революция и метод гипотез. – «ВФ», 1979, № 8;
5. Он же. Гипотетико-дедуктивная модель и развитие научного знания. М., 1980;
6. Он же. Метод гипотез в истории научного познания. М., 1984.
Гипотеза
Гипотеза — это форма вероятностного знания, истинностное значение которого неопределённо. В научном познании (см. Наука) гипотеза рассматривается как метод развития научного знания (см. Методы научного познания), включающий в себя выдвижение и последующую экспериментальную проверку [частично обоснованных] допущений или предположений, и как структурный элемент научной теории (см. Теория). В обыденном сознании гипотеза чаще всего понимается как предположительное решение какой-либо проблемы или правдоподобное объяснение какого-либо явления. В целом, гипотетическое знание широко используется в любой сфере осмысленной человеческой деятельности.
Метод гипотез получил наибольшее развитие в науке как форма организации научного знания, обеспечивающая движение к новому знанию, выводящая за рамки наличного (имеющегося) знания и способствующая (в отдельных случаях) реализации новой идеи. С точки зрения требований современной методологии науки (см. Методология науки), то или иное предположение может получить статус научной гипотезы, если оно удовлетворяет следующим требованиям:
Функционально гипотеза оформляется как предварительное объяснение некоторого явления или группы явлений. Гипотеза строится, исходя из предположения об имплицитном существовании некоторого отношения порядка, реализуемого как последовательность чередования явлений, позволяющих (при соблюдении норм и правил процедуры) делать заключения (выводы, предположения) о структуре объектов, характере и существенности фиксируемых связей объектов, признаков, параметров и так далее, детерминированности одних явлений другими.
По функциям в познавательном процессе различают гипотезы описательные и объяснительные:
История науки показывает, что в процессе развития знаний вначале возникают экзистенциальные гипотезы, выясняющие факт существования конкретных объектов или явлений. Затем возникают описательные гипотезы, выясняющие свойства этих объектов или явлений. Последняя ступень — построение объяснительных гипотез, раскрывающих механизм и причины возникновения исследуемых объектов или явлений.
По объекту исследования различают гипотезы общие и частные:
Наряду с терминами «общая» и «частная» гипотеза в науке используется термин «рабочая гипотеза», под которым понимается выдвигаемое на первых этапах исследования обоснованное предположение. Специфика рабочей гипотезы — в условном и, тем самым, временном её принятии. Она служит условным допущением, позволяющим сгруппировать результаты наблюдений и дать им первоначальное объяснение. Для исследователя чрезвычайно важно систематизировать имеющиеся фактические данные в самом начале расследования, рационально обработать их и наметить пути дальнейших поисков. Рабочая гипотеза как раз и выполняет в процессе исследования функцию первого систематизатора фактов. Из рабочей гипотеза может превратиться в устойчивую и плодотворную. Вместе с тем она может быть заменена другими гипотезами, если будет установлена её несовместимость с новыми фактами.
Будучи наиболее важным методом научного познания, гипотеза всегда выдвигается в контексте развития науки для решения конкретной проблемы с целью объяснения новых экспериментальных данных либо устранения противоречий теории с отрицательными результатами экспериментов. Поэтому любая гипотеза должна быть релевантной по отношению к таким проблемам или экспериментальным данным, которые она позволяет объяснить или предсказать. Она должна также содержать какую-то новую концептуальную информацию, обладать дополнительным (по сравнению с предшествующими или конкурирующими гипотезами, теориями) теоретическим содержанием. Но даже если это содержание не получает эмпирического подтверждения, замена такой гипотезы другой, более подходящей, не означает признание её ложности и бесполезности на определённом этапе познания, поскольку выдвижение новой гипотезы, как правило, опирается на результаты проверки старой гипотезы (даже в том случае, когда эти результаты были отрицательными). Таким образом, выдвижение гипотезы в конечном итоге оказывается необходимым историческим и логическим этапом становления другой, новой гипотезы. Рассмотрение истины как процесса, взятого вместе с результатом, приводит к выводу, что любой относительно завершённый этап познания, выступающий в форме относительных истин (экспериментальных законов, теорий), не может быть оторван от процесса собственного становления. Развитие теорий и построение прикладных моделей всегда требует введения ряда вспомогательных гипотез, которые образуют с исходной теорией одно целое, взаимно подкрепляя друг друга и обеспечивая прогрессирующий рост научного знания.
Логически гипотеза формулируется по схеме условно-категорического умозаключения, в котором нужно подтвердить или опровергнуть определённую посылку. В этом смысле она выглядит как положение, которое с логической необходимостью следует из имеющегося знания, но выходит за его пределы (границы), и является переформулировкой обнаруженной и разрешаемой проблемы. Метод познания, основанный на выведении (дедукции) заключений из гипотез и других посылок, истинностное значение которых является неопределённым, называется гипотетико-дедуктивным (см. Метод гипотетико-дедуктивный). С точки зрения логики, это вывод по схемам условно-категорического силлогизма. Результат вывода — вероятно-истинное знание, так как дедукция переносит вероятность гипотетической посылки на заключение. В целом, гипотезы представляют собой суждения Суждение, поэтому к ним применимы все синтаксические и семантические различения, выработанные в логике (см. Логика).
В целом, разработка гипотезы любой включает три основных этапа:
Процессуально гипотеза (как переход от неизвестного, проблемного — к известному, гипотетически предполагаемому) строится как алгоритм реализации исследовательской цели. Тем самым она предзадаёт внутреннюю логику развёртывания знания. В большинстве случаев это логика обоснования какого-либо положения, иногда — логика открытия (предположение о существовании некоторого явления).
Гипотеза представляет собой такую форму нормативно-процессуальной организации знания, которая не может быть непосредственно оценена с точки зрения её истинности или ложности. Она задаёт некоторое поле неопределённости. Снятие этой неопределённости и происходит в ходе теоретического (логического) обоснования (доказательства) гипотезы и/или её опытного подтверждения или опровержения, то есть эмпирического обоснования. Поэтому гипотезы в качестве научных положений должны удовлетворять условию принципиальной проверяемости, означающему, что они обладают свойствами фальсифицируемости (опровержения) и верифицируемости (подтверждения). Свойство фальсифицируемости достаточно строго фиксирует предположительный характер научных гипотез. Ограничивая универсальность предыдущего знания, а также выявляя условия, при которых возможно сохранить частичную универсальность того или иного утверждения о законах, оно обеспечивает относительно прерывный характер развития научного знания. Верифицируемость позволяет установить и проверить относительное эмпирическое содержание гипотез. Свойство верифицируемости служит эмпирической основой процессов становления и развития гипотезы и других форм теоретического знания, обусловливая относительно непрерывный характер развития науки (см. Верифицируемость).
В целом, предположения, оформленные как гипотезы, всегда вероятностны (и в этом отношении в той или иной мере неопределённы), поэтому все процедуры обоснования и проверки гипотез представляют собой шаги по уменьшению этой неопределённости, в пределе — по её снятию вообще, что позволяет изменить статус знания вероятностного на статус знания достоверного (теоретического), и тем самым преодолеть нормативно-процессуальные ограничения гипотетического знания (то есть «ликвидировать» гипотезу как форму знания в данном конкретном исследовании и/или теории). Однако в современной методологии науки данная установка всё больше рассматривается как принципиально полностью не реализуемая ни в одной научной теории, которая сама трактуется как организованная совокупность гипотетических конструктов, связанных [в идеале] отношениями выводимости.
Следует отметить, что в последнее время во многих областях научного знания акцент на обоснование гипотетических положений в тех или иных теориях всё больше заменяется акцентом на дискредитацию конкурирующих теорий, а сами теории начинают пониматься как принимаемые на веру паттерны, как возможные точки зрения на определённые предметные области, то есть само научное знание начинает трактоваться как принципиально гипотетическое (содержащее в себе неустранимый момент неопределённости, разрешаемый конвенционально и/или процессуально). Подобная «гипотетизация» знания приводит к актуализации его деятельностно-технологических аспектов за счёт работы с его содержанием. Тем самым можно утверждать (с известной долей условности), что научное знание имеет дело скорее не с реальными событиями, а с анализом объективных возможностей тех или иных событий. Оно способно снимать (преодолевать) собственную проблемность, но не собственную вероятностность, что неизбежно ведёт к его новой проблематизации. Поворотной точкой к такому подходу можно считать перенесение акцентов с процедур верификации на процедуры фальсификации знания, со схем вывода, ориентированных на подтверждение гипотезы, на схемы вывода, ориентированные на опровержение гипотезы. Подтверждение следствия из гипотезы способствует лишь увеличению правдоподобности суждения, отрицание же следствия способно поставить под сомнение само основание гипотезы. Опровержение обладает большим эвристичеким потенциалом, чем подтверждение, которое всегда проблематично, — поэтому любое научное положение, пока оно не опровергнуто, может быть рассмотрено как гипотеза.
Теоретическое обоснование гипотезы предполагает её проверку на непротиворечивость, установление её принципиальной проверяемости, выявление её приложимости к исследуемому классу явлений, исследование её выводимости из более общих теоретических положений, оценку её вписываемости в теорию через возможную перестройку последней. Эмпирическое обоснование гипотезы предполагает или наблюдение явлений, описываемых гипотезой (что далеко не всегда возможно), или работу по соотнесению следствий из гипотезы с наличными и обнаруживаемыми данными опыта. Работа с процедурами обоснования гипотез выработала в научной практике установки на продуцирование возможно большего числа взаимосвязанных гипотез, с одной стороны, и на установление возможно большего числа референтов (эмпирических индикаторов) для каждой гипотезы — с другой.
В методологии науки также наработан ряд качественных параметров, которым должна удовлетворять правильно сформулированная гипотеза с точки зрения её нормативно-процессуальной организации. В частности, особо оговариваются такие процедурные требования к гипотезе как её принципиальная реализуемость на данном уровне развития знания и наличными средствами, избегание в ней оценочных суждений, отсутствие в ней непроинтерпретированных понятий, минимизация в ней различных ограничений и допущений. Процедуры специфицируются для различных классов (типов) гипотез: основных и неосновных (ориентирующихся на разные исследовательские задачи), первичных и вторичных (возникающих на базе или взамен первых), а главное — структурных (ориентированных на выявление структур, свойств, характера связей объекта), функциональных (ориентированных на определение степени тесноты связей и взаимодействий внутри определённой целостности), объяснительных (причинно-следственных). В ряде типологий к объяснительным относят и функциональные гипотезы, в других типологиях их объединяют вместе со структурными в тип (класс) описательных гипотез (в обеих типологиях структурные гипотезы квалифицируются как описательные).
Выдвижение и обоснование научной гипотезы
Ни одно решение научной проблемы не начинают непосредственно с эксперимента. Зачастую первым этапом является правильное формулирование научной гипотезы, которая является результатом осмысления теории.
Основные понятия
Гипотеза – научное предположение, выдвигаемое, чтобы объяснить или сделать заключение о правдивости или ложности факта, явления или процесса. Ее предварительное выдвижение задает логику последующего исследования.
Другими словами, гипотеза – научное предположение, объясняющее явления, достоверность или ошибочность которых еще не доказана.
Процесс доказательства или опровержения гипотезы начинается с момента ее построения и заканчивается при условии подтверждения практикой, переходом к выведению нового знания.
Знания носят вероятностный характер, поэтому требуют подтверждения и обоснования. В процессе доказательств одни становятся теорией, другие подвергаются изменению, переосмыслению и уточнению, а третьи отметаются как ложные.
В зависимости от базиса, на котором она построена, разделяют гипотезы, которые возникают на фактах (эмпирические) и на закономерностях, теории, принципе (теоретические). Чаще всего они носят смешанный характер – одновременно имеют эмпирическую и теоретическую основу.
Выдвижение научной гипотезы
Перед тем как происходит постановка гипотезы научного исследования, ученым должен быть проделан большой путь по сбору материалов, основанных на наблюдениях, экспериментах, научных трудах и периодических изданиях. Потом необходимо провести изучение и анализ полученных результатов.
Научное исследование имеет циклический вид, проходит следующие этапы:
Методы выдвижения гипотез следующие
Индукции – совокупности правил, которые позволяют сделать переход от частного к общему. От отдельных фактов – к закону, который лежит в их основе. Знания, полученные с помощью метода, имеют вероятностный характер.
Его противоположность – дедуктивный метод – получение частного знания из общего. Особенностью является то, что от истинных посылок он ведет к истинному заключению. В целом это длительный процесс, оценка носит сложный и многоступенчатый характер.
При решении научной проблемы ученый выдвигает не одну, а несколько (может, десятки) идей, которые являются вероятными предположениями. Обычно они возникают интуитивно, как догадки на базе имеющихся знаний. Выдвижение научных гипотез – глубоко творческий и длительный процесс.
Обоснование научной гипотезы
Чтобы гипотеза была «живая», т.е. имела право на возникновение, обоснование и последующее построение на ней научной теории, она должна соответствовать следующим принципам:
Способ обоснования гипотезы
Прямое доказательство (опровержение) гипотезы происходит, когда выведенные логические следствия подтверждают или отрицают вновь обнаруженные факты. Обычно основываются на условно-категорическом умозаключении или других логических формах.
Если используются несколько гипотез, дающих объяснение одному явлению, обычно используют метод косвенных доказательств. Происходит перебор: опровергаются, исключаются заведомо ложные теории, пока не останется одна единственно верная. Достоверность полученного результата может быть: если построенный ряд предположений исчерпывающе объясняет явление, отвергнуты все заведомо ложные заключения.
Методы научного познания
Если рассматривать глобально, то под методом надо понимать определенный алгоритм действий, приемов для достижения результата – решения определенной задачи или проблемы, достижения цели.
Под научным познанием понимают процесс получения знаний, достоверность которых проходит проверку и подтверждается на практике. Поскольку его специфика подчинена строгим принципам, с помощью используемых методов получается достоверный результат.
Независимо от направления научной деятельности за основу метода взяты принципы:
Результаты не будут противоречить предыдущим, теория подтвердится. В противном случае результаты нельзя считать достоверными.
Мы видим, что постановка гипотезы играет важную роль в научной деятельности, она необходима для развития, без нее невозможен переход к новым знаниям.
В чем разница между фактом, гипотезой, теорией и законом
Возможно, вы слышали, как кто-то пренебрежительно отзывается об эволюции — «ведь это всего лишь теория». С другой стороны, гравитация должна быть на 100% реальной — в конце концов, это «закон». Но эти общие впечатления не совсем правильные. Слова «факт», «гипотеза», «теория» и «закон» имеют очень специфические значения в мире науки, и они не совсем соответствуют тем, которые мы используем в повседневном языке.
«Если вы уроните карандаш, он упадет на землю».
Этот довольно простой факт, но не все так просто. В науке факт — это наблюдение, которое было подтверждено так много раз, что ученые могут, во всех смыслах, принять его как «правдивое». Но ничто с научной точки зрения не является абсолютно «истинным». Вы можете сказать, что «все лебеди белые» — это факт, но всегда есть шанс, что вы увидите черного лебедя, и факт перестанет быть истинным.
Точно так же вы могли бы сказать, что по факту, каждый раз, когда вы роняете карандаш, он падает на пол, но наука оставляет место для бесконечно малой вероятности, что этого может и не произойти (например, в условиях невесомости).
«Карандаш падает, потому что сила гравитации тянет его вниз».
Гипотеза — это предварительное объяснение наблюдения, которое можно проверить. Это только отправная точка для дальнейшего расследования. Любое наблюдение обычно сопровождается множеством гипотез. Если вы заметили, что лебедь белый, ваша гипотеза может заключаться в том, что он окрашен, или его перья выцвели на солнце, или его перьям просто не хватает пигмента. Затем вы можете исследовать все эти гипотезы и найти ту, которая больше всего подтверждается доказательствами, если таковые имеются.
На протяжении всей истории было много гипотез о том, почему предметы падают, когда вы их роняете. Аристотель полагал, что это происходит потому, что материальные объекты имеют тенденцию падать по направлению к центру Вселенной, а центром Вселенной древние греки считали Землю. Ньютон рассуждал, что все связанные с Землей предметы должны притягиваться к Земле, но также все планеты должны притягиваться другими планетами, и так далее для каждого объекта во Вселенной. Его гипотеза состояла в том, что все это происходит благодаря силе притяжения, которую он назвал гравитацией.
«Каждая частица во Вселенной притягивает любую другую частицу с силой, прямо пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними».
В науке закон — это подробное описание какого-то явления естественного мира, обычно с участием математики. Закон всемирного тяготения Ньютона, приведенный выше, описывает с впечатляющей точностью, как материя ведет себя. Это позволяет легко предсказать, как поведет себя Луна, если она будет очень большой и близкой к своей планете, а не такой, какая она сейчас — очень маленькая и далекая. Закон все это описывает, но не объясняет почему.
«Масса и энергия вызывают искривление пространства-времени, сила гравитации возникает из-за искривления пространства-времени».
Теория — это объяснение каких-то явлений мира природы, которые подтверждены фактами, проверены гипотезами и законами. Выше приведенная цитата — упрощенный вариант общей теории относительности Эйнштейна. Ньютон сказал, что сила притяжения между двумя объектами зависит от их массы и расстояния между ними; Эйнштейн сказал, что притяжение происходит потому, что масса каждого объекта буквально искажает ткань Вселенной, и чем больше масса, тем больше искажение.
Теория — это дедушка всех научных утверждений, поэтому нет смысла говорить, что эволюция — это «просто теория».
Но, как уже было сказано, наука никогда не говорит ничего со 100-процентной уверенностью. Теория Эйнштейна не работает, когда вы применяете ее к квантовой механике, которая имеет дело с поведением крошечных субатомных частиц. В результате многие ученые выдвигают новые гипотезы о гравитации. Но это не значит, что Эйнштейн был неправ. Общая теория относительности объясняет подавляющее большинство наших наблюдений, и каждый раз, когда ученые пытались доказать, что она ошибочна, они терпели неудачу. В этом сила научной теории: она построена на достаточно прочном основании, так что, даже если вы обнаружите в ней несколько трещин, вы можете быть уверены, что структура в целом устоит.