История происхождения и развития жизни

Часть I. Научно-теоретическое и историческое введение.

1. Основы научной теории познания.

1.1. Что такое естествознание?

• Как приходит к своим выводам биология, естествознание, и как вообще происходят открытия в науке?
• Что является критерием истинности научной теории или гипотезы?
• Каким условиям должны соответствовать гипотезы или теории, чтобы их можно было назвать научными?
• Насколько полно они должны отражать истину?
• Каковы возможности и границы методов исследования в естественных науках?

Это лишь малая часть тех вопросов, которые должен поставить перед собой каждый ученый в начале своей работы. Поэтому и мы в первую очередь начнем с их рассмотрения.

Первое важное определение гласит:

Естественные науки занимаются изучением явлений и событий, которые способны повторяться (воспроизводиться) и происходить независимо от наблюдателя или экспериментатора. Наблюдение и эксперимент - основа любой естествоиспытательской работы. При этом должны быть абсолютно точно указаны условия проведения этих наблюдений и опытов.

"Путь познания начинается с данных экспериментов или наблюдений, получаемых с помощью четко определенных методов" (Mohr и Schopper, 1978, с. 7). Например, при изучении жизни живых существ условия, при которых проводятся наблюдения, являются определяющими для результатов. Животные, за которыми наблюдают в естественных условиях их обитания (например, из укрытия), ведут себя обычно по-другому, чем во время наблюдения их в неволе.

Объективные данные

Данные, получаемые при наблюдениях в естественных условиях или во время целенаправленных экспериментов и независимые от наблюдателя или экспериментатора, называются объективными или эмпирическими. Слово "объективные" означает, что полученные результаты не зависят от наблюдателя или экспериментатора; "эмпирические" же подразумевает то, что они основаны на специфическом опыте, который состоит в наблюдении или эксперименте.

Простейшие примеры объективных данных: олень имеет четыре ноги; лепестки дикого мака имеют красный цвет; в исследуемом карьере пласт В следует за пластом А и т. д.

К объективным данным не следует, например, причислять видения: они не являются независимыми от наблюдателя и не могут быть воспроизведены в любое время. Такие события не поддаются описанию методами естествознания, хотя могут выглядеть для воспринимающего их субъекта столь же убедительными, как и так называемые "упрямые научные факты".

В этом сокрыты одновременно сила и слабость естественнонаучных методов познания. Их сила состоит в независимости истины от наблюдающего се субъекта, то есть в их объективности. Слабость же - в узости их границ, поскольку посредством этих методов может быть описана только лишь часть из аспектов реальности.

Приведенный пример с видениями демонстрирует ограничения естественнонаучного метода. С его помощью нельзя охватить всего того, что происходит в области личного, субъективного восприятия действительности, хотя в реальности этого аспекта столь же мало сомнений, как и в других областях, поддающихся естественнонаучному описанию.

Естественнонаучные методы не являются единственной возможностью познания мира. Познание возможно также и путем личного откровения, как, например, воспринимаем мы признание: "Я люблю тебя!". Поэтому естествознание не может являться абсолютом в процессе познания мира. Узость естественных наук, кроме того, состоит в их ограниченности кругом повторяемых явлений, в то время как однократно происходящие события тоже являются важным аспектом действительности (для сравнения см. раздел 1.2).

От данных к гипотезе

Наука не ограничивается сбором объективных данных. Ее цель - обнаружить причинно-следственную связь разрозненных фактов (рис. 1.1). Как правило, необходим упорный умственный труд, чтобы осмыслить, классифицировать всю информацию и установить причинно-следственные связи, но порой это происходит вследствие интуитивного прозрения. В результате процесса установления связей между исходными данными, называемого индукцией, рождаются гипотезы.

Так, Мендель с помощью индукции вывел из серии отдельных наблюдений общие законы генетики, впоследствии названные его именем. Индуктивный метод - это процесс формирования заключения, в котором отдельные факты находят свое объяснение в обобщенном виде.

Из одного и того же фактического материала нередко можно сделать различные выводы и прийти к различным гипотезам, которые могут противоречить друг другу. Таким образом, индуктивная цепь может быть неоднозначной (рис. 1.2). Это означает, что

• в одних гипотезах сведения, основанные на эмпирическом материале, превышают количество умозрительных (спекулятивных) допущений;
• в других же фактический материал, используемый при построении гипотезы, оказывается неполным, и в. дальнейшем могут быть получены данные, противоречащие гипотезе.

Например, в южной части Тихого океана наблюдаются многократные выбросы на берег живых зубастых китов. О причинах этого явления выдвигалось множество гипотез, которые на основании полученных позднее сведений либо полностью отвергались, либо становились, по меньшей мере, сомнительными. Гипотеза поражения паразитами, в соответствии с которой выброс китов объяснялся поражением внутреннего уха китов паразитами, вначале вполне сочеталась с данными наблюдений. В шестидесятых годах ученые обнаружили почти у всех выбросившихся на берег особей зубастых китов поражение паразитами внутреннего уха. Этот орган принимает необходимые для ориентации в пространстве звуковые волны. Но когда жаждущие новых доказательств исследователи стали систематически исследовать внутреннее ухо у всех выбросившихся на берег зубатых китов, то выяснилось, что большинство из них были здоровы и, тем самым, гипотеза была отвергнута.

Что такое "хорошая" гипотеза?

Первое условие, которому должна соответствовать научная гипотеза, состоит в том, что она не должна противоречить известным объективным данным. Существенным является также требование того, чтобы выдвигаемая гипотеза в большей степени соответствовала фактам, чем гипотезы, с ней конкурирующие.

Для иллюстрации приведем следующий пример: от гипотезы универсальности генетического кода следовало бы отказаться после того, как были представлены новые доказательства наличия генетических кодов, отличающихся от известных, открытых до сего времени. Код ДНК митохондрий человека на четырех участках отличается от так называемого универсального кода (см. раздел 6.З). Таким образом, становится ясно, что гипотеза универсальности генетического кода противоречит объективным данным и не может сохраняться в своей общей форме.

Вторым, требованием является доказуемость гипотезы. Она имеет существенное значение: "Широта охвата и ценность теории измеряется способностью объяснить все факты, относящиеся к тому или иному явлению", - пишет П. Грассе (1973, с. 186). Конечно, такой критерий довольно субъективен, так как возможны различные мнения о том, насколько хорошо теория освещает определенные детали.

Наконец, к гипотезе должно быть предъявлено очень важное третье требование: из "хорошей" гипотезы должны следовать такие выводы, которые можно перепроверить по следующими наблюдениями или экспериментами. Если гипотеза не соответствует этому, то она, с точки зрения науки, бессмысленна. Иными словами, можно сказать, что научная гипотеза должна быть проверяемой. Под этим подразумевается, что гипотеза должна быть такой, чтобы из нее могли быть выведены заключения, которые можно проверить эмпирически.

Например, целый ряд ученых придерживается мнения, что жизнь на Земле возникла не из первичного "питательного бульона", а берет свое начало от внеземных форм жизни, так что Земля была, если можно так выразиться, "инфицирована" из космоса. Эта гипотеза довольно интересна, но, в то же время, ее едва ли можно проверить, а потому, с научной точки зрения, ее ценность невелика.

Построение заключений называется дедукцией (выведением). Оно производится путем логического заключения. Поэтому можно также утверждать, что гипотеза должна позволять сделать прогнозы, которые должны исполниться при условии, что гипотеза верна.

Если перепроверка заключений в ходе эксперимента или наблюдений дает положительный результат, то гипотеза выдерживает испытание, в противном же случае гипотеза должна быть изменена, либо отвергнута совсем. Так, область действия всеобщих законов наследственности Менделя после проверки их на многих организмах была частично ограничена. Таким образом, дополнительные эмпирические данные имеют решающее значение в оценке того, насколько хороша та или иная гипотеза.

Ясно, что абсолютную истину таким способом найти невозможно. В лучшем случае, о гипотезе можно сказать, что она не находится в противоречии с уже известными объективными фактами, то есть непротиворечива, но никогда - что она является абсолютной истиной, так как достаточно одного не согласующегося с ней эмпирического факта, чтобы это утверждение потеряло всякий смысл. Возможно также, что гипотеза, которая в течение длительного времени многократно подтверждала свою истинность, на основании новых данных должна была быть подвергнутой изменениям или быть вовсе отвергнутой. Примеры тому уже приведены выше. Поэтому было бы разумно поверить в действительность прошедшей испытание гипотезы, не считая ее строго доказанной. В биологическом атласе об этом говорится следующее (Atlas zur Biologie, 1973, с. 1):

"Каждая отрасль науки ограничивается той областью, откуда она черпает объективные факты... Естествознание не задается вопросом, являются ли его построения "истинными" в метафизическом смысле, но следит за тем, чтобы не возникало противоречий между объективными фактами и логическими связями".

От гипотезы к теории

Гипотеза, прошедшая проверку на нескольких ступенях дедукции, возводится обычно в ранг теории. Термин "теория" употребляется также в том случае, если гипотеза объединяет несколько ранее "самостоятельных" гипотез. Но ни одна научная теория не может быть возведена в ранг абсолютной истины.

Гипотезы и теории выполняют одну очень важную функцию. Они определяют, какая постановка вопросов является целесообразной, какие эксперименты необходимо поставить. Без выработки гипотезы был бы возможен лишь бессмысленный сбор данных, никак не связанных между собой. Эйнштейн писал: "Только теория может нам сказать, какие эксперименты представляют научный интерес" (см. рис. 1.3).

Отказ от теории

Замена одной теории на другую необходима в двух случаях:

1. Если на основании новых эмпирических данных теория не может более сохраняться в прежнем виде.
2. Если альтернативная теория проще и яснее объясняет те или иные явления (принцип экономии).

Изложенные выше принципы процесса познания отображены на рис. 1.4 и будут применяться в последующих главах.

Рис 1.1. От объективных данных к гипотезе

Рис. 1.2. На основании одних и тех же данных можно построить различные гипотезы.

Рис. 1.3. В естественнонаучных исследованиях нередко исходят не из объективных данных, а из гипотезы, г помощью которой пытаются объяснить некоторые из них.
Назад к тексту

Рис. 1.4. Схема процесса познания естественных наук. Схема идеализирована, так как исходным пунктом обычно является гипотеза или постановка проблемы, которые побуждают к направленным исследованиям (экспериментам). (По Knodel и Bayrhuber, 1983, с изменениями.)