Объективные основания модельного эксперимента заключаются в существовании общих закономерностей организации и функционирования различных явлений.

Непосредственная цель и результат научного наблюдения и различных форм экспериментирования – получение и накопление фактов. Научный факт – первая, исходная форма эмпирического знания. Факт науки – достоверное знание, отображающее объективно существующие свойства явлений, результат описания и обобщения эмпирических данных.

На следующем этапе эмпирического исследования осуществляется сравнение вновь полученных фактов между собой и с ранее зафиксированными. В результате такого сравнения могут быть обнаружены зависимости фактов – эмпирические законы.

Высшей формой эмпирического знания (об изучаемой предметной области) является феноменологическая конструкция, представляющая собой дедуктивную систему, построенную на основе эмпирических законов, из которых дедуктивно выведены следствия.

Дальше – задача объяснения полученного эмпирического знания. Когда это не удается с использованием уже имеющегося теоретического знания, нужно выходить за рамки старых теорий. Исследование переходит на умозрительную стадию.

Умозрительное исследование начинается с «идеализации» имеющегося знания. Обычно здесь применяется следующая процедура. У некоторого эмпирического понятия есть признаки, имеющие количественные характеристики. Один (или несколько) признак устремляется к нулю, другие при этом принимают некоторые предельные значения. Например, в эмпирическом понятии твердого тела имеются признаки: масса, объем, способность к определенным деформациям. Устремляем объем к нулю, в результате получаем идеализированный объект («идеал») – «материальная точка». Естественно, что реальный объект не является материальной точкой; материальных объектов без объема не существует (а «материальная точка» имеет нулевой объем).

Возникает вопрос: что дает создание идеализированных объектов? Дело в том, что объяснение эмпирических данных, эмпирических законов предполагает переход с уровня явления на уровень сущности; от наблюдаемого явления нужно перейти к их внутренним, сущностным характеристикам. С помощью идеализированных объектов исследователь стремится устранить факторы, мешающие проникновению в сущность. Он мысленно идет по линии отделения сущности от явлений. Ограничив в идеализированном объекте множество признаков, исследователь получает возможность строить мысленные образы того, что происходит с оставшимися в идеализированных объектах признаками.

После формирования идеализированных объектов исследователь ищет и использует некоторый структурный образ. Элементы этого структурного образа замещаются идеализированными объектами, в результате чего в финале получается умозрительное понятие (конструкт). Например, Кеплер для понятия о всемирном тяготении использовал структурный образ магнита, притягивающего железо.

В создании идеализированных объектов и умозрительных понятий важную роль играют творческое воображение и интуиция. Это проявляется в выборе способа идеализации, нахождении структурного образа, замещении его элементов идеалами. Вообще процесс творчества предполагает выход за пределы того, что непосредственно логически вытекает из имеющихся данных опыта и теоретических положений.

Далее, умозрительное исследование продолжается в форме сопоставления и связи конструктов между собой и с имеющимися понятиями. Здесь открывается широкое поле для умозрительной деятельности. Результат ее – высказывания, содержащие конструкты (так называемые умозрительные принципы). История науки знает много примеров умозрительной деятельности. Так, Галилей, представив в воображении идеальный шар, катящийся по идеально гладкой, строго горизонтальной плоскости, пришел к выводу, что в этих условиях шар не остановится. Это умозрительное высказывание (умозрительный принцип) впоследствии легло в основу сформулированного Ньютоном принципа инерции.

Из некоторой совокупности умозрительных принципов можно дедуктивным путем сконструировать систему утверждений (умозрительную концепцию). Практически можно, исходя из разных умозрительных принципов, создать неограниченно много умозрительных различных концепций. Завершается умозрительное исследование анализом различных умозрительных концепций, отбрасыванием некоторых и выделением для последующей работы других.

Теоретическое исследование начинается с того, что из непротиворечивых, осмысленных умозрительных принципов выбираются некоторые в качестве исходных принципов новой теории. Умозрительных принципов может быть очень много, поэтому нужно как можно больше ограничить множество их, принимаемых для теоретического исследования. Здесь существенную роль, кроме их проверки на осмысленность и непротиворечивость, играет философское мировоззрение исследователя. Он не будет работать с теми умозрительными принципами, которые противоречат его философскому мировоззрению.

На основе выбранных принципов из некоторого множества знаковых структур (содержащихся в информационной области исследователя) выбирается некоторая структура для возможного теоретического закона. Из принятого как некоторая догадка предположения о структуре возможного теоретического закона разворачивается комплекс дедуктивно выведенных следствий. Предположение о структуре теоретического закона и выведенные из него следствия образуют научную гипотезу^[14].

Гипотеза с гносеологической точки зрения представляет собой такое знание, истинность или ложность которого еще не установлена. Подтверждение («верификация») гипотезы превращает ее в теорию и, наоборот, опровержение («фальсификация») отбрасывает гипотезу как ложное предположение.

В процессе обоснования и проверки гипотезы используются логические и практические процедуры. Во-первых, если окажется, что следствия в гипотезе противоречат друг другу, то это заставляет думать о ложности исходного допущения. Во-вторых, в проверке гипотезы решающую роль играет эксперимент. Сначала мысленный эксперимент, в котором осуществляется переход от конструктов и новых теоретических понятий к наглядным представлениям, имеющим количественные параметры («интерпретация»), выявляются следствия, доступные экспериментальной проверке, определяется план реального эксперимента. В реальном эксперименте осуществляется проверка гипотезы. Если результаты экспериментов совпадают с логически выведенными следствиями, гипотеза подтверждена, если же выведенные из предполагаемого теоретического закона следствия не соответствуют полученным экспериментальным данным, гипотеза отвергается.

Подтверждение гипотезы превращает ее в теорию. Теория – это система логически взаимосвязанных предложений, отражающая существенные, внутренние связи некоторой предметной области. Логическая структура теории имеет дедуктивный характер: из некоторых исходных истинных предложений логически выводятся все другие.