Предположение научного характера, выдвигаемое с целью объяснения каких-либо объектов, явлений, событий и т. п., называется гипотезой. От простого предположения, например, догадки, гипотеза отличается большей сложностью и обоснованностью. Она играет важную роль в научном познании мира.

Последние два-три столетия характеризуются тем, что на первый план в интеллектуальной жизни человечества выступила такая форма духовной культуры, как наука, потеснив собой другие ее формы – религию, философию, искусство. Нынешнее время можно по праву назвать сциентистской эпохой (от лат. scientia – «наука»), потому что облик современного мира определяется преимущественно наукой.

Как известно, науки делятся на естественные (или естествознание) и гуманитарные (также часто называемые социально-гуманитарными). Предметом естественных наук является природа, изучаемая астрономией, физикой, химией, биологией и другими дисциплинами; а предметом гуманитарных – человек и общество, постигаемые психологией, социологией, культурологией, историей и т. д. Обратим внимание на то, что естественные науки, в отличие от гуманитарных, часто называют точными. И действительно, гуманитарным наукам не хватает той степени точности и строгости, которая характерна для естественных. Поэтому наукой в полном смысле слова обычно считается естествознание. Даже на интуитивном уровне под наукой подразумевается в первую очередь оно. Когда звучит слово «наука», то прежде всего на ум приходят мысли о физике, химии и биологии, а не о социологии, культурологии и истории. Точно также, когда звучит слово «ученый», то перед мысленным взором сначала встает образ физика, химика или биолога, а не социолога, культуролога или историка. Кроме того, по своим достижениям естественные науки намного превосходят гуманитарные. За 2,5 тысячи лет (наука зародилась примерно в V веке до н. э. в Древней Греции) естествознание и базирующаяся на ней техника добились поистине фантастических результатов: от примитивных орудий труда до космических полетов и создания искусственного интеллекта.

Успехи гуманитарных наук намного скромнее. Вопросы, связанные с постижением человека и общества, по большому счету, до настоящего времени остаются без ответов. Мы знаем о природе в тысячи раз больше, чем о самих себе. Если бы человек знал о себе столько же, сколько он знает о природе, на Земле царило бы всеобщее счастье. Однако все обстоит совсем иначе. Давным-давно человек вполне осознал, что нельзя убивать, воровать, лгать и т. п., что надо жить по закону взаимопомощи, а не взаимопоедания. Тем не менее вся история человечества, начиная с египетских фараонов и заканчивая нынешними президентами, – это история бедствий и преступлений, которая говорит о том, что человек почему-то не может жить так, как он считает нужным и правильным, не может сделать себя и общество такими, какими они должны быть по его представлениям. Все это – свидетельство в пользу того, что, далеко продвинувшись в освоении окружающего мира, или природы, человек почти не сумел познать самого себя, общество и историю… Вот почему под понятиями наука, научное познание, научные достижения и т. п., как правило, подразумевается все, связанное с естествознанием. Поэтому, говоря далее о науке и научном познании, мы будем иметь в виду естественные науки.

Структура научного познания включает в себя два уровня, или этапа: эмпирический и теоретический. Эмпирический уровень (от греч. empeiria – «опыт») – это накопление разнообразных фактов, наблюдаемых в природе. Теоретический уровень (от греч. theoria – «мысленное созерцание, умозрение») представляет собой объяснение накопленных фактов.

Нередко можно услышать ошибочное утверждение о том, что теория вытекает из фактов, или, иначе говоря, что с первого «этажа» научного познания (эмпирического) на второй (теоретический) есть плавный переход в виде некоторой удобной «лестницы». В действительности дело обстоит иначе и сложнее. Теория не вытекает из фактов, по той причине, что сами по себе они ни о чем не свидетельствуют. Факты безмолвны, и из них ничего не вытекает, кроме… самих фактов. Например, существует постоянно наблюдаемый нами факт медленного дневного движения Солнца по небосводу с востока на запад. О чем он говорит? О том, что Солнце вращается вокруг неподвижной Земли? Или, может быть, о том, что, наоборот, Земля вращается вокруг неподвижного Солнца? Или же о том, что и Солнце, и Земля вращаются друг относительно друга? А может быть, не о том, и не о другом, и не о третьем, а о чем-то еще? Как видим, на один факт приходится несколько различных и даже взаимоисключающих объяснений. Однако если бы объяснение фактов (или теория) вытекало непосредственно из них, то никаких разногласий не было бы: одному факту строго соответствовало бы только одно определенное объяснение.

Если теория вытекает не из фактов, тогда откуда она берется? Теория выдвигается человеческим разумом и применяется к фактам с целью их объяснения. Причем первоначально разум создает не теорию, а гипотезу, теоретическое предположение, своего рода предтеорию, которая мысленно накладывается на факты. В том случае если гипотеза согласует (состыкует) их между собой, свяжет их в единую картину и даже предвосхитит обнаружение новых, еще неизвестных фактов, то она превратится в теорию и на долгое время займет господствующие позиции в том или ином разделе научного знания. Если же, наоборот, гипотезе не удастся согласовать между собой все имеющиеся в какой-либо области действительности факты и связать их в единую картину, то она будет отброшена и заменена новой гипотезой. Точно ответить на вопрос, почему некий ученый выдвигает для объяснения каких-нибудь фактов именно такую гипотезу, а не иную, невозможно, потому что ее создание – это во многом интуитивный акт, представляющий собой тайну научного творчества. Только после соотнесения гипотезы с фактами выясняется ее большая или меньшая состоятельность, происходит ее подтверждение или опровержение. Как уже говорилось, гипотеза может наложиться на факты более или менее удачно, и именно от этого будет зависеть ее дальнейшая судьба.

Взаимодействие эмпирического и теоретического уровней научного познания можно условно сравнить со всем известной игрой в детские кубики, на которых изображены фрагменты различных картинок. Допустим, в набор входит девять кубиков. Каждая грань любого кубика является фрагментом какой-либо картинки, состоящей, таким образом, из девяти частей. Поскольку у кубика шесть граней, то из набора можно составить шесть различных картинок. Чтобы ребенку было проще складывать кубики в определенной последовательности, к набору прилагается шесть картинок-трафареток, или рисунков, глядя на которые, он находит нужные фрагменты. Так вот, беспорядочно разбросанные кубики в нашей аналогии – это факты, а картинки-трафаретки – это мысленные построения (гипотезы и теории), на основе которых пытаются упорядочить и связать факты в некую систему. Если желаемая картинка из кубиков не получается с помощью выбранного трафаретного рисунка, значит, выбран не тот рисунок и его следует заменить другим, соответствующим картинке, которую задумано построить. Так же, если с помощью некоей гипотезы из имеющихся фактов не складывается упорядоченная картина, значит, эта гипотеза должна быть заменена какой-либо другой. Правильно выбранная трафаретка при составлении кубиков – это та самая гипотеза, которая удачно накладывается на факты, находит свое подтверждение и превращается в теорию.

Итак, научное познание состоит из двух «этажей»: нижнего – эмпирического и верхнего – теоретического. Причем второй «этаж», будучи надстроенным над первым, должен без него рассыпаться: теория для того и создается, чтобы объяснить факты (если их нет, то и объяснять нечего). Теоретический уровень познания невозможен без эмпирического, но это не означает, как уже говорилось, что теория вытекает из фактов. При всей взаимосвязи этих двух уровней, они, тем не менее, достаточно автономны: между нижним и верхним «этажами» научного познания не существует прямой и удобной «лестницы», попасть с одного на другой можно только «прыжком» или «скачком», который представляет собой не что иное, как выдвижение гипотезы с ее последующим подтверждением и превращением в теорию или же – опровержением и заменой новой гипотезой.

Б́ольшая часть современного научного знания построена с помощью гипотетико-дедуктивного метода, предполагающего выполнение алгоритма, который состоит из четырех звеньев. Сначала обнаруживаются определенные факты, относящиеся к какой-то области действительности. Затем выдвигается первоначальная гипотеза, обычно называемая рабочей, которая на основе некоей повторяемости найденных фактов конструирует наиболее простое их объяснение. Далее устанавливаются факты, которые не встраиваются (не вписываются) в него. И наконец, уже с учетом этих выпадающих из первоначального объяснения фактов, создается новая, более разработанная, или научная, гипотеза, которая не только согласует все имеющиеся эмпирические данные, но и позволяет предсказать получение новых, или, говоря иначе, из которой можно вывести (дедуцировать) все известные факты, а также указать на неизвестные (т. е. пока не открытые). Например, при скрещивании растений с красными и белыми цветками у получающихся гибридов цветки чаще всего бывают розовыми. Это обнаруженные факты, на основе которых можно предположить (создать рабочую гипотезу), что передача наследственных признаков происходит по принципу смешивания, т. е. родительские признаки переходят к потомству в некоем промежуточном варианте (такие представления о наследственности были распространены в первой половине XIX века). Однако в это объяснение не вписываются другие факты. При скрещивании растений с красными и белыми цветками, пусть нечасто, но все же появляются гибриды не с розовыми, а с чисто красными или белыми цветками, чего не может быть при усредняющем наследовании признаков: смешав, например, кофе с молоком, нельзя получить черную или белую жидкость. Для того чтобы вписать эти факты в общую картину, требуется какое-то иное объяснение механизма наследственности, необходимо изобретение другой, более совершенной (научной) гипотезы. Как известно, она была создана в 60-х годах XIX века австрийским ученым Грегором Менделем, который предположил, что наследование признаков происходит не путем их смешивания, а наоборот, посредством разделения. Наследуемые родительские признаки передаются следующему поколению с помощью маленьких частиц – генов. Причем за какой-либо признак отвечает ген одного из родителей (доминантный), а ген другого родителя (рецессивный), также переданный потомку, никак себя не проявляет. Вот почему при скрещивании растений с красными и белыми цветками в новом поколении могут быть или только красные, или только белые цветки (один родительский признак проявляется, а другой подавляется). Но почему появляются также растения с розовыми цветками? Потому, что нередко ни один из родительских признаков не подавляется другим, и оба они проявляются у потомков. Эта гипотеза, столь удачно объяснившая и согласовавшая между собой различные факты, превратилась впоследствии в стройную теорию, которая положила начало развитию одной из важных областей биологии – генетики.

Кстати, из-за распространенных в первой половине XIX века представлений о наследственности, по которым при передаче признаков от одного поколения к другому происходит их смешивание, долгое время находилась под угрозой краха эволюционная теория Чарльза Дарвина, в основе которой лежит принцип естественного отбора. Ведь если происходит смешивание наследуемых признаков, значит, они усредняются. Следовательно, любой, даже самый выгодный для организма признак, появившийся в результате мутации (внезапного изменения), со временем должен исчезнуть, раствориться в популяции, из чего вытекает невозможность действия естественного отбора. Британский инженер и ученый Френсис Дженкин доказал это строго математически. «Кошмар Дженкина» на протяжении многих лет отравлял жизнь Ч. Дарвину, но убедительного ответа на вопрос он так и не нашел, иначе к его славе автора эволюционной теории добавилась бы еще и слава создателя генетики…

С точки зрения логики гипотезы представляют собой высказывания, истинность или ложность которых еще не установлена. Поэтому наиболее простая их классификация опирается на форму суждений, в которых они выражаются. Таким образом, гипотезы разделяются на общие, частные и единичные. Общие – это предположения обо всем множестве изучаемых объектов, частные – о некоторых элементах какого-либо множества, единичные – о конкретных, отдельных объектах или явлениях. Например, гипотеза: Возможности любого человеческого организма в обычных условиях жизни задействованы в очень незначительной степени является общей. Еще один пример общей гипотезы:

В 40-х годах XIX века Г. Т. Фехнер высказал мысль о том, что электрический ток есть движение по проводнику положительных и отрицательных электрических частиц в противоположных направлениях. Вероятность данного положения он обосновал, исходя из явления электромагнитной индукции, открытого Фарадеем в 1831 году, и закона взаимодействия двух элементов тока, сформулированного Ампером в 1820 году.

Гипотеза Некоторые звезды нашей Галактики имеют спутники-планеты, на которых есть благоприятные условия для зарождения и дальнейшей эволюции различных форм жизни относится к частным.

Частной гипотезой является также следующая:

Электрический заряд является… важнейшей характеристикой элементарных частиц. Все известные частицы обладают положительным, отрицательным либо нулевым зарядом. Каждой частице, кроме фотона и двух мезонов, соответствуют античастицы с противоположным зарядом. Приблизительно в 1963–1964 годах была высказана гипотеза о существовании кварков – частиц с дробным электрическим зарядом. Экспериментального подтверждения эта гипотеза пока не нашла.

Гипотеза На Марсе, возможно, существует жизнь на начальных стадиях своего развития – в форме вирусов и бактерий является единичной. Единичной является и приведенная ниже гипотеза, объясняющая загадку Тунгусского метеорита.

По мнению Н. Домбковского, в районе эпицентра, где совсем недавно геологи нашли богатое месторождение газоконденсата, из разломов вытекло огромное облако взрывоопасных газов. Рано утром, когда царил штиль и лучи восходящего солнца еще не тронули газ, в это облако влетел раскаленный болид. Он сыграл роль своего рода спускового крючка, горящей спички, поднесенной к бочке с бензином. Мощнейший взрыв превратил в пар сам метеорит, уничтожил вокруг все живое…