Как ученые предсказывают будущие события
Можно ли предсказать будущее? Этим вопросом представители нашего вида задаются на протяжении истории. В попытках «обуздать судьбу» люди чего только не делают – гадают на картах, кофейной гуще, придумывают разнообразные значения линиям на руке, обращаются за помощью к так называемым провидцам и экстрасенсам, составляют гороскопы – в общем, в ход идет абсолютно все, что хоть мало-мальски способно предсказать будущие события. Вот только все вышеописанные способы не имеют совершенно никакого отношения к науке и в лучшем случае используются в качестве развлечения. Между тем, современная наука продвинулась далеко вперед в прогнозировании будущих событий – так, на основе имеющихся данных климатологи с помощью компьютерного моделирования создают модели, предсказывающие как изменятся погодные условия на Земле через 20-30 лет. Эти модели, однако, не отвечают на вопрос о том, что ждет завтра именно вас, а потому широкую общественность, как правило, практически не интересуют. А зря, так как сегодня с помощью науки мы действительно можем заглянуть в будущее.
Сегодня ученые могут предсказать как будут развиваться события в мире в ближайшие десятилетия. И никакой магии.
Научный метод – система регулятивных принципов, приемов и способов, с помощью которых можно достигнуть объективного познания окружающей действительности.
Как наука предсказывает будущее?
Современное развитие технологий позволяет ученым быть самыми настоящими предсказателями, способными ответить на вопросы о том, где окажется человечество через пару сотен лет, что произойдет с окружающей средой и даже нашей Вселенной. Так, большинство ученых используют предсказания в своих исследованиях применяя научный метод – генерируя гипотезы и предсказывая, что произойдет. Эти предсказания могут иметь самые разные последствия и направлять развитие целых научных дисциплин, как это было в случае с теорией относительности Эйнштейна и теорией эволюции Дарвина, которые на протяжении многих лет лежали в основе исследований в области физики и биологии.
Сегодня научный метод все чаще используется учеными для предсказаний и прогнозирования будущих событий. Во многом это связано с экспоненциальным ростом вычислительных мощностей, что позволяет постепенно создавать более детальные и точные модели, способные предсказать стихийные бедствия, например землетрясения и цунами.
И все же, несмотря на научно-технический прогресс, прогнозирование будущих погодных условий пронизано неопределенностью
Чтобы всегда быть в курсе последних новостей из мира науки и высоких технологий, подписывайтесь на наш новостной канал в Google News.
Одним из прекрасных примеров создания экспериментальных предсказаний и генерации гипотез является работа одного из величайших ученых 19-го века Джозефа Джона Томсона, который провел новаторскую серию физических экспериментов, делая предсказания. Его эксперименты впоследствии привели к открытию электрона и внесли большой вклад в наше понимание современного мира. Завершив эксперименты Томсон показал, что его предсказания имеют некоторую основу и соответствуют наблюдениям.
Альберт Эйнштейн и Стивен Хокинг, в свою очередь использовали элегантные математические теории, чтобы предсказать, как, по их мнению, ведет себя Вселенная. Сегодня их предсказания фактически направляют развитие целых научных парадигм.
Астрономия и предсказание в исследованиях
Астрономия породила несколько замечательных примеров предсказаний в науке, в основном построенных на законах движения, предложенных Ньютоном. Одним из лучших примеров является открытие планеты Нептун, которое одновременно демонстрирует мастерство работы Ньютона и других астрономов. Открытие этой планеты показало, что размышления Ньютона во многом были верны, а теория относительности Эйнштейна объясняла физику даже на таких далеких расстояниях от Земли.
Уран — планета Солнечной системы, седьмая по удалённости от Солнца.
Планета Уран, открытая Уильямом Гершелем в 1781 году, к 1846 году сделала почти полный оборот вокруг Солнца. Взволнованные астрономы поняли, посмотрев на звездные карты что ее орбита была нерегулярной и не соответствовала предсказанию Ньютона. Они предсказали, что единственным возможным объяснением этого является тот факт, что планета находится под влиянием другой большой планеты, расположенной дальше, оказывающей гравитационное притяжение. В Англии и во Франции астрономы задались целью предсказать положение этой новой планеты и затем найти ее.
Планету обнаружили два астронома: Урбен Ле Верье в Париже и Джон коуч Адамс в Кембридже. Ле Верье приписывает заслугу себе, поскольку был первым, кто объявил об открытии. Открытие Урана как нельзя лучше демонстрирует силу предсказания в научных исследованиях.
Археология и прогнозирование в исследованиях
Как это ни странно, но даже историки в своих исследованиях обращаются к предсказаниям. Большинство ученых, согласно статье, опубликованной на портале explorable.com, выдвигают тезис (эквивалент гипотезы если хотите), стремясь найти доказательства, подтверждающие или опровергающие ее.
Так выглядит сегодня легендарный город, о котором писал сам Гомер в своих поэмах «Илиада» и «Одиссея».
Одним из величайших примеров является авантюрист и протоархеолог Харальд Шлиман. Он твердо верил, что в «Илиаде» Гомера указаны географические данные, которые позволят ему найти местоположение самой Трои Приама (последнего троянского царя). Шлиман терпеливо собирал информацию и получил финансирование, прежде чем отправиться в путь, используя «Илиаду» в качестве дорожной карты. В результате его усилий был обнаружен разрушенный город, который большинство ученых сегодня считают Троей, и его предсказания подтвердились. Таким образом научный метод и, не побоюсь этого слова, смелость, свойственная исследователям, способны пролить свет на тайны прошлого и будущего.
Источник
Научное предсказание
8.3 Научное предсказание
Предвидение новых ситуаций, событий и явлений составляет важнейшую особенность человеческого познания и целенаправленной деятельности вообще. В элементарной форме эта особенность присуща и высшим животным, поведение которых строится на основе условных рефлексов. Однако о подлинном предвидении можно говорить лишь тогда, когда оно основывается на сознательном применении тех или иных закономерностей, выявленных в процессе развития науки и общественной практики.
Научные предсказания, опирающиеся на точно сформулированные законы и теории, генетически возникают из предвидений и эмпирических прогнозов, которые задолго до возникновения науки люди делали на основе простейшего обобщения своих наблюдений над явлениями природы. Такие прогнозы не отличались большой точностью, поскольку они строились на наблюдениях тех связей явлений, которые легче всего бросались в глаза. Но уже здесь люди интуитивно сознавали закономерную связь между явлениями и их различными свойствами. Так, предсказание погоды по форме облаков, характеру заката, движению ветра, температуре воздуха и другим приметам часто приводит опытных людей к правильным выводам. Однако такой прогноз в значительной мере основывается на знании не объективных законов природы, а скорее различных внешних проявлений этих закономерностей. Даже классическая метеорология свои прогнозы строит большей частью на основе эмпирического исследования распределения давлений воздуха, формы облаков, скорости движения ветра и некоторых других факторов. Естественно поэтому, что такие прогнозы могут делаться только на сравнительно короткое время, да и то не всегда сбываются. Причина этого состоит в том, что они не опираются на глубокие внутренние закономерности и теории, управляющие процессами формирования погоды в различных регионах земного шара. Поэтому современная теоретическая метеорология стремится открыть как раз именно такие законы, с помощью которых можно было составлять долгосрочные прогнозы. Этот пример достаточно ясно показывает, что надежность, точность и временные границы предсказания самым тесным образом зависят от характера законов или обобщений, используемых в процессе предсказания.
Как и при объяснении, так и при предсказании наиболее надежными являются заключения, опирающиеся на универсальные законы динамического типа. Такими являются, например, предсказания результатов движения различных небесных тел в астрономии и многие другие предсказания в так называемых точных науках. Но и здесь часто приходится прибегать к вероятностно-статистическим, или стохастическим предсказаниям (квантовая механика, теория “элементарных частиц”, космология и др.). В биологии же и социальных науках удельный вес стохастических предсказаний неизмеримо выше.
Органическая связь между объяснением и предсказанием выражается, не только в характере использования законов, но прежде всего в том, что объяснение служит основой для предвидения. Действительно, если мы можем объяснить сущность или причину возникновения того или иного явления, то мы всегда можем предсказать его появление. Как мы уже видели, Леверье и Адаме, объяснив иррегулярности в движении планеты Уран, предсказали существование новой, до этого неизвестной планеты Нептун. Д. И. Менделеев, открыв свой знаменитый периодический закон, смог объяснить химические свойства элементов. Опираясь на это, он предсказал существование новых химических элементов и приблизительно верно описал их свойства. Число подобных примеров можно было увеличить, Все они свидетельствуют о том, что подлинно научное объяснение обладает потенциальной предсказывающей силой. Этот вывод получил аргументированное обоснование в известной статье К. Гемпеля и П. Оппенгейма “Логика объяснения”, где они подчеркивают, что в той мере, в какой мы в состоянии объяснить эмпирические факты, мы можем достичь высшей цели научного исследования, а именно — не просто регистрировать явления нашего опыта, но познать, опираясь на них, теоретические обобщения, дающие нам возможность предвидеть новые события.
Наконец, неразрывная связь между объяснением и предсказанием находит свое выражение в одинаковой логической структуре процессов объяснения и предсказания. При рассмотрении дедуктивной модели научного объяснения в качестве иллюстрации был приведен пример с объяснением иррегулярностей в движении планеты Уран. Результатом этого объяснения было предсказание существования новой планеты. Этот вывод логически следовал из соответствующих посылок, т.е. универсальных законов механики и закона всемирного тяготения, а также специфических характеристик, относящихся к параметрам движения планет и эмпирически установленным иррегулярностям в движении Урана. В других случаях объяснение, как правило, относится к уже известным явлениям и событиям. Все это не сказывается на логической структуре. Поэтому мы можем рассматривать дедуктивную модель предсказания как дедуктивный вывод, посылками которого служат, с одной стороны, универсальные законы динамического типа, а с другой — некоторые конкретные условия, характеризующие связь между общими и единичными утверждениями. По аналогии с объяснением все эти посылки можно было бы назвать проектансом, т.е. утверждениями, на которых базируется предсказание. Само же заключение будет тогда проектандумом. Аналогичные замечания можно сделать относительно стохастических предсказаний, которые основываются на статистических законах и обобщениях и заключение которых имеет индуктивный (вероятностный) характер.
Тождественность формальной структуры объяснения и предсказания не означает, конечно, что эти методы исследования не различаются по своей природе и функциям. Объяснения относятся к событиям, явлениям, закономерностям уже известным, либо существующим в настоящее время, либо существовавшим в прошлом. В отличие от этого предсказание делается относительно либо будущих явлений и событий, либо явлений хотя и существующих, но до сих пор не обнаруженных. И в том и в другом случае утверждение, формулирующее предсказание, имеет неопределенный характер, ибо его истинность или ложность может быть обнаружена лишь впоследствии. Здесь возникает и различие между логической силой законов, используемых для объяснения и предсказания. В то время как для объяснения необходимо привлекать наиболее глубокие теоретические законы, для предсказания часто достаточно эмпирических законов и обобщений. Все эти и подобные им соображения, не говоря уже о соображениях философского характера, послужили основой дискуссии, которая развернулась вокруг проблемы о симметрии между объяснением и предсказанием. Не претендуя здесь на решение этой проблемы, нам хотелось бы отметить, что, хотя с логической точки зрения и объяснение и предсказание как определенные способы рассуждений являются симметричными, с методологической и общенаучной точек зрения они существенно различны и, следовательно, асимметричны. Поэтому дискуссию по этой проблеме важно ограничить более определенными рамками.
Источник
Общая характеристика функций научной теории: описание, объяснение, предсказание
Для чего нужна теория? – Главным образом, для того, чтобы систематизировать знания, полученные в определенной области, объяснить нам наблюдаемые положения вещей, экспериментальные факты и подсказать, что нас может ожидать в дальнейшем. Объяснение и предсказание окружающих нас вещей и явлений представляет собой важнейшую функцию науки в целом и научной теории, в частности.
Понятие объяснения широко используется в повседневном языке, в котором объяснить какое-либо явление означает сделать его ясным, понятным для нас. В своем стремлении понять окружающий мир люди создавали мифологические, религиозные, натурфилософские системы, объясняющие события повседневной жизни и явления природы. В течение последних столетий функция объяснения окружающего мира постепенно перешла к науке. В настоящее время именно наука делает для нас понятными встречающиеся явления, поэтому научное объяснение служит образцом для всех сфер человеческой деятельности, в которых возникает потребность объяснения.
Наиболее широкой известностью и почти всеобщим признанием пользуется дедуктивно-номологическая модель научного объяснения, четкую формулировку которой в современной методологии познания обычно связывают с именами К.Поппера и К.Гемпеля. «дать причинное объяснение некоторого события, — пишет Поппер, — значит дедуцировать описывающее его высказывание, используя в качестве посылок один или несколько универсальных законов вместе с определенными сингулярными высказываниями – начальными условиями»
объяснить какое-то явление значит подвести это явление под соответствующий закон.экспланансом (объясняющее), а следствие – экспланандумом (объясняемое)
Объяснение — функция научного познания, раскрытие сущности изучаемого объекта; осуществляется посредством постижения закона, которому подчиняется данный объект, либо путем установления тех связей и отношений, которые определяют его существ. Черты. По существу О. представляет собой включение знаний об объекте (подлежащем объяснению) в более широкий контекст знания. О. предполагает в качестве предварительного этапа — описание этого объекта и анализ последнего в системе его связей отношений и зависимостей. В структуре О. как познавательной процедуры различают следующие элементы: исходное знание об объекте; знание, используемое в качестве условия и средства О.(основания О.); познавательные действия, связанные с применением знания, оснований О., к объясняемому объекту. Наиболее развитая форма научной О.- объяснение на основе теоретических законов, связанное с осмыслением объясняемого объекта в системе теоретического знания. В науке широко используется форма О., заключающаяся в установлении причинных, генетических, функциональных и др. связей между объясняемым объектом и соответствующими условиями, факторами и т.п. Основанием в таких О. выступают общие категориальные схемы, отражающие различные связи и зависимости, а сами О. нередко служат исходным пунктом развития представлений об объекте. Раскрывая сущность объекта, О. также способствует уточнению и развитию знаний, которые используются в качестве основания объяснения. Процессы О. в науке не сводятся к простому подведению объекта под ту или иную концептуальную схему, а предполагают введение промежуточных компонентов знания и уточнение условий и предпосылок О.
ОПИСАНИЕ – дескрипция, упорядоченное изложение обстоятельств дела с целью вызвать ясное и отчетливое представление о сообщаемом. Описание придерживается фактов, его интересует, «что» и «как», в то же самое время описание помогает раскрыть и причины, объяснить «почему» и «отчего». Способ описания (дескриптивный, описательный метод) является одним из методов, но отнюдь не единственным в науке.
— выведение описания нового, еще не существующего или еще неизвестного явления из установленного общего положения и начальных условий. Схема П. та же, что и схема объяснения: из общего утверждения (желательно закона природы или общества) выводится частное или единичное утверждение о предсказываемом явлении. П. и объяснение различаются лишь своей временной направленностью: объяснение направлено к прошлому, П. — к будущему. При объяснении рассматриваемое явление уже известно, для него подбирается то общее положение, на которое может опереться объяснение. При П. сначала устанавливается общее положение, из него выводится описание предсказываемого явления и ведется поиск его подтверждения. Всякое объяснение потенциально представляет собой П. (направленное в прошлое, или ретросказание), а каждое П. дает объяснение предсказанным событиям.
Против «симметрии» объяснения и П. выдвигались многие возражения, но ни одно из них нельзя признать убедительным.
П. играют особую роль в подтверждении и укреплении научной теории. «. Если прогресс науки является непрерывным и ее рациональность не уменьшается, — пишет К. Поппер, — то нам нужны не только успешные опровержения, но также и позитивные успехи. Это означает, что мы должны достаточно часто создавать теории, из которых вытекают новые предсказания, в частности, предсказания новых результатов, и новые проверяемые следствия, о которых никогда не думали раньше». Из П., подтверждение которых сыграло особую роль в судьбе предложивших их теорий, можно упомянуть П. автора общей теории относительности А. Эйнштейна того, что при определенных условиях движение планет должно отклоняться от законов И. Кеплера, и П., что свет, несмотря на свою нулевую массу, подвержен гравитационному притяжению. Хорошим примером того, как серия успешных, можно сказать блестящих, П. привела к быстрому утверждению теории, является теория атома Н. Бора (П. этой теорией размеров атома водорода, величины константы Ридберга и др.).
ПРЕДСКАЗАНИЕ — суждение о пока не известных либо еще не существующих явлениях, процессах, событиях. В зависимости от оснований предсказания делятся на рациональные и иррациональные. Рациональные предсказания основываются на определенных знаниях и способах их практической реализации, соответствующих принятым в обыденной практике или в науке нормам и правилам рационального рассуждения и деятельности. Успех или неудача рационального предсказания повышает или понижает ценность принятых оснований, способствует накоплению конструктивного опыта. Таковы, напр., предсказания колебаний погоды, поведения живых существ и т. п. по народным приметам или научные предсказания о существовании ранее не известных космических объектов, химических элементов и их свойств, геологических новообразований или деструкции, политических и экономических явлений и т. п., опирающиеся на знания об объективных закономерностях природы и общества, на данные измерений и экспериментов, на логические и математические выводы и пр. В отличие от рациональных иррациональные предсказания “основываются” на экстраординарных, уникальных способностях предсказателя (“озарение”, “откровение”, “ясновидение”, “провидческий дар”, “сверхрациональная интуиция” и пр.). Успех или неудача иррационального предсказания влияет лишь на степень доверия к этим способностям, на авторитет предсказателя.
Наиболее общие типы предсказаний в науке: гипотетико-дедуктивное предсказание (на основе принятой теории и формулируемых в ней законов осуществляется предсказание явлений, логически выводимых из данного основания: напр., на базе небесной механики Ньютона строилось и затем было подтверждено предсказание Леверье и Адамса о существовании планеты Нептун); предсказание на основе индукции (экстраполяция индуктивных обобщений, полученных в некоторой ограниченной области исследования за пределы этой области); предсказания, основанные на моделировании возможных процессов.
Источник
