Поскольку средств дистанционной коммуникации много, начиная от голубиной почты и заканчивая Skype, то и теория связи - весьма комплексное понятие. Однако излагать мы её не станем даже вкратце, просто опишем, какие вопросы она изучает, с чем имеет дело, для чего нужна и приносит ли хоть какую-то практическую пользу.

Конечно, в первую очередь нас интересуют области, имеющие отношение к компьютерным технологиям .

Как всё началось

Люди пользовались связью тысячи лет, но делали это примитивно: писали письма и отправляли гонцов. Настоящий прогресс начался в девятнадцатом веке, когда были придуманы телеграф, телефон и радио. В двадцатом веке - телевидение, компьютеры и интернет. То есть, действительно эффективная и быстрая коммуникация отождествляется с появлением электросвязи .

В 1948-м году американский инженер Клод Элвуд Шеннон (Claude Elwood Shannon) опубликовал эпохальный труд «Математическая теория связи», в коем попытался подвести научную основу под вышеупомянутую электросвязь. Как передавать и хранить информацию, как её обрабатывать, шифровать и кодировать.

Мистер Шеннон ввёл понятие минимального объёма информации - бит . Связные системы по сей день разрабатываются с учётом принципов, сформулированных учёным. Значит, рассмотрим его наследие поближе.

Суть теории

Во-первых, каналы связи обладают ограниченной пропускной способностью. Так было в середине прошлого века, такой ситуация является и сейчас. Поэтому из сигнала сначала вырезается избыточность, и только потом он каким-либо образом кодируется для передачи.

Что такое избыточность? Капитан Очевидность подсказывает: всё то, без чего можно обойтись. Изображение необязательно формировать из всех шестнадцати с лишним миллионов оттенков, доступных человеческому глазу. Достаточно передавать комбинации, в которых смешиваются красный, синий и зелёный, формируя разные цвета.

Звук тоже необязательно транслировать во всём слышимом диапазоне от 20 до 20 000 герц, он неплохо воспринимается с частотным «потолком» в 15 000 Гц. И даже гораздо меньше, если это только речь.

Во-вторых, мы живём в невидимом электромагнитном океане, где помехи бывают естественными (солнечная активность, магнитные бури, грозы) и индустриальными (много чего понастроили). Поэтому желательно разрабатывать и применять помехозащищённое кодирование передаваемого сигнала.

К примеру, амплитудная модуляция практически не защищена (диапазоны AM на вашем приёмнике, короткие, средние и длинные волны). Треск в динамике слышен, когда сосед включает пылесос.

Частотная модуляция (аналоговое телевидение, радио FM) гораздо более устойчива, однако если рядом с приёмником включить фен или электрическую кофемолку, помехи всё равно будут.

Ну а цифровой сигнал - пока что высшая ступень эволюции. Хотя помехи тоже могут затруднить передачу пакетов с данными , но получается всё равно лучше.

В-третьих, есть такое понятие как шум. Вызван он необязательно одними лишь помехами на линиях передачи, потому что его способно генерировать само оборудование. К примеру, в паузах между музыкальными композициями можно услышать шипение мощного усилителя.

Так вот, чем шире канал, чем больше информации по нему пытаются передать, тем больше в нём шума. Когда сигнал неизбежно начинает искажаться, это означает, что достигнут допустимый предел. Он называется «порог Шеннона». Учёный сформулировал по этой теме одну из своих теорем.

К чему всё привело

Слава Шеннона лишила покоя многих специалистов, и они как с цепи сорвались. Теория связи начала стремительно расширяться, углубляться и всячески разбухать. Появились отдельные разделы о кодировании, модуляциях, способах передачи, методах шифрования, всевозможных алгоритмах etc.

Между тем, суть осталась прежней. Голос в мобильном телефоне , который вы слышите, передаётся в соответствии с изначальной концепцией: диапазон звуковых частот перед передачей (при кодировании) сужается. Избыточность вырезана и из mp3-файлов, которые вы получаете по сети. Из видео - тоже.

Справедливости ради следует отметить, что кардинальные и полезные новшества всё же появились. Одно из них - мобильная технология третьего поколения, известная как 3G и используемая для доступа к интернету.

Инженеры подумали примерно так: «Если в широких, скоростных каналах никак не избежать обилия шума, то давайте превратим его в полезные данные!» И начали кодировать сигналы, запуская их в эфир именно как цифровой шум. Мол, пусть каждый абонент вылавливает из этого моря то, что предназначено ему (другие раскодировать не могут). И получилось довольно неплохо.

Резюмируем

Итак, теория связи рассматривает, в основном, такие понятия как:

1. источник информации, передатчик в любом его проявлении;
2. обработка сигнала до передачи, для передачи, во время приёма, после оного;
3. каналы связи;
4. приёмник информации, тоже какой угодно, хоть радио на батарейках, хоть смартфон со Skype на борту;
5. математические, физические, технологические, программные и прочие научные основы осуществления всего вышеперечисленного.

Много? Да, много, даже при таком весьма кратком, обобщённом описании. Поэтому будущему связисту для начала нужно выбрать конкретную специализацию. Можно стать специалистом по компьютерным сетям, радиоинженером-телевизионщиком , конструктором спутникового оборудования - профессий в этой сфере полно, и все они востребованы.

Предыдущие публикации:

Вся современная наука развивалась из предположений, которые изначально казались мифическими и неправдоподобными. Но со временем, накопив аргументированные доказательства, эти предположения стали общественно признанной истиной. Так и возникли теории, на которых основано все научное знание человечества. Но каково Ответ на этот вопрос вы узнаете из нашей статьи.

Определение понятия

Существует множество определений данного термина. Но оптимальными являются те из них, которыми пользуется научная среда. Такие определения и взяты за основу.

Теория - это некая система представлений в данной области знания, которая дает целостное представление о существующих закономерностях, связанных с действительностью.

Существует и более сложное определение. Теория - это комплекс идей, замкнутых относительно рационального следования. Именно такое, абстрактное определение термина «теория», дает логика. С позиций этой науки теорией можно назвать любую идею.

Типология научных теорий

Для более точного понимания сути научных теорий следует обратиться к их классификации. Методологи и философы науки различают три основных типа научных теорий. Рассмотрим их по отдельности.

Эмпирические теории

Первым типом традиционно считаются эмпирические теории. Примером служат физиологическая теория Павлова, эволюционная теория Дарвина, теория развития, психологические и лингвистические теории. Они основываются на огромной массе экспериментальных фактов и объясняют определенную группу явлений.

На основе этих явлений формулируются обобщения, и как результат - законы, которые становятся тем базисом, на котором строится теория. Это справедливо и для других типов теорий. Но теория эмпирического типа формулируется в результате описательного и обобщённого характера, без соблюдения всех логических правил.

Математические теории

Математические научные теории составляют второй тип теорий в данной классификации. Их характерной особенностью является использование математического аппарата и математических моделей. В таких теориях создается специальная математическая модель, которая представляет собой некий идеальный объект, способный заменить собой объект реальный. Ярким примером данного типа являются логические физики элементарных частиц, теория управления и множество других. Как правило, они основываются на То есть на выводе основных положений теории из нескольких базовых аксиом. Основополагающие аксиомы обязательно должны отвечать критериям объективности и не противоречить друг другу.

Дедуктивные теоретические системы

Третий тип научных теорий - это дедуктивные теоретические системы. Они появились благодаря задаче рационально осмыслить и обосновать математику. Первой дедуктивной теорией принято считать геометрию Евклида, которая строилась при помощи аксиоматического теории строятся на основании формулировки основных положений и последующем включении в теорию тех утверждений, которые могут быть получены в результате логических выводов от исходных положений. Все логические выводы и средства, которые используются в теории, четко фиксируются, чтобы сформировать доказательную базу.

Как правило, дедуктивные теории очень общие и абстрактные, поэтому довольно часто возникает вопрос об их интерпретации. Ярким примером может являться теория Это теория, которая не поддается однозначной оценке, поэтому ее по-разному интерпретируют.

Философия и научная теория: как они соотносятся?

В особая, но одновременно и специфическая роль отведена философии. Говорится о том, что ученые, формулируя и осмысливая те или иные теории, поднимаются на уровень не только понимания конкретной научной проблемы, но и осмысления бытия и самой сущности познания. А это, безусловно, философия.

Таким образом, возникает вопрос. Каким образом философия влияет на построение научной теории? Ответ довольно прост, так как эти процессы неразрывно связаны. Философия присутствует в научной теории в виде логических законов, методологии, в виде общей картины мира и ее понимания, мировоззрения ученого и всех фундаментальных научных основ. В таком контексте философия является и источником, и конечной целью построения большинства научных теорий. Даже не научные, а организаторские теории (например - теория управления) не лишены философской основы.

Теория и эксперимент

Самым важным методом эмпирического подтверждения теории является эксперимент, который обязательно должен включать измерение и наблюдение, а также множество других методов воздействия на изучаемый объект или группу объектов.

Эксперимент - это определенное материальное воздействие на изучаемый объект или на условия, которые его окружают, которые производятся с целью дальнейшего изучения данного объекта. Теория - это то, что предшествует эксперименту.

В научном эксперименте принято выделять несколько элементов;

• конечная цель проведения эксперимента;
• объект, который будет изучаться;
• условия, в которых находится данный объект;
• средства для поведения эксперимента;
• материальное воздействие на изучаемый объект.

С помощью каждого отдельно взятого элемента можно построить классификацию экспериментов. Согласно этому утверждению, можно различать физические, биологические, химические эксперименты, в зависимости от объекта, на котором он проводится. Также классифицировать эксперименты можно по целям, которые преследуются при их проведении.

Цель эксперимента представляет собой обнаружение и осмысление каких-нибудь закономерностей или фактов. Такой вид экспериментов называется поисковым. Результатом данного опыта можно считать расширение данных об исследуемом объекте. Но в большинстве случаев такой эксперимент проводится для подтверждения отдельной гипотезы или основы теории. Такой вид эксперимента называется проверочным. Как известно, довольно четкой линии между этими двумя видами провести нельзя. Один и тот же опыт может быть поставлен в рамках двух видов эксперимента, либо с помощью одного можно узнать данные, которые характерны для другого. Современная наука и основана на этих двух принципах.

Эксперимент - это всегда своеобразный вопрос природе. Но он всегда должен быть осмысленным и основываться на предварительном знании, чтобы получить достойный ответ. Именно это знание и дает теория, именно она ставит вопросы. Первоначально теория существует в виде абстрактных, идеализированных объектов, а затем идет процесс ее проверки на достоверность.

Таким образом, мы рассмотрели значение слова "теория", ее типологии, смежные связи с науками и практикой. Можно смело утверждать, что нет ничего практичнее хорошей теории.

Свет, как известно, представляет собой формулу лучевой энергии, испускаемой в виде электромагнитных волн. Эти волны характеризуются длиной волны или их частотой. Зависимость между длимой волны и ее частотой выражается следующим уравнением:

где I - длина волны, v - частота колебаний волны в циклах в секунду, С - скорость света в секунду в вакууме.

Величина, обратная длине волны, определяет число волн, приходящихся на единицу длины, и носит название волнового числа:

Световая энергия, применяющаяся в аналитических целях, ультрафиолетовая видимая, инфракрасная, является определенной частью электромагнитного спектра (табл. 11).

Таблица 11

За пределами 150 х находится область, близкая к микроволнам, а выше 100 нм - близкая к лучам Рентгена.

Применение оптических методов основано на свойстве веществ поглощать световую энергию. При этом используются следующие характеристики свойств света: длина волны (или частота) и интенсивность света.

Длина волны определяет тот предел, до которого луч света способен взаимодействовать с любым веществом, а путем измерения интенсивности света можно количественно определять взаимодействие между веществом и энергией луча света.

При рассмотрении способа взаимодействия вещества и света энергию света представляют разделенной на отдельные единицы, носящие название фотонов, или квантов. Энергия фотона зависит от частоты излучения и определяется уравнением:

где Е - энергия фотона в эргах; v - частота колебания волны в циклах в секунду; h - постоянная Планка, равная 6,624 Х 10 -27 эргов в секунду.

Следовательно, излучение при определенной длине волны состоит из фотонов, имеющих абсолютно равное количество энергии. Интенсивность, или световая энергия, пропорциональна числу фотонов, которые в единицу времени проходят через единицу площади, перпендикулярной к направлению луча света.

Общая энергия молекулы для любого ее состояния может быть выражена следующим уравнением:

Е общ. =Е электр. +Е колеб. +Е вращ.

Каждый из компонентов общей энергии может иметь только определенную величину, называемую энергетическим уровнем. Молекула, у которой электронная, колебательная и вращательная энергии имеют их наименьшее значение, находится в так называемом основном состоянии. В этом состоянии молекула может поглощать энергию, однако лишь в определенных количествах. Если молекула подверглась воздействию фотонов, чья энергия соответствует разности энергии между основным и возбужденным состояниями молекулы, то происходит поглощение молекулой энергии и вследствие этого молекула переходит на более высокий энергетический уровень.

Более высокие уровни называют первым, вторым и т. д. возбужденными состояниями. Каждому электронному уровню соответствует одно Основное и несколько возбужденных колебательных состояний, аналогично каждому колебательному уровню соответствует один основной и несколько возбужденных вращательных уровней.

С другой стороны, если существует значительная разница в энергии фотонов и разности энергий двух состояний, может не быть никакого поглощения.

Таким образом, электронные, колебательные и вращательные энергии молекулы могут иметь только определенные, дискретные значения, иначе говоря, энергии в молекуле квантизированы.

Поглощение молекулой излучения может привести в зависимости от энергии фотона к следующим изменениям:

а) увеличению электронной энергии вследствие перераспределения электронов и перехода их на более высокий уровень;

б) увеличению колебательной энергии (распределение энергии между двумя ядрами);

в) увеличению вращательной энергии (ускорение вращения диполя).

Если молекула поглощает небольшое количество энергии, излучаемой источником в далекой инфракрасной или микроволновой области, то изменяется только ее вращательная энергия, а электронная и колебательная энергия остаются прежними. Если же источник излучения характеризуется более высокой энергией, соответствующей близкой инфракрасной области, то возрастает как вращательная, так и колебательная энергия молекулы. Излучение более высокой анергии, соответствующей ультрафиолетовой и видимой областям, приводит к изменениям всех трех видов энергии - вращательной, колебательной и электронной. Зависимость между энергией излучения и длинной волны представлена в табл. 12.

Таблица 12

Молекулы вещества очень недолго находятся в возбужденном состоянии, продолжительность их существования порядка Ю -8 сек. Следовательно, энергия не аккумулируется в системе, а вещество немедленно растрачивает избыточную энергию несколькими путями, которые могут быть физическими или химическими.

Энергия может выделиться в виде тепла или флюоресцентного излучения.

Повторное излучение энергии в виде флюоресценции происходит в молекулах, у которых процессы деактивации протекают несколько иначе и полная деактивация путем столкновения или химической реакции затруднена. Такие молекулы могут иметь более высокую колебательную энергию в возбужденном состоянии, чем в основном состоянии. Эта колебательная энергия теряется путем столкновения на высшем электронном уровне, после чего молекула флюоресцирует, т. е. возвращается в основное состояние с выделением энергии в виде излучения. Флюоресцентная энергия меньше по величине, чем энергия падающего света, т. е. имеет большую длину волны. Флюоресценция немедленно прекращается при устранении источника радиации, что и отличает это свойство от фосфоресценции, которая продолжается некоторое время после устранения источника излучения.

Вещество может подвергнуться гомолитической диссоциации или ионизации. Выше уже отмечалось, что излучения разнятся по содержанию энергии в зависимости от длин волн. Для разрыва межатомной связи в молекуле требуется энергия порядка 50-100 ккал/моль; следовательно, для разрыва связи необходимо поглощение квантов видимого света (от 55 до 70 икал/моль) или ультрафиолетового (около 140 ккал/моль).

Изучением химических реакций, возникающих при воздействии электромагнитного излучения, занимается фотохимия.

Определения, связанные с измерением поглощения света, основаны на двух физических законах.

Когда свет проходит через вещество, интенсивность излучения уменьшается по сравнению с интенсивностью излучения, падающего навещество.

Поглощенная интенсивность света равна разности I 0 - I.

Закон Бугера-Ламберта связывает поглощение с толщиной слоя поглощающего вещества и выражается соотношением:

где I 0 - интенсивность излучения, падающего на вещество; I - интенсивность излучения, прошедшего через вещество; b - толщина слоя вещества в сантиметрах; k - показатель поглощения - величина, обратная той толщине слоя, проходя через который поток излучения ослабляется в 10 раз. Второй закон поглощения Беера связывает интенсивность падающего света и света, прошедшего через раствор определенной толщины, с концентрацией раствора. При этом предполагается, что растворитель не поглощает в данной области спектра:

lgIo/I = k 1 c

где k 1 - константа, зависящая от способа выражения концентрации раствора; с - концентрация раствора.

Оба закона могут быть сведены в одно уравнение, которое известно под названием закона Бугера - Ламберта - Беера, закона Ламберта - Беера или просто закона Беера: lglo/I=k 1 bc

Раздел терминологии, относящейся к оптическим методам анализа, остается унифицированным. В данной книге мы следуем практике Государственной фармакопеи X издания с некоторыми изменениями согласно Второму изданию Международной фармакопеи.

Соотношение lg I 0 /I известно как поглощение (А), оптическая плотность (D ), или как экстинкция (Е).

Величина lg Io/I носит название пропускаемости и обозначается Т. Соотношение между пропускаемостью Т и поглощением А определяется следующим уравнением: A=lg 10 (l/T),

Значение k 1 зависит от единиц, в которых выражают концентрацию вещества и толщину слоя. Если выразить с в грамм-молях на 1 л раствора, а Ь в сантиметрах, то коэффициент поглощения будет равен молярному коэффициенту поглощения. Последний изображается греческой буквой ЭПСИЛОН - 8.

Если концентрация выражается в граммах вещества на 100 мл раствора, то эта величина называется удельным показателем поглощения и обозначается символом Е 1% или

Известно также выражение поглощения при концентрации в граммах вещества на 1 л раствора - поглощаемость - а. Эта величина в 10 раз меньше, чем удельный показатель поглощения.

Приведенные ниже формулы определяют зависимость менаду величиной поглощения, Е(1%, 1см), и молярным коэффициентом поглощения.

Отличное определение

Неполное определение ↓

ТЕОРИЯ

греч. theoria - наблюдение, рассмотрение, исследование, умозрение, букв. - "зрелище", "инсценировка") - высшая форма организации научного знания, дающая целостное представление о закономерностях и существенных (структурных, функциональных, каузальных, генетических) связях определенной области описываемой действительности (предметного поля объяснений и интерпретаций).

В классической науке Т. в идеале должна представлять собой систему ее законов и презентировать основной категориально-понятийный аппарат ее описания (понимания, истолкования, интерпретации, объяснения и прогнозирования, при акцентуализации последних двух процедур). Она представляет собой дедуктивно (в большинстве случаев) простроенную систему организации знания, вводящую правила логического вывода более конкретного знания (следствий) из наиболее общих (в пределе - аксиоматических) для данной Т. оснований-посылок. В идеале "правильно" построенная Т. является открытой как в сторону исследования фактов, так и в сторону метатеоретических исследований, в которых она согласовывается с другими Т., имеющими отношение к данной предметно-проблемной области ("фрагменту"). Т. различаются по характеру решаемых задач, способам своего построения, типам реализуемых процедур.

Различают: 1) гипотетико-дедуктивные Т., характеризующиеся иерархической соподчиненностью своих компонентов, обеспечивающей переход от высказываний к высказываниям без привлечения дополнительной информации, и нацеленностью на процедуры объяснения; 2) дескриптивно-прогностические Т., построенные из пропозициональных утверждений примерно одного уровня обобщения (что не требует иерархической соподчиненности), обеспечивающие согласование с эмпирическим (фактуалистическим) уровнем знания и нацеленные на описание (как возможную базу для построения моделей и прогнозов); в этом смысле используют и термин "феноменологические Т."; 3) индуктивно-дедуктивные Т., занимающие срединное положение между первыми и вторыми; 4) формализованные Т. логики и математики.

В структуре "полностью" развернутой Т. выделяют: 1) фундаментальную теоретическую схему - исходные принципы, универсальные (для данной Т.) законы, основные системообразующие категории и понятия; 2) возможные дополнительные частные теоретические схемы, конкретизирующие и проецирующие фундаментальную теоретическую схему на сопредельные предметные области; 3) идеализированную (концептуальную) схему (модель, объект) описываемой области с "прописыванием" основных связей между ее элементами (структурно-организационный срез предметного поля), на которую проецируются интерпретации всех утверждений Т.; 4) логическую схему Т., включающую множество допустимых внутри Т. правил вывода, способов доказательства и принципов ее "оформления"; 5) языковой тезаурус, синтаксис как нормы построения правильных языковых выражений и предъявления полученных результатов (логико-математические Т. вообще понимаются как совокупность предложений некоторого формализованного языка); 6) интерпретационную схему, программирующую возможность перехода от концептуальной (реже - фундаментальной) схемы к уровню фактов и процедур наблюдения и эксперимента (задающую операциональный смысл Т.); 7) совокупность законов и утверждений, логически выведенных из фундаментальной теоретической схемы.

Таким образом, Т. представляет собой систему логически взаимосвязанных утверждений, интерпретируемых на идеализированных предметностях, презентирующих ("референтирующих") тот или иной "фрагмент" изучаемой действительности. Иначе: Т. есть сеть (как целостность) простроенных из исходных концептов конструктов, связанных определенной совокупностью "выведенных" высказываний относительно них. Т. должна максимально полно объяснять известные факты, "подводя" их под систему связей-законов, конституируемых как "лежащие в их основе". В то же время, эвристическая сила Т. определяется ее способностью предсказывать еще неизвестные факты, расширяя сферу "познанного". По отношению к Т. осуществляется ряд процедур ее обоснования: верификация, фальсификация, методологическая рефлексия ее оснований, фальсифицирующая критика оснований Т.-"конкурентов" (особенно в социогуманитарном знании), переконструирование архитектоники и другие процедуры более частного порядка. Фактически, в данном случае речь идет о "натурализации" теоретических схематизмов как описывающих не только идеальные, но и "действительные" объекты, т.е. об фиксации области применения Т. (реальных ситуациях опыта). Переход от схематизмов Т. к уровню фактов осуществляет достаточно подвижный (подвергаемый постоянным переформулировкам) слой гипотез (вытекающих из Т., но обосновываемых эмпирическими данными).

Таким образом, каждая Т. обладает определенным объяснительно-прогностическим потенциалом, указывающим на ее "силу". Последняя влияет на: 1) способность Т. "экспансировать" в сопредельные предметные, даже дисциплинарные области; 2) "конкурентноспособность" Т. в ее столкновении с другими Т., претендующими на объяснение и прогнозирование той же предметной области, но с других теоретико-методологических (концептуальных) оснований. В последнем случае речь может идти о двух разных эпистемологических ситуациях: 1) случай конкурирования "старой" и "новой" теоретических систем; 2) случай конкурирования между собой двух (и более) "новых" концептуальных схем (моделей, гипотез), претендующих на свою институционализацию в качестве Т. той или иной предметной области.

Дополнительными основаниями различения "силы" Т. являются: 1) критерий конструктивности (архитектоника Т.), 2) критерий простоты (способность Т. "сокращать", "сжимать" знание, увеличивать свою информационную "емкость" без дополнительного усложнения своей архитектоники). С методологической точки зрения любая Т. должна стремиться к максимальной полноте и адекватности описания, целостности и выводимости своих положений друг из друга, внутренней непротиворечивости. Актуализация тематики "выбора" Т. сместила акценты общеметодологической рефлексии с проблем "внутренней" организации знания на проблемы его "вписанности" в более "широкие" знаниевые системы, с логического и языкового анализа Т. на вопросы институциональной организации знания, что было закреплено как переход от "неопозитивистской" к "постпозитивистской" фазе в развитии аналитической философии, сделавшей научное знание основным предметом своих анализов. В фокус внимания общеметодологической рефлексии в этом случае попадают проблемы, связанные с рассмотрением вопросов идеалов и норм научного познания; научные картины мира, внутри которых формируются конкретные Т., или которые формируются (изменяются) под воздействием тех или иных Т., а также стратегии, применяемые определенными научными сообществами для закрепления своего доминирующего положения или для достижения такового в той или иной дисциплинарной области. В наиболее широком контексте речь идет о "вписанности" рассматриваемых Т. в систему культуры в целом, об их роли в описаниях (самоописаниях) последней. В этом случае содержание термина "Т." максимально расширяется вплоть до обсуждения теоретической компоненты и способов ее "оформления" в познавательных практиках того или иного типа культуры. В результате понятие Т. соподчиняется с понятиями (или даже заменяется ими) исследовательской программы (термин конституирован Лакатосом), как презентирующей те или иные исследовательские стратегии, или парадигмы (термин конституирован Куном), как презентирующей те или иные видения исследуемой реальности. У истоков "релятивизации" понятия Т. стоял Поппер, у которого начало и завершение определенного этапа изменения знания маркируются проблемами, а само знание трактуется как принципиально гипотетическое.

Из постпозитивистских дискурсов берет начало тенденция оспаривания понимания развития Т. как куммуляционного процесса. Представления об "усовершенствовании" и "развертывании" Т. в период "нормальной науки" были дополнены представлениями: 1) о "научной революции" и смене конкурирующих парадигм (Кун), 2) о переинтерпретации "защитного пояса" инвариантного ядра исследовательской программы (Лакатос), 3) о "методологическом анархизме", т.е. о равноправии различных сосуществующих Т., что только и способно служить гарантом того, что факты будут замечены и должным образом оценены (Фейерабенд). В этом же ключе можно понимать и введенное Фуко понятие эпистемы, а также анализ "эпистемологических разрывов" Г. Башляром.

Важную роль в пересмотре понятия Т. сыграли также: 1) введение Мертоном понятия "Т. среднего уровня" , как опосредующей фундаментально-теоретическое и эмпирически-процессуальное (фактуалистическое) знания; 2) формирование представлений о метатеоретическом уровне организации знания (метатеория и метаязык), позволивших максимально дистанцироваться от конкретно-предметных "фрагментов", описываемых той или иной Т., и выйти на уровень методологической рефлексии над научным знанием того или иного рода или над научным знанием как таковым, с одной стороны, и на "вписывание" теоретического знания в контекст культуры - с другой.

С середины 20 в. наметилась тенденция обособления методологии от научно-теоретического (и философского) знания в особую область знаниевых практик (неорационализм, системо-мыследеятельностная (СМД) методология и др.). Универсальность Т. как высшей формы организации знания постоянно ставилась под вопрос в социогуманитарном знании (начиная с неокантианства). В этой связи обсуждались такие формы его организации как типологизация, идеальные и конструктивные типы и т.д. В более "мягких" версиях критики предлагалось снятие наиболее "строгих" требований, предъявляемых к Т. любого рода, а сама она фактически приобретала вид научной концепции, как задающей видение, логику и средства (концепты) описания той или иной исследуемой области. (В традиции аналитической философии близких взглядов придерживается Тулмин, рассматривающий науку как совокупность эволюционизирующих популяций понятий и объяснительных процедур.) Существенным в этом отношении было и формулирование тезиса о принципиальной мультипарадигмальности (плюралистичности) социальных и гуманитарных дисциплин. Не менее важным для понимания сути и природы научного знания оказались и представления о нем не только (и не столько) как о дисциплинарно-предметно организованном (а тем самым "стремящимся" к выражению себя в форме предельно эвристичной Т.), а как о знании дискурсивном, порождающем специфические дискурсы и коммуникации особого рода. также: Гипотеза, Наука, Дисциплинарность, Знание.

Отличное определение

Неполное определение ↓

Еще в Древней Греции люди пытались разгадать тайны мироздания, а ученые на основе наблюдений выдвигали гипотезы и методом научных измерений доказывали свои догадки. На протяжении всей истории человечества развитие науки непрестанно продолжается вплоть до наших дней. Современные науки построены на теориях, которые, в свою очередь, имеют собственную структуру. Давайте изучим их устройство и выделим главные функции.

Понятие и структура научной теории

Научная теория - это совокупность общих знаний о различных явлениях или событиях, которые происходят в окружающей природе или обществе. У этого понятия есть также и другие значения. Теория - это свод канонов и принципов, разработанных на основании многочисленных наблюдений и опытов, которые подтверждают выдвинутую идею, описывают природу явлений и изучаемых предметов. Более того, научная теория благодаря методам выявления закономерностей помогает предвидеть грядущие события. Научная теория неразрывно связана с философскими взглядами, потому что мировоззрение ученого или исследователя во многом определяет границы и пути развития науки в целом.

В структуру научной теории входят задачи, которые требуют решения. По этой причине любая теория предполагает необходимость практики, благодаря которой и достигаются поставленные цели. Следует помнить, что научная теория не всегда описывает только одну сферу природы, часто она охватывает несколько сфер и содержит систему обобщенных знаний. Взять к относительности Эйнштейна, она не ограничивается одним явлением природы - светом, напротив, данная теория распространяется абсолютно на все предметы в нашей Вселенной. Ниже мы более подробно разберем, из каких же элементов состоит гипотетико-дедуктивная структура научной теории.

Что такое наука, и как она связана с философией

Наша планета и все, что на ней находится, движется по определенным законам, которые можно описать с помощью научных методов. Невозможно представить себе современный мир без развития науки. Все знания, которые доступны человечеству накапливались на протяжении многих веков. Благодаря только научным открытиям наш мир сейчас такой, каким мы его видим. Зарождение науки связано с таким общественным явлением как философия (от греч. "любовь к мудрости"). Именно философы и мыслители считаются первыми, кто положил фундамент современных наук. В Древней Греции философы делились на две группы. Первые - гностики, это те, кто считал, что окружающий мир познаваем, то есть человек обладает безграничными возможностями для его полного изучения. Вторые же, агностики, не были столь оптимистичны, они полагали, что законы мироустройства никогда невозможно познать во всем объеме.

Наука - это относительно новое слово в русском языке, изначально оно обозначало один определенный предмет. В современном же понимании наука представляет собой всю систему знаний и опыта, накопленного человечеством. Наукой также можно считать деятельность, направленную на сбор информации и анализ полученных фактов. Люди, которые занимаются наукой, входят в научное сообщество. Одним из ученых, сделавших огромный вклад в развитие науки как философии, является российский академик Вячеслав Семенович Степин. В своей работе "Концепция структуры и генезиса научной теории" Степин совершенно по-новому взглянул на проблемы философии науки. Он создал концепцию новых методов теории познания и выявил новые типы цивилизационного развития.

Философия научных теорий

Еще несколько столетий назад в основе любой теории лежали принципы античной философии, которые призывали к очищению души через созерцание мира и его познание. Однако Новое время открыло абсолютно другие взгляды на изучение окружающих нас явлений. Были созданы новые концептуально-идеологические теории научного мышления, которые в прошлом веке сформировались в идеи критического рационализма. Несмотря на новые методы, используемые в науке, базис остается тем же: сохраняется мысленно-интуитивное созерцание космоса, звезд и других небесных тел. Научная теория и ее структура в философии играли огромную роль, потому как одно не могло существовать без другого. Все размышления древних философов сводились к вопросам, на которые они находили ответы. Результатом их исканий становились факты и научные знания, которые требовалось структурировать и систематизировать. Для этих целей и были созданы научные теории, которые представляли собой не только инструмент для развития науки, но также и самостоятельный элемент, заслуживающий пристального изучения.

Отличие теории от гипотезы

При изучении основ и структуры научной теории следует четко различать между собой понятия гипотезы и теории. Следующие определения также являются весьма важными для понимания нашей темы. Итак, как известно из школьной программы, знания - это та часть нематериальных благ, которые человечество накапливает и передает из поколения в поколение. Издревле люди сохраняли полученные знания в песнях или притчах, которые потом напевались мудрыми стариками. С возникновением же письменности люди стали все записывать. Знания тесно связаны с понятием опыта. Опытом можно назвать многое: впечатления, полученные в процессе наблюдения или деятельности, а также знания и навыки, которыми человек овладел в результате труда. Научная теория, ее структура и функции позволяют систематизировать накопленные знания и опыт.

Давайте вернемся к нашей теме и разберемся, в чем различие гипотезы от теории. Итак, гипотеза - это идея, которая высказывается на основании увиденного или полученного опыта. К примеру, вы открываете водопроводный кран, чем сильнее вы отклоняете его, тем сильнее увеличивается поток воды. Следовательно, вы можете выдвинуть гипотезу о том, что объем обтекаемой воды прямо пропорционален отклонению крана, то есть гипотеза носит характер рассуждений или умозаключений на основании увиденного явления. Гипотеза - это предположение. Теория же представляет собой систему знаний, которые были не только получены в результате наблюдений, но также были доказаны путем измерений и повторных экспериментов. Более того, структуру научной теории составляют законы и формулы, которые характеризуют и описывают то или иное явление. Получается, что любая научная теория - это доказанная на опытах гипотеза, дополненная математическими или физическими законами.

Классификация научной теории

Наука изучает абсолютно все стороны нашей жизни и охватывает практически все явления и события, происходящие на нашей планете. Подсчитать количество существующих наук очень сложно, потому что некоторые крупные направления науки ответвляются на более мелкие. Например, наука математика может включать в себя арифметику, теорию чисел, теорию вероятностей, геометрию и т.д.

Научная теория является неотъемлемой частью любой науки, поэтому стоит уделить внимание изучению ее основ. Итак, классификация и структура научных теорий весьма похожа на разделение и самих предметных наук (естественные, филологические, технические, общественные). По мнению ученых-науковедов, их можно разделить на три типа:

• Математизированные теории. В их основе лежат общие положения математики, а в качестве моделей они используют понятия "идеальных" предметов. Например, идеальный шар катится по идеально плоской поверхности (в данном случае, поверхность не обладает сопротивлением, хотя в действительности таких поверхностей не существует).
• Описательные научные теории. Они часто создаются на основании многочисленных опытов и наблюдений, которые в результате дают о предметах эмпирические данные. К самым известным описательным теориям относятся следующие: эволюционная теория Чарльза Дарвина, теория физиологии Павлова, лингвистические теории, а также все классические теории психологии.
• Дедуктивные научные теории представляют собой основу, базис науки. Например, самая первая дедуктивная теория выполнила задачу основания математики. Это труд Евклида "Начала", который был построен на аксиоматических системах. Аксиомой в те времена служили общественно-устоявшиеся нормы, с которыми было невозможно не согласиться. А уже из этих аксиом-утверждений вытекали постулаты теории. Этот тип называется дедуктивным, потому что главный метод для развития теории - это использование логических выводов из основных аксиом.

Научная теория и ее логическая структура может выглядеть иначе. Часто научные теории классифицируют по признаку исследуемого предмета, то есть по объекту исследования (естественные изучают природу и мир; социально-гуманитарные же связаны с человеком и обществом). Другими словами, тип теории закладывается на основании той сферы нашей природы, которую изучает наука.

1. Теории, отображающие объективные физические, биологические или социальные свойства изучаемых предметов. К таким могут относиться различные теории, связанные с антропологией, историей и социологией.
2. Второй тип научных теорий ориентирован на отображение субъективных характеристик предметов (идеи, мысли, сознание, чувства и эмоции). К этому типу можно отнести теории таких наук, как психология и педагогика.

Однако психологически ориентированные теории не всегда относятся ко второму типу. Так, например, социокультурная антропология в зависимости от преобладающих в ней методов может относиться к обоим типам научных теорий. По этой причине научную теорию и ее логическую структуру следует выстраивать на основании методов, которыми она пользуется, а также целей, на которые она ориентирована.

Функции и значение научных теорий

Перед любой наукой вне зависимости от ее изучаемых предметов стоит множество задач, требующих решения. Великий ученый-теоретик Альберт Эйнштейн изучал цели научных теорий, из которых вытекают их функции. Важно понимать, что любая теория должна выполнять все описанные ниже задачи. Итак, вот главные функции научных теорий, выделенных ученым:

1. Познавательная - состоит в том, что любая теория должна стремиться к открытию новых законов в изучаемой области. Ведь именно отражение действительности в формулировках и законах обеспечит полную и ясную картину происходящих явлений. Что значит познать и понять интересующие нас объекты? Познавательная или, как ее еще называют, научной теории как раз и является главным методом при изучении всех внешних и внутренних свойств этих объектов. Структура научной теории предполагает, что познавательная функция изучает не только качества объектов, но также и связи (отношения) между ними и различными природными явлениями или общественными процессами.
2. Систематизирующая функция заключается в том, что научная теория анализирует и классифицирует все накопленные знания и факты, а затем на их основе структурирует одну целую значимую систему. Данная функция считается непрерывной, потому что новые наблюдения приводят к новым фактам, вынуждающим ученых совершенствовать научные теории. Если говорить простыми словами, то систематизирующая (синтетическая) функция объединяет разрозненные научные знания и выстраивает логическую взаимосвязь между ними.
3. Объяснительная функция позволяет не просто сформулировать и описать факты, но еще и проанализировать, понять и переосмыслить их. Согласитесь, невозможно назвать человека ученым, только за то, что он выучил накопленные научные факты. Осмысление и полное понимание сути явлений - вот, что важнее. И именно объяснительная функция помогает нам истолковывать природные явления и сложные процессы.
4. В научной теории (ее структуре и функции) выделяют еще одну значимую роль - прогностическую. Благодаря эффективным методикам, которые в большей степени основываются на природных закономерностях (например, весна сменяет зиму, рост растений и животных, то есть все повторяющиеся формы или сочетания, которые образуются в природе), прогностическая функция позволяет предсказывать целый ряд событий или процессов. Одной из самых древних научных теорий, в которой данная функция является преобладающей, считается метеорология. Современная наука обладает такими усовершенствованными методами, что стало возможным предсказывать погоду на несколько месяцев вперед.
5. Практическая функция призвана облегчить теорию до такой степени, чтобы ее можно было применить в действительности. Какова структура научной теории могла бы быть, если бы отсутствовала практическая польза от ее развития, представить сложно.

Требования к научным теориям (по К.Р. Попперу)

Один из самых известных и влиятельных философов XX века, который абсолютно по-новому взглянул на философию науки. Он критиковал классические понятия методов познания, вместо них предлагал ввести новую структуру научных теорий, в которых главными являются принципы критического рационализма. Карл Раймонд Поппер считается основоположником эпистемологической теории критического эмпиризма. Основная идея теории заключается в следующих постулатах:

• научные знания должны носить объективный характер, то есть не зависеть от мнения или суждения одного человека или общества в целом;
• абсолютного знания (догмата) не существует;
• любую науку необходимо подвергать критике или опровергать до тех пор, пока эмпирическими данными не будет доказано обратное.

Теория К. Поппера стала одной из самых обсуждаемых, его труды переводились на многие языки мира. Этот философ создал новую концепцию, по которой более предпочтительной является теория, отвечающая нескольким критериям. Во-первых, она очень глубоко исследует объект, поэтому сообщает максимальное количество информации. Во-вторых, теория должна обладать логической, объяснительной и огромной предсказательной силой. Наконец, она должна быть испытана временем, то есть следует сравнить предсказанное теорией с фактами и наблюдениями.

Что представляет собой научная теория?

Если говорить о структуре научной теории кратко, то следует выделить три основных компонента: идею, как основу; методы и инструменты изучения объекта; формулировки и законы, характеризующие свойства изучаемого объекта.

Давайте более подробно рассмотрим каждый элемент, чтобы в полной мере понять, что же такое научная теория. Главный критерий любой теории - это ее глубина, то есть глубина исследуемых явлений. Если теория принадлежит к определенной науке, то она должна раскрывать именно те объекты, которые имеют отношение к этой науке. К примеру, теория относительности является одним из самых важных разделов современной физики, поэтому предметом изучения этой теории является элемент или целая система процессов, относящихся к науке "физике".

В структуру научной теории входит также набор методик и способов, с помощью которых она решает множество задач, поставленных перед наукой. Третьим компонентом любой теории являются строго сформулированные законы, которым подчиняются объекты исследования. Например, в разделе "механика" науки физики есть не только описательные характеристики явлений и предметов, но также формулы и законы, с помощью которых можно высчитывать неизвестные значения физических величин.

Разновидности научных теорий

Научная теория как высшая форма систематизированных знаний имеет несколько направлений. Теория делится на типы по принципу изучаемой ею науки. Структура научной теории при этом не меняется, сохраняя в себе все важные ключевые элементы. Существует огромное количество теорий, которые можно разделить на следующие разновидности:

• биологические - считаются одним из самых древних, так как возникли в доисторические времена, они непременно сопровождались медицинскими фактами о человеческом теле;
• химические теории - первое упоминание об алхимиках датируется IV веком до нашей эры (представители - ученые Древней Греции);
• социологические теории - объединяют в себе не только общественный строй, но и политические аспекты государств;
• физические - эти теории положили фундамент в развитии современных технических наук;
• психологические теории позволяют по-новому взглянуть на человеческое сознание, на его душу.

Этот список можно продолжать еще долго, ведь не все теории считаются полными, некоторые из них требуют дальнейшего изучения.

Методы и способы научных теорий

Для решения любой задачи требуется набор определенных действий или методов. В научных теориях выделяют несколько типов методик, с помощью которых строятся логически-дедуктивные элементы теорий. Элементами структуры научной теории являются общелогические и узко-специализированные методы.

Самые известные научные теории, изменившие мир

С развитием естественных наук стало возможным создавать множество инструментов, которые значительно упрощают жизнь современному человеку. Однако еще пару столетий назад люди пользовались свечами в виду отсутствия электричества. Давайте узнаем, благодаря каким научным открытиям наш мир преобразился и выглядит так, как мы его сейчас видим.

На первом месте, пожалуй, гордо стоит научный труд Чарльза Дарвина "Естественный отбор". Опубликованный в 1859 году, он стал предметом самых горячих споров между учеными и религиозными людьми. Сущность и структура научной теории Дарвина заключается в том, что природа, окружающая нас среда выступает в роли селекционера, отбирая самые "сильные, приспособленные" виды живых существ.

Теория относительности, которая была создана в 1905 году великим ученым Альбертом Эйнштейном, оказала огромное влияние на современную физику. Ее смысл сводится к тому, что методы классической механики не применимы к космическим телам.

Одной из теорий является научная теория академика Павлова "Условные рефлексы". Она гласит о том, что у каждого человека и животного есть врожденные инстинкты, благодаря которым мы выживаем.

Научных теорий огромное множество, и каждая из них считается бесценным фрагментом в общей системе естественных и технических наук.