Как известно, созданию специальной теории относительности предшествовали эксперименты Майкельсона — Морли, установившие невозможность обнаружения движения Земли относительно эфира. К таким фактам относятся и результаты опытов по распределению энергии в спектре абсолютно черного тела, резко расходившиеся с классическими теориями.

Эвристическая роль таких эмпирических фактов состоит в том, что они ограничивают область применимости старых теорий и указывают выход в более широкую область знания, из которой сами эти факты вытекают как следствия. Чем неожиданнее и парадоксальнее результат с точки зрения существующей теории, чем больше его расхождение с ней, тем выше его эвристическая ценность, его побудительная сила, толкающая ученых на выдвижение новых догадок и научно обоснованных гипотез. В настоящее время ученые вполне осознают, что не следует остерегаться противоречащих теории фактов, ибо в них заложены источники дальнейшего развития знания. Возникающие при этом проблемы, связанные с объяснением новых фактов, не могут найти своего решения на основе известных подходов, существующих принципов. Требуется выработка новой тактики, а иногда и стратегии научного поиска.

Так, многочисленные экспериментальные факты свидетельствуют о том, что подобная ситуация возникла в современной физике в связи с проникновением на субъядерный уровень. Например, если законы квантовой теории применяют к экстремальным условиям (когда процессы протекают при очень высоких энергиях или на очень малых расстояниях), то получают заведомо неправильные результаты. Не имеют физического смысла бесконечные значения энергии и заряда частиц при учете их взаимодействия с вакуумом и т. п. Все попытки объяснить эти опытные факты на основе существующих теоретических концепций приводят к парадоксам. Это свидетельствует о том, что мы стоим на пороге создания такой теории элементарных частиц, которая даст объяснение всем необъяснимым на основе существующих физических теорий фактам и разрешит весь клубок назревших в этой области знания противоречий.

Следовательно, в развитии науки периодически складываются ситуации, когда на основе существующих теорий невозможно объяснить установленные в экспериментах факты, т. е. когда развитие экспериментальной базы значительно опережает теорию. Именно такое положение сложилось в настоящее время в физике элементарных частиц, где особенно остро ощущается потребность в выработке новых идей. Несмотря на предполагаемое открытие фундаментальных частиц-кварков, наших знаний о них сегодня все же недостаточно для создания новой теории. Н.Бор, например, не без основания считал причиной возникших здесь трудностей то обстоятельство, что экспериментаторы все еще не столкнулись с таким процессом, который в достаточной мере противоречия бы существующим теориям.

Таким образом, новые эмпирические факты вносят коррективы в существующие знания, служат отправной точкой и необходимым условием создания новых теоретических построений, выступают важнейшим эвристическим фактором, детерминирующим выработку новых идей. Искусство эксперимента, уточнение методов наблюдений и измерений в значительной мере определяют перспективы и основные направления дальнейших исследований. Поэтому, как подчеркивал академик С.И.Вавилов, «всякий физический опыт, если он тщателен, имеет самостоятельную ценность» [198] . Не удивительно, что анализ экспериментальных методов, способов перехода от новых эмпирических знаний к построению новой теории занимает все больше места в трудах философов-естествоиспытателей и историков науки.

Как уже подчеркивалось, теория не только объясняет эмпирические факты, но и содержит в себе возможность получения новых знаний. В силу относительной самостоятельности теоретического уровня познания новые положения науки могут быть получены путем извлечения следствий из существующих теоретических построений и дальнейшего развития этих следствий. Такая возможность связана с тем, что абстрактное теоретическое знание, возникающее в конечном счете на основе обобщения эмпирического материала, способно аккумулировать в себе богатейшую информацию о соответствующем фрагменте действительности. Исследователь, пользуясь определенными эвристическими принципами и правилами логики, может извлекать из него эту информацию в качестве следствий, не обращаясь непосредственно к эксперименту. Истинность полученных при этом положений на первых порах определяется только логико-семантическими правилами и лишь впоследствии подтверждается эмпирическим путем. Это возможно потому, что, «если наши предпосылки верны и если мы правильно применяем к ним законы мышления, то результат должен соответствовать действительности» [199] . Например, на основе логико-математического анализа уравнения П.Дирака для релятивистского электрона были в качестве следствий предсказаны позитроны, явление аннигиляции и другие эффекты. Только много времени спустя эти предсказания были подтверждены экспериментально.

История науки полна примеров того, как одни теоретические положения возникают из других на основе внутренней логики их развития, выходя далеко за пределы области установленных эмпирических фактов, в то же время дополняя и уточняя отдельные фрагменты теории, входя в нее в качестве недостающих звеньев. Другие новые научные положения не только логически не вытекают из имеющихся знаний, но даже часто находятся в противоречии с ними. Дело в том, что извлечение следствий из системы знаний не безгранично. Рано или поздно заключенная в ней информация исчерпывается. Поскольку неисчерпаемый в своих свойствах объект познания всегда богаче его образа, в любой системе научных знаний могут возникнуть затруднения, которые невозможно разрешить средствами данной системы.

Например, есть все основания утверждать, что упоминавшаяся теория П.Дирака, которая так много дала для объяснения природы электронно-позитронного поля, тем не менее не охватывает всех его свойств. Об этом свидетельствуют трудности, возникающие при попытках объяснить приращения массы и заряда электрона, обусловленного взаимодействием последнего с вакуумом. Если решать эту задачу на основе уравнения Дирака, то для указанных величин получаются бесконечные выражения в виде расходящихся интегралов. Для устранения этих не имеющих физического смысла бесконечных значений приходится прибегать к искусственной процедуре регуляризации, основанной на идее перенормировки массы и заряда электрона. Но идеи перенормировки не было в уравнениях Дирака, и она не могла быть из них дедуцирована. В подобных случаях развитие знания происходит на основе разрешения противоречия между тенденцией к завершенности, логической непротиворечивости теории и необходимостью выхода за ее рамки. Для преодоления возникающих при этом трудностей требуется выход в более широкую область знаний, создание новой, более общей теории, в которую существующая теория вошла бы как частный, предельный случай.

Чтобы добывать новые знания о мире, которые логически не вытекают из имеющейся системы знаний, в процесс познания необходимо вовлекать такие стороны и свойства действительности, которые еще не зафиксированы в знаковом аппарате науки и для познания которых существующий аппарат недостаточен. Это значит, что теоретическое знание хотя и обладает относительной самостоятельностью, однако не может беспредельно развиваться в отрыве от эмпирического исследования. Ломка традиционных идей и представлений, выработка новых идей необходимо предполагают опору на новые экспериментальные факты, которые, по словам В.И.Ленина, «не только „упрямая“, но и безусловно доказательная вещь» [200] .