Как писал А. Эйнштейн, «никакой логический путь не ведет от наблюдений к основным принципам теории». Они возникают в сложном взаимодействии теоретического мышления и эмпирического познания реальности, в результате разрешения внутренних, чисто теоретических проблем, взаимодействия науки и культуры в целом.
Теоретики широко применяют в своих исследованиях процедуры моделирования реальных процессов, выводя затем на основе анализа построенных моделей проверяемые эмпирически следствия. Они используют так называемые мысленные эксперименты, в которых теоретик как бы проигрывает возможные варианты поведения созданных его разумом идеализированных объектов. Развитием этого способа теоретического мышления, который впервые стал широко применяться Галилеем, является так называемый математический эксперимент, когда возможные последствия варьирования условий в математической модели просчитываются на современных компьютерных системах.
Большое значение для научного познания и особенно теоретических исследований имеет философское осмысление сложившихся познавательных традиций, рассмотрение образа реальности, изучаемой ученым, в контексте целостной картины мира.
Обращение к философии становится особенно актуальным в переломные этапы развития науки.
В истории развития научного познания в целом, а также в отдельных его дисциплинах складывается особый стиль мышления, который определяется наиболее значимыми в этой области теоретическими концепциями и наиболее эффективными конкретными методами эмпирического познания.
Вот что писал по этому поводу М.Борн.
«...я думаю, что существуют какие-то общие тенденции мысли, изменяющиеся очень медленно и образующие определенные философские периоды с характерными для них идеями во всех областях человеческой деятельности, в том числе и в науке. Паули в недавнем письме ко мне употребил выражение «стили»: стили мышления — стили не только в искусстве, но и в науке. Принимая этот термин, я утверждаю, что стили бывают и у физической теории, и именно это обстоятельство придает своего рода устойчивость ее принципам».
Умение вырваться из плена сложившихся стандартов присуще далеко не каждому ученому. Однако без этого невозможно развитие науки. Философское осмысление опыта научного познания позволяет ученым прокладывать новые пути в постижении действительности. Великие достижения науки всегда были связаны с выдвижением смелых философских обобщений и оказывали воздействие не только на отдельные области науки, но и на развитие ее в целом.
Философия содействует не только поиску эффективного описания и объяснения изучаемой реальности, но и ее пониманию. Она способствует выработке у ученого интуиции, позволяющей ему свободно двигаться в интеллектуальном пространстве, актуализируя не только явное, зафиксированное знание, но и так называемое неявное, невербализованное восприятие реальности. Философия выводит работу ученого за грани стандартности и ремесла и превращает ее в подлинно творческую деятельность.
Важнейшим средством научного познания, несомненно, является язык науки.
Это, конечно, и специфическая лексика, и особая стилистика. Для языка науки характерна определенность используемых понятий и терминов, стремление к четкости и однозначности утверждений, к строгой логичности в изложении всего материала.
В современной науке все большее значение приобретает использование математики.
Еще Г. Галилей утверждал, что книга Природы написана языком математики.
В полном соответствии с этим утверждением вся физика развивалась со времен Г.Галилея как выявление математических структур в физической реальности. Что касается других наук, то и в них во все возрастающей степени идет процесс математизации. И сегодня это касается уже не только применения математики для обработки эмпирических данных.
Арсенал математики активно входит в саму ткань теоретических построений буквально во всех науках.
В биологии эволюционная генетика в этом отношении уже мало чем отличается от физической теории.
Никого уже не удивляет словосочетание «математическая лингвистика».
Даже в истории делаются попытки построения математических моделей отдельных исторических явлений.
Современное научное исследование немыслимо без создания специальных наблюдательных средств и экспериментальных установок. Прогресс научного познания существенно зависит от развития используемых наукой средств.
Первые закономерности в природе были установлены, как известно, в поведении небесных тел и они были основаны на наблюдениях за их движением, осуществляемых невооруженным глазом. Г.Галилей в своих классических опытах с движением шара по наклонной плоскости измерял время по количеству воды, вытекшей через тонкую трубку из большого резервуара. Тогда еще не было часов.
Однако давно прошло время, когда научные исследования могли осуществляться при помощи подручных средств.