Нахождение эмпирических и каузальных законов — дело сложное и трудное. Это проистекает прежде всего от того, что явления никогда не даны в изолированном виде. Как только мы начинаем изучать любое явление, мы сразу же замечаем, что оно связано с множеством других явлений, переплетается с ними. Поэтому одно и то же явление часто порождается одной из нескольких причин (множественность причин) или происходит вследствие действия не одной причины, а совместного действия нескольких причин (смешение действий). Отсюда становится понятным, почему часто очень трудно и сложно бывает установить причину или причины явлений.

Так как каждое явление порождается и обусловливается многими обстоятельствами, ибо все связано со всем, мы никогда не можем исчерпать связи данного предмета с другими. Но для практических целей в этом нет необходимости. Чтобы вызвать явление или изменить его, надо знать основные, решающие связи его с другими явлениями, обусловливающие его возникновение и изменение. Такие закономерные связи суть необходимые условия данного явления. Условия, являющиеся причинами явлений, всегда предшествуют ему.

Отсюда становится ясным и то, как ищут причину или причины явлений, как устанавливают закономерные связи и отношения их:

1. Прежде всего изучают и описывают явления, т. е. устанавливают, что существует в объективной реальности, каков состав его и как проявляется его существование.

2. Затем выделяют изучаемое явление из среды других сопутствующих ему явлений, изолируют его мысленно.

3. Далее анализируют, какие явления предшествуют ему, чтобы среди этих предшествующих явлений найти причину.Другими словами, вначале накапливают научные факты. Ф. Энгельс говорит, что «в теоретическом естествознании нельзя конструировать связи и вносить их в факты, а надо извлекать их из фактов и, найдя, доказывать их, насколько это возможно, опытным путем» (К. Маркс и Ф. Энгельс, Сочинения, т. 20, стр. 370—371).

4. Сравнивая случаи, когда данное явление возникает, и случаи, когда данное явление не возникает, составляют предположение о наличии определенных связей изучаемого явления с предшествующими. Эти предположения научно обосновывают и превращают в описательные научные гипотезы. Если эти описательные гипотезы подтверждаются экспериментом, то устанавливается эмпирический закон, констатирующий, что между явлениями существует определенная связь.

Но описанием связи не ограничивается наука. Наука стремится объяснить наличные связи, установить причины явлении. Поэтому наряду с описательными создаются каузальные научные гипотезы. И те и другие имеют огромное значение в открытии эмпирических и каузальных законов природы. Энгельс дает следующую оценку роли научных гипотез в развитии естествознания.

«Формой развития естествознания, поскольку оно мыслит, является гипотеза. Наблюдение открывает какой-нибудь новый факт, делающий невозможным прежний способ объяснения фактов, относящихся к той же самой группе. С этого момента возникает потребность в новых способах объяснения, опирающаяся сперва только на ограниченное количество фактов и наблюдении. Дальнейший опытный материал приводит к очищению этих гипотез, устраняет один из них, исправляет другие, пока, наконец, не будет установлен в чистом виде закон» (К. Маркс и Ф. Энгельс, Сочинения, т. 20, стр. 555).

Мышление, двигаясь от фактов к предположению (к гипотезе) о необходимой и закономерной связи явлений, идет от частного к общему, т. е. индуктивным путем. Значит, гипотеза есть обязательный момент индуктивного исследования. Однако возможность такого движения мысли опирается на дедукцию, согласно которой данный вид предполагаемой связи есть частный случай проявления всеобщей связи явлений. Таким образом, индукция связывается с дедукцией при изучении фактов и формулировании гипотез. Эта связь не порывается и дальше.

5. Исходя из выдвинутой гипотезы, дедуктивным путем выводят все возможные следствия, т. е. мысленно создают картину тех результатов, которые наблюдались бы, если бы предполагаемая связь была и предполагаемая причина действовала.

6. Дальше мысленно разрабатывают эксперимент и систему наблюдений, с помощью которых можно было бы проверить опытным путем правильность гипотезы и вытекающие из нее следствия. Это мыслительный эксперимент.

7. Теперь опытным путем проверяют как гипотезу, так и вытекающие из нее следствия.

Опытное индуктивное исследование проводится различными методами, описание которых дал Ф. Бэкон в «Новом Органоне» и в развернутом виде изложил Дж. Ст. Милль (Дж. Ст. Милль.Система логики, 1914, стр. 351—370), а именно методом единственного сходства, методом единственного различия, методом единственного остатка и методом сопутствующих изменений. Поскольку эти методы были изложены выше (см. стр. 18—19), мы здесь не будем на них останавливаться.

Метод единственного сходства практически реализуется главным образом путем наблюдения. Метод единственного различия практически реализуется главным образом путем эксперимента и имеет большое применение в области химии. Например, нагревая бертолетову соль, мы наблюдаем, что происходит медленное выделение кислорода. Но вот, не изменяя степени нагрева, мы бросаем в расплавленную соль двуокись марганца. Разложение бертолетовой соли резко ускоряется. По окончании опыта мы можем выделить в чистом виде то же количество двуокиси марганца. Следовательно, двуокись марганца при реакции не израсходовалась. Сравнивая первый и второй опыты, мы видим единственное различие: во втором опыте была прибавлена двуокись марганца. Так как при этом выделение кислорода усилилось, то, следовательно, присутствие двуокиси марганца есть причина ускорения реакции. Метод единственного остатка реализуется путем наблюдения и путемэксперимента. В химии, пользуясь этим методом, были открыты многие химические элементы. Так, например, Клаус, пользуясь этим методом, открыл рутений. Метод сопутствующих изменений реализуется как путем наблюдения, так и путем эксперимента. В области химии этот метод нашел широкое применение при изучении динамики и кинетики химических процессов.

Поскольку для химических превращений веществ необходимо изменение условий их существования, или, другими словами, взаимодействие их, в химии для открытия связей и отношений веществ применяется главным образом эксперимент, т. е. наблюдение явления, вызванного исследователем, в определенных условиях, изменяя которые он может открыть необходимую связь явлений. В отличие от наблюдения эксперимент дает возможность вызвать одно и то же явление много раз и, варьируя условия, открыть причину его. Благодаря применению эксперимента химия приобрела возможность не только изучать вещества, встречающиеся в природе, но и приготовлять из материала природы огромное количество веществ, в готовом виде в природе не встречающихся (лекарства, краски, сплавы и т. д. и т. п.).

8. И наконец, подвергнув анализу весь добытый опытным путем материал, делают вывод о правильности гипотезы. Если в экспериментальных исследованиях причины явлений становятся доступными восприятию и открываются явления, которые предвиделись как следствие, то гипотеза становится достоверной. Если же хотя бы один факт противоречил гипотезе и ему не было бы найдено объяснение при сохранении данной гипотезы, она отвергается как неверная.

Достоверная гипотеза может устанавливаться и дедуктивным путем, если она может быть выведена из других законов, истинность которых уже доказана.

Как видно из изложенного выше, нахождение законов природы есть не только индуктивно-дедуктивный, но и аналитикосинтетический процесс, в котором анализ и синтез тесно связаны между собой и анализ связан с индукцией, а синтез — с дедукцией. В индуктивном исследовании исходят из анализа явлений (разложение их на составные части), идут к раскрытию их существенных связей и затем воссоздают (синтез) явления во взаимообусловленности и зависимости их частей, т. е. в конкретном виде. В дедуктивном исследовании исходят из этого синтеза (из гипотезы о наличной связи или причине явлений), идут к предвидимым явлениям, к фактам, воссоздают их на основе предполагаемых необходимых связей и путем анализа этих явлений возвращаются вновь к конкретизированной причине и другим видам необходимых связей.

Открытие законов природы есть в то же время процесс абстракции и обобщения. Предполагаемая связь явлений выделяется, отвлекается, другими словами, абстрагируется из разнообразных перекрещивающихся связей явлений. Если опытная проверка подтверждает, что данная связь, данный закон действует при данных условиях, то это означает, что закон сохраняет силу во всех случаях, когда эти условия повторяются. Открытая общая закономерность распространяется на все явления данного рода. А это и есть процесс обобщения.

Открытые свойства и связи веществ выражаются суждениями, формулами, уравнениями, схемами, моделями и другими способами, принятыми в науке. Разумеется, что эти .формы выражения свойств и связей должны возможно лучше и полнее соответствовать природе открытых свойств и веществ и их превращений. Вот почему с углублением понимания связей изменяются и способы выражения их: формулировки определений и суждений, формулы и уравнения и т. д. Когда за формами выражения знаний исчезает конкретное содержание их, забываются объективные явления внешнего мира, знания становятся формальными. Формализм есть проявление идеализма в науке.