Модели играют большую роль в научно-теоретическом познании. Они позволяют представить в наглядной форме объекты и процессы, недоступные для непосредственного восприятия: например, модель атома, модель Вселенной, модель генома человека и пр. Теоретические модели отражают строение, свойства и поведение реальных объектов. Построение научной модели является результатом взаимодействия субъекта научно-познавательной деятельности с реальностью. Существует точка зрения, согласно которой первичные модели можно оценивать как метафоры, основанные на наблюдениях и выводах, сделанных на основании наблюдений, способствующих наглядному представлению и сохранению информации. Известный западный философ науки И. Лакатос отмечал, что процесс формирования первичных теоретических моделей может опираться на программы троякого рода: во-первых, — это система Евклида (Евклидова программа), во-вторых, — эмпиристская программа и, в-третьих, — индуктивистская программа. Все три программы исходят из организации знания как дедуктивной системы.

Евклидианскую программу, которая предполагает, что все можно дедуцировать из конечного множества тривиальных истинных высказываний, состоящих только из терминов с тривиальной смысловой нагрузкой, принято называть программой тривиализации знания. Данная программа содержит сугубо истинные суждения, но она не работает ни с предположениями, ни с опровержениями. Знание как истина вводится на верхушку теории и без какой-либо деформации «стекает» от терминов-примитивов к определяемым терминам.

В отличие от Евклидовой, эмпиристская программа строится на основе базовых положений, имеющих общеизвестный эмпирический характер. Эмпиристы не могут допустить иного введения смысла, чем снизу теории. Если эти положения оказываются ложными, то данная оценка проникает вверх по каналам дедукции и наполняет всю систему. Следовательно, эмпиристская теория предположительна и фальсифицируема. И если евклидианская теория располагает истину наверху и освещает ее естественным светом разума, то эмпиристская — располагает ее внизу и освещает светом опыта. Но обе программы опираются на интуицию.

Об индуктивистской программе Возникновение индуктивистской программы было связано с темными докоперниканскими временами Просвещения, когда опровержение считалось неприличным, а догадки презирались Индуктивная логика была заменена вероятностной логикой. Окончательный удар по индуктивизму был нанесен Поппером, который показал, что снизу вверх не может идти даже частичная передача истины и значения.

По мнению академика В. С. Степина, «главная особенность теоретических схем состоит в том, что они не являются результатом чисто дедуктивного обобщения опыта». В развитой науке теоретические схемы вначале строятся как гипотетические модели с использованием ранее сформулированных абстрактных объектов. На ранних стадиях научного исследования конструкты теоретических моделей создаются путем непосредственной схематизации опыта.

Важными характеристиками теоретической модели являются ее структурность, а также возможность переноса абстрактных объектов из других областей знания. По Лакатосу, к основным структурным единицам следует причислять жесткое ядро, пояс защитных гипотез, положительная и отрицательная эвристика. Отрицательная эвристика запрещает применять опровержения к жесткому ядру программы.

Теоретические объекты передают смысл таких понятий, как «идеальный газ», «абсолютное черное тело», «точка», «сила», « окружность», «отрезок» и пр. В реальности не существует изолированных систем, которые бы не испытывали никаких воздействий, поэтому вся классическая механика, ориентированная на закрытые системы, построена с помощью теоретических конструктов.

Как протекает процесс формирования законов?

Понятие «закон» указывает на наличие внутренне необходимых, устойчивых и повторяющихся связей между событиями и состояниями объектов. Закон отражает объективно существующие взаимодействия в природе и в этом смысле понимается как природная закономерность. Законы науки, направленные на отражение природной закономерности, формулируются с использованием искусственных языков своей дисциплинарной области. Законы, выработанные человеческим сообществом как нормы человеческого сосуществования, значительно отличаются от законов естественных наук и имеют, как правило, конвенциальный характер. Выделяют «вероятностные» (статистические) законы, основанные на вероятностных гипотезах относительно взаимодействия большого числа элементов, и «динамические» законы, т.е. законы в форме универсальных условий.

Законы науки отражают наиболее общие и глубинные природные и социальные взаимодействия, они стремятся к адекватному отображению закономерностей природы. Однако сама мера адекватности и то, что законы науки есть обобщения, которые изменчивы и подвержены опровержению, вызывает к жизни весьма острую философско-методологическую проблему о природе законов. Не случайно Кеплер и Коперник понимали законы науки как гипотезы. Кант вообще был уверен, что законы не извлекаются из природы, а предписываются ей.

Формирование законов предполагает, что обоснованная экспериментально или эмпирически гипотетическая модель имеет возможность для превращения в схему. Причем теоретические схемы вводятся вначале как гипотетические конструкции, но затем они адаптируются к определенной совокупности экспериментов и в этом процессе обосновываются как обобщение опыта. Затем должен следовать этап ее применения к качественному многообразию вещей, т. е. ее качественное расширение. И лишь после этого — этап количественного математического оформления в виде уравнения или формулы, что и знаменует собой фазу появления закона. Итак, модель — схема — качественные и количественные расширения — метаматизация — формулировка закона — вот апробированная наукой цепочка.

На всех без исключения стадиях научного исследования реально осуществляется как корректировка самих абстрактных объектов, так и их теоретических схем, а также их количественных математических формализации. Теоретические схемы также могли видоизменяться под воздействием математических средств, однако все эти трансформации оставалась в пределах выдвинутой гипотетической модели. B.C. Степин подчеркивает, что «в классической физике можно говорить о двух стадиях построения частных теоретических схем как гипотез: стадии их конструирования в качестве содержательно-физических моделей некоторой области взаимодействий и стадии возможной перестройки теоретических моделей в процессе их соединения с математическим аппаратом». На высших стадиях развития эти два аспекта гипотезы сливаются, а на ранних они разделены.

Научные исследования в различных областях стремятся не просто обобщить определенные события в мире нашего опыта, но и выявить регулярности в течении этих событий, установить общие законы, которые могут быть использованы для предсказания и объяснения.