Накопление человечеством новых знаний о мире можно представить как взаимосвязанный процесс: на эмпирическом уровне происходит накопление новых экспериментальных фактов, распространение сферы человеческого познания вширь; на теоретическом — неуклонное углубление в сущность накопленного знания, уплотнение его и повышение практической ценности.
При этом следует еще раз подчеркнуть, что эмпирическое ни в коей мере не сводится к фиксации и констатации непосредственно наблюдаемого, чувственного, а теоретическое не совпадает с одним лишь логическим. Развитие познания, как и самого материального мира, происходит путем возникновения и разрешения диалектических противоречий. Рассмотрим этот вопрос более подробно.
Созданию новой теории, как правило, предшествует появление серии экспериментально установленных фактов, требующих своего объяснения. Установленные в эксперименте (наблюдении) факты являются объективной основой научного поиска. Наибольший интерес представляют новые факты, вступающие в конфликт с существующими теориями, требующие для своего объяснения коренной ломки существующих взглядов, создания новой, более мощной и общей теории. Попытки приспособить такие факты к существующим знаниям неизменно приводят к противоречиям.
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.