Философия и методология науки

Механическая картина мира сыграла во многом положи­тельную роль, дав естественнонаучное понимание многих яв­лений природы. Таких представлений придерживались практи­чески все выдающиеся мыслители XV в. - Галилей, Ньютон, Лейбниц, Декарт. Для их творчества характерно построение целостной картины мироздания. Учеными не просто стави­лись отдельные опыты, они создавали натурфилософские си­стемы, в которых соотносили полученные опытным путем знания с существующей картиной мира, внося в последнюю необходимые изменения. Без обращения к фундаментальным научным основаниям считалось невозможным дать полное объяснение частным физическим явлениям. Именно с этих позиций начинало формироваться теоретическое естествозна­ние, и в первую очередь - физика.

В основе механистической картины мира лежит метафизи­ческий подход к изучаемым явлениям природы как не связан­ным между собой, неизменным и не развивающимся. Ярким примером использования его является классификация живот­ного мира, изложенная известным шведским ученым-натура­листом Карлом Линнеем (1707-1778) в работе «Система при­роды». Достоинством ее является бинарная система обозначе­ния растений и животных (где первое слово обозначает род, а второе - вид), дошедшая до настоящего времени. Располо­жив растения и животных в порядке усложнения их строения, ученый тем не менее не усмотрел изменчивости видов, считая их неизменными, созданными Богом.

Успешное развитие классической механики привело к тому, что среди ученых возникло стремление объяснить на основе ее законов все явления и процессы действительности. В конце XVH в. - первой половине ХГХ в. намечается тен­денция использования научных знаний в производстве, при­чиной чему было развитие машинной индустрии, пришедшее на смену мануфактурному производству, что вызвало развитие технических наук. «Технические науки не являются простым продолжением естествознания, прикладными исследования­ми, реализующими концептуальные разработки фундамен­тальных естественных наук. В развитой системе технических наук имеется свой слой как фундаментальных, так и приклад­ных знаний».

Классическим примером первых научно-технических знаний служит сконструированные X. Гюйгенсом механи­ческие часы, воплотившие теорию колебаний маятника в созданное техническое решение. Возникшие на стыке естествознания и производства технические науки проявляют свои специфические черты, отличающие их от естественно­научного знания.

Начиная с создания немецким мыслителем Иммануилом Кантом (1724-1804) работы «Всеобщая естественная история и теория неба» в естествознание проникают диалектические идеи. Согласно гипотезе, изложенной в данной работе, Сол­нце, планеты и их спутники возникли из некоторой первона­чальной бесформенной туманной массы, которая заполняла мировое пространство. Под действием притяжения из частиц об­разовывались отдельные сгущения, которые становились цент­рами притяжения, из одного такого центра образовалось Солн­це, вокруг которого, двигаясь по кругу, расположились частицы в виде круговых туманностей. В них стали образовываться заро­дыши планет, которые начали вращаться вокруг своей оси. Вследствие трения частиц, из которых они образовались, Солнце и планеты сначала разогрелись, а потом начали остывать.

Почти через 40 лет после Канта французский математик и астроном П. Лаплас (1749-1847) выдвинул идеи, которые до­полнили и развили кантовскую гипотезу, и в обобщенном виде эта космогоническая гипотеза Канта - Лапласа просу­ществовала почти 100 лет.

В XX в. диалектические идеи проникают в геологию и биологию. На смену теории катастрофизма, предложенной французским естествоиспытателем Ж. Кювье (1768-1832), пришла идея геологического эволюционизма английского ес­тествоиспытателя Ч. Лайеля (1797-1875). В теории катастро­физма утверждалось, что отдельные периоды в истории Зем­ли заканчиваются мировыми катастрофами, в результате ко­торых старые виды растений и животных погибают и на смену им рождаются новые, ранее не существовавшие. Лайель же доказал, что для объяснения изменений, происшедших в тече­ние геологической истории, нет необходимости прибегать к представлениям о катастрофах, а достаточно допустить дли­тельный срок существования Земли.

В области биологии эволюционные идеи высказывал французский естествоиспытатель Ж. Б. Ламарк (1744-1829) в «Философии зоологии» и Ч. Р. Дарвин (1809-1882), создав­ший знаменитую работу «Происхождение видов путем есте­ственного отбора, или Сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь» (1859). Согласно теории Дарвина, виды животных, растений с их целесообразной организацией воз­никли в результате отбора и накопления качеств, полезных для организмов в их борьбе за существование в данных усло­виях. Г. Менделем (1822-1884) в работе «Опыты над расти­тельными гибридами», объединившей биологический и мате­матический анализ, было дано достаточно адекватное объяс­нение изменчивости и наследственности свойств организмов, что положило начало генетике. Им было выделено важнейшее свойство генов - дискретность, сформулирован принцип не­зависимости комбинирования генов при скрещивании. Но до 1900 г. работа Менделя оставалась неизвестной научной обще­ственности.

В 30-х г. XX в. ботаником М. Я. Шлейденом (1804-1881) и биологом Т. Шванном (1810-1882) была создана клеточная теория строения растений и живых организмов.

Вплотную подходит к открытию закона сохранения и пре­вращения энергии немецкий врач Ю. Р. Майер (1814-1878), который показал, что химическая, тепловая и механическая энергии могут превращаться друг в друга и являются равно­ценными. Английский исследователь Д. П. Джоуль (1818-1889) экспериментально продемонстрировал, что при затрате механической силы получается эквивалентное количество теплоты. Датский инженер Л. А. Кольдинг (1815-1888) опыт­ным путем установил отношение между работой и теплотой, физик Г. Гельмгольц (1821-1894) доказал на основе этого за­кона невозможность вечного двигателя.

Среди открытий в химии важнейшее место занимает от­крытие периодического закона химических элементов выда­ющимся ученым химиком Д. И. Менделеевым (1834-1907).

Эволюционные идеи, нашедшие отражение в биологии, геологии подрывали механическую картину мира. Этому способствовали и исследования в области физики: открытие Ш. Кулоном (1736-1806) закона притяжения электрических зарядов с противоположными знаками, введение английским химиком и физиком М. Фарадеем (1791-1867) понятия элек­тромагнитного поля, создание английским ученым Дж. Макс­веллом (1831-1879) математической теории электромагнит­ного поля. Это привело к созданию электромагнитной карти­ны мира.

В этот же период начинают развиваться и социально-гума­нитарные науки. Так например создаётся экономическая теория, на основе которой несколько позднее Г. Зиммель (1858-1918) формулирует философию денег, изложенную в одноименной работе. Возникновение социально-гуманитарных наук завершило формирование науки как системы дис­циплин, охватывающих все основные сферы мироздания: природу, общество и человеческий дух. Наука приобрела при­вычные для нас черты универсальности, специализации и междисциплинарных связей. Экспансия науки на все новые предметные области, расширяющееся технологическое и со­циально-регулятивное применение научных знаний, сопро­вождались изменением институционального статуса науки. Дальнейшее развитие науки вносит существенные отклонения от классических ее канонов.

§ 5. Неклассическая наука

В конце ХIХ - начале XX в. считалось, что научная карти­на мира практически построена, и если и предстоит какая-либо работа исследователям, то это уточнение некоторых де­талей. Но вдруг последовал целый ряд открытий, которые ни­как в нее не вписывались.

В 1896 г. французский физик А. Беккерель (1852-1908) от­крыл явление самопроизвольного излучения урановой соли, природа которого не была понята. В поисках элементов, испускающих подобные «беккерелевы лучи», Пьер Кюри (1859-1906) и Мария Склодовская-Кюри (1867-1934) в 1898 г. открывают полоний и радий, а само явление называют радиоактивностью. В 1897 г. английский физик Дж. Томсон (1856-1940) открыва­ет составную часть атома - электрон, создает первую, но очень недолго просуществовавшую модель атома. В 1900 г. немецкий физик М. Планк (1858-1947) предложил новый (совершенно не отвечающий классическим представлениям) подход: рассматривать энергию электромагнитного излучения величину дискретную, которая может передаваться только от­дельными, хотя и очень небольшими, порциями - кванта­ми. На основе этой гениальной догадки ученый не только по­лучил уравнение теплового излучения, но она легла в основу квантовой теории.

Английский физик Э. Резерфорд (1871-1937) эксперимен­тально устанавливает, что атомы имеют ядро, в котором сосре­доточена вся их масса, а в 1911 г. создает планетарную модель строения атома, согласно которой электроны движутся вокруг неподвижного ядра и в соответствии с законами классической электродинамики непрерывно излучают электромагнитную энергию. Но ему не удается объяснить, почему электроны, двигаясь вокруг ядра по кольцевым орбитам и непрерывно испытывая ускорение, следовательно, излучая все время ки­нетическую энергию, не приближаются к ядру и не падают на его поверхность.

Датский физик Нильс Бор (1885-1962), исходя из модели Резерфорда и модифицируя ее, введя постулаты (постулаты Бора), утверждающие, что в атомах имеются стационарные орбиты, при движении по которым электроны не излучают энергии, ее излучение происходит только в тех случаях, ког­да электроны переходят с одной стационарной орбиты на дру­гую, при этом происходит изменение энергии атома, создал квантовую модель атома. Она получила название модели Ре­зерфорда-Бора. Это была последняя наглядная модель атома.

В 1924 г. французский физик Луи де Бройль (1892-1987) выдвинул идею о двойственной, корпускулярно-волновой природе не только электромагнитного излучения, но и других микрочастиц. В 1925 г. швейцарский физик-теоретик В. Пау­ли (1900-1958) сформулировал принцип запрета: ни в атоме, ни в молекуле не может быть двух электронов, находящихся в одинаковом состоянии.

В 1926 г. австрийский физик-теоретик Э. Шредингер (1887-1961) вывел основное уравнение волновой механики, а в 1927 г. немецкий физик В. [ейзенберг (1901-1976) - прин­цип неопределенности, утверждавший: значения координат и импульсов микрочастиц не могут быть названы одновремен­но и с высокой степенью точности.

В 1929 г. английский физик П. Дирак (1902-1984) заложил основы квантовой электродинамики и квантовой теории гра­витации, разработал релятивистскую теорию движения элек­трона, на основе которой предсказал (1931) существование позитрона - первой античастицы. Античастицами назвали частицы, подобные своему двойнику, но отличающиеся от него электрическим зарядом, магнитным моментом и др. В 1932 г. американский физик К. Андерсон (р. 1905) открыл по­зитрон в космических лучах.

В 1934 г. французские физики Ирен (1897-1956) и Фриде-рикЖолио-Кюри (1900-1958) открыли искусственную радио­активность, а в 1932 г. английский физик Дж. Чедвик (1891-1974) - нейтрон. Создание ускорителей заряженных частиц способствовало развитию ядерной физики, была выявлена не­элементарность элементарных частиц. Но поистине революци­онный переворот в физической картине мира совершил вели­кий физик-теоретик А. Эйнштейн (1879-1955), создавший спе­циальную (1905) и общую (1916) теорию относительности.

Как мы помним из предыдущего раздела, в механике Нью­тона существуют две абсолютные величины - пространство и время. Пространство неизменно и не связано с материей. Вре­мя - абсолютно и никак не связано ни с пространством, ни с материей. Эйнштейн отвергает эти положения, считая, что пространство и время органически связаны с материей и меж­ду собой. Тем самым задачей теории относительности стано­вится определение законов четырехмерного пространства, где четвертая координата - время. Эйнштейн, приступая к разра­ботке своей теории, принял в качестве исходных два положения; скорость света в вакууме неизменна и одинакова во всех сис­темах, движущихся прямолинейно и равномерно друг относи­тельно друга, и для всех инерциальных систем все законы природы одинаковы, а понятие абсолютной скорости теряет значение, так как нет возможности ее обнаружить.

Кроме того, он построил математическую теорию броунов­ского движения, разработал квантовую концепцию света, а за открытие фотоэффекта в 1921 г. ему была присуждена Но­белевская премия, дал физическое истолкование геометрии Н. Н. Лобачевского (1792-1856).

Говоря об открытии специальной теории относительности, нельзя не вспомнить нидерландского физика А. Лоренца (1853-1928), который в 1892 г. вывел уравнение (получившее название «преобразования Лоренца»), дающее возможность установить, что при переходе от одной инерциальной систе­ме к другой могут изменяться значения времени и размеры движущегося тела в направлении скорости движения. А круп­нейший французский математик и физик Анри Пуанкаре (1854-1912), который и ввел название «преобразование Лорен­ца», первым начал пользоваться термином «принцип относи­тельности», независимо от Эйнштейна развил математическую сторону этого принципа и практически одновременно с ним показал неразрывную связь между энергией и массой.

Если в классической науке универсальным способом задания объектов теории были операции абстракции и непосредственной генерализации наличного эмпирического материала, то в не­классической введение объектов осуществляется на пути математизации, которая выступает основным индикатором идей в науке, приводящих к созданию новых ее разделов и теорий. Ма­тематизация ведет к повышению уровня абстракции теоретичес­кого знания, что влечет за собой потерю наглядности.

Переход от классической науки к неклассической характе­ризует та революционная ситуация, которая заключается во вхождении субъекта познания в «тело» знания в качестве его необходимого компонента. Изменяется понимание предмета знания: им стала теперь не реальность «в чистом виде», как она фиксируется живым созерцанием, а некоторый ее срез, заданный через призму принятых теоретических и операци­онных средств и способов ее освоения субъектом. Поскольку о многих характеристиках объекта невозможно говорить без учета средств их выявления, постольку порождается специфи­ческий объект науки, за пределами которого нет смысла ис­кать подлинный его прототип. Выявление относительности объекта к научно-исследовательской деятельности повлекло за собой то, что наука стала ориентироваться не на изучение вещей как неизменных, а на изучение тех условий, попадая в которые они ведут себя тем или иным образом,

Так как исследователь фиксирует только конкретные ре­зультаты взаимодействия объекта с прибором, то это по­рождает некоторый «разброс» в конечных результатах ис­следования. Отсюда вытекает правомерность и равноправ­ность различных видов описания объекта, построение его теоретических конструктов.

Научный факт перестал быть проверяющим. Теперь он ре­ализуется в пакете с иными внутритеоретическими способа­ми апробации знаний: принцип соответствия, выявление внутреннего и когерентного совершенства теории. Факт сви­детельствует, что теоретическое предположение оправдано для определенных условий и может быть реализовано в некоторых ситуациях. Принцип экспериментальной проверяемости на­деляется чертами фундаментальности, т. е. имеет место не «интуитивная очевидность», а «уместная адаптированность».

Концепция монофакторного эксперимента заменилась полифакторной: отказ от изоляции предмета от окружающе­го воздействия якобы для «чистоты рассмотрения», призна­ние зависимости определенности свойств предмета от дина­мичности и комплексности его функционирования в позна­вательной ситуации, динамизация представлений о сущности объекта - переход от исследования равновесных структурных организаций к анализу неравновесных, нестационарных структур, ведущих себя как открытые системы. Это ориенти­рует исследователя на изучение объекта как средоточия ком­плексных обратных связей, возникающих как результирую­щая действий различных агентов и контрагентов.

На основе достижений физики развивается химия, особен­но в области строения вещества. Развитие квантовой механи­ки позволило установить природу химической связи, под пос­ледней понимается взаимодействие атомов, обусловливающее их соединение в молекулы и кристаллы. Создаются такие хи­мические дисциплины, как физикохимия, стереохимия, хи­мия комплексных соединений, начинается разработка мето­дов органического синтеза.

В области биологии русским физиологом растений и микробиологом Д. И. Ивановским (1864-1920) был открыт вирус и положено начало вирусологии. Получает дальнейшее развитие генетика, в основе которой лежат законы Менделя и хромосомная теория наследственности американского биолога Т. Ханта (1866-1945). Хромосомы - структурные элементы ядра клетки, содержащие дезоксирибонуклеиновую кислоту (ДНК), которая является носителем наслед­ственной информации организма. При делении ДНК точно воспроизводится, обеспечивая передачу наследственных признаков от поколения к поколению. Американский био­химик Дж. Уотсон (р. 1928) и английский биофизик Ф. Крик (р. 1916) в 1953 г. создали модель структуры ДНК, что положи­ло начало молекулярной генетике. Датским биологом В. Йогансоном (1857-1927) было введено понятие «ген» - единица наследственного материала, отвечающая за передачу не­которого наследуемого признака.

Важнейшим событием развития генетики было открытие мутаций - внезапно возникающих изменений в наследственной системе организмов. Хотя явление мутаций было известно уже давно: в 1925 г. отечественный микробиолог Г.А. Натсон (1867-1940) установил действие радиоизлучения на наследственную изменчивость у грибов, в 1927 г. американский генетик Г Д. Меллер (1890-1967) обнаружил мутагенное действие рентгеновских лучей на дрозофил. Систематическое изучение мутаций было предпринято голландским ученым Хугоде Фризом (1842-1935), установившим, что индуцированные мутации могут возникать в результате радиоактивного облучения организмов или под воз­действием некоторых химических веществ.

В результате развития генетики в этот период было выяс­нено, что изменчивость растительного или животного орга­низма может быть достигнуто двумя способами: либо непос­редственным воздействием внешней среды без изменения на­следственного аппарата организма, либо стимулированием мутаций, приводящих к изменениям наследственного аппара­та (генов, хромосом).

Не менее значительные достижения были отмечены в об­ласти астрономии. Напомним, что под Вселенной (Метага­лактикой) понимается доступная наблюдению и исследова­нию часть мира. Здесь существуют большие скопления (100- 200 млрд.) звезд - галактики, в одну из которых - Млечный Путь - входит Солнечная система. Наша Галактика состоит из 150 млрд. звезд (светящихся плазменных шаров), среди ко­торых Солнце, галактические туманности, космические лучи, магнитные поля, излучения. Солнечная система находится да­леко от ядра Галактики, на ее периферии, на расстоянии око­ло 30 световых лет. Возраст Солнечной системы около 5 млрд. лет. На основании «эффекта Доплера» (австрийский физик и астроном) было установлено, что Вселенная расширяется с очень высокой скоростью.

В 1922 г. математик и геофизик А. А. Фрид­ман (1888-1925) нашел решение уравнений общей теории от­носительности для замкнутой нестационарной расширяю­щейся Вселенной, ставшее математическим фундаментом большинства современных космогонических теорий.

Астрономы и астрофизики пришли к выводу, что Вселен­ная находится в состоянии непрерывной эволюции. Звезды, которые образуются из газово-пылевой межзвездной среды, в основном из водорода и гелия, под действием сил гравитации различаются по «возрасту». Причем образование новых звезд происходит и сейчас.

Сжимаясь под действием гравитационных сил, звезда на­гревается, внутри нее растет давление. При достижении опре­деленной критической температуры начинается термоядерная реакция, сопровождающаяся выделением огромного количе­ства тепла. На следующей стадии под действием гравитаци­онных сил наступает момент равновесия. В этом состоянии звезда может существовать довольно долго. Так, например, Солнце будет находиться в этом состоянии 13 млрд лет, око­ло 5 из них уже прошло. Но потом наступает момент, когда во­дород, находящийся в центре звезды, где происходит термо­ядерная реакция, будет израсходован. Температура внутри звезды будет уменьшаться, будет снижаться давление и иссяк­нут возможности сопротивляться гравитации. Ядро звезды, состоящее теперь уже только из гелия, начинает сжиматься, образуя плотную, горячую область. Теперь термоядерная ре­акция будет протекать на периферии звезды, где еще сохра­нился водород. В это время размер звезды и ее светимость уве­личиваются. В результате она превращается в красного гиган­та. Температура гелиевого ядра возрастает, и начинается новая ядерная реакция превращения гелия в углерод.

В зависимости массы звезды от массы Солнца после всего этого цикла она превращается либо в белого карлика - за­ключительный этап эволюции звезд, либо наступает гравита­ционный коллапс - вспышка сверхновой звезды, либо образуется черная дыра - сфера, из которой не могут выйти ни частицы, ни какое-либо излучение ввиду того, что очень ве­лико поле тяготения внутри нее.

В 1963 г. открыты квазары - астрономические тела, нахо­дящиеся вне пределов Галактики. В 1965 г. американские ас­трономы А. Пензиас (р. 1933) и Р. Вильсон (р. 1936) обнару­жили фоновое радиоизлучение. Как метко назвал его извест­ный астроном и астрофизик И. С. Шкловский (1916-1985) - реликтовое излучение, не возникающее во Вселенной в насто­ящее время. Расширение Вселенной и реликтовое излучение являются вполне убедительными доводами в пользу стандарт­ной модели происхождения Вселенной, или теории «большо­го взрыва». В 1967 г. были открыты пульсары - космические тела, являющиеся источниками радиоизлучения. В 1903 г. ученным в работе «Исследование мировых пространств реактивные приборами» заложены начала теории космических полетов. В ней сформулированы основные принципы баллистики ракет, предложена схема жидкостного реактивного двигателя, а также принцип конструирования ракет - идеи, которые несколько позднее были востребованы и творчески освоены последователями Циолковского. Созда­ется наука, нацеленная на изучение и освоение космическо­го пространства - космонавтика. Ознаменовался этот пери­од развития науки созданием кибернетики - науки об управ­лении, связи и переработке информации, теории систем. Интенсивное развитие промышленного производства, косми­ческих исследований стимулирует дальнейшее совершенство­вание технических наук.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36