Структура естествознания

1.1. Предмет естествознания

Анализ понятия «природа». ô Неоднозначность понимания природы как объекта естественнонаучного исследования. ô Наука. ô Сочетаемость понятий «наука» и «естествознание». ô Естествознание донаучное, преднаучное и научное. ô Неисчерпаемость предмета естествознания. ô Специфика знания на донаучном и преднаучном этапах развития естествознания. ô Специфика знания на научном этапе развития естествознания.

Естествознание есть знание, накопленное науками о природе. Содержание понятия «естествознание» определяется суммой знаний, аккумулируемых понятиями «природа» и «наука». Важно различать философский и естественнонаучный аспекты понимания природы. Это различие сводится к тому, что естествознание стремится иметь дело с природой как объектом, то есть с её более или менее удачной конструкцией, а философия стремится понять природу как таковую. Также важно видеть исторический характер связи естествознания и науки. Естествознание древнее науки.

Если природа – объект и выступает как внешнее по отношению к естествознанию, то внутреннее содержание естествознания составлено дисциплинами, обращёнными к отдельным частям – предметам природы – объекта. Совокупность дисциплин естествознания рассматривает сумму предметов – частей природы, но является ли получаемое ими знание действительным представлением природы? Различные этапы развития естествознания по-разному представляют природу. Причём отличие этих представлений друг от друга зависит от того, в какой степени в этом участвует наука. Естествознание без науки или естествознание, в малой степени ею обременённое в отличие от научного естествознания, и дисциплинарно, и образно очень по-разному представляют природу.

1.1.1. Анализ понятия «природа»

Термин «естествознание» раскрывает историю становления знаний о природе с древности до наших дней. Понимание природы как объекта, к которому обращена познавательная деятельность человека в различные исторические эпохи, было разным. «Природа» древнегреческого мыслителя, «природа» римского натуралиста, «природа» «натуральной магии» XVI века, «природа» физика-теоретика XVII века и «природа» учёного- естествоиспытателя конца ХХ века не просто разное понимание одного и того же объекта. Речь идёт о разных объектах исследования, существование которых обусловлено функционированием исторически разных типов мышления. Если обобщить разноречивые, не доступные единой систематизации смыслы понимания природы, то можно получить примерно следующее представление о смысле понятия «природа», применимое к ней, начиная с Нового времени:

  • Природа – не однозначная, у всех перед глазами лежащая очевидность, на которую довольно было бы лишь указать пальцем, а сложная и запутанная идея. Это идея реальности, существующей вне нас и в то же время доступной нашему влиянию.
  • Природа противопоставляется человеку и его обжитому, осмысленному, домашнему миру как иное, чужое, самодовлеющее бытие, к которому необходимо установить адекватное отношение.
  • Природа и культура противопоставляются друг другу. Это фиксируется в радикальном различении науки и искусства, естественных и гуманитарных наук. В природе человек теперь имеет дело с принципиально дегуманизированным, трансцендентным бытием, которое подлежит бесконечному процессу познания.
  • Именно с Нового времени, в связи с таким пониманием процесса познания, впервые встаёт проблема оснований объективного знания, не зависящего от культурных предрасположенностей и предвзятостей мысли. Формируется идея внекультурного, сверхличного субъекта познания.
  • Возникает внутренняя несогласованность идеи природы с собой. Она одновременно определяется как предмет принципиально инородный человеку (предмет познания) и не менее принципиально как предмет однородный человеку (предмет практического освоения). Всякому естественнонаучному пониманию природы как всецело идеализируемой субстанции, противопоставляется гуманитарное понимание невместимости природы в формы человеческого освоения её. Научному пафосу познания и овладения противопоставляется художественный пафос вещественной самобытности природного[i].

Таким образом, можно сделать следующий вывод: исследование природы составляет смысл существования естествознания. В то же время это исследование должно исходить из понимания невозможности «прямого», «нечеловеческого» обращения к природе. Между ней и естествознанием всегда будет стоять человек со своей культурой, историей и языком. «Чистое», равно как и «абсолютное» знание – иллюзия. Более того, ставить вопрос так, значит ставить его философски, что нехарактерно для естествознания, которое изначально существует как механизм позитивного накопления и практической реализации полученного знания.

1.1.2. Естествознание донаучное, преднаучное и научное

Наука обеспечивает получение нового знания, вырабатывает средства воспроизводства и развития познавательного процесса. Язык науки включает чёткое употребление понятий, определённость их связи, обоснование их следования, их выводимость друг из друга. Современное естествознание немыслимо без науки. Мы не зря называем его научным естествознанием, подчеркивая тем самым его основную специфику. Следовательно, мы вправе сделать вывод о том, что, возможно, естествознание не всегда было научным. И это действительно так. Выделение и оформление элементов науки происходит в конце первого тысячелетия до н. э. Родиной европейской науки традиционно считается Древняя Греция.

Но как мы знаем, задолго до этой цивилизации, определившей облик Европы, существовали древние восточные царства, обладавшие существенными познаниями в астрономии, геометрии, арифметике и других областях знания. Более того, можно утверждать, что задолго до возникновения этих цивилизаций, с момента, когда возникают человеческие коллективы, появляется естествознание. Возникновение его столь же необходимо, как и, например, возникновение хозяйства, так как познавательная деятельность человека, обращённая к природе, не может привести ни к чему иному, кроме как к естествознанию.

Однако приложимо ли к данному этапу возникновения естествознания понятие науки? Конечно, нет. Мы должны как-то иначе классифицировать эту стадию становления естествознания. Определим этот этап как донаучный. Он подразумевает отсутствие всех привычных для нас признаков науки. Познавательный процесс этого периода предстаёт в виде цикла. Общества этого периода, вырабатывая под воздействием многих обстоятельств тот или иной тип поведения и мышления, выбирают дальнейшее направление развития цивилизации.

Например, биогенное направление развития цивилизации, фактически превращающее познавательный процесс в замкнутый цикл, функционирующий только на основе традиции. Это, естественно, приводило к консервации данных обществ. Даже ещё сегодня существуют эти реликтовые общества, которые практически не менялись на протяжении тысячелетий. Например, аборигены Австралии, индейские племена Амазонии, пигмеи экваториальной Африки.

Другое направление – это техногенное направление развития цивилизации. Оно основано на переходе познавательного процесса из формы циклической в спиральную форму развития. В этом факте заложена возможность возникновения науки, так как традиция перестаёт играть роль одновременно и хранительницы и воспроизводительницы знания. Традиция хранит знание, которое постоянно обновляется на основе инноваций, приобретающих постоянно возрастающий вес в процессе познавательной деятельности.

Хронологически, донаучную стадию развития естествознания можно считать завершённой с возникновением земледелия, орошения, письма, государств и т. д. Эти преобразования, собственно говоря, и происшедшие благодаря традиционно-инновационному характеру развития познавательной деятельности, настолько преобразили содержание донаучного естествознания, что можно говорить о наступлении качественно новой стадии развития. С чем это было связано?

С тем, что в сфере познавательной деятельности возникли и стали развиваться элементы науки. Прежде всего, получаемое знание стало систематизироваться, дифференцироваться, возникли понятия. Наконец, то, без чего невозможна наука, – это счёт. Это этап преднаучного состояния естествознания, когда оно выходить на перепутье: идти дальше и превратиться в научное естествознание, или остаться на донаучном этапе, доводя до прикладного совершенства приобретённое знание.

Возникновение научного естествознания хронологически можно соотнести с Новым временем, XVII веком. В Европе произошло событие, изменившее впоследствии облик всего мира, а именно: возникло научное естествознание. Хотя естествознание начала XVII века и конца ХХ века разительно отличаются друг от друга, но это различие скорее фенотипическое, чем генетическое. Философия и идеология науки, её цели, объект остаются практически неизменными.

1.1.3. Неисчерпаемость предмета естествознания

Хрестоматийная трактовка понятия «объект» такова: объект – часть бытия, противостоящая человеку в его познании или деятельности, обусловливающее эту деятельность обстоятельство, из которого человек вынужден исходить. Человеку противостоит природа, следовательно, она и есть объект.

Объект обладает практически неисчерпаемым содержанием. В свою очередь, предмет – это то, что конкретно определяет содержание природы как объекта, например, совокупность физических закономерностей, химических, или биологических и т. д. Соответственно, естествознание предметно представлено в виде различных дисциплин, исследующих указанные закономерности и, в конечном счете, через научную парадигму, формирующих общее представление о природе как объекте. Понятие «природа» может употребляться в нескольких смыслах. Например, можно говорить о «природе» человека, рассматривая его в качестве объекта естествознания. В этом случае такие дисциплины, как физиология, анатомия, психология и другие в качестве предметов выделят для изучения в этом объекте интересующие их закономерности.

Деление природы как единого объекта на множество предметов обусловлено направленностью практической деятельности человека, которая, в свою очередь, вытекает из естественных условий его существования. Человек является частью эволюционного процесса природы, он наделён способностью осознавать этот процесс и поэтому ему в принципе доступно практическое освоение и преобразование природы. Адаптивной способностью обладают все виды, но только человек совершает освоение и на теоретическом, и на практическом уровнях, что меняет ситуацию.

Вне зависимости от того, что на самом деле представляет собой природа, для её освоения и преобразования оказывается достаточным дробление её на части и последовательное изучение отдельных фрагментов. Эта ситуация и выражается фразой об объектном и предметном рассмотрении природы. На практике же это означает, что, в зависимости от степени «онаученности» естествознания, в природе выделяется в качестве предмета определённая совокупность устойчивых связей, которая ведет, в конечном счете, к формированию дисциплины, предстающей как совокупность теоретических установок и практических методологий, направленных на освоение выделенного предмета.

Разделение природы на части или объекта на предметы является неизбежностью, прежде всего, научного подхода к естествознанию. Предметирование природы позволяет сконцентрировать всю мощь исследовательских усилий на одном предмете и достичь тем самым наибольшего эффекта в его изучении. Причём мы можем наблюдать прямо пропорциональную зависимость между степенью онаученности естествознания, углублением предметной дифференциации и степенью эффективности исследовательских методологий. Эта тенденция чётко прослеживается в истории развития естествознания: по мере развития науки выделяется большее количество предметов, а возрастающая эффективность исследовательских методологий становится одновременно причиной и следствием этих процессов. Прогрессирующая дифференциация распространяется не только на природу как на объект, но и на сами предметы, которые в свою очередь начинают рассматриваться как объекты, подлежащие дальнейшей дифференциации. Это приводит к прогрессирующему росту дисциплин уже в пределах одного предмета. Этот вал дифференциации невозможно остановить, как невозможно остановить человеческое стремление к знанию. Научное естествознание не может, да и не стремится представить природу как целое.

1.1.4. Специфика донаучного и преднаучного

естествознания

Мировоззрение людей определялось мифологией на донаучном этапе развития естествознания и религией – на преднаучном. Существующее знание не было научным. Но оно было целостным. Его целостность была основана на том, что оно  представляло собой более или менее систематичную совокупность сведений о природе и о человеке. Удивительно, что этого условия оказалось достаточно, чтобы породить культуру, которая и сегодня не оставляет нас равнодушными. Что же способствовало возникновению такой специфической черты как единство знания на донаучном и преднаучном этапах развития естествознания?

Прежде всего, – его неразвитость. Вследствие этого не возникала потребность в дифференциации знания. Правда, Аристотель дифференцировал и классифицировал доступное ему знание, но оно всё равно умещалось в пределах натурфилософии. Главным факторами единства знания, были мировоззренческая целостность и прозрачность в понимании мира, которые обеспечивали мифология и религия. Они, представляя весь мир как единый дом – «ойкумену», способствовали тому, что решение любой проблемы, могло исходить только из принципа целостности.

Целостность и единство знания являются его очевидным мировоззренческим преимуществом. Понятия единства и целостности не могут быть сведены только к кумулятивному эффекту (эффекту накопления) знания. Единство и целостность порождают системность и структурность и наоборот. Это характерно для мифологического этапа развития естествознания: знание природы есть, но науки нет, поэтому опытное знание настолько, насколько оно вообще возможно, произвольным образом размещается в рамках уже существующих дедуктивных схем, а всё лишнее убирается. Отсутствие науки делает возможным произвол в области опытного знания.

Разумеется, с позиций научного естествознания такой подход совершенно недопустим. Но для своего времени такая система знаний достаточно эффективно объясняла окружающий мир. Естествознание этого периода в полном объёме соотносилось с миром, в котором человек действовал не наобум, а в соответствии с целостным образом этого мира, представленным в этом знании. Конечно, сегодня мы не можем согласиться с таким упрощённым образом мира, но за более глубокое его понимание приходится платить отсутствием единого и целостного представления о нём.

Кроме теоретического потенциала представление о целостности знания несёт в себе мощный эвристический заряд, поскольку определяет место человека в структуре знаний и картине мира. В этом смысле показательно сравнение систем знаний относящихся к донаучному и преднаучному этапу развития естествознания. Это мифологическая и религиозная системы знаний соответственно. Первая система знаний «вписывает» человека в картину мира определяет его как элемент этого мира, участвующего в круговороте событий. Такая интерпретация мира и человека отвергает антропоцентрическую модель отношений.

Религиозная (христианская) система знания напротив, создавая целостную картину мира, располагает человека в его центре и создает, в конечном счете, антропоцентрическую модель мира.

Знание на донаучном и преднаучном этапах в основе своей является дедуктивным, то есть выведенным с помощью каких-то рациональных приёмов из каких-то, не подвергающихся сомнению мифологических и религиозных истин.

Таким образом, единство и целостность этого знания объясняются спецификой мировоззрения этих эпох, в основе которых лежат натуралистические, космоцентрические и религиозные представления и собственной неразвитостью знания.

1.1.5. Специфика научного естествознания

В Новое время начался процесс, сделавший естествознание научным. Этот процесс основывался на количественном и качественном росте знания и постепенном отказе от теистического мировоззрения. Первая тенденция привела к дифференциации знания, дисциплинарному делению науки. Вторая тенденция привела к замещению бога человеком.

Теоцентрический мир стал превращаться в антропоцентрический мир. Антропоцентризм не столь догматичен, как теоцентризм. То есть в нём отсутствует необходимость приводить в жёсткое соответствие результаты исследований и идеологические нормы и, значит, выдерживать регламент единого знания о мире и о человеке. Мировоззренческая цельность мира до этого и соответствующая ему цельность знаний о мире и человеке были основаны на авторитете сверхъестественного существа, стоящего над миром. Когда это существо было низвергнуто, надобность в исполнении установленных им норм отпала. Это внешняя причина распада единого знания.

Но определяющей внутренней причиной этого процесса стал естественный прирост опытного знания, от которого «трещали по швам» все существующие идеологические каноны. Постепенно стало нормой считать, что истину нельзя вывести умозрительно, полагаясь только на некие утверждения, которые сами должны быть обоснованы.

Идеологические нормативы научного естествознания стали формироваться исходя из человеческих, а не божественных интересов. Критерием эффективности исследований становится достижение не недоступной человеку абсолютной истины, а истины относительной, которой человек способен достичь. Понятно, что такого рода истин может быть столько же, сколько существует предметов исследования.

Таким образом, целостный образ мира рассыпается, но антропоцентрическая модель отношений с природой не только не исчезает, но становится антропоцентризмом – системой знания без целостного образа мира, в которой значимость любой структуры определяется степенью её значимости по отношению к человеку. Прогрессирующая дифференциация, рост и усложнение знания не позволяют создать общезначимую систему знания и выработать целостный образ мира. Вместо единого знания и целостного представления о мире возникает антропоцентризм. В нём единство структур знания заменяется их разобщённостью, общезначимость системы знания замещается общезначимостью человеческих потребностей, адекватность отношений с природой, асимметрией этих отношений.

1.2. Генезис научного естествознания

Перспективы античной преднауки. ô Отличительные черты преднаучного состояния естествознания. ô Специфика социокультурного развития Древней Греции. ô Замещение реальных объектов идеальными. ô Операции преобразования и моделирование изменений. ô Идеализация на основе сложившихся систем знания.

Донаучный и преднаучный этапы развития естествознания – это период, в течение которого формировались предпосылки научного естествознания. Оно не только результат революционного переворота в сознании, совершённого гениями Возрождения и Нового времени. Уже на донаучном, а тем более на преднаучном этапах развития естествознания присутствуют ростки будущих революционных преобразований мысли, получивших своё развитие в XVII веке. В то же время нельзя умалять уникальность такого события, как возникновение науки. Если естествознание феномен, в различных формах присутствующий во всех человеческих культурах, то наука уникальное европейское явление, зародившееся в античной Греции. Будучи привито к древу естествознания ещё до нашей эры эллинами, в наше время оно принесло плоды, питающие всю человеческую расу.

1.2.1. Перспективы античной преднауки

Состояние науки на преднаучном этапе развития естествознания назовём «преднаукой». Каковы отличительные черты преднауки? От науки её отличают:

  1. Жёсткая идеологическая зависимость.
  2. Недостаточная инновационность исследований.
  3. Неприемлемые для науки цели и способы их достижения, например, в алхимии и астрологии.
  4. Пренебрежение опытными доказательствами выдвигаемых положений.
  5. Отсутствие чётко разработанных и общепринятых процедур познания.
  6. Методологическая неразработанность познавательной активности.

Исходя из исторического контекста следует говорить о восточной преднауке, не ставшей наукой и об античной преднауке, совершившей переход к научному состоянию.

Возможная перспектива преднауки заключается в том, чтобы перерасти в науку. Для этого необходимы какие-то социокультурные предпосылки. Они сложились в Древней Греции. Произошло это совсем не случайно. В том, что современная наука имеет европейское лицо и говорит с «древнегреческим акцентом» можно выявить определённую закономерность, связанную с историческими особенностями развития Древней Эллады.

Как известно, Древняя Греция состояла из городов-государств добровольно устанавливавших между собой те или иные отношения. Несмотря на то, что системы правления в этих государствах были разными: от демократии до тирании, социальная структура всегда включала в себя свободных граждан, которые прямо участвовали в управлении и в общественной жизни.

Другой важный для рассматриваемого нами вопроса момент заключался в многообразии. Мы имеем дело с единой культурой, в которой отсутствует принцип единоначалия в отличие, например, от восточных деспотий. В основе этого феномена, конечно же, лежит естественно сложившаяся система полисов. Это так сказать материальная основа существовавшего многообразия. Конечно, города-государства, основанные как самостоятельные во всех отношениях, в принципе не могли подчиняться какому-то экономическому, политическому или идеологическому диктату извне. Способствовала ли такая атмосфера генезису науки? Наверное, следует ответить утвердительно. Многообразие всегда включает механизм самоорганизации, который и в природе, и в обществе находит оптимальные способы собственного проявления.

Интеллектуальной и этической проблемой для древних греков стало объяснение окружающего мира, которое не находило удовлетворения в мифологическом способе. Именно поэтому преднаучное знание изначально приобрело натурфилософский характер. Итак, многообразие предполагает возникновение условий генезиса науки или, иначе, перехода преднауки в науку. В числе прочих социокультурных предпосылок, способствовавших генезису науки, мы выделяем наиболее важные: первая – феномен многообразия, распространившийся на всю культуру Эллады и вторая – присутствие свободных людей, способных воспользоваться плодами многообразия.

1.2.2. Замещение реальных объектов идеальными

Одним из наиболее существенных процессов преднауки является замещение вещей, их свойств и отношений идеальными объектами. Для нас кажется само собой разумеющимся и извечно существующим порядок, дающий возможность оперировать тончайшими нюансами свойств и отношений предметов. Нас не удивляет, что с помощью нескольких фраз, некой последовательности символов, знанием какого-то количества правил, мы получаем знание, которое и не снилось, скажем, великим мыслителям древности. И за всем этим стоят века, и даже тысячелетия тщательной разработки специальных языков науки. В то же время в основе этого процесса лежит элементарное отделение вещи от слова, идеализация действительности.

Появление языка – это первый и практически всеопределяющий шаг в этой идеализации. Каждое слово есть фактический результат огромного количества обобщений. Однако языки донаучного, преднаучного и научного естествознания отличаются кардинальным образом. Современные исследователи ещё сохранившихся в нашем мире первобытных коллективов констатируют «словопредметность», то есть предельную слитность слова и предмета, который им обозначается. Слов, имеющих абстрактный смысл, предельно мало и они сосредоточены в языке магии. В то же время существующий словарь чрезвычайно богат по отношению ко всему многообразию действительности. То есть на донаучном этапе развития естествознания только начинается процесс замещения предметов, их свойств и отношений идеальными объектами. Под идеальными объектами следует понимать символы, знаки, понятия, обозначающие реально существующие предметы.

На преднаучном этапе развития естествознания этот процесс набирает обороты. Стремительно расширяется словарный запас, приобретающий теперь специализированную языковую форму. Его расширение происходит не столько благодаря освоению новых предметов природы, сколько благодаря идеализации, то есть, замещению предметов, их свойств и отношений идеальными объектами в одних случаях, и отделением от словопредметов слов и переводом их в операциональное состояние в других случаях. Процесс идеализации идёт от общего к частному. Сначала слово отделяется от предмета, затем выделяются свойства предмета и соединяются в слове, в виде совокупности значений, затем выделяются отношения как структура предметов. Если при разделении словопредмета отделяется слово, то при выявлении свойств выделяются значения слов и при выделении отношений происходит выделение понятий. Они и являются основой специальных языков науки.

Если для донаучного периода развития естествознания характерен процесс разделения словопредметов, то для преднаучного этапа характерен также процесс выделения значений, связанных с определением структуры свойств предмета. На преднаучном этапе процесс идеализации, прежде всего, связан с повседневной практикой. Элементы и принципы научного знания возникают в преднауке, не столько как результат целенаправленных усилий учёных, сколько как побочный эффект при выполнении ими хозяйственных, магических и религиозных функций. Например, развитие астрономии в Древнем Египте было связано с необходимостью предвидеть климатические события, важные для существования сельского хозяйства. Развитие геометрии – с необходимостью строительства пирамид. Создание таблиц сложения и вычитания – с необходимостью учёта в огромных хозяйствах и т. д.

1.2.3. Операции преобразования и моделирование

изменений

Преднаука – это состояние, при котором происходит активный процесс исходной идеализации. Процесс отделения слов от предметов и выделение свойств и значений, отношений и понятий сам по себе не может привести к переходу от преднауки к науке. Необходимо чтобы полученные идеальные объекты составили бы некую операциональную среду, в которой начали бы происходить определённые операции преобразования слов и значений. Возникновение и функционирование такой операциональной среды связано, прежде всего, с выявлением отношений слов и значений в виде понятий. Появляется новая группа слов, которая уже не относится напрямую к предметам, Для возникающих понятий «предметами» становятся сами слова и их значения. На уровне понятий процесс идеализации продолжается, но идеализируются не действительные предметы и реальные свойства, а их двойники в виде идеальных объектов. Процесс образования понятий есть процесс замещения идеальных исходных объектов вторичными идеальными объектами.

Конкретным следствием операций преобразования является понятийное моделирование действительности. С одной стороны, модель – это копия, воспроизводящая фрагмент действительности. Но модель, понимаемая только как копия – это макет. Макет в лучшем случае – это внешнее отражение того, что есть. Но модель не просто отражает – она претендует быть инструментом предсказания возможных событий. То есть, моделируя нечто, мы предполагаем, что учитываем в ней основные свойства того, что моделируем в их динамическом развитии. В этом смысле любое понятие – это модель, которая обеспечивает предвидение. Когда я применяю понятие «давление», то этим я одновременно моделирую все возможные ситуации, где будут однозначно соотноситься вес и площадь. То есть главное в моделях это возможность предвидения. Предвидеть – значит жить в управляемом и понятном мире.

Генезис научного естествознания связан с нарастающим процессом идеализации. Но идеализация, способствующая переходу от преднауки к науке, отличается от идеализации способствовавшей переходу от донауки к преднауке тем, что совершается на основе сложившихся систем знания. То есть идеализация продолжается с опорой на идеализированное. Последнее на этом этапе носит системный характер и всегда порождает определённые отношения, которые на языковом уровне выражаются сеткой понятий. Эта сетка является важнейшим элементом вторичной идеализации. Используя уже существующую систему понятий, исследователь «улавливает» с их помощью новые идеальные объекты и новое знание.

Если, например, схему получение нового знания в математике, можно выразить следующим образом: идеальные объекты + сетка понятий, то схема получения нового знания в естествознании будет, скорее, выглядеть следующим образом: гипотеза +опыт (научный эксперимент). Идеализация на основе сложившихся систем знания ведёт к возникновению нового знания в той мере, в какой оно способствует удовлетворению потребностей повседневной практики. Гипотеза и научный эксперимент являются орудиями, использующими исходную идеализацию на основе сложившихся систем знания для получения нового знания.

1.3. Структура естественнонаучного познания

Роль творчества в процессе познания. ô Специфика научного познания. ô Общие правила познания. ô Принципы научного познания. ô Относительность научного знания. ô Общие методы естественнонаучного познания. ô Наблюдения и эксперименты. ô Факты – эмпирический базис естествознания. ô Факты – законы – концепции – гипотезы – теория: ô Проблема объяснения. ô Качество теории. ô Роль математики в познании и описании физического мира. Непостижимая эффективность математики.

Познание может быть не только научным. Научная методология познания представляет пусть весьма эффективный, но только один из способов освоения мира. Хотя применение научного метода является основой современного отношения к миру его нельзя признать универсальным, хотя бы уже в силу историчности самой науки. Научное естествознание может быть последний, но, тем не менее, – только этап в истории развития самого естествознания. Соответственно, главное, внесённое наукой в естествознание, связано с понятием методологии. Её внедрение привело к радикальной перестройке естественного языка и способствовало возникновению систем понятий, эффективно описывающих действительность.

1.3.1. Принципы научного познания

В своей основе познание – это сложный творческий процесс. Познание многолико. В некоторых процессах познания преобладают инновационные аспекты и, следовательно, в них творчество играет основную роль, а в некоторых – преобладают традиционные или консервативные аспекты и тогда инновационность отходит на второй план. Первый тип познания характерен для науки, а второй – для образования. Итак, естественнонаучное познание неразрывно связано с творчеством. Творчество по определению предполагает «сотворение» нового знания. Поэтому важно понять, как оно творится.

Творчество не подчиняется каким-либо правилам, его нельзя рационализировать. История открытий показывает, насколько велик в них момент случайности, интуиции, вдохновения, прозрения. Их невозможно вместить в рамки каких-то правил и норм. Особенно велико значение творчества в искусстве. Художник, композитор, писатель используют лишь предельно общие рациональные правила неявным образом. Они достигают результатов, если талантливы. Талант объединяет в себе все трудноуловимые элементы творчества, без которых нет ни таланта, ни самого творчества.

Но естественнонаучное познание отличается от художественного аналога. Разумеется, и в нём без таланта и творчества немногого можно достичь. Но, тем не менее, хотя бы немногого достичь можно. В то же время это утверждение неприменимо к искусству. В чём же дело? Оно в том, что процессы познания в естествознании рационализируются в гораздо большей степени, чем в искусстве. В естествознании можно выделить систему общих правил. Они являются общей основой научного мышления. Дифференциация и спецификация норм естественнонаучного познания становится возможной благодаря наличию общей рациональной основы познания.

Это значит, что можно выделить нормы рационального научного познания общие для всей науки и нормы рационального научного познания для каждой дисциплины. В первом случае мы имеем дело с принципами научного познания, а во втором – с методологией и методикой познания отдельных дисциплин.

В качестве примера общих правил познания приведём метод Декарта:

  1. Ничего не принимать за истинное, что не представляется ясным и отчётливым.
  2. Трудные вопросы делить на столько частей, сколько нужно для разрешения; начинать исследование с самых простых и удобных для познания вещей и восходить постепенно к познанию трудных и сложных.
  3. Останавливаться на всех подробностях, на всё обращать внимание, чтобы быть уверенным, что ничего не упущено.

Очевидно, что эти правила познания могут быть применены в любой сфере. Однако в областях не связанных с применением строгих рациональных норм мышления эти правила не рефлексируются и исполняются неявно, интуитивно, поскольку, по сути, они являются обобщением повседневного опыта и здравого смысла.

В качестве примера принципов научного познания приведём следующие:

  • Причинность: выражает один из моментов всеобщего взаимодействия – генетическую связь явлений. Суть причинности в порождении причиной следствия.
  • Критерий истины: если под истиной понимается соответствие человеческих знаний действительности, совпадение человеческой мысли и объекта, то под критерием естественнонаучной истины понимается практическая её проверка наблюдениями, опытом, экспериментами.
  • Относительность научного знания: научное знание (понятия, идеи, концепции, модели, теории…) относительно и ограничено. Главное – установить границы соответствия знания действительности: установить интервал адекватности[ii].

1.3.2. Общие методы познания

Если продолжить процесс конкретизации познавательных форм, то от принципов следует перейти к общим методам естественнонаучного познания. Это именно общие методы, то есть они пригодны и желательны для применения в естественнонаучных дисциплинах.

Индуктивный метод. Разработка индуктивного метода традиционно связывается с именем английского мыслителя Фрэнсиса Бэкона. Считается, что он и Галилео Галилей сделали революционный гносеологический вклад в виде развитого ими эмпирического метода. Но, если быть точным, то эмпирический или индуктивный метод не являлся, конечно, только их изобретением. Основы его были заложены Аристотелем и его комментаторами; в XII и XIII вв. мастера логики подняли его на неизмеримо более высокий уровень, а период католической контрреформации совпал с триумфом метода, предложившего рациональное знание в обстановке расцвета скептицизма, астрологии и магии эпохи Возрождения[iii].

Итак, Ф. Бэкон, если выразить это в предельно общей форме, следующим образом сформулировал суть индуктивного метода:

  1. Производить наблюдения и регистрировать факты.
  2. Проводить возможно большее количество экспериментов и сводить результаты в таблицы.
  3. Извлекать правила и законы методом индукции.

Современную интерпретацию индуктивного метода можно представить следующим образом:

  1. Производить наблюдения и эксперименты для извлечения из них правил и законов
  2. Формулировать гипотезы.
  3. Выводить следствия из гипотезы и уже известных законов.
  4. Производить эксперименты для проверки этих следствий.

Дедуктивный метод. Другой общий метод естественнонаучного познания называется дедуктивным. Суть его заключается в следующем: мы исходим из каких-то общих правил или представлений, а затем путём логических рассуждений выводим из них частные следствия или предсказания. Если эксперимент подтверждает предсказания, то мы продолжаем развивать свою схему. Если же результаты эксперимента расходятся с нашими выводами, мы подвергаем сомнению первоначальные предположения и пытаемся видоизменить их. Например, мы могли бы предположить, что затмения Луны вызываются тем, что Земля оказывается на пути солнечных лучей и отбрасывает тень на Луну; затем мы делаем предположение о характере движения Солнца и Луны и затем путём дедукции приходим к выводу, что затмение снова должно произойти через промежуток времени достаточный для того, чтобы Солнце и Луна вернулись в то же самое положение. Так комбинируя простые наблюдения и разумные предположения, мы могли бы сделать дедуктивный вывод о восемнадцатилетнем цикле повторения затмений. Хороший пример использования дедуктивного метода в науке даёт исследовательская деятельность И. Ньютона. Он начинал исследование с того, что обращался к какой-то идее, но сразу же отбрасывал её, если её положения приходили в противоречие с наблюдаемыми фактами[iv].

Не следует отдавать предпочтения какому-то одному методу. Каждый вид поиска по своему полезен и лучшим исследователем является тот, кто сочетает оба метода, руководствуясь своей идеей для проверки гипотез и одновременно будучи готов к появлению новых фактов. Выдающийся американский физик П. Бриджмен так выразил общую для многих исследователей точку зрения по вопросу использования правил исследования: «Я бы сказал, что не существует научного метода как такового, и самая существенная особенность методики научной работы состоит просто в том, что учёный должен действовать во всю силу своего ума, не гнушаясь ничем, за что можно было бы ухватиться»[v].

1.3.3. Основные формы естествознания[vi]

В чём смысл существования всех этих принципов, правил, методов научного естествознания? Ответ очевиден: для получения знания. Но в естествознании существующее знание имеет смысл только в том случае, если оно воспроизводит не только самое себя, но и все возможные следствия собственного существования. Такой способ существования естественнонаучного знания реализуется в теории. Её общее определение выглядит так: это мысленные схемы с допущениями, которые подбираются так, чтобы получалось согласие с экспериментальными данными; они содержат умозрительные идеи и общий подход к решению различных проблем. Теория – это конечный результат процесса познания, естественно, познание начинается не с формулирования её конечных положений. Познание начинается с фактов.

Факты – эмпирический базис естествознания. Независимо от наших философских представлений о том, что представляет собой действительность, в естественнонаучном познании мы всё же исходим из «чувственных восприятий» или из «отсчётов на шкале приборов», как из реальных фактов. Мы верим таким фактам, потому что они согласуются между собой, несмотря на то, что их получают независимо друг от друга различные наблюдатели.

Например, в физике факты представляют собой определённые измерения, результаты эксперимента: ускорение свободно падающего тела равно 9.81 м/сек.²; атом имеет размеры равные нескольким ангстремам и т. д. Понятно, что для достижения полной ясности каждый из этих фактов нуждается в некоторых комментариях: определение терминов, степень точности, пределы применимости. По мере накопления фактов мы всё дальше и дальше уходим от непосредственных ощущений и наши факты всё в большей степени начинают зависеть от выбора теории, в рамках которой они рассматриваются. Факты, чтобы быть надёжными, должны быть независимы от того, когда в каких лабораториях и какими наблюдателями они получены. «Можете ли вы повторить ваши результаты?» один из главных вопросов, задаваемых исследователю.

Законы. Мы пытаемся собрать факты в отдельные группы и определить общие свойства, характеризующие их. Например, все металлы хорошо проводят электрический ток; натяжение пружины меняется при изменении веса растягивающего её груза. В итоге проводимых обобщений фактов, мы получаем определённые соотношения, которые называем правилами, принципами или законом. Закон – это конструирование явлений природы, а не приказ, который она получает. Когда мы пытаемся установить некий закон, мы обычно сосредотачиваем внимание на особенностях рассматриваемых явлений. Почти все законы можно выразить с помощью слова «постоянный» как их существенной характеристики. Мы стараемся найти законы, потому что стремимся привести в систему закономерности в поведении природы.

Концепции. В обычном смысле слова концепция – это идея или же общее понятие. В научных дискуссиях ей придаются различные значения. В естествознании концепции обобщают универсальные свойства и отношения. Это научные идеи общего характера, вокруг которых концентрируется научная мысль, например:

  1. Теплота как форма молекулярного движения;
  2. Теплота как форма энергии;
  3. Законы движения Ньютона;
  4. Сохранение энергии;
  5. Сохранение количества движения.

Математические концепции – полезные понятия, характеризующие предельно общие соотношения, например: понятие о прямой пропорциональности (растяжение – груз); понятие о пределе (давление в данной точке) и т. д.

Научные концепции – полезные понятия, получаемые из эксперимента, например:

  1. Векторы складываются;
  2. Теплота – причина повышения температуры тел;
  3. Молекула как основная частица.

Большинство научных концепций рождается из эксперимента или до некоторой степени связано с экспериментом. Другие области научного мышления – чисто умозрительные. Однако в естествознании они полезны и необходимы в получении нового знания. Гипотезы – это отдельные предположения или догадки, к которым прибегают при построении теории или при постановке эксперимента, имеющего целью непосредственную проверку какой-либо теории в том случае, когда это представляется возможным.

Таково восхождение естественнонаучного познания от фактов до теории. Однако путь, пройденный познанием от факта до теории, сам по себе не может быть гарантией качества теории. Сформулированная теория развивается и доказывает своё право на существование. Далеко не все теории выдерживают испытание временем. Лишь по мере того как теория постепенно превращается в некую общую форму знания, которая может удовлетворительно объяснить многие наблюдаемые явления, мы начинаем всё больше и больше ей доверять. Так возникают теории, которые называются «хорошими». Они определяются последовательностью своих положений, простотой оснований, малочисленностью принятых аксиом, полезностью, способностью предсказывать, наконец, той глубиной чувства уверенности, которую она даёт[vii].

1.3.4. Непостижимая эффективность математики[viii]

Роль математики в «упорядочении» окружающего мира и овладении природой начиная, с 30 годов XIX века, возрастала невероятно быстрыми темпами. Кроме того, со времён Ньютона существенно увеличилась также точность, с которой математики могли описывать и предсказывать явления природы. Сегодня мы имеем прекрасно согласующуюся с повседневным опытом евклидову геометрию, необычайно точную гелиоцентрическую теорию Коперника и Кеплера, всеохватывающую механику Галилея, Ньютона, Лагранжа и Лапласа, физически необъяснимую, но имеющую широкую сферу приложений теорию электромагнетизма Максвелла, теорию относительности Эйнштейна с её тонкими и глубокими выводами, многое понимаем в строении атома. Всё это опирается на математические идеи и математические рассуждения.

В то же время нельзя не признать, что полного соответствия между математикой и физической реальностью не существует. Однако немалые успехи математики в описании физически реальных явлений – будь то электромагнитные волны, эффекты, предсказанные теорией относительности и сотни других достижений, – требуют какого-то объяснения. «Почему математика работает?».Этим вопросом задавался в своё время А. Эйнштейн: «В этой связи возникает вопрос, который волновал исследователей всех времён. Почему возможно такое превосходное соответствие математики с реальными предметами, если сама она является произведением только человеческой мысли, не связанной ни с каким опытом? Может ли человеческий разум без всякого опыта, путём только одного размышления понять свойства реальных вещей? (Эйнштейн А. Собрание научных трудов. Т. 2. Работы по теории относительности 1921-1925 гг. – М., 1966. – с. 83)[ix].

Ответа на этот вопрос нет по сей день. Мы должны констатировать, что математика была и остаётся превосходным методом исследования открытия и описания физических явлений. Даже если математические структуры сами по себе не отражают реальности физического мира, их тем не менее можно считать важнейшим способом познания реальности. Многие математики с готовностью соглашаются, что их наука находит необычайно широкое применение, но признают свою несостоятельность в объяснении этого феномена. Например, группа выдающихся французских математиков, известная под коллективным псевдонимом Никола Бурбаки, утверждала, что между экспериментальными явлениями и математическими структурами существует близкая взаимосвязь. Однако абсолютно неизвестно, какими причинами эта взаимосвязь обусловлена.

Роль математики в современном естествознании и прежде всего в физике несравненно шире, чем просто удобного инструмента исследования. Под этой ролью часто понимают обобщение и систематизацию (в символах и формулах) явлений, наблюдаемых и устанавливаемых с помощью физического эксперимента. Но такое толкование значения математики является неполным. Математика составляет сущность естественнонаучных теорий, и её приложения в XIX-XX вв. на основе только математических конструкций представляются ещё более удивительными, чем все её прежние успехи, основанные на непосредственных физических явлениях. Сегодня есть основания утверждать, что, например, новая физика – наука не столько механическая, сколько математическая.

Поскольку математика – творение человека и с её помощью мы открываем совершенно новые физические явления, люди «создают» части окружающего их мира: тяготение, электромагнитные волны, кванты энергии и т. д. Наше знание зависит от разума ничуть не меньше, чем от реальностей окружающего мира. Граница между математическим и эмпирическим знанием не абсолютна. Цель усилий, предпринимаемых как в развитии теории, так и в совершенствовании эксперимента – всестороннее и непротиворечивое описание физического мира. Математика служит своего рода посредником между человеком и природой, между внутренним миром человека и окружающим его внешним миром.

Математика – поскольку она говорит нам о составляющих физического мира и поскольку наше знание этого мира может быть выражено только в математических понятиях – столь же реальна, как столы и стулья. Вполне возможно, что человек, введя некоторые ограниченные и даже искусственные понятия, только таким способом сумел «навести порядок» в природе. Созданная нами математика может оказаться не более чем приблизительной рабочей схемой. Не исключено, что природа в действительности устроена гораздо сложнее и в основе её нет никакого «плана». Но и тогда математика как метод исследования, описания и познания природы не знает себе равных. В некоторых областях ею исчерпывается всё, что мы знаем.

Как это ни парадоксально, но именно столь далёкие от реальности математические абстракции дали возможность человеку достичь многого. Математическое описание, наверное, всегда будет порождать удивление, основанное на том, что природа проявляет столь высокую степень соответствия математическим формулам. Заложены ли регулярные зависимости, выражаемые физическими законами, в самой природе и мы лишь открываем их, или их изобретает и применяет к природе разум учёного – остаётся загадкой.

test

Добавить комментарий