Текст книги "Концепции современного естествознания. Конспект лекций"

Эмпирический и теоретический уровни исследования: их соотношение

Эмпирический и теоретический уровни знания различаются по предмету (во втором случае он может иметь свойства, которых нет у эмпирического объекта), средствам (во втором случае это, например, мыслительный эксперимент, аксиоматический метод) и результатам исследования (в первом случае – эмпирическое обобщение, во втором – гипотеза и теория).

Различие между эмпирическим и теоретическим уровнями исследований не совпадает с различием между чувственным и рациональным познанием, хотя эмпирический уровень преимущественно чувственен, а теоретический – преимущественно рационален. Эмпирический уровень в науке не только чувственен, но и рационален потому, что здесь используются приборы, сконструированные на основе какой-либо теории. Теоретический уровень в науке не совпадает с рациональным, поскольку понятие рационального шире и существует не только научная рациональность, но и рациональность иных типов. Теоретическое отличается от рационального также тем, что в состав теоретического уровня входят представления (наглядные образы), которые являются формами чувственного восприятия.

Процесс научного поиска даже на теоретическом уровне нельзя считать строго рациональным. Непосредственно перед стадией научного открытия важно воображение, создание образов, а на самой стадии открытия важна интуиция. Поэтому открытие нельзя логически вывести, как теорему в математике. О значении интуиции в науке свидетельствуют слова выдающегося немецкого математика Карла Фридриха Гаусса (1777–1855): «Вот мой результат, но я пока не знаю, как получить его». Результат интуитивен, но нет аргументации в его защиту. Интуиция присутствует в науке (так называемое чувство объекта), но она ничего не значит для обоснования результатов. Нужны еще объективные рациональные методы, которые все люди способны оценить.

Логика действует на стадии так называемой нормальной науки в рамках определенной парадигмы для обоснования выдвинутой гипотезы или теории. Однако следует помнить, имея в виду значение логики, что рассуждения в естествознании могут служить только выводами, а не доказательствами. Вывод свидетельствует об истинности рассуждения, если посылки верны, но не говорит об истинности посылок. Определение также сдвигает проблему значения к определяющим терминам, истинность которых гарантирует опыт. Термины и утверждения, которые можно непосредственно эмпирически проверить, получили название базисных.

Несмотря на методологическую ценность выделения эмпирического и теоретического, разделить эти два уровня в целостном процессе познания полностью невозможно, что доказали неудачные попытки в рамках неопозитивизма. Вопросу соотношения эмпирического и теоретического уровней исследования посвящено замечание А. Эйнштейна: «…но с принципиальной точки зрения желание строить теорию только на наблюдаемых величинах совершенно нелепо. Потому что в действительности все ведь обстоит как раз наоборот. Только теория решает, что именно можно наблюдать. Видите ли, наблюдение, вообще говоря, есть очень сложная система. Подлежащий наблюдению процесс вызывает определенные изменения в нашей измерительной аппаратуре. Как следствие, в этой аппаратуре развертываются дальнейшие процессы, которые в конце концов косвенным путем воздействуют на чувственное восприятие и на фиксацию результата в нашем сознании»[15]15
  Гейзенберг В. Указ. соч. С. 191–192.


[Закрыть]. Сложное переплетение эмпирического и теоретического уровней познания особенно характерно для наиболее продвинутых областей экспериментальной и теоретической физики.

Методы научного познания

Структура научного исследования, описанная выше, представляет собой в широком смысле способ научного познания, или научный метод как таковой. Метод – это совокупность действий, призванных помочь достижению желаемого результата. Первым на значение метода в Новое время указал французский математик, физик и философ Рене Декарт (1596–1650) в работе «Рассуждения о методе». Но еще ранее один из основателей эмпирической науки, английский философ Фрэнсис Бэкон (1561–1626) сравнил метод познания с циркулем. Способности людей различны, и для того, чтобы всегда добиваться успеха, требуется инструмент, который уравнивал бы шансы и давал возможность каждому получить нужный результат. Таким инструментом и служит научный метод.

А. Пуанкаре справедливо подчеркивал, что ученый должен уметь выбирать факты. «Метод – это, собственно, и есть выбор фактов; и прежде всего, следовательно, нужно озаботиться изобретением метода»[16]16
  Пуанкаре А. Указ. соч. С. 291.


[Закрыть]. Метод не только уравнивает способности людей, но также делает их деятельность единообразной, что может служить предпосылкой для получения единообразных результатов всеми исследователями.

Современная наука основывается на определенной методологии – совокупности используемых методов и учении о методе – и обязана ей очень многим. В то же время каждая наука имеет не только свой особый предмет исследования, но и специфический метод, имманентный предмету. Единство предмета и метода познания обосновал немецкий философ Георг Фридрих Гегель (1770–1831).

Следует четко представлять различия между методологиями естественно-научного и гуманитарного познания, вытекающими из различия их предмета.

Во-первых, в методологии естественных наук обычно не учитывают индивидуальность предмета, поскольку его становление произошло давно и находится вне внимания исследователя. Замечают только изменение. В истории же наблюдают само становление предмета в его индивидуальной полноте.

Во-вторых, социальное познание дает саморазрушающийся результат в том смысле, что познание изменяет социальную реальность («знание законов биржи разрушает эти законы», – говорил основатель кибернетики Н. Винер).

В-третьих, если в естественно-научном познании все единичные факторы равнозначны, то в социальном познании это не так. Поэтому методология гуманитарного познания должна не только обобщать факты, но и принимать во внимание индивидуальные факты важного значения. Именно из них проистекает и ими объясняется объективный процесс.

«В гуманитарно-научном методе заключается постоянное взаимодействие переживания и понятия», – утверждал немецкий философ Вильгельм Дильтей. Переживание столь важно в гуманитарном познании именно потому, что сами понятия и общие закономерности исторического процесса производны от первоначального индивидуального переживания ситуации. Исходный пункт гуманитарного исследования индивидуален (у каждого человека свое бытие), стало быть, метод тоже должен быть индивидуален, что не противоречит, конечно, целесообразности частичного пользования в гуманитарном познании приемами, выработанными другими учеными (метод, как циркуль, в понимании Ф. Бэкона). В последующем мы покажем, что в современной науке намечается тенденция к сближению естественно-научной и гуманитарной методологии, но все же различия, причем принципиальные, пока остаются.

Научный метод как таковой подразделяется на методы, используемые на каждом уровне исследований. Выделяются таким образом эмпирические и теоретические методы.

К эмпирическим относятся: наблюдение – целенаправленное восприятие явлений объективной действительности; описание – фиксация средствами естественного или искусственного языка сведений об объектах; измерение – количественная характеристика свойств объектов; сравнение – сопоставление объектов по каким-либо сходным свойствам или сторонам; эксперимент – исследование в специально создаваемых и контролируемых условиях, что позволяет восстановить «поведение» явления при повторении условий.

К теоретическим методам относятся: формализация – построение абстракт но-математических моделей, раскрывающих сущность изучаемых процессов действительности; аксиоматизация – построение теорий на основе аксиом (утверждений, доказательства истинности которых не требуется); гипотетико-дедуктивный метод – создание системы дедуктивно связанных между собой гипотез, из которых выводятся утверждения об эмпирических фактах.

Другим принципом классификации является сфера использования метода, его применение 1) во всех отраслях человеческой деятельности; 2) во всех областях науки; 3) в отдельных разделах науки. Соответственно, получаем всеобщие, общенаучные и конкретно-научные методы.

К всеобщим методам относятся:

анализ – расчленение целостного предмета на составные части (стороны, признаки, свойства или отношения) с целью их всестороннего изучения;

синтез – соединение ранее выделенных частей предмета в единое целое;

абстрагирование – отвлечение от несущественных для данного исследования свойств и отношений изучаемого явления с одновременным выделением интересующих свойств и отношений;

обобщение – прием мышления, в результате которого устанавливаются общие свойства и признаки объектов;

индукция – метод исследования и способ рассуждения, когда общий вывод строится на основе частных посылок;

дедукция – способ рассуждения, когда из общих посылок с необходимостью следует заключение частного характера;

аналогия – прием познания, когда на основе сходства объектов в одних признаках заключают об их сходстве в других признаках;

моделирование – изучение объекта (оригинала) путем создания и исследования его копии (модели), замещающей оригинал с определенных сторон, интересующих исследователя;

классификация – разделение всех изучаемых предметов на отдельные группы в соответствии с каким-либо важным для исследователя признаком (особенно часто используется в описательных науках – многих разделах биологии, геологии, географии, кристаллографии и т. п.).

Примером общенаучных методов могут послужить научные наблюдения и научный эксперимент, а конкретно-научных, которых множество в каждой науке, – известная всем из школьного курса химии лакмусовая бумажка.

Большое значение в современной науке приобрели статистические методы, позволяющие определять средние значения, характеризующие всю совокупность изучаемых предметов. «Применяя статистический метод, мы не можем предсказать поведение отдельного индивидуума совокупности. Мы можем только предсказать вероятность того, что он будет вести себя некоторым определенным образом… Статистические законы можно применять только к большим совокупностям, но не к отдельным индивидуумам, образующим эти совокупности»[17]17
  Эйнштейн А., Инфельд Л. Указ. соч. С. 231.


[Закрыть].

Статистические методы назвали так потому, что они впервые стали применяться в статистике. В противоположность им все другие методы получили название динамических.

Для современного естествознания особенно характерно также следующее: здесь методы исследования все в большей степени влияют на его результат (так называемая проблема прибора в квантовой механике).

Следует различать методологию науки как учение о методах и методику как описание применения конкретных методов исследования.

Естествознание: применение математических методов

После триумфа классической механики Ньютона количественные методы начали применятся и в других науках. Так, французский химик Антуан Лавуазье (XVIII в.), систематически используя весы в своих опытах, заложил основы количественного химического анализа. Разработка английским физиком Исааком Ньютоном и философом, физиком и математиком Готфридом Лейбницем (XVII – нач. XVIII вв.) независимо друг от друга дифференциального и интегрального исчисления, развитие статистических методов анализа, связанных с познанием вероятностного характера протекания многих природных процессов, способствовали проникновению математических методов в другие естественные науки.

«Все законы выводятся из опыта. Но для выражения их нужен специальный язык. Обиходный язык слишком беден, кроме того, он слишком неопределенен для выражения столь богатых содержанием точных и тонких соотношений. Таково первое основание, по которому физик не может обойтись без математики; она дает ему единственный язык, на котором он в состоянии изъясняться»[18]18
  Пуанкаре А. Указ. соч. С. 220.


[Закрыть].

Дифференциальное и интегральное исчисление хорошо подходит для описания изменения скоростей движений, а вероятностные методы – для необратимости и создания нового. Все можно описать количественно, и тем не менее остается проблемой отношение математики к реальности. По мнению одних методологов, чистая математика и логика используют доказательства, но не дают нам никакой информации о мире (почему Пуанкаре и считал, что законы природы конвенциальны – лат. договор, соглашение), а только разрабатывают средства его описания. Однако еще Аристотель писал, что число есть промежуточное между частным предметом и идеей, а Галилео Галилей полагал, что Книга Природы написана языком математики.

Не имея непосредственного отношения к реальности, математика не только описывает эту реальность, но и позволяет, как в уравнениях Максвелла (основные уравнение классической макроскопической электродинамики, описывающие электромагнитные явления в произвольных средах и в вакууме), делать новые интересные и неожиданные выводы о реальности из теории, которая представлена в математической форме. Как же объяснить истинность математики и ее пригодность для естествознания? Может, все дело в том, что «механизм математического творчества, например, не отличается существенно от механизма какого бы то ни было иного творчества»?[19]19
  Пуанкаре А. Указ. соч. С. 285.


[Закрыть] Или более пригодны сложные, системные объяснения?

По мнению некоторых методологов, законы природы не сводятся к написанным на бумаге математическим соотношениям. Их надо понимать как любой вид организованности идеальных прообразов вещей, или пси-функций. Есть три вида организованности: простейший – числовые соотношения; более сложный – ритмика первого порядка, изучаемая математической теорией групп; самый сложный – ритмика второго порядка – «слово». Два первых вида организованности наполняют Вселенную мерой и гармонией, третий – смыслом. В рамках этого объяснения математика занимает свое особое место в познании.

Так или иначе подобные методологические разработки тесно связаны с дискуссиями об основаниях математики и перспективах ее развития, сводящихся к следующим основным темам: как математика соотносится с миром и дает возможность познавать его; какой способ познания преобладает в математике – дискурсивный или интуитивный; как устанавливаются математические истины – путем конвенции или с помощью более объективных критериев.

Лекция 3. История развития естествознания

Становление естествознания

Наука в ее современном понимании выступает принципиально новым фактором в истории человечества, возникшим в недрах новоевропейской цивилизации в XVI–XVII вв.

Немецкий философ Карл Ясперс (1883–1969) говорит о двух этапах становления науки. Этап I: «становление логически и методически осознанной науки – греческая наука и параллельно зачатки научного познания мира в Китае и Индии»; этап II: «возникновение современной науки, вырастающей с конца Средневековья, решительно утверждающейся с XVII в. и развертывающейся во всей своей широте с XIX в.»[20]20
  Ясперс К. Указ. соч. С. 100.


[Закрыть].

Именно в XVII в. произошло то, что дало основания говорить о научной революции, – радикальная смена основных компонентов содержательной структуры науки, выдвижение новых принципов познания, категорий и методов.

Социальным стимулом развития науки стало растущее капиталистическое производство, которое требовало новых природных ресурсов и машин. Для удовлетворения этих потребностей и понадобилась наука в качестве производительной силы общества. Тогда же были сформулированы и новые цели науки, которые существенно отличались от тех, на которые ориентировались ученые древности.

Греческая наука была умозрительным исследованием (само слово «теория» буквально в переводе с греческого означает «углубленное видение»), мало связанным с практическими задачами. В этом Древняя Греция и не нуждалась, поскольку все тяжелые работы выполняли рабы. Ориентация на практическое использование научных результатов считалась не только излишней, но даже неприличной, и такая наука признавалась низменной.

Только в XVII в. наука стала рассматриваться в качестве способа увеличения благосостояния населения и обеспечения господства человека над природой. Р. Декарт писал: «Возможно вместо спекулятивной философии, которая лишь задним числом понятийно расчленяет заранее данную истину, найти такую, которая непосредственно приступает к сущему и наступает на него с тем, чтобы мы добыли познания о силе и действиях огня, воды, воздуха, звезд, небесного свода и всех прочих окружающих нас тел, причем это познание (элементов, стихий) будет таким же точным, как наше знание разнообразных видов деятельности наших ремесленников. Затем мы таким же путем сможем реализовать и применить эти познания для всех целей, для которых они пригодны, и таким образом эти познания (эти новые способы представления) сделают нас хозяевами и обладателями природы»[21]21
  Декарт Р. Рассуждения о методе // Избр. произведения. М., 1950. С. 305.


[Закрыть].

Современник Рене Декарта Фрэнсис Бэкон, также много сил потративший для обоснования необходимости развития науки как средства покорения природы, выдвинул знаменитый афоризм «Знание – сила». Ф. Бэкон пропагандировал эксперимент как главный метод научного исследования, нацеленный на то, чтобы пытать мать-природу. Именно пытать. Определяя задачи экспериментального исследования, Ф. Бэкон использовал слово inquisition, имеющее вполне определенный ряд значений – от «расследование», «следствие» до «пытка», «мучение». С помощью такой научной инквизиции раскрывались тайны природы (ср. русское слово «естествоиспытатель»).

Стиль мышления в науке с тех пор характеризуется следующими чертами: 1) опора на эксперимент, поставляющий и проверяющий результаты; 2) господство аналитического подхода, направляющего мышление на поиск простейших, далее неразложимых первоэлементов реальности (редукционизм).

Благодаря соединению этих двух основ возникло причудливое сочетание рационализма и эмпиризма, предопределившее грандиозный успех науки. Отметим как далеко не случайное обстоятельство, что наука возникла не только в определенное время, но и в определенном месте – в Европе XVI в.

Причина возникновения науки – своеобразный тип новоевропейской культуры, соединившей в себе чувственность с рациональностью; чувственность, не дошедшую, как, скажем, в китайской культуре, до чувствительности, и рациональность, не дошедшую до духовности (как у древних греков). Никогда ранее в истории культуры не встречавшееся причудливое сочетание особой чувственности с особой рациональностью и породило науку как феномен западной культуры.

Западную культуру не зря называли рациональной, и ее особая рациональность оказалась очень хорошо увязана с капиталистическим строем. Она позволила все богатство мира свести в однозначно детерминированную систему, обеспечивающую за счет разделения труда и технических нововведений (тоже следствия рационализма) максимальную прибыль. Но у выдающегося социолога XX в. Питирима Сорокина были основания назвать западную культуру чувственной, поскольку она старалась прочно опираться на опыт. Обе черты западной культуры понадобились для развития науки вместе с еще одной, также для нее характерной. «В греческом мышлении ответ на поставленный вопрос дается в результате убеждения в его приемлемости, в современном – посредством опытов и прогрессирующего наблюдения. В мышлении древних уже простое размышление называется исследованием, в современном – исследование должно быть деятельностью»[22]22
  Ясперс К. Указ. соч. С. 104.


[Закрыть].

В науке нашла свое выражение еще одна специфическая черта западной культуры – ее деятельностная направленность. Деятельностной направленности ума благоприятствовал умеренно-континентальный климат данного региона. Таким образом, объединилось влияние природных, социальных и духовных факторов.

Итак, если теперь попытаться дать общее определение науки, то оно будет выглядеть так: наука – это особый рациональный способ познания мира, основанный на эмпирической проверке или математическом доказательстве.

Возникнув после философии и религии, наука в определенной степени – синтез этих двух предшествовавших ей отраслей культуры, результат «существовавшей в Средние века непререкаемой веры в рациональность Бога, сочетающего личную энергию Иеговы с рациональностью греческого философа»[23]23
  Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. М., 1986. С. 92.


[Закрыть].

Эволюция науки

Взаимоотношения науки с другими отраслями культуры были отнюдь не безоблачными. Борьба за духовное лидерство принимала довольно жесткие, порой жестокие формы. В Средние века политическая и с нею духовная власть принадлежала религии, и это накладывало отпечаток на развитие науки. Вот что писал русский историк и философ Николай Иванович Кареев (1850–1931) о взаимоотношении науки и религии в то время: «На человеческую мысль была наложена церковью самая строгая опека: занятие наукой и ее преподавание поручалось только церковникам, за которыми, однако, власти бдительно следили… Церковь считала себя вправе силою приводить человека к истине и предавать его светской власти для казни „без пролития крови“, если он упорствовал… Крайний аскетический взгляд на знание приводил даже к отрицанию какой бы то ни было науки как суетного знания, ведущего к гибели»[24]24
  Кареев Н.И. Философия культуры и социальной истории нового времени. СПб., 1893. С. 65.


[Закрыть].

Наука в основном должна была служить иллюстрацией и доказательством теологических истин. Как писал английский физик Джон Бернал (1901–1971), «вплоть до XVIII в. наука продолжала интересоваться главным образом небом»[25]25
  Бернал Дж. Роль науки в жизни общества. М., 1957. С. 10.


[Закрыть]. Первой наукой стала астрономия. Но именно изучение неба и привело к последующему могуществу науки. Начиная с Коперника стало ясно, что наука – это вовсе не то, что теология и обыденное знание. Борьба между наукой и религией вступила в решающую стадию. За торжество научного мировоззрения отдал жизнь Джордано Бруно, так когда-то за торжество философии и религии пожертвовали собой Сократ и Христос.

И вот парадокс. В начале IV в. до н. э. приговорили к смерти и заставили выпить чашу с ядом древнегреческого философа Сократа, и в том же веке философия победила, появились школы учеников Сократа и платоновская академия. В I веке распяли Христа, и в том же веке его ученики создали церковь, которая через два века победила философию. В 1600 году сожгли Джордано Бруно, и в том же веке наука победила религию. Торжество смерти оборачивалось торжеством духа, который оказывался сильнее смерти. Физическая власть утверждается насилием, духовная – жертвой.

Итак, культура развивается не только эволюционным путем накоплением отдельных достижений, но и революционным – сменой значений ее отраслей. Программа Сократа достичь всеобщего блага посредством философского знания оказалась нереализованной и пала под давлением античного скептицизма. Люди поверили Христу и полтора тысячелетия ждали второго пришествия, но дождались индульгенций и костров инквизиции.

В эпоху Возрождения господство религиозного мышления и церкви было подорвано как изнутри, так и снаружи. Философские и религиозные усилия по созданию общезначимых знания и веры, приносящих людям счастье, не оправдались, но потребность в систематизации и единстве знаний и в счастье осталась, и теперь наука дала надежды на ее реализацию.

Произошел великий поворот в развитии культуры – наука поднялась на ее высшую ступень. В современном виде наука сформировалась в XVI–XVII вв., и тогда же ей удалось одержать победу над другими отраслями культуры и прежде всего над господствовавшей в то время религией. Наука, победив в XVII в. все другие отрасли культуры, сохраняла доминирующую роль до XX в. Своей победой она обязана прежде всего естествознанию, которое лежит в фундаменте научного знания.

С тех пор значение науки неуклонно возрастало вплоть до XX в. и вера в науку поддерживалась ее огромными достижениями. В середине XX в. в результате все укрепляющейся связи науки с техникой произошло событие, равное по масштабу научной революции XVII в., получившее название «научно-техническая революция» и ознаменовавшее новый, третий этап в развитии научного знания.