Текст книги "Основы теории научного познания"

1.9. Этапы развития научного познания

С точки зрения ступеней научного познания легко просматриваются этапы его развития. Научное познание зародилось в глубокой древности. Началом его, видимо, можно считать возникновение десятеричной системы счисления, повлекшей за собой возникновение арифметики. Кроме того, возникновение научного познания можно связать с возникновением городов. Строительство сооружений, дорог, средств транспорта и пр. потребовало исчисления расстояний, площадей, объемов, механического взаимодействия и т. д. На начальном этапе научное познание основывалось на повседневных наблюдениях. От наблюдения конкретных объектов совершался переход к абстрактному образу. Возникли идеальные схематические элементы теоретических схем – точки, линии, поверхности, простейшие геометрические фигуры и тела и пр. На начальном этапе стихийно сформировались ступени научного познания. Оно проходило все три ступени: от чувственного образа – к абстрактному образу, от него к теоретической схеме и, далее, к практике. Но научный эксперимент был исключен по причине отсутствия средств научного наблюдения.

Концом начального этапа были первые научные опыты Галилея. Начало первого этапа скрыто в древности, а конец его не только датирован, но и персонализирован. Конец первого этапа является началом второго. Второй этап характеризуется прохождением всех трех ступеней научного познания и использованием научных знаний в производстве. Главным содержанием первой ступени является научный эксперимент. Полное прохождение всех трех ступеней познания, основанных на научном эксперименте, и использование знаний в производственной практике дает основание назвать второй этап классическим. Первый этап можно назвать доклассическим. Впрочем, дело не в названии. Можно обойтись и нумерацией.

Конец второго этапа и начало третьего ознаменовались случайным открытием радиоактивности, что тоже датировано и персонализировано. Далее были открыты элементарные частицы вещества, возникли атомная и ядерная физики и квантовая механика. Другими словами, возникли науки о чувственно не воспринимаемых материальных объектах. Невозможность чувственного восприятия сильно затруднило и усложнило процесс познания микромира. Отсутствие чувственного опыта приходится компенсировать гипотезами, догадками. Постулаты Планка, Бора, гипотеза де Бройля о волне-частице – это догадки. Уравнения квантовой механики оказалось возможным применять не только к известным в то время частицам вещества, но и к античастицам, которые потом были открыты опытным путем. Короче говоря, процессы познания макро– и микромира сильно отличаются друг от друга.

Открытие микромира не исключило макромир. Макромир продолжает существовать. Развиваются уже существующие и возникают новые науки о макромире. В то же время процессы познания макро– и микромира не изолированы друг от друга. Все разделы современной химии, физика металлов, технические науки, связанные с электронным приборостроением и др. основаны на атомной физике и квантовой механике. На ядерной физике основаны технические науки, относящиеся к ядерной энергетике. В тоже время существование и развитие наук о микромире невозможно без макроприборов – ускорителей микрочастиц, ядерных реакторов и т. д. Следовательно, третий этап – это неразделимое соединение наук о макро– и микромире. На третьем этапе сосуществуют классические науки о макромире, проходящие все три ступени познания и науки о микромире, начинающиеся со второй ступени, с построения абстрактного образа, минуя первую ступень. Необходимо подчеркнуть, что абстрактный образ микромира строится, исходя из наблюдаемых взаимодействий элементарных частиц с макротелами, в том числе – с макроприборами.

И макрообъекты вещества и микрочастицы существую не в пустоте, а в физическом вакууме. Они взаимодействуют с вакуумом, а не между собой непосредственно. Вакуум – это не вещество. Данная нам реальность существует в двух структурных составляющих: вещество и невещество, физический вакуум. Невещество может генерировать элементарные частицы вещества. Элементарные частицы вещества могут аннигилировать, превращаться в невещество, в вакуум. И тут возникает новая особенность познавательного процесса. Наблюдаемыми являются только результаты воздействия вакуума на элементарные частицы вещества. Воздействие вакуума на макротела складывается из его воздействия на каждую микрочастицу, входящую в состав макротела. Воздействие вакуума на макротела легче и проще поддаются наблюдению, в том числе – непосредственному. Держа в руке груз, мы ощущаем силу притяжения его к Земле. Но это не Земля притягивает к себе груз, это вакуум взаимодействует с двумя объектами, с Землей и с грузом. Приближая друг к другу одноименные полюсы двух магнитов, мы ощущаем работу вакуума как сжимаемой пружины. Гравитационное взаимодействие микрочастиц между собою и с макротелами в атомной и ядерной физике не рассматривается. Наблюдение результатов электромагнитного воздействия вакуума на заряженные микрочастицы осложнено необходимостью применять приборы, искажающие взаимодействие их с вакуумом. Но, тем не менее, наблюдение возможно. Наблюдаются результаты слабого и сильного (ядерного) воздействия вакуума на элементарные частицы. Сам же вакуум не поддается наблюдению. Мы ничего не знаем о структурных составляющих вакуума, об их свойствах, об изменении их свойств в процессе взаимодействия с веществом. Ни структурные составляющие вакуума, ни их свойства, ни изменения этих свойств не проявляются во взаимодействиях его с веществом и, видимо, не могут быть обнаружены какими-либо приборами. При изучении слабого и сильного взаимодействия, результатами которых являются распад и возникновение элементарных частиц и превращение их друг в друга, используются несколько законов сохранения (сохранение массы-энергии, импульса, момента импульса, спина, нескольких видов зарядов и т. д.). При этом сами слабое и сильное взаимодействия не рассматриваются и остаются неизвестными. Нечто аналогичное происходит в простой задаче классической механики о столкновении упругих шаров. Зная направления движения и скорости шаров до столкновения, посредством законов сохранения количества движения и кинетической энергии шаров определяются их направления движения и скорости после столкновения. Само же упругое столкновение не рассматривается.

Тем не менее, начало изучению вакуума положено. Этим началом являются общая теория относительности, торсионная теория и применение уравнения Дирака к виртуальным частицам. К началу изучения вакуума, видимо, можно отнести и специальную теорию относительности, утверждающую неизменность скорости распространения электромагнитных волн при переходе от одной инерциальной системе отсчета к другой. Эти теории построены без опытных данных о вакууме, которых нет, и, возможно, быть не может. Поэтому познание вакуума возможно лишь на основе наблюдений результатов воздействия вакуума на вещественные макро– и микрообъекты. О строении и свойствах вакуума на основе этих наблюдений можно лишь догадываться. В этом состоит главное отличие познания вакуума от познания других форм реальности. В общей теории относительности Эйнштейна (ОТО) некое абсолютное пространство-время отождествлено с вакуумом. Природа гравитации объясняется искривлением пространства-времени под воздействием гравитирующего вещества. В ОТО и в торсионной теории использовано тензорное исчисление, безотносительное к конкретной системе координат, отнесенное к любой координатной системе. Возникает вопрос, по отношении к чему рассматривается искривление, закручивание и т. п. пространства-времени. Очевидно, что искажение пространства-времени рассматривается относительно начального его состояния, которое было бы при мысленном удалении из вакуума всего вещества. Но при абсолютном отсутствии вещества (т. е. при отсутствии наблюдаемых объектов) пространственно-временные представления невозможны. Из этого простенького рассуждения следует, что отождествление вакуума с пространством-временем и приписывание вакууму только геометрических свойств неправомерно. Деформирование в гравитационном поле протяженных твердых тел, силовое взаимодействие с вакуумом электрически заряженных и намагниченных тел дает основание предполагать, что вакуум обладает не только геометрическими, но и физическими свойствами и задача современной науки познать их. Начато экспериментальное обнаружение существования физических свойств вакуума. Обнаружено существование критического уровня возбуждения вакуума, при достижении которого вакуум порождает элементарные частицы. При этом вакуум генерирует электроэнергию посредством порождения электрических зарядов – электронов и позитронов. Переход вакуума в возбужденное состояние происходит при достижении определенной плотности энергии. На этих свойствах вакуума основан принцип действия генераторов вакуумной энергии, на выходе которых получается энергии больше, чем затрачено источником питания генератора [7]. Но это не представления о конкретных свойствах вакуума, а лишь представления о том, что они существуют.

Начало исследований физических свойств вакуума (вернее обнаружение их существования без раскрытия физического содержания) и построений теоретических схем воздействия вакуума на вещество одновременно является началом четвертого этапа развития научного познания. Четвертый этап характерен тем, что познание вакуума начинается с третьей ступени, с построения теоретической схемы вакуума и её мысленного изучения. Примерами этого служат специальная теория относительности, общая теория относительности и торсионная теория. Начало познания с третьей ступени не является свободной, творческой деятельностью разума, творящего теории из себя самого без связи с реальностью. Используются результаты воздействия вакуума на объекты, поддающиеся наблюдению и методы познания, выработанные классическими науками. Например, при создании ОТО использовано основанное на непосредственном опыте взаимодействие между гравитирующими телами (взаимодействие тел с вакуумом ненаблюдаемо), выработанное ранее представление о множестве систем отсчета, в которых проявление объективных процессов одинаково, и вытекающее из ньютонова закона всемирного тяготения эквивалентность силы и ускорения для точечной пробной массы. Итак, четвертый этап развития научного познания характеризуется сосуществованием и взаимосвязью классических наук, проходящих все три ступени познания, наук о микрообъектах, наблюдаемых только посредством приборов и не имеющих чувственного образа и науки о физическом вакууме, ненаблюдаемого ни непосредственно, ни посредством приборов, существование которого проявляется только посредством результатов его воздействия на микро– и макрообъекты. Сточки зрения ступеней научного познания отчетливо видны эти этапы развития науки.

1.10. Развитие средств научного познания

Развитие научного познания происходит посредством развития материальных средств познания и средств мышления. Первоначально в научных измерениях использовались те же средства, что и в бытовых и в производственных измерениях. Первыми появились, видимо, масштабная линейка, весы, часы. С освоением тепловых и электромагнитных взаимодействий появились тепловые и электрические приборы (термометры, амперметры, вольтметры и пр.). С началом изучения микромира появились приборы для наблюдения микрочастиц, вернее, результатов их взаимодействия со средой (камера Вильсона, специальные фотопластинки и др.). С возникновением ядерной физики понадобились ускорители заряженных частиц и ядерные реакторы и т. д. Оптические приборы наблюдения дают возможность зрительно воспринимать невидимые или плохо видимые объекты из-за их малости или отдаленности. Радиолокаторы, радиотелескопы позволяют вести наблюдения в области зрительно не воспринимаемых диапазонах электромагнитных колебаний. Появились способы косвенных измерений, например, электрические измерения неэлектрических величин. Другими словами, рассмотренные в п. 1.9 этапы развития научного познания характеризуются также и специфическими для них приборами. В результате этого легко просматривается обратная связь научного познания с производственной практикой. Связь с производственной практикой просматривается и в открытии новых объектов познания. Например, магнетизм был случайно открыт после освоения производства железа. Естественная радиоактивность открыта тоже случайно вслед за освоением производства фотопластинок.

Материальные средства, сами по себе, недостаточны. Для использования материальных средств как средств измерения необходимы единицы измерения. Единицы измерения длины и веса выбирались совершенно произвольно, и их было множество. В разных странах использовались разные единицы. И только единица времени была, по-видимому, международной. Это были сутки – один оборот Земли относительно собственной оси. Вопрос о том, почему сутки были разделены на двадцать четыре часа, час – на шестьдесят минут, а минута – на шестьдесят секунд, оставим историкам. Отметим только одно: деление суток на часы, минуты, секунды было совершено произвольно. Международное согласие на это (консенсус) произвола не убавляет. С появлением тепловых, электромагнитных и т. д. приборов появились и соответствующие единицы измерения.

Далее оказалось, что не все единицы измерения можно выбирать произвольно, а только часть из них. Некоторые величины непосредственному измерению не поддаются и определяются путем вычислений. Соответственно и единицы измерения этих величин назначались не произвольно, а определялись посредством арифметических действий над произвольными величинами. В результате этого появились системы единиц измерения. Первоначально их было несколько. В разных странах и группах стран были свои системы единиц. Они отличались выбором основных, произвольно выбираемых единиц. Затем международным согласием (консенсусом) были введены международные системы единиц. Наиболее употребимой, но не единственной системой единиц измерения в настоящее время является система СИ.

Результаты измерений всегда имеют некоторую погрешность. Для повышения их достоверности разработаны методики измерений и математические способы обработки результатов. Появилась метрология, наука о методах измерений и способах их обработки. Метрология рассматривает общие теоретические проблемы (разработка теории и проблем измерений физических величин, их единиц, методов измерений), устанавливает обязательные технические и юридические требования по применению единиц физической величины, методов и средств измерений.

Научное мышление начинается с абстрагирования. Результатом абстрагирования являются абстракции – понятия описывающие, определяющие отдельные свойства объектов, детали их взаимодействия и т. д. Абстракции существуют только в сознании и рассматриваются субъектом познания сами по себе, в отрыве от объекта. Но они в той или иной степени соответствуют объекту. В противном случае они не могли бы быть средством познания реальности. Можно предположить, что абстрагирование, тесно связанное с самой возможностью познания реальности, порождается природой человеческого сознания, а не только волей, произволом познающего субъекта. Повседневное абстрагирование начинается с восприятия внешнего воздействия нашими органами чувств. Органы чувств сами собой разделяют внешние воздействия на зрительные, звуковые, осязаемые, вкусовые, обонятельные. Далее воспринятые внешние воздействия превращаются центральной нервной системой в ощущения. Ощущения (свет, цвет, звуки, вкусы, запахи, теплое, холодное, твердое, мягкое и т. д.) – это чувственные абстракции, существующие только в сознании, но соответствующие реальности и возникающие только в результате её воздействия на органы чувств. Затем эти чувственные абстракции помимо воли субъекта превращаются его сознанием в нечто единое, цельное, в чувственный образ. Далее происходит не всегда осознанное мысленное абстрагирование – описание свойств чувственного образа мысленными понятиями, вводимыми посредством языка. Следовательно, повседневное абстрагирование присуще человеческому сознанию и методом, способом не является.

Научное абстрагирование отличается от повседневного прежде всего тем, что оно основано не только на непосредственных чувственных восприятиях, но и на измерениях и наблюдении чувственно не воспринимаемых объектов посредством приборов. Кроме того, научные абстракции не возникают в сознании сами собой в результате неконтролируемой субъектом деятельности центральной нервной системы, но вырабатываются субъектом в процесс его взаимодействия с познаваемым объектом. Другими словами, научное абстрагирование производится субъектом осознано, преднамеренно. Только в этом узком смысле научное абстрагирование можно понимать, как метод, как применяемый субъектом способ. В тоже время субъект не может уклониться от абстрагирования, так как оно порождено природой человеческого сознания.

Результатом научного абстрагирования являются научные абстракции.

Гносеологическая роль научного абстрагирования состоит в том, что научные абстракции используются для построения абстрактного образа объекта и далее следующей его (образа) теоретической схематизации. Абстрактные образы строятся и в повседневном мышлении. Воздух, вода, дерево, гора и т. д. – это абстрактные образы. Но они не используются для построения теоретической схемы.

Абстракции, описывающие свойства объекта, вырабатываются для некоторого его состояния. Поэтому они в общем случае не могут соответствовать любому состоянию объекта, а только ограниченному диапазону состояний. Абстракции, как правило, не могут быть отнесены к любому состоянию объекта. Другими словами, соответствие абстракций свойствам объекта имеет количественные ограничения. Абстракция может выходить из соответствия объекту либо скачком, либо постепенно. В последнем случае границы применимости абстракции устанавливаются субъектом познания, исходя из практических соображений.

Мышление – это мысленное оперирование абстракциями. Различаются две разновидности мышления – индуктивное и дедуктивное. Суть индуктивного мышления состоит в том, что исходными посылками этого вида мышления является опыт. Точнее, посылками индуктивного мышления являются понятия, абстракции, извлеченные из опыта посредством абстрагирования. Конечно, абстракции выражаются высказываниями, но нельзя упускать из внимания то, что они извлечены из опыта. В «Философской энциклопедии» индукция определена как «один из основных способов логического рассуждения (умозаключения) и методов научного исследования, предполагающий движение знания от единичных утверждений об отдельных фактах к положениям, носящим более общий характер». Простейшим видом индукции является распространение свойств малого числа наблюдаемых объектов некоторого класса на весь класс. Такая индукция называется неполной. При этом необходимо различать главные, отличительны свойства класса, присущие всему классу и второстепенные, которые могут быть различными у объектов данного класса. Абстракции и построенный из них абстрактный образ являются исходным материалом для выработки схематических элементов теоретической схемы и для построения самой схемы. Перенос свойств наблюдаемых объектов на все ненаблюдаемое их множество ставит вопрос о достоверности неполного индуктивного обобщения. Обобщения неполной индукции считаются вероятностными. Если наблюдаемы все объекты рассматриваемого класса, то индукция называется полной. Обобщения, полученные в процессе полной индукции достоверны. Индуктивное мышление в значительной мере является образным мышлением.

Индуктивное мышление проявляется не только при переходе от опыта к абстракциям, но и при переходе от одной теоретической схемы к другой, более общей или более сложной, то есть от абстракции менее общей, менее сложной к абстракции более общей, более сложной. При этом опытной основой более сложных, более общих абстракций является опытная основа исходной абстракции. В качестве примеров можно привести переходы от системы аксиом евклидовой геометрии к системам аксиом неевклидовых геометрий; переход от классической динамики материальной точки с неизменной массой к релятивистской динамике с массой, зависящей от скорости; переход от уравнения Шредингера в классическом пространстве-времени, не зависящем от скорости к уравнению Дирака, учитывающую релятивистскую зависимость пространства-времени.

Как возникло индуктивное мышление? Ответить на этот вопрос, по всей видимости, затруднительно. Можно предположить, что индуктивное мышление, так же как абстрагирование, порождено природой человеческого сознания и возникло стихийно, само по себе. С полной уверенностью можно утверждать, что развитие индуктивного мышления состоит в переходе от абстракций менее общих, менее сложных к абстракциям более общим, более сложным, и что в основе абстракции любого уровня лежит опыт, на котором основана исходная абстракция.

Наблюдаемы, как правило, результаты взаимодействий объектов. Сами же взаимодействия во многих, а может быть и в большинстве случаев, не наблюдаемы, или наблюдение очень затруднено. В приведенном выше примере столкновения упругих шаров почти мгновенный процесс столкновения не наблюдается, наблюдается только результат столкновения. В принципе (будем надеяться, что пока) не наблюдаемо воздействие вещества на вакуум. Наблюдаемы только результаты воздействия вакуума на вещество. Обратное же воздействие не наблюдаемо. Процесс выработки представлений о ненаблюдаемых взаимодействиях, на наш взгляд, нельзя отнести к абстрагированию и, следовательно, к индукции. Это другого рода познавательный процесс. Необходимо различать две познавательные ситуации. В одной из них в эксперименте можно создать частные случаи взаимодействия объектов и измерить величины, характеризующие взаимодействие и результат, которым является изменение свойств объектов. Далее экспериментально найденное количественное отношение между взаимодействием и результатом индуктивно распространяется на весь вид рассматриваемого взаимодействия. В этом случае говорить о гипотетичности связи между взаимодействием и результатом можно лишь в смысле логической недоказуемости индуктивного обобщения. В другой познавательной ситуации наблюдение взаимодействия невозможно. Гипотеза о связи ненаблюдаемого взаимодействия с наблюдаемым результатом не может быть индуктивным обобщением результата. Наблюдая результат, следствие взаимодействия можно лишь догадываться о сути взаимодействия и о связи взаимодействия с результатом. Догадка – это не индукция, это не обобщение опыта, а приспособление к опыту. Верность догадки проверяется только опытом. И верная и неверная догадка используется как посылка, как система аксиом. Далее следуют мысленные, логические, теоретические построения. Если частные случаи этих построений достаточно хорошо совпадают с результатами эксперимента, то догадка является более или менее верной. При этом речь идет не о подтверждении теории опытом, а о соответствии идеального аналога реальному объекту, о соответствии теории опыту.

Логическое мышление, основанное на системе аксиом, называется дедукцией. Воспользуемся определением, данным в «Философской энциклопедии». Дедукция – это «переход от посылок к заключению, опирающийся на логический закон, в силу чего заключение с логической необходимостью следует из принятых посылок. Характерная особенность Д. заключается в том, что от истинных посылок она всегда ведет только к истинному заключению. Д. как умозаключению, опирающемуся на логический закон и с необходимостью дающему истинное заключение из истинных посылок, противопоставляется индукция – умозаключение, не опирающееся на закон логики и ведущее от истинных посылок к вероятному, или проблематичному, заключению». Похожее определение дается и в «Новой философской энциклопедии: «ДЕДУКЦИЯ (от лат. deductio – выведение) – переход от общего к частному; в более специальном смысле термин «дедукция» обозначает процесс логического вывода, т. е. перехода по тем или иным правилам логики от некоторых данных предложений-посылок к их следствиям (заключениям)». В этих определениях дедукция характеризуется использованием логического мышления, обеспечивающего непротиворечивость посылок и рассуждений, доказательность выводов и т. п. К логическому мышлению, исходя из посылок, сведена суть дедукции, ее отличие от индукции и противопоставление дедукции и индукции. К этому необходимо добавить, что дедукция является завершением третьей ступени научного познания. В этом смысле она лишена автономности, неявно приписываемой ей в цитированных определениях. Система аксиом, посылок является описанием теоретической схемы, полученной приспособлением абстрактного образа к средствам мышления, то есть к средствам дедукции. Аксиомам, посылкам присущи упомянутые в цитированном определении вероятность и проблематичность. Тем самым ограничивается возможность и роль логики в установлении достоверности научного знания. Как указано выше, научная состоятельность теоретической схемы, а вместе с ней и теории, полученной средствами дедукции, определяется соответствием теоретической схемы и самой теории объекту познания. Соответствие же устанавливается экспериментальной проверкой и общественной практикой. Необходимо подчеркнуть, что дедуктивное мышление играет очень важную роль в процессе познания. Оно является завершением процесса научного познания и средством получения теоретических знаний, применяемых на практике.

Законы дедуктивного мышления изучаются логикой. Современная логика состоит из нескольких разделов. Развитие средств мышления является, по сути, развитием логики.

Персональные компьютеры весьма существенно содействуют развитию средств мышления. Мышление производится на естественном (национальном), научном и других языках. Языки программирования для ПК стали не только средством решения конкретных задач, но и средством мышления. Возникла новая наука «информатика», изучающая вопросы о методах и процессах сбора, хранения, обработки, передачи информации с применением компьютерных технологий, обеспечивающих возможность её использования для принятия решений хранения, передачи, обработки информации. Возникла область информатики, специализирующаяся на моделировании интеллектуальных и сенсорных способностей человека с помощью вычислительных устройств, названная искусственным интеллектом. Взаимосвязь развития средств научного познания и средств производства очевидна.