Текст книги "Концепции современного естествознания"

19. Какова роль математики в развитии естествознания?

20. В чем заключается математическое описание явлений природы?

21. Каков основной смысл высказывания Канта о роли математики в естествознании?

22. Как характеризовал Пуанкаре гармонию природы в математическом представлении?

23. Какова сущность закономерности развития науки?

24. Приведите цифры, характеризующие развитие отечественной науки, начиная с 1913 г.

25. Может ли долго продолжаться экспоненциальное развитие науки?

26. Чем обусловливаются псевдонаучные тенденции в развитии науки?

27. Какие факторы способствуют развитию псевдонауки?

28. Какова взаимосвязь естествознания и нравственности?

29. Почему евгеника не получила дальнейшего развития?

30. Способствует ли естествознание формированию нравственных форм?

31. Какова роль рационального естественно-научного познания в формировании мировоззрения?

32. Назовите основные факторы, влияющие на мировоззрение.

33. В чем проявляется иррациональная составляющая мировоззрения?

34. Почему религию нельзя сводить только к иррациональному?

35. Каковы основные признаки науки, сформулированные Гегелем?

36. Назовите признаки, общие для научного и религиозного знаний.

37. Чем определяются взаимоотношения естествознания с религией в разные периоды времени?

38. Каковы объективные факторы, определяющие сближение науки и религии в последнее время?

2. ЕСТЕСТВЕННО-НАУЧНОЕ ПОЗНАНИЕ ОКРУЖАЮЩЕГО МИРА

И познаете истину, и истина сделает вас свободными.

Евангелие от Иоанна, гл. 8, ст. 3

Правила научного познания. Одно из первых определений истины как объекта познания разумом неведомого мира предложил выдающийся французский философ, математик и физик Рене Декарт (1596– 1650): «Истина в собственном своем смысле означает соответствие мысли предмету, но в применении к вещам, находящимся в недосягаемости мысли, оно означает, что эти вещи могут служить объектами истинных мыслей – наших или Бога; однако мы не можем дать никакого логического определения, помогающего познать природу истины».

Действительно, познать природу истины не менее трудная задача, чем найти истину как великое сокровище. Какими же качествами должен обладать познающий истину? Ответ на этой непростой вопрос содержится в высказывании русского философа И.А. Ильина (1882–1954), профессора Московского университета. По его мнению, некоторым людям недостает «силы очевидности, этой великолепной способности что-то окончательно понять и признать истиной, этой творческой способности быть настолько захваченным истиной, что вся душа растворяется в ней». Для познания истины нужно многое: глубина восприятия, которая исключает скольжение мимо великого дела; дар собраться, сконцентрироваться, чтобы не расколоться на куски, столкнувшись с многообразным шумным миром; пророческая, интуитивная одаренность, как бы незамутненное духовное око, которое без помех верно воспринимает лучи света в мире; целостность внутренней сущности, что не позволяет вести вечную «гражданскую войну» между мышлением и чувствами, волей и страстью, фантазией и активностью.

Путь к очевидности, как полагал И.А. Ильин, лежит через сомнения. Если они истинные, глубокие, то это и есть не что иное, как «жажда очевидности», т. е. первозданной истины, которая наполняет человека светом осознанности бытия и высоким смыслом собственной устремленности. Тогда сам предмет светит нам, «свидетельствует» о самом себе, говорит безмолвным, но могучим языком и окончательно убеждает нас. Тогда мы переживаем полную ясность, «четкую достоверность» (Лейбниц), счастье встречи, после которой не будет разлуки.

Любой человек, какими бы интеллектуальными способностями не обладал, может познавать разумом лишь небольшую часть окружающего мира – наблюдаемый мир, называемый в космологии Метагалактикой и ограниченный космологическим горизонтом. Однако даже в Метагалактике нам известно лишь немногое в пределах естественнонаучного познания, наиболее доступного для сравнительно небольшой ее части – макромира – мира объектов и явлений, с которыми человек сталкивается в повседневной жизни и где можно измерять, взвешивать, т. е. ставить эксперименты и проводить опыты. К таким объектам относится и сам человек, и познать самого себя оказалось не менее легкой задачей, чем познать невидимые невооруженным глазом удаленные от нас на бесконечно большие расстояния непознанные объекты мегамира.

Способность глубоко воспринимать познаваемый объект, собранность и пророческая интуиция – все эти качества важны для познания естественно-научной истины. Среди них особую роль играет интуиция – способность постижения истины путем прямого ее усмотрения без обоснования с помощью доказательств. Интуиция зарождается в подсознании без предварительного логического рассуждения. «Нет ясного логического пути к научной истине, ее надо угадать некоторым интуитивным скачком мышления», – говорил Альберт Эйнштейн (1879–1955).

В основе естественно-научного познания окружающего мира лежит сложная творческая работа, включающая сознательную и подсознательную деятельность мозга. Особенности и специфика такой деятельности придают индивидуальный характер даже решению разными учеными одной и той же естественно-научной проблемы. «И хотя представители различных школ считают свой стиль единственно правильным, разные направления дополняют и стимулируют друг друга; истина не зависит от того, каким способом к ней приближаться», – сказал российский физик-теоретик А.Б. Мигдал (1911–1991).

Несмотря на индивидуальность и специфику решения разных и даже одних и тех же научных задач, можно назвать вполне определенные правила научного познания:

– ничего не принимать за истинное, что не представляется ясным и отчетливым;

– трудные вопросы делить на столько частей, сколько нужно для их разрешения;

– начинать исследование с самых простых и легко познаваемых объектов и восходить постепенно к познанию трудных и сложных;

– останавливаться на всех подробностях, на все обращать внимание, чтобы быть уверенным, что ничего не упущено.

Эти простые и понятные правила впервые сформулировал Рене Декарт. Они составляют сущность метода познания Декарта. Как писал сам ученый, именно этим четырем правилам он отдавал предпочтение среди множества правил логики – науки о способах доказательств и опровержений. Метод познания Декарта в одинаковой мере применим как для естественно-научного, так и гуманитарного познания.

Естественно-научные знания играют важную и определяющую роль в процессе познания окружающего мира. «Что касается материальных наук, то они кажутся мне прямой дорогой к любой научной истине… Сумма знаний берет значительную долю своей ценности от идей, полученных путем проведения аналогий с материальными науками…», – утверждал выдающийся английский физик Дж.К. Максвелл (1831– 1879).

Достоверность научных знаний. В процессе развития естествознания всегда возникал вопрос, в какой мере можно доверять научным результатам, т. е. вопрос о достоверности научных результатов и качестве работы ученого. Приходится констатировать, что научная продукция на своем пути к истине переполнена множеством ошибок. Вне зависимости от характера и природы происхождения ошибочные результаты не только сдерживают поступательный процесс познания, но и могут в ряде случаев привести к авариям, катастрофам и трагическим последствиям. Так, относительно недавно американский космический аппарат для исследования Марса потерпел аварию. Причина ее в том, что компьютерные программы для управления тормозными двигателями и для расчета траектории составлялись с учетом разных единиц измерения тяги.

Иногда результаты исследований оказываются ошибочными не в том объективном смысле, что некоторые утверждения и представления со временем дополняются, уточняются и уступают место новым и что все естественно-научные экспериментальные результаты сопровождаются вполне определенной абсолютной ошибкой, а в гораздо более простом смысле, когда ошибочные формулы, неверные доказательства, несоответствие фундаментальным законам естествознания приводят к неправильным результатам.

Для проверки качества научной продукции проводится ее контроль: экспертиза, рецензирование и оппонирование. Экспертиза – это исследование специалистом каких-либо вопросов, решение которых требует специальных знаний в области науки, техники и т. д. Рецензирование заключается в составлении отзыва на научную работу перед ее публикацией. Оценку научной ценности диссертационной работы или доклада называют оппонированием.

Вот некоторые цифры, характеризующие эффективность контроля предлагаемых патентуемых материалов. Например, в результате экспертизы 208 975 заявок на изобретения, поданных в Национальный совет изобретений США, выявлено, что всего лишь 8615 (около 4 %) из них не противоречило здравому смыслу, а реализовано только 106 (менее 0,05 %) заявок. Поистине, как у поэта: «…изводит единого слова ради тысячи тонн словесной руды».

До недавнего времени в отечественных академических и центральных отраслевых журналах после рецензирования была опубликована примерно одна из пяти представленных работ. Добросовестное оппонирование позволяет существенно сократить поток несостоятельных кандидатских и докторских диссертаций.

Вместе с тем следует признать, что и экспертиза, и рецензирование, и оппонирование далеки от совершенства. Можно привести не один пример, когда великие научные идеи отвергались как противоречащие общепринятым взглядам, – это и квантовая гипотеза Макса Планка (1858–1947), и постулаты Нильса Бора (1885–1962) и др. Обобщая свой опыт участия в научной дискуссии и оценивая мнения многих оппонентов, Макс Планк писал: «Великая научная идея редко внедряется путем постепенного убеждения и обращения своих противников, редко бывает, что Савл становится Павлом. В действительности дело происходит так, что оппоненты постепенно вымирают, а растущее поколение с самого начала осваивается с новой идеей…». В целесообразности и эффективности научной полемики в поиске истины сомневался и известный ученый, английский естествоиспытатель Чарлз Дарвин (1809– 1882). На склоне лет он писал: «Я очень рад, что избегал полемики, этим я обязан Лайелю [своему учителю]… Он убедительно советовал мне никогда не ввязываться в полемику, так как от нее не выходит никакого прока, а только тратится время и портится настроение». Однако дискуссию по существу познаваемого объекта нельзя полностью исключать как одно из средств постижения истины. Вспомним известное изречение: в споре рождается истина.

В науке, и в особенности в естествознании, есть внутренние механизмы самоочищения. Результаты исследований в областях, мало кому интересных, конечно, редко контролируются. Достоверность их не имеет особого значения: они все равно обречены на забвение. Результаты интересные, полезные, нужные и важные волей-неволей всегда проверяются, и многократно. Например, «Математические начала натуральной философии» Исаака Ньютона (1643–1727), выдающегося английского ученого, не были его первой книгой, в которой излагалась сущность законов механики. Первой была книга «Мотус», подвергшаяся жесткой критике его соотечественника Роберта Гука (1635–1703). В результате дополнений и исправлений с учетом его замечаний и появился вышеназванный фундаментальный труд.

Следует признать, что известные способы контроля научной продукции малоэффективны, и для науки они не столь уж важны, может быть, в сущности и не нужны. Они нужны в большей степени обществу, государству, чтобы не тратить деньги на бесполезную работу исследователей. Множество ошибок в научной продукции свидетельствует о том, что приближение к научной истине – сложный и трудоемкий процесс, требующий объединения усилий многих ченых в течение длительного времени. Около двадцати веков отделяют законы статики от правильно сформулированных законов динамики. Всего лишь на десятке страниц школьного учебника умещается то, что добывалось в течение двадцати веков. Действительно, истина гораздо дороже жемчуг.

Истина – предмет познания. Одна из главных целей естественнонаучного познания заключается в открытии истины. При таком утверждении можно предполагать, что истина существует вне зависимости от воли и цели познающего, и ее надо найти как некое сокровище. Великий философ древности Демокрит (р. ок. 470 или 460 до н. э.) еще в V в. до н. э. говорил: «Истина скрыта в глубине (лежит на дне морском)».

Что же означает открыть естественно-научную истину в современном представлении? При ответе на этот вопрос возможны два взаимно дополняющих подхода: эмпирический и теоретический. Эмпирический подход заключается в установлении фактов посредством эксперимента или опыта с последующим их теоретическим обобщением, включающим количественное описание причинно-следственной связи полученных результатов эксперимента или опыта. При теоретическом подходе сначала устанавливается и количественно описывается причинно-следственная связь явлений либо свойств объектов природы, а затем полученные теоретические выводы подтверждаются экспериментом или опытом. Оба подхода часто переплетаются и завершаются оценкой истинности полученных результатов – определением относительности естественно-научной истины.

Важнейшая задача естественно-научного познания заключается в объяснении явлений, процессов и свойств объектов природы. Для объяснения, например, свойства познаваемого объекта необходимо, во-первых, понять, что является определяющим в нем, во-вторых, выяснить причину, обусловливающую это свойство, и, в-третьих, определить его следствие. Что обычно подразумевает человек, утверждая: «Я понимаю свойство того или иного объекта»? Как правило, это означает, что он знает, чем обусловлено это свойство, в чем его сущность и к чему оно приведет, т. е. он может объяснить связь между причиной, сущностью познаваемого объекта и следствием. Количественное описание причинно-следственной связи служит основой научной теории. Такое описание в естественно-научном познании базируется, как правило, на математическом аппарате с применением специальной терминологии, системы научных понятий, имеющих однозначный смысл и связанных между собой правилами логики. При этом учитываются известные законы, принципы, определения и проводится строгое логическое доказательство, приводящее к конкретным выводам.

Если при количественном описании используются не эмпирические факты, характеризующие явления либо свойства объектов природы, а аксиомы – недоказуемые положения, – то полученные (посредством доказательств в соответствии с правилами логики) результаты составляют сущность математической истины.

Для установления естественно-научной истины количественного описания причинно-следственной связи (с полученными теоретическими утверждениями и выводами) недостаточно – необходимо подтвердить их экспериментом или опытом, т. е. связать с «действительным ходом вещей». Если эксперимент или опыт подтверждает теоретические результаты, то количественное описание причинно-следственной связи переходит из разряда гипотезы в научную теорию, а теоретические утверждения, подтвержденные экспериментом или опытом, представляют собой естественно-научную истину.

При эмпирическом познании результаты эксперимента или опыта вместе с их теоретическим обоснованием также составляют естественно-научную истину.

Теоретическое описание с выводами, не подтвержденными экспериментом или опытом, носит гипотетический характер. Только при доказательстве экспериментом или опытом из теоретического описания рождается истинная естественно-научная теория. К сожалению, в настоящее время многие научные журналы, особенно отечественные, переполнены статьями с так называемыми теоретическими исследованиями, результаты которых редко когда находят экспериментальное или опытное подтверждение. Авторы таких статей относят свои теоретические упражнения к научной теории, к фундаментальной науке, хотя по своей сути они представляют собой описание гипотез с применением чаще всего сложного математического аппарата с запутанной схемой доказательств, и их вряд ли можно считать серьезными фундаментальными исследованиями. Практическая значимость и полезность подобных исследований весьма сомнительны.

По мнению французского философа П. Гольбаха (1723–1789), «некоторые исследователи предпочитают бредни своего воображения и свои вздорные гипотезы настоящим экспериментам, которые только одни могут вырвать у природы ее тайны; …они привыкли считать эти гипотезы священными, общепризнанными истинами, в которых им не дозволено усомниться ни на мгновение; лишь только мы покидаем опыт, как ниспровергаемся в пустоту, где нас сбивает с пути наше воображение; …будем остерегаться разгула воображения, возьмем в руководители опыт, обратимся к природе, постараемся почерпнуть в ней самой правильные понятия о заключающихся в ней предметах».

В современной научной сфере подобный разгул воображений в сочетании с математическими изысками становится серьезным препятствием в развитии естественно-научного познания, основу которого составляют эксперимент и опыт.

Такой разгул достиг немыслимых масштабов. Рождаются всевозможные теории ради теорий. Растет рейтинг так называемых теоретических исследований, подтвержденный индексом цитирования, который поднимает скороспелые работы без каких-либо экспериментальных обоснований до небывалых высот. В умах некоторых исследователей, обладающих немыслимой фантазией, рождаются идеи о существовании неких загадочных частиц, для обнаружения которых строятся ускорители – сооружения гигантских масштабов.

Экспериментальный поиск гипотетических частиц носит глобальный характер и требует громадных затрат финансовых, интеллектуальных и природных ресурсов, которые на нашей планете весьма и весьма ограничены. Возникает вопрос, стоит ли тратить такие гигантские средства ради того, чтобы пересмотреть современные гипотезы мироздания либо узнать, как устроен мир даже в фантастически малых масштабах? Стоит ли игра свеч?

В последнее время многие научные журналы, особенно отечественные, переполнены теоретическими статьями, результаты которых редко когда подтверждаются экспериментом или опытом. Авторы таких статей относят свои «изыскания» к теории, к фундаментальной науке, хотя по сути они представляют собой описание гипотез с применением чаще всего сложного математического аппарата с запутанной системой доказательств, ничего общего не имеющих с истинными фундаментальными исследованиями. Практическая значимость и полезность подобных изысканий весьма сомнительны.

Так называемые «теоретические» истины рождаются фантазией человека, которая всегда опережала его объективные реальные возможности познать мир и приблизиться к естественно-научной истине. Фантазиям нет предела. Так, не успев разобраться с элементарными частицами – кирпичиками мироздания, возникла другая не менее фантастичная гипотеза о существовании якобы нового вида материи – темной материи, из которой в основном состоит Вселенная, и предлагаются способы ее экспериментального поиска. Телевидение возвело эту гипотезу в ранг величайшего открытия. Создается ошибочное представление о том, что, сделав решительный шаг, можно обнаружить таинственную материю.

Подобные гипотезы и попытки их экспериментально подтвердить (и только таким единственным способом превратить их в естественнонаучную истину) отвлекают огромную армию наиболее способных исследователей, приводят к истощению природных ресурсов и сдерживают поступательное развитие естественно-научного познания, которому всегда препятствовала не ее непостижимость, а заблуждения. Это касается исследований объектов как неживой, так и живой природы, включая постижение тайн жизни и истоков ее происхождения.

Подчеркивая важную роль эксперимента, великий российский ученый-энциклопедист М.В. Ломоносов утверждал: «Один опыт дороже тысячи мнений, рожденных воображением». «Знания, не рожденные опытом, матерью всякой достоверности, бесплодны и полны ошибок», – сказал гениальный Леонардо да Винчи (1452–1519).

Проведение эксперимента или опыта – это важнейший этап естественно-научного познания. Эксперименты и опыты чаще всего включают измерения. Подчеркивая важную роль измерений, выдающийся российский ученый Д.И. Менделеев (1834–1907) писал: «Наука началась тогда, когда люди научились мерить; точная наука немыслима без меры». Однако измерений абсолютно точных не бывает, как бы тщательно ни проводился эксперимент или опыт. Неточность результатов эксперимента или опыта и, следовательно, относительность естественно-научной истины обусловливаются двумя факторами: объективным и субъективным.

Один из объективных факторов – динамизм познаваемого мира. Вспомним слова древнегреческого философа Гераклита (ок. 544–483 до н. э.): «Все течет, все изменяется; в одну и ту же реку нельзя войти дважды». Действительно, свойства материальных объектов природы с течением времени изменяются. Хотя такие изменения за время проведения эксперимента или опыта, как правило, незначительны, все равно они не позволяют получить абсолютно точных результатов.

Другой объективный фактор неточности результатов эксперимента и опыта связан с несовершенством технических средств измерений. Чем выше чувствительность и разрешающая способность приборной техники, тем ближе результаты экспериментальных измерений к абсолютной естественно-научной истине.

Можно назвать еще один важный объективный фактор относительности естественно-научной истины: ни одно явление природы, ни одно свойство объектов природы, ни одно эмпирическое обобщение нельзя выразить абсолютно точно даже в общепринятых понятиях и терминах. «Мысль изреченная есть ложь» – это глубокое философское обобщение, выраженное Ф.И. Тютчевым (1803–1873) в замечательном стихотворении Silentium (Молчание), сознательно представляется или неосознанно чувствуется не только естествоиспытателем, но и всяким ученым, стремящимся познать истину. Ясное представление сущности познаваемого объекта, четкие определения и понятия позволяют приблизиться к истине, и в этом отношении среди множества научных отраслей физика занимает лидирующее положение. «Основная философская ценность физики в том, что она дает мозгу нечто определенное, на что можно положиться. Если вы окажетесь где-то не правы, природа сразу же скажет вам об этом. Каждый шаг этого познания истины оставляет более или менее представительный след в памяти, а полученные материалы более чем где-либо в другом месте пригодны для ответа на важный вопрос: откуда приходит знание? Я обнаружил, что все ученые, продвинувшие своими трудами науку (Гершель, Фарадей, Ньютон, Юнг), хотя и очень сильно отличались друг от друга по складу своего ума, имели четкость в определениях и были полностью свободны от тирании слов, когда имели дело с вопросами Порядка, Законов и т. п. Этого никогда не смогут достигнуть литераторы и люди, занимающиеся только рассуждениями», – утверждал Дж. К. Максвелл.

Эксперимент и опыт проводит человек, органы чувств и интеллектуальные способности которого далеки от совершенства. Errare humanum est – ошибаться свойственно человеку (известное латинское выражение). Это и есть субъективный фактор неточности естественнонаучных результатов. Например, человек посредством зрения способен воспринимать значительную часть информации об окружающем мире в чрезвычайно узком интервале электромагнитных волн – только в области видимого спектра. Это означает, что возможности органов зрения воспринимать информацию в довольно широком диапазоне электромагнитных волн ограничены. Конечно, человек может воспринимать информацию и в радио-, и в рентгеновском, и в других диапазонах электромагнитных волн. Однако при этом используются технические средства, которые, как и любая измерительная техника, не позволяют получить абсолютно точных результатов.

Таким образом, субъективный и объективный факторы определяют относительность естественно-научной истины. Можно говорить, кроме того, об относительной истине как отражающей объект познания не полностью, а в объективно обусловленных пределах. В то же время естественно-научная истина хотя и относительна, но содержит элементы абсолютного знания. Абсолютная истина полностью исчерпывает объект познания.

Математическая истина также относительна: в математике кажущаяся абсолютность логически выведенных истин ограничивается рамками начальных условий, исходных аксиом и применяемых понятий.

Естественно-научная истина всегда объективна по содержанию, но субъективна по форме как результат человеческого мышления.

Основные положения естественно-научного познания. Сформулируем три основных положения естественно-научного познания:

– в основе естественно-научного познания лежит причинно-следственная связь;

– критерий естественно-научной истины – эксперимент, опыт;

– любая естественно-научная истина относи-тельна.

Этим положениям соответствуют три этапа естественно-научного познания. На первом этапе устанавливается и количественно описывается причинно-следственная связь согласно принципу причинности. Первое и достаточно полное определение причинности содержится в высказывании Демокрита: «Ни одна вещь не возникает беспричинно, но все возникает на каком-нибудь основании и в силу необходимости».

В современном понимании причинность означает связь между отдельными состояниями видов и форм материи в процессе ее движения и развития. Возникновение любых материальных объектов и систем, а также изменение их свойств во времени имеют свои основания в предшествующих состояниях материи в процессе ее движения и развития; эти основания называются причинами, а вызываемые ими изменения – следствиями. Процесс естественно-научного познания представляет собой длинную цепь причинно-следственных связей, составляющих, кроме того, основу любых других видов деятельности человека.

Второй этап естественно-научного познания заключается в проведении эксперимента и опыта. Естественно-научная истина – это объективное содержание результатов эксперимента и опыта. Для всех естествоиспытателей эксперимент и опыт – высшая инстанция: их приговор не подлежит пересмотру.

Все естественно-научные знания: экспериментальные результаты, понятия, идеи и даже законы – ограничены и относительны. Определение их границ соответствия истинным знаниям и их относительности – это третий этап естественно-научного познания. Например, граница соответствия, называемая иногда интервалом адекватности, для классической механики означает, что ее законы описывают движение макроскопических тел, скорости которых малы по сравнению со скоростью света в вакууме. Определение относительности экспериментальных результатов заключается в установлении интервала неточности, который сужается по мере совершенствования методов и технических средств эксперимента.

Естественно-научное познание – это последовательное приближение к абсолютной естественно-научной истине. Оно освобождает человека от необдуманных, поспешных действий и поднимает его на новый виток развития цивилизации.

Познающий истину подобен человеку, восходящему к вершине крутой горы. Перед ним всегда два пути: либо, преодолевая трудности, постепенно, шаг за шагом приближаться к небу – тогда перед ним открываются все новые и новые горизонты, – либо спуститься на грешную землю.