Концепции современного естествознания

щий экспериментального или теоретического подтверждения.

Впрочем, если гипотеза может выходить за пределы фактов, послуживших для её построения, то эмпирическое обобщение не должно противоречить ни одному из известных в науке фактов.

Система эмпирических понятий (научный факт, эмпирическое обобщение, гипотеза и др.) объясняет особенности протекания явлений и процессов объективной реальности на основе чувственных (экспериментальных) представлений. Их сущность выявляется в рамках теоретического знания.

Важную роль в решении задач играет перенос приемов решения одной задачи на другую. Если какую-то задачу не удается решить сразу, полезно вспомнить: не встречалась ли раньше сходная задача? Но аналогию и здесь не следует переоценивать. Если одним методом удалось решить несколько задач, то еще нет оснований быть уверенным, что и следующая задача будет решена этим же методом: она может оказаться очень простой, но относиться к совершенно иному типу.

Подобная ситуация описывается в рассказе канадского юмориста С. Ликока «Тест».

Джон Смит сначала отбывал воинскую повинность в пехоте, но оказался слишком туп для этого рода войск. В коннице он зарекомендовал себя еще хуже. Оставалось одно – перевести его в другое подразделение. Здесь ему устроили проверку «на смекалку и предприимчивость».

«– Скажи мне, – обратился к нему офицер, – что это такое: имеет две подошвы, два каблука и двадцать четыре дырки для шнурков.

Джон Смит напряженно думал около трех минут. На лбу у него выступили мелкие капли холодного пота.

–Не могу знать, сэр, – наконец произнес он.

–Вот чудак, – усмехнулся офицер. – Это же одна пара ботинок! Но продолжим. Скажи, что такое: имеет четыре подошвы, четыре каблука и сорок восемь дырок для шнурков.

Спустя пять минут взмокший от напряжения Джон повторил:

–Не могу знать, сэр…

–М-мда-а… Это же две пары ботинок! Ну попробуем последний вопрос. Что имеет шесть ног, два рога и в мае летает и жужжит? Если не ответишь, я уж не знаю, что с тобой делать.

Не долго думая, Джон Смит выпалил:

–Так это ж три пары ботинок, сэр!...»

Теория (от греч. theoria – наблюдение, исследование) – логически обоснованная, проверенная на практике система знаний об определённом классе явлений, о сущности и действии законов, отражающих специфику конкретной совокупности вещей, явлений и процессов объективной ре-

51

альности. Теория описывает, объясняет и предсказывает функционирование определённых объектов реальности. Если эмпирический уровень познания связан преимущественно с чувственным отражением бытия, то теоретический – с доминантой рационального, основы которого заложены в философском классическом рационализме XVII – XIX веков.

Рационализм (от лат. rationalis – разумный) – теория, согласно которой достоверное знание может быть выведено не из опыта, а лишь из понятий, имманентных, т.е. внутренне присущих, сознанию (теория «врождённых идей»). Французский философ Р. Декарт (1596 – 1650), один из родоначальников рационализма, отвергая возможности эмпирического познания («чувства иногда обманывают»), связывает выход на уровень истинного знания с дедукцией, т.е. логическим выведением частных положений из более общих положений. Поэтому декартовский метод называется дедуктивным рационализмом, или рациональной дедукцией.

Ошибки и недоразумения, в основе которых лежит многозначность слов и выражений, довольно часты и в обычном общении, и в научной коммуникации. Лучше всего проанализировать их на конкретных примерах.

Начнем с самых простых и очевидных их них.

«Каждый металл является химическим элементом; латунь – металл, значит, латунь – химический элемент».

«Всякий человек – кузнец своего счастья; есть люди, не являющиеся счастливыми; значит, это их собственная вина».

«Старый морской волк – это действительно волк; все волки живут в лесу; таким образом, старые морские волки живут в лесу».

В первом из этих умозаключений в двух разных смыслах используется понятие «металл», во втором – «счастливый», в третьем – «волк».

Многозначность обыгрывается и в такой загадке: «Голова – как у кошки, ноги – как у кошки, туловище – как у кошки, хвост – как у кошки, но не кошка. Кто это? Ответ: кот. Слова «кошка» обозначает и всех кошек, и только кошек-самок.

Во многих странах для выписки всевозможных счетов применяется ЭВМ. Один предприниматель не пользовался некоторое время энергией от городской электростанции. Но тем не менее он получил счет от электронного бухгалтера. Счет вполне справедливый – на 0,00 марок. Поскольку такой счет оплачивать бессмысленно, предприниматель бросил его в мусорный ящик. Вскоре пришел второй счет, за ним третий – с грозным предупреждением. Не дожидаясь штрафа, предприниматель послал чек на 0,00 марок. ЭВМ успокоилась.

Здесь двусмысленно слово «счет». Для предпринимателя счет на 0,00 марок – это вовсе не счет, для ЭВМ – это обычный счет, и, он, как и лю-

52

бой другой, должен быть оплачен.

Истинность познания связывается с мыслящим Я, т.е. с сознанием, его внутренней осознанной очевидностью. Использование научного метода, включающего характеристики, как достоверность, очевидность, аналитичность и систематизация, подготовило основу формирования классического естествознания.

Научный метод связывается Декартом прежде всего с математикой, которая предстаёт в качестве «идеальной конструкции». Если естественные науки (физика, астрономия или медицина), зависящие от наблюдения «сложных вещей», имеют «сомнительную цену», то математические науки (арифметика, геометрия и т. п.), рассуждающие о вещах «наипростейших и наиболее общих», содержат достоверное знание. Рационализм базируется на логическом типе мышления.

Принято выделять три основные ступени мышления:

понятие – способ обобщения сходных по качественным характеристикам предметов и явлений (к примеру, животные, растения, человек);

суждение – мысль, выраженная в форме конкретного утверждения, имеющего как истинный («все планеты вращаются вокруг Солнца»), так и ложный («все планеты вращаются вокруг Земли») характер;

умозаключение – способ теоретического постижения истины, основанный на логических построениях, при котором из посылок выводится новое суждение (аксиоматика Евклида).

Тот кто говорит: «Я ничего не знаю», высказывает как будто парадоксальное, внутренне противоречивое утверждение. Он заявляет в сущности: «Я знаю, что ничего не знаю». Но знание того, что никакого знания нет, есть все-таки знание. Значит, говорящий, с одной стороны, уверяет, что никакого знания у него нет, а с другой – самим утверждением этого сообщает, что некоторое знание у него все-таки есть. В чем здесь дело?

Размышляя над этим затруднением, можно вспомнить, что Сократ выражал сходную мысль более осторожно. Он говорил: «Я знаю только то, что ничего не знаю». Зато другой древний грек, Метродор, с полной убежденностью утверждал; «Ничего не знаю и не знаю даже того, что я ничего не знаю». Нет ли в этом утверждении парадокса?

Козьма Прутков советовал: «Если видишь на клетке слона надпись «буйвол», не верь глазам своим». Однако остается неясным, чему именно следует не верить. Не верить надписи на клетке и не считать слона буйволом или же, наоборот, не верить тому, что видишь в клетке, а верить надписи и считать слона буйволом?

Гость, приглашенный к физику Н. Бору, увидел прибитую над дверьми его дома лошадиную подкову.

– О, я не думал, что вы, человек науки, верите в предрассудки! – вос-

53

кликнул гость.

– Очевидно, я в них не верю, – ответил Бор. – Но я слышал, однако, что подкова приносит счастье независимо от того, веришь в это или нет.

Здесь хорошо виды два смысла фразы «Я не верю».

И наконец, несколько не совсем серьезных загадок, основанных на многозначности.

В комнате есть свеча и керосиновая лампа. Что вы зажжете первым, когда вечером войдете в эту комнату? Ответ: спичку.

У некоего фермера восемь свиней: три розовые, четыре бурые и одна черная. Сколько свиней могут сказать, что в этом небольшом стаде найдется по крайней мере одна свинья такой же масти, как и ее собственная? Ответ: ни одна, поскольку свиньи не говорят.

Сколько лет отцу, единственному сыну которого исполнилось семь лет? Ответ: тоже семь лет, так как он стал отцом, когда родился его сын.

Действительно ли композитором надо родиться? Ответ: да, не родившись, невозможно писать музыку.

Углублённое постижение реальности происходит в процессе научного сознания от гипотезы к теории. Если формулируется какая-либо научная проблема, то при выявлении её сущности первоначально выдвигается соответствующая гипотеза.

Гипотеза опирается на определённую систему проверенных фактов, а кроме того, позволяет проверить теоретические построения на опыте. Тем самым гипотеза формирует процесс движения науки, направляя эмпирическое исследование. Чем шире научная гипотеза, тем глубже её проникновение в сущность изучаемых явлений. В развитой научной гипотезе теоретическое мышление выполняет не только обобщающую, но и объяснительную функцию. Гипотеза – промежуточное звено между субъективным и объективным знанием.

Научная гипотеза обладает совокупностью характеристик: проверяемость, обобщённость, предсказательность, простота, вероятность. В силу своего вероятностного характера гипотеза требует экспериментальной проверки. После соответствующей проверки возможны следующие варианты: 1) гипотеза, которая не подтверждается экспериментально, отбрасывается как несостоятельная (фальсифицируемость); 2) гипотеза видоизменяется в соответствии с результатами эксперимента; 3) гипотеза, подтверждённая экспериментально (верифицируемость), приобретает статус научной теории.

Существуют следующие формы гипотезы:

фактическая гипотеза – предположение о реальных явлениях, предметах или процессах, например гипотеза о строении поверхности Луны (после того как лунный грунт был исследован, все фальсифицированные

54

гипотезы происхождения Луны были отброшены); теоретическая гипотеза – предположение о возможных теоретиче-

ских феноменах, например умозаключение о существовании системы элементарных частиц (фотоны, нейтроны и др.) получило подтверждение в процессе целенаправленных последующих экспериментов.

Развитие знания – взаимосвязанный процесс, включающий: а) постановку научной проблемы; б) выдвижение гипотезы, её объясняющей; в) проверку или опровержение этой гипотезы; г) создание теории, которая формулирует результат процесса познания; д) возникновение новой научной проблемы в процессе создания теории и начало нового цикла познания.

Теории присущи следующие функции: объяснительная, предсказательная и синтезирующая. Именно адекватная научная теория позволяет объяснить сущность конкретного процесса или явления, предвидеть динамику развития, обобщить представление об определённом фрагменте реальности.

Развитая теория опирается на систему представлений, в которую входят категории, законы и принципы.

Категории – понятия, выражающие общие свойства, соответствующие определённым элементам объективной реальности. Выделяются категории науки, имеющие отношение преимущественно к конкретным дисциплинам («электрон» – в физике, «ген» – в биологии, «субъект» – в психологии и т.п.), и категории философии, которые имеют всеобщий характер («материя», «сознание», «движение» и др.). Фиксируются также общенаучные категории («информация», «система» и др.), занимающие по степени обобщения промежуточное положение между научными и философскими категориями.

Законы – существенная, внутренняя и устойчивая связь между явлениями, вещами и процессами объективной реальности, соответствующая сфере действия конкретных научных дисциплин (к примеру, законы Ньютона – в механике, генетические законы – в биологии). Законы (или закономерности) философии (скажем, закон перехода количественных изменений в качественные) носят всеобщий характер, затрагивая явления и процессы объективной реальности в целом.

Стабильность, инвариантность законов всегда соотносится конкретными условиями их действия, изменение которых снимает данную инвариантность и порождает новую, что и означает изменение законов, их углубление, расширение или сужение сферы их действия, их модификации и т.д. Тем самым любой закон есть конкретно-исторический феномен. С изменением соответствующих условий, с развитием практики и познания одни законы сходят со сцены, другие появляются, меняются формы дей-

55

ствия законов, способы их использования, области их действия. Многообразие форм материи, ещё более разнообразные виды взаимодействий служат основой существования разнообразных видов законов: физических, генетических, общих, частных и пр.

Принципы – основополагающие идеи, составляющие основу теории. В этом качестве могут выступать аксиомы – например, принцип атомизма в рамках древнегреческой науки (и философии), принцип развития.

И категории, и законы, и принципы науки дают обобщённое представление об определённом временном периоде. При этом научные принципы имеют более общий характер по сравнению с законами и категориями науки.

Для теоретического уровня научного познания характерно использование специфических методов.

Восхождение от абстрактного к конкретному – переход от предельно простых (абстрактных) понятий и представлений к всё более сложным и структурным (конкретным).

Скажем, абстрактное представление об неделимости атома, сформулированное в античной эпохе, претерпело радикальные изменения. Современная структура атома включает электроны, протоны, частицы, физические поля и др.

Взаимосвязь исторического и логического, т.е. структурных и функциональных процессов возникновения и развития изучаемого объекта и тех же процессов возникновения и развития изучаемого объекта, но уже получивших сравнительно законченное развитие в объекте изучения. Если изучать эволюцию живого на примере её «вершины» – человека, то его исследования способствуют раскрытию механизмов развития живых объектов. Тем самым логический уровень исследования может опережать исторический, однако находясь с ним в неразделённой взаимосвязи.

Идеализация, т.е. введение понятия идеального объекта, который не существует в реальности, но является способом построения теории. Без введения идеальных понятий («точка», «линия» и др.) невозможно фундаментальное теоретическое построение.

Некоторые методы используются как на теоретическом, так и на эмпирическом уровнях: анализ, синтез, обобщение, аналогия, сравнение и др. Тем самым эмпирический и теоретический уровни научного познания генетически взаимосвязаны и взаимозависимы.

Один из наглядных примеров этого – мысленный эксперимент – способ научного мышления, аналогичный структуре материального эксперимента, при помощи которого, опираясь на теоретические знания и эмпирические данные, конструируя идеальные модели изучаемого объекта и взаимодействующие с ним условия, раскрывают сущность теоретической

56

проблемы. Итак, мысленный эксперимент формируется на основе материального эксперимента, однако используется лишь в том случае, когда исчерпываются возможности материального эксперимента. Мысленный эксперимент (как метод теоретического познания) является промежуточным звеном между теорией и материальным экспериментом. В мысленном эксперименте оперируют идеальными объектами и воздействующими на них идеальными условиями, которые конструируются на основе как экспериментальных, так и теоретических методов познания.

Фундаментальная теория не только раскрывает сущность явлений и процессов объективной реальности, но и обладает значительным прогностическим потенциалом. Существуют несколько типов естественнонаучного прогнозирования:

1.прогнозирование того, что должно существовать как природное явление, но ещё не открыто наукой (например, французский естествоиспытатель Ж.Б. Ламарк (1744 – 1829), выявляя причины изменения организмов, предположил существование неких «невесомых флюидов». Позднее были открыты гены как источник органических движений и изменение в архитектонике живых существ);

2.экстраполяция реальных процессов и тенденций, существующих в природе (к примеру, система наук о человеке даёт возможность выявления актуальных и потенциальных направлений его развития);

3.прогнозирование в рамках фундаментального знания существования явлений и процессов, которые отсутствуют в реальности, но могут быть получены на основе выявленных закономерностей (так, некоторые элементарные частицы не существуют в природе в естественном состоянии – их получают в результате целенаправленных экспериментов).

Теория – вершина развития научного знания. Подлинная научная теория выявляет сущность исследуемых вещей, явлений и процессов природы. Теория отнюдь не является статичной системой научных представлений – развитие теоретического знания представляется как феномен возникновения и разрешения противоречий, главное из которых – противоречие между новыми научными фактами и старой теорией. Для того чтобы теория в максимальной степени соответствовала действительности, система её представлений должна опираться на научные факты.

Речь идёт о взаимоотношении между эмпирической основой науки («эмпирическое естествознание») и её теоретическими построениями («теоретическое естествознание»). При всех различиях между эмпирической индукцией и рациональной дедукцией границы между ними достаточно условны. Как эмпиризм и рационализм, так и индукция и дедукция взаимообусловлены.

Эмпирический уровень естествознания, ориентированный на изучение

57

конкретных сторон явления или процесса, тем не менее постоянно стремится выйти на уровень теоретического обобщения; теоретический же уровень естествознания базируется на эмпирических исследованиях.

Итак, эмпирический и теоретический уровни познания находятся во взаимосвязи, обусловливая друг друга. С одной стороны, эксперимент является необходимым условием формирования адекватной теории. С другой стороны, именно теория ставит конструктивные проблемы перед экспериментальной наукой.

Для науки XXI столетия характерна смена парадигмы, т.е. сложившихся научных стереотипов. По существу, однако, происходит не столько отказ от традиционных представлений в науке, сколько их «дополнительность», учитывая «прорывы» в системе научного знания.

Смена научной парадигмы намечается по следующим направлениям:

-сочетание редукционизма и интегратизма, при котором, с одной стороны, не утрачивается стремление к пониманию отдельных вещей и явлений, а с другой, укрепляется понимание того, что лишь целостное восприятие мира даёт адекватное представление об объективной реальности;

-взаимосвязь эволюционизма и радикализма, в рамках которой развитие понимается не столько как линейный процесс, сохраняющий своё значение на конкретном историческом отрезке, сколько как феномен нелинейного характера, динамика которого определяется воздействием внутренних и внешних условий;

-динамика рационализма и иррационализма, позволяющая не только рассматривать реальность как объект логического постижения, но, учитывая её сложность, подключать к анализу нетрадиционные методы, использующие элементы иррационализма;

-переход от антропоцентризма к биосфероцентризму, в рамках которого эпицентром цивилизационного развития считается не человек, а система «человек-биосфера»;сохранение биосферного равновесия обеспечивает и конструктивное развитие человека в пространственновременной динамике.

Если в середине XX века доминировал «технический оптимизм» нередко абсолютизирующий перспективные возможности развития науки и техники, а в 70 – 80-х гг. – «экологический пессимизм», зачастую преувеличивающий бессилие современной цивилизации перед остротой глобальных противоречий, то к концу 90-х гг. превалирует «технологический рационлизм». Наука отнюдь не «демон зла», но и не «абсолютное благо». С её развитием связаны как положительные, так и отрицательные моменты. При этом усилия социума направляются на то, чтобы укрепить положительную составляющую науки и нивелировать по возможности её от-

58

рицательную составляющую. Сохранение высокого статуса фундаментальных исследований сочетается с расширением разработок прикладного характера, направленных на удовлетворение потребностей социума.

Вряд ли человечество откажется от фундаментальных исследований, не приносящих сиюминутных выгод, но требующих значительных затрат (освоение космического пространства, углубление в микромир, проникновение в Мировой океан и др.). Внимание, однако, в большей степени будет обращено на те направления науки, которые предусматривают удовлетворение социальных потребностей.

Схематично структуру научного познания можно представить следующим образом: эмпирический факт – научный факт – наблюдение – реальный эксперимент – модельный эксперимент – мысленный эксперимент

– фиксация результатов эмпирического уровня исследований – эмпирические обобщения – использования имеющегося теоретического знания – образ – формулирование гипотезы – проверка ее на опыте – формулирование новых понятий – введение терминов, символов и знаков – определения их значения – выведение закона – создание теории – проверка ее на опыте – принятие в случае необходимости дополнительных гипотез.

В этой схеме возможны переходы от одной позиции к другой, минуя предыдущую, и возвраты к предшествующим.

Отметим некоторые из возможных направлений «социализации» научного знания:

-Развитие физики высоких энергий способствует уточнению специфики элементарных частиц, приближает к построению единой теории поля;

-Исследования в области управляемого термоядерного синтеза переходят в сферу прикладных разработок, которые должны доказать эффективность и безопасность функционирования промышленных термоядерных реакторов;

-Получен опыт о степени опасности АЭС; мировое сообщество делает вывод о целесообразности (или нецелесообразности) форсированного перехода к альтернативным источникам энергии (гелиоэнергетика и др.)

-Химические исследования обеспечивают выход на уровень масштабного получения природных соединений, что будет способствовать смягчению проблемы мирового ресурсного дефицита;

-В биологических разработках намечается баланс между глубиной проникновения в суть живого (это особенно касается исследований человека) и возможностью использования полученных результатов на благо индивида и общества в целом;

-В процессе взаимосвязи фундаментальных и прикладных исследований обеспечивается, с одной стороны, прогноз возможных экологиче-

59

ских последствий конкретных научных и технологических разработок,

а с другой – их предотвращение;

-Прогресс наук о человеке создаёт не только условия для более углублённого понимания его сущности, но и предпосылки для его гармонического социокультурного и природного развития.

Аксиоматика научной методологии познания в принципе включает

несколько основных положений, которым необходимо следовать:

Sine ira et studio. Без гнева и пристрастия. Что означает: не имей предвзятого мнения и подвергай всё сомнению.

Substantia non sunt multiplicanda praeter necessitatem. Не множь сущно-

стей без необходимости. Иными словами, объясняй факты простейшим методом («бритва» Оккама).

Гипотеза должна быть проверяема экспериментально. Экспериментальные факты должны быть воспроизводимы другими

исследователями. Только в этом случае они будут считаться достоверными.

Теория должна строится только на достоверных фактах.

1.7.Естественно-научное понимание информационных технологий

Вто время как энтропия является мерой дезорганизованности, информация, переносимая некоторым потоком посланий, определяет меру организованности. Фактически, мы можем определить информацию, содержащуюся в послании, как отрицательную энтропию или отрицательный логарифм вероятности. При этом, чем больше вероятность послания, тем меньше информации оно содержит.

Н. Винер

Специалист – это тот кто знает некоторые привычные ошибки в данной области и умеет их избегать.

Н. Бор

Понятие «информация» достаточно широко используется в обычной жизни современного человека, поэтому каждый имеет интуитивное представление, что это такое. Но когда наука начинает применять общеизвестные понятия, она уточняет их, ограничивает использование термина строгими рамками его применения в конкретной научной области. Так, понятие информации, становясь предметом изучения многих наук, в каждой из них конкретизируется и обогащается. Понятие информации является одним из основных в современной науке. Значение информации в жизни общества стремительно растет, меняются методы работы с информацией, расширяются сферы применения новых информационных техно-

60