Концепции современного естествознания

вводятся в модель, кодируются в ней, являются синтаксической стороной. Последний языковой компонент имеет большое значение при активизации модели при каждом приведении ее в действие.

Но в то же время модель в своей функции как структура для хранения знаний является связующим звеном между теоретическим и эмпирическим познанием. Фразу «нет ничего проще хорошей теории» следует воспринимать дословно. Формализованная теория позволяет описать большое число частных фактов с помощью наибольшего числа основных результатов. Следовательно, главное назначение теории – в уменьшении избыточности, обусловленной изобилием частных фактов, и связанных с этим более глубоким познанием закономерных связей.

В основе каждой модели лежит более или менее развитая теория отображаемого объекта; эта теория укладывается в синтаксически установленные рамки, в концепцию системы, положенную в основу конкретного построения модели.

Системная концепция фиксирует общие рамки модели, иначе говоря, определяет структуру памяти модели. Конкретная форма модели, в которой она может действовать в качестве замены только одного конкретного объекта, получается благодаря тому, что экспериментальные, т.е. эмпирические, данные приводятся в соответствии с этими рамками, т.е. для параметров модели, ее степеней свободы шаг за шагом устанавливаются всё более достоверные значения. В этом смысле каждая разработанная модель выражает компромисс между теорией и практикой, между теоретическими познаниями и эмпирическими данными.

Следует отметить некоторые вещи и процессы, используемые в процессе моделирования. Например, гибридная вычислительная система – комплекс из нескольких ЭВМ или вычислительных устройств (аналоговых и цифровых), объединенных единой системой управления. Её применяют при моделировании сложных систем, для оптимизации систем автоматического управления, решения нелинейных уравнений в частных производных и т.д.

Следует также упомянуть идеализацию – процесс идеализации, мыслительное конструирование понятий об объектах, процессах и явлениях, не существующих в действительности, но таких, для которых имеются прообразы в реальном мире (например, «точка», «абсолютно твердое тело», «идеальный газ»). Идеализация позволяет формулировать законы, строить абстрактные схемы реальных процессов.

Наконец, вероятностный автомат – устройство (система), автоматически изменяющее свое состояние в зависимости от последовательности предыдущих состояний и случайных входных сигналов. Вероятностный автомат используют при моделировании сложных процессов, например,

71

систем автоматического управления движением транспорта на перекрестке двух улиц.

Языки программирования также тесно связаны с моделированием. Это формальные языки для описания данных (информации) и алгоритма (программы) их обработки на ЭВМ. Основу языков программирования составляют алгоритмические языки. Первыми языками программирования были машинные языки, представляющие собой системы команд для конкретных ЭВМ. С развитием вычислительной техники появились более сложные языки программирования, ориентированные на решение различных задач: обработка экономической информации (КОБОЛ), инженерные и научные расчеты, обучение программированию, моделирование и другие.

Важный аспект построения моделей заключается в том, что модель должна быть в приблизительном смысле заменителем реального положения вещей, реальной системы. Следовательно, речь идет не только об уменьшении избыточности запоминания информации, но и о такой семантике и о таком синтаксисе модели, при котором ее поведение оказывается сравнимым с поведением реального объекта. Так представляется роль модели как замена объекта, по крайней мере, при моделировании реальных типов поведения. При постановке других целей моделирования роль модели, заключающаяся в том, чтобы быть в какой – то степени адекватной исходному объекту, должна пониматься аналогично.

Оптимизация описывает аспект управления или аспект синтеза. Поскольку речь идет о том, чтобы «не объяснить мир, но изменить его», то едва ли можно, теоретико-познавательную сторону моделирования отделить от функции управления, присущей модели, поэтому в духе компромисса на практике иногда приходится отказываться от возможного выигрыша в знаниях в пользу большей целенаправленности модели. Модель, построенная на основе системного анализа, должна быть существенным вспомогательным средством для отыскания решений.

При практических применениях мы, как правило, ограниченны в средствах, которые можно затратить на моделирование и оптимизацию; следовательно, автоматически сталкиваемся с требованиями построения моделей при минимальных затратах.

Для теории характерно, что ее положения получаются в результате обобщения частных фактов, а достоверность проверяется путем применения теории к случаям, которые хотя и охватываются теорией, однако не принадлежат области источников ее начальных положений. Факты, которые по области своей значимости не связаны с этими источниками, являются чисто эмпирическими и не могут рассматриваться как относящиеся к теории.

72

Издревле люди занимались моделированием. Возьмем, к примеру, Леонардо да Винчи. Как ученый и инженер он обогатил проницательными наблюдениями и догадками почти все области знания того времени, рассматривая свои заметки и рисунки как наброски к гигантской натурфилософской энциклопедии. Он был ярким представителем нового, основанного на эксперименте естествознания. Особое внимание Леонардо уделял механике, называя её «раем математических наук» и видя в ней ключ к тайнам мироздания; он попытался определить коэффициенты трения скольжения, изучал сопротивление материалов, увлеченно занимался гидравликой. Страсть к моделированию приводила Леонардо к поразительным техническим предвидениям, на много опережавших эпоху: таковы наброски проектов металлургических печей и прокатных станов, ткацких станков, печатных, деревообрабатывающих и прочих машин, подводной лодки и танка, а так же разработанные после тщательного изучения полёта птиц конструкции летательных аппаратов и парашюта.

Следующим примером моделирования может служить разработка модели Земли. В первой половине ΧΧ века норвежские, бельгийские, французские и русские путешественники обследовали приполярные области, составили их описания и карты. В 1909 г. А. Мохорович выделил планетарную границу раздела, являющуюся подошвой земной коры. В 1916 г. сейсмолог Б.Б. Галицин зафиксировал границу верхней мантии, а в 1926 г. Б. Гутенберг установил в ней наличие сейсмического волновода. Этот же учёный определил положение и глубину границы между мантией Земли и ядром. В 1935 г. Ч. Рихтер ввел понятие магнитуды землетрясения, разработал совместно с Гутенбергом в 1941 – 1945 гг. шкалу Рихтера. Позднее на основе этих сейсмологических и гравиметрических данных была разработана модель внутреннего строения Земли, которая остаётся практически неизменной до наших дней. С 1980 – 90-х. гг. развивается геофизическая томография, с помощью которой построены сейсмические разрезы нижней и верхней мантии, что в совокупности с геотермическими и другими геофизическими данными позволило осуществить качественное и количественное моделирование мантийной конвекции циркуляционного перемещения вещества мантии.

Запуски межпланетных космических аппаратов к Меркурию, Марсу, Венере, а также к более отдаленным планетам позволили также углубить знания о строении и эволюции Земли на основе сравнительного изучения планет. Полученные данные вместе со сведениями о структуре земной коры и глубинных недр планеты послужили основой для разработки моделей развития Земли, начиная с момента её образования из протопланетного облака.

После второй мировой войны интенсивное развитие получила техни-

73

ческая кибернетика. Одним из важнейших её направлений стало построение моделей, что в особенности проявилось благодаря разносторонней научной деятельности ИФАК. Вследствие этого возникло широко распространенное убеждение, будто построение моделей по существу равнозначно идентификации параметров в характеристиках определённых типов. Это представление неверно.

Развитие кибернетики в последние годы, давшее, в частности, системный подход к так называемым большим системам, который сильнее всего проявился в многообразных попытках глобального моделирования, привело к существенно более широкому пониманию моделирования.

При этом дело дошло до переосмысления источников модельных конструкций, которые собственно существовали еще задолго до периода бурного развития науки и техники. Оказалось, что с давних пор наиболее значительными науками, занимающимися построением моделей, была физика, в частности механика. Уже из традиционных подходов к описанию физических объектов можно получить существенные представления о построении моделей. Конечно, методология такого построения развилась далеко за пределы известного и обычного для физики.

В общем и целом, построение моделей и их оптимизация – главные направления междисциплинарных работ, дающие возможность надежного описания систем и процессов. Они являются предпосылками для целенаправленного использования их свойств в интересах общества.

Модели способствуют плодотворному производству во всех сферах жизни так как: сокращают издержки, показывают несостоятельность некоторых идей, экономят время (модели доводятся до совершенства и лишь затем на их основе начинается производство, строительство и т.д.).

Моделирование – одна из основных категорий научного познания, на идее моделирования базируется любой, в частности теоретический или практический, метод научного познания.

1.10. Антинаучные тенденции в развитии науки

Обязанности ученых – очищать мировоззрение современников от заблуждений.

Н. Кольцов

В науке должно искать идеи. Нет идей, нет и науки! Знание фактов только потому и драгоценно, что в фактах скрываются идеи; факты без идей – сор для голов и памяти.

В. Белинский

74

Настанет время, когда потомки наши будут удивляться, что мы не знали таких очевидных вещей.

Сенека

Простой человек полагает, будто наука – способ открытия новых истин. Между тем наука умеет только отличать бесспорные заблуждения от того, что может не быть заблуждением.

А. Азимов

С тех пор, как человечество обрело способность излагать мысли и опыт познания окружающей действительности, между знанием и незнанием образовалась промежуточная область, в которой нашлось место для описания загадочных действий колдунов, предсказаний астрологов, неопознанных летающих объектов и многого другого, что составляет предмет «альтернативной науки». В наше время, когда Россия и страны бывшего Советского Союза переживают глубокий экономический кризис, захлестнувший науку, когда существенно сократилось финансирование научных исследований, резко уменьшались тиражи научных, учебных и научно-популярных изданий, когда нет средств на приобретение научных журналов и книг, наблюдается небывалый рост публикаций (не только в газетах, но нередко и в научных изданиях) о колдунах, магах, астрологах, парапсихологах, НЛО и т.п., т.е. появился мощный поток антинаучной и антитехнологической информации, значительно возрос интерес к сверхъестественному, к отрицанию завоеваний разума и ко множеству других проявлений иррациональности и мистицизма. Такие симптомы - характерные признаки общества с нездоровой экономикой - указывают на весьма опасные устремления в обществе, которое до недавнего времени считало себя приверженным науке, рациональным и как бы основанным на «научных» принципах [1].

В романе Ф. Рабле «Гаргантюа и Пантагрюэль» магистр Ионатус доказывает, что Гаргантюа должен вернуть большие колокола, унесенные им с башен собора: «– Вот я вам сейчас докажу, что вы должны мне вернуть их! Я рассуждаю следующим образом: всякий колокол колокольный, на колокольне колокольствующий, колоколя колоколительно, колоколение вызывает у колокольствующих колокольственное. В Париже имеются колокола. Что и требовалось доказать».

Причины современного кризиса «обусловлены той упрощенной, даже механистической моделью социального развития, которая до сих пор владеет умами», считает профессор Сергей Петрович Капица. У многих людей образование остановилось на механистической картине мира, и они не могут (а чаще всего не желают) разобраться в новых для них явлениях. Обилие плохо или неверно воспринимаемой информации, как правило,

75

ведет к сотворению мифов, и постепенно, в обществе вера в нечто непостижимое для разума приобретает доминирующее значение.

На пути познания законов действительности возможны два ошибочных подхода. В первом отрицается все ранее известное и предлагаются новые теории, которые, по мнению авторов, способны наиболее полно и правильно описать исследуемый объект. С таким подходом вряд ли можно полностью согласиться: в процессе развития науки, как правило, отвергается и заменяется чем-то новым далеко не все. Обычную систему научных понятий расширяют, выдвигают более общие теории. При этом подразумевается: все то, что мы знали раньше – только часть того, что мы знаем теперь. Например, классическая механика Ньютона верна, но только для сравнительно медленных движений, т. е. для скоростей, значительно меньших скорости света в вакууме. Таким образом ее место уточнено, но она не отвергнута, не выброшена, не забыта и не объявлена шарлатанством.

Во втором подходе к познанию законов действительности нет полного отрицания того, что известно, но предлагаемые идеи рассматриваются в совершенно другой плоскости. Преимущественно такой подход и приводит к антинаучным тенденциям, которые активизируются в последнее время и являются одним из многих следствий безысходности и разочарованности людей во всем происходящем.

Наука и антинаучные тенденции сосуществуют с древних времен. Наука с тех пор неузнаваемо изменилась: открыты новые законы, появилось множество методов и теорий, подтверждающихся практикой; а околонаучные представления остались на прежнем уровне.

Благодатная почва для околонаучных представлений возникает и в том случае, когда гипотеза принимается за истинную теорию, которая якобы легко доказывается экспериментом, пока еще никем не проведенным. Причем часто просто пренебрегается экспериментальным доказательством либо предполагается, что его должен провести кто-то другой. И здесь нельзя не согласиться с немецким писателем и философом И.В. Гете (1749 – 1832): Гипотеза нужна, как нужны леса для постройки зданий, но плохо, если леса принимаются за построенное здание.

Вистории науки Нового времени, в идеях Коперника и Везалия, Кеплера и Галилея, Декарта и Бэкона, в утверждении научного метода, опыта над силой авторитета прослеживаются начала современного рационального мышления. Блестящим примером тому служит классическая физика, подлинным триумфом которой стала небесная механика Солнечной системы – быть может, самое яркое событие в истории развития знаний человека за все времена.

Всередине 60-х XX века председателю Сибирского отделения

76

РАН академику М.А. Лаврентьеву было предписано создать отдел телепатии. Отдел был организован, но Лаврентьев поставил условие: через несколько лет должна быть проверка. Такая проверка состоялась под председательством нынешнего академика РАН Б.А. Чирикова. Никаких достоверных результатов комиссии обнаружить не удалось, и отдел закрыли.

Наука оперирует только такими вещами, которые можно повторить. Ни один опыт, который брались проверить физики, не подтвердил наличие экстрасенсорных способностей человека.

Суеверия, культы и мистика с поразительной неизбежностью возникали и возникают во время кризиса общества. Сегодня это –парапсихология и экстрасенсы, ясновидение и астрология, снежные люди и летающие тарелки. Важен поразительный интерес ко всему неочевидному и невероятному. Именно такой интерес становится индикатором неустроенности общества, свидетельствует об уходе от действительности, о потере смысла и цели жизни как обществом, так и отдельной личностью.

Астрология сегодня заняла нишу «между веропослушным догматизмом религии и причинно-следственным догматизмом науки», как выразился один из современных предсказателей судеб Ф.К. Величко. Если раньше составление гороскопа требовало большого труда и больших знаний, то теперь персональный компьютер существенно облегчил эту работу, поэтому лишь по-настоящему образованный человек может дать компетентную оценку той или иной новинки или предсказанию. Практику астрологов достаточно красноречиво характеризует тот факт, что они составляют начальные гороскопы по 12 «домам» (зодиакальным созвездиям), пользуясь астрологическими указаниями, выработанными еще в третьем веке до нашей эры. Но с тех пор из-за прецессии оси Земли относительно плоскости орбиты система небесных координат сместилась, и Солнце в точке весеннего равноденствии уже давно не в созвездии Овна, а Рыб, и свой годовой путь оно проходит через 13 созвездий.

Особый счет следует предъявить средствам массовой информации. В странах бывшего Советского Союза гласность привела к очень важному раскрепощению общественного сознания. По существу глубокие и благотворные перемены коснулись самих его основ. Однако вместе с исключительно важными и принципиально значимыми переменами оказались развязанными силы иррационального, потустороннего и мистического, силы, которые долгие годы сдерживались как мощью власти и прямой цензурой, так и верой в правоту официальной линии. Сейчас же все запреты сняты, а общая ситуация такова, что иррациональные стремления оживились, следуя давней тенденции к своему проявлению в моменты кризиса.

Несколько лет назад при Минобороны и Генштабе появился военный астролог капитан 1-го ранга А. Бузинов. Его идея «гениально проста»: са-

77

молеты, корабли, танки так же, как и люди, имеют день рождения, и если по звездам можно предсказать судьбу человека, то же самое можно сделать и для военной техники. Газеты сообщили, что Бузинов предсказал трагедию «Комсомольца», «Эстонии», самолета «Руслан». Только говорили об этом уже после катастроф.

Г-ну Бузинову следует сделать десяток прогнозов и опубликовать их в СМИ, а через год пустьчитатели проверят.

На все происходящее можно взглянуть и с другой стороны. По существу происходит смена одной системы мифов другими, которые попрежнему отражают лишь альтернативное мифологическое мышление.

Отступление к мифологическому мышлению, некритическому восприятию наблюдаемых явлений, а затем переход к примату веры над знанием никоим образом не означают создание некой новой альтернативной науки, системы знаний, отличных от установленных длительным процессом развития мировой науки. Мы видели печальные результаты такого опыта в биологии при утверждении Лысенко так называемого учения, насаждавшегося уже политическими методами. К сожалению, опасность такого рода событий не исключена и сегодня. Хотелось бы быть уверенным в том, что наука в конечном итоге устоит в борьбе со всеми, кто нападет на ее завоевания, будь то квантовая механика или эволюционное учение.

В отношении анти- и псевдонаучной практики всегда поражает не столько прямая безграмотность таких попыток, сколько пренебрежение основами научного метода. Более того, самые рьяные "новаторы" отрицают сам метод науки. Теория познания и методология науки действительно относятся к одной из сложных и интересных глав философии науки, однако поразительна та легкость, с которой отбрасываются не только многолетний опыт науки, но и элементарные требования логики, даже здравого смысла.

Сегодня, как никогда, важна развернутая работа не только и не столько по критике и переосмыслению прошлого, сколько по исследованию путей в будущее, поиску новых идей и идеалов. Помимо вопросов экономики, это, наверное, самый значительный социальный заказ отечественной науке и культуре. Прошлые идеи себя исчерпывают или исчерпали, и если мы не заполним образовавшуюся пустоту, то она будет занята еще более старыми представлениями и фундаментализмом, утвержденными уже силой и авторитетом власти. Именно в этом состоит сегодня вызов разуму, уход от которого мы наблюдаем.

Неофициальная наука отводит торсионным полям основную роль в превращении пространства-времени, существовании так называемых полей разумов, носителей сознания и прочих шокирующих физическую общественность чудес. Один из авторов теории торсионных полей Анатолий

78

Акимов – директор Института теоретической и прикладной физики РАЕН.

В принципе современная физика не отрицает возможности существования торсионных полей. Но даже если они и будут найдены, то лишь в виде чрезвычайно малой добавки к полю тяготения, то есть к гравитационному полю. Пока их не удается обнаружить с помощью самых чувствительных современных приборов. Тем временем г-н Акимов обещает обнаруживать под землей нефтяные месторождения, мгновенно (в миллиарды раз быстрее скорости света!) пересылать информацию в любую, точку Земли, армию противника привести в состояние полного идиотизма.

Гравитационные волны физики признают, хотя их пока не наблюдали. А торсионные поля отрицают. Почему? Имеется немало наблюдений, подтверждающих существование гравитационных волн. Готовится и эксперимент по их прямому обнаружению. Но ни в одном даже косвенном эксперименте существование торсионных полей пока не подтверждено. Девять лет назад бюро Отделения общей физики и астрономии АН СССР

объявило, что деятельность Центра нетрадиционных технологий, возглавлявшегося Акимовым, «имеет признаки крупномасштабной аферы».

Сегодня мы видим также увлечение всевозможными псевдорелигиозными культурами, верованиями, в основном восточного толка, с поразительным упорством распространяющимися среди молодежи и интеллигенции, особенно той, которой не хватает культуры и образованности.

Во многих случаях прослеживается связь между антинаучными, антитехнологическими тенденциями и самыми реакционными проявлениями общественного сознания. Именно эта связь может быть сигналом истинной опасности, куда большей, чем поиски иррационального.

Политический экстремизм возникает именно на основе подобных настроений, и здесь есть прямая угроза тем очень важным и существенным изменениям, которые происходят в стране.

Глубокий интерес к неизвестному, будь то наше личное будущее или поведение далеких миров, вел человечество по пути великих открытий. Мы не можем винить людей в том, что такие истинно человеческие мотивы поведения иногда приводили к ошибочным положениям и никогда не были столь прямыми и последовательными, как впоследствии представляется логическому уму и холодному рассудку.

Разумеется, есть искренне заблуждающиеся, есть не вполне здоровые люди. Среди них немало, увлеченных магией цифр. Каких только констант они не находят! В таких случаях вспомним старую шутку про число «π». Если помните, в свое время бутылка водки стоила 2 рубля 87 копеек, а четвертинка – 1 рубль 49 копеек. Так вот, если 1,49 возвести в степень 2,87, то получится число «π» с точностью до нескольких знаков после за-

79

пятой.

Но сегодня, более чем когда бы то ни было, мы должны уделять внимание распространению и укреплению научных представлений о мире и о себе, видя в фундаментальных научных идеях часть общей культуры. Не потому, что их можно напрямую противопоставить суевериям и мистике. Последовательные и постоянные усилия по пропаганде науки как части современной культуры более важны для будущего и особенно для молодого поколения.

1.11. Общие закономерности современного естествознания

Спрашивайте природу, она хранит все истины и на вопросы ваши будет отвечать всем непременно и удовлетворительно.

Р. Бэкон

Гипотезы – это леса, которые возводят перед зданием и сносят, когда здание готово.

И.В. Гете

Нас всех подстерегает случай.

А. Блок

1.Наука является одним из этапов эволюции человеческой культуры. Пройдя несколько предварительных стадий от античности до эпохи Возрождения, наука в своей развитой форме вобрала достижения других отраслей культуры, в том числе философии и религии, представляя собой в целом качественно новое явление.

2.Изначально в науке присутствовало противоречие двух ее целей, которое затем породило противоречивость результатов: с одной стороны, наука была средством нахождения истины о мире, а, с другой, была нацелена на обеспечение господства человека над природой и ее преобразование.

3.Тесная взаимозависимость науки и техники своеобразна, так как у каждой из этих отраслей культуры есть специфика, заключающаяся в том, что наука изучает мир, а техника его преобразует.

4.Развитие науки становится международным делом. Совместные исследования ученых различных, стран необходимы сейчас для достижения значительных результатов, так как:

а) требуются громадные средства; б) некоторые исследования интернациональны по своему содержанию.

5.Предмет естественных наук составляют отдельные ступени развития природы или ее структурные уровни.

6.Наука постоянно обогащается новыми методологическими

80