1.2.10. Социальные функции естествознания

   Рассматривая закономерности развития естествознания, нельзя обойти вопрос о социальной функции естествознания. Однако этот вопрос настолько глубок и обширен, что вынесен в отдельную лекцию и подробно рассмотрен в ТЕМЕ 19. Поэтому охарактеризуем пока кратко суть проблемы.    Опасные последствия использования достижений современного естествознания вынуждают многих исследователей задуматься над вопросами о социальной функции естествознания, роли ученого и научного познания в современном мире.    Все отчетливее становится понимание того непреложного факта, что если не будут в геометрической прогрессии возрастать социальная ответственность ученых, роль нравственного, этического начала в науке, то человечество, да и сама наука, не смогут развиваться даже в прогрессии арифметической.    Наука не развивается в социальном вакууме, она является особым социальным инструментом, предназначение которого — обслуживание человека, его потребностей. Это особенно относится к современной биологии, которая активно служит удовлетворению человеческих потребностей через комплекс сельскохозяйственных и медицинских дисциплин. Человек все в большей степени становится объектом исследования, открываются новые возможности управления процессами его жизнедеятельности.    Быстрое развитие генетики человека и все более широкое использование ее результатов в системе здравоохранения, а также прогресс исследований в области общей и особенно молекулярной генетики вызывают острые дискуссии относительно возможностей применения новых методов и путей воздействия на биологические основы жизни, развитие и здоровье отдельного человека и всего человечества (см. ТЕМУ 19.1, 19.2).    Во всем мире тратятся миллионы долларов на исследования генетики. В недалеком будущем такие болезни, как СПИД или рак, будут лечить с помощью генов. Можно будет продлить человеку жизнь и сделать его значительно здоровее, обеспечить с помощью клонирования человека донорскими органами. Но здесь, как у любой медали, — две стороны: вследствие лечения будет происходить накопление в генофонде нации плохого материала, так как чем активнее будут лечит человека, тем хуже будет генофонд.    Каждый ученый, работающий в области генетики, должен сегодня занять четкую позицию, ибо упование на более мудрые будущие поколения служит тем, кто призывает к антигуманному использованию возможностей генетики, пусть даже в современных условиях еще фактически не реализуемых. Говоря о будущем генетики, оценке ее общественной и идеологической значимости, необходимо помнить, что принципы и нормы любой морали отражают реальные потребности реальных людей.    Вопрос о том, какие цели следует ставить, осуществляя определенные меры с помощью общей генетики человека, какие интересы людей должны быть удовлетворены, благодаря этим мерам, будет возникать всегда, так как от его решения зависит направление и обоснованность соответствующих исследований конкретных генетических мер.    Одним из реальных направлений генетики человека является возможность заранее предугадать пол ребенка, но американские социологи подсчитали, что это может повлечь за собой одностороннее предпочтение мужского пола, что приведет, по самым осторожным оценкам, к избытку новорожденных мальчиков в 7% дополнительно к естественному их избытку в 2,5%.    К очень перспективным направлениям относится так называемая генная инженерия (см. ТЕМУ 19.4), предметом исследований которой является как организм в целом, так и его молекулярный уровень: хромосомный, клеточный, а также уровень тканей, организмов и популяций. Американский публицист и футуролог О. Тоффлер, обобщая прогнозы некоторых ученых, пишет: “Мы сможем выращивать детей со зрением или слухом гораздо выше нормы, с необычайной способностью к различению запахов, с повышенной мускульной системой и музыкальными талантами. Мы сможем создавать сексуальных суператлетов, девушек с макси-бюстом...” Конечно, недооценивать грядущие успехи генной инженерии нельзя, но хочется надеяться, что человечество отойдет от животноводческого подхода и не даст превратить себя в подопытное стадо. Использование достижений биологии, в частности возможности воздействовать на генетическую структуру организма, не должно иметь серьезных негативных последствий.    Новые возможности открываются также при исследовании мозга человека. Ученые обнаружили, что если стимулировать у человека определенную структуру мозга, то возможности памяти и интеллекта возрастают в два раза. Эти работы сразу же сделали секретными, так как это можно использовать только для лечения, а не для того, чтобы человек стал умнее (см. ТЕМУ 20.4.5), ведь за все в жизни надо платить и не известно еще, чем заплатит человечество за эти знания.    В целом же можно отметить, что наука развивается в гармонии с гуманистическими идеалами и целями социального прогресса. Однако развитие науки неоднозначно по своим последствиям для человека. Любые научные открытия, теории и идеи можно использовать и употреблять во вред человечеству (например, смертоносное термоядерное и бактериологическое оружие). Имеются реальные опасности негативных изменений психики и генетики, вообще здоровья человека. Острота этой проблемы объясняется не только опасностью все увеличивающегося воздействия на человека канцерогенных факторов, ионизирующих излучений, химических мутантов, вредящих здоровью человека. Увеличиваются также масштабы экспериментирования на человеке. Возникает все более реальная опасность манипулирования его генотипом.    Высокая сущность науки как орудия познания природы состоит не только в удовлетворении, но и в определении наших духовных потребностей. Этические принципы науки не должны поэтому рассматриваться отдельно от социальных факторов, отрываться от общих этических и гуманистических ценностей человечества.    Социально-этическое и гуманистическое регулирование науки, к которому наука и общество в целом приходят как к жизненной необходимости, может и должно стать новой, гуманистической основой современного этапа развития науки.    Социальная ответственность ученого и свобода научного поиска не исключают друг друга. Предложения и действия в области генной инженерии должны находиться под действенным контролем общества. Это необходимо для защиты наследственных основ человечества, являющихся уникальным продуктом развития материи.

2.Прошло три стадии в развитии естествознания. В конце 20го века оно вступило в четвёртую. Этими этапами являются:

1. древнегреческая натурфилософия;

2. средневековое естествознание;

3. классическое естествознание Нового времени;

4. современное естествознание 20го века.

На первой стадии происходит накопление прикладной информации о природе, способах использования её сил и тел, непосредственное созерцание природы как нерасчленённого целого.

Особенностью данного этапа является пренебрежение частностями при общем охвате картины природы. Для периода Позднего Средневековья и Нового времени характерно добавление к процессу накопления знаний, теоретическое осмысление причин, особенностей изменений в природе и т.д. Появляются первые концепции объяснений изменений в природе.

В этот период Позднего Средневековья и Нового времени методики и теории объединяются в естествознание как целостную науку о природе. Итогом развития является создание целостной картины мира.

Древнегреческая натурфилософия.

Знания, которые накапливали древние люди, не были научными, т.к. не были систематизированными, они имели форму практического опыта.

Античная наука появилась в виде научных программ, в которых определялась цель- изучение процесса превращения Хаоса в Космос.

Первыми крупными представителями натурфилософии были Гераклит и Диоген. В своих утверждениях они руководствовались идеей о единстве сущего, о происхождении вещей из природного первоначала – воды, огня, воздуха. Они говорили о всеобщей одушевлённости материи.

Древние греки считали, что единственным инструментом познания может быть человеческий разум, тем самым, отвергая эмпирический способ познания.

Древнегреческая натурфилософия отличается вкладом в её развитие математики (Пифагор 580-500 гг. д.н.э.). Он считал, что Земля шарообразна, и вращается ещё и вокруг своей оси. Пифагорейцы в дальнейшем считали, что Земля и остальные светила движутся вокруг «центрального огня», и эти движения происходят по окружностям.

Так же важная черта понимания Пифагора – учение о числе. Он считал число основой Вселенной, говорил, что мир состоит из 5 элементов: земли, огня, воздуха, воды и эфира. Он связывал эти элементы с 5 видами правильных многогранников.

В 5-4- вв в Др. Греции возникает аналитическое учение, основателем которого был Демокрит (460-370 гг. д.н.э.). В основе этого учения лежит представление о мельчайших неделимых частицах материи – атомах. Все тела состоят из атомов. Атомы вечны и неизменны. А составляющие их тела изменчивы и преходящие. Атомы различают по форме и величине. Источником жизни, по Демокриту, являются круглые гладкие атомы, обладающие высокой подвижностью. Они движутся в пустоте по прямой линии.

 

Атомистические представления Демокрита были развиты Эпикур (341-270 гг. д.н.э.). Он ввёл ещё одну характеристику атомов – вес.

Считается, что высшее своё развитие древнегреческая натурфилософия получила в работах Аристотеля (384-322 гг. д.н.э.). Им были систематизированы и объединены все известные ему знания о мире. Его основными работами были: «Физика», «О небе», «О происхождении животных» и др. Он считал, что в основе бытия лежит первоматерия, она вечна и не может не из чего возникнуть. Её кол-во в природе неизменно, она способна лишь к превращениям. Возникновение тел, происходящее в результате происхождения окружающего мира, входит в понятие движения Аристотель сформулировал также понятие механики (скорость, сила и т.д.).

Космология Аристотеля носила геоцентрический характер. Она основывалась на том, что в центре мира – Земля. Она имеет форму шара и окружена водой, воздухом и огнём. За ними находятся сферы небесных светил.

После работ Аристотеля научное знание полностью отделилось от философии. Произошла дифференциация научного знания, выделились: математика, физика, география, основы мед.наук и др.

Одним из крупнейших учёных был Евклид. В своём труде «Начала» он привёл в систему все математические достижения своего времени; созданный им метод аксиом позволил ему создать геометрию, до сих пор носящую его имя.

Этот период натурфилософии характеризуется важными достижениями в механике. Учёным этого периода был Архимед (287-212 гг. д.н.э.). Он решил ряд задач по вычислению площадей поверхности, объёмов, ввёл понятие «центр тяжести», математическое понятие законов рычага, заложенные основы гидростатики.

Широкую известность получил «Закон Архимеда». Научные его труды нашли своё применение в практике – устройство для подъёма воды на большие высоты, системы рычагов, блоков для поднятия тяжести и др. Под его руководством были созданы системы для метательных действий.

Развитие науки в Средние века.

С конца 5 века в Европе началось Средневековье. Средние века отличаются резким усилением влияния церкви. В этот период возникает противоречие между наукой и богословием. Господствующее направление мысли было оторвано от реальной действительности. Поэтому в средневековой картине мира не было объективного закона. Мыслители искали связи не между явлениями, а между явлением и Богом. Предпочтение отдавалось религии, а не науке. Эта тенденция привлекла к таким формам развития науки, как патристика и схоластика.

Патристика – философское учение, утверждавшее несовместимость античной натурфилософии и религиозной веры. Одним из сторонников патристики был Аврелий Августин. Он связывал разум с душой, исключая из процесса познания тело. Он противопоставлял опыту и наблюдению откровение, которое, имея божественный характер, может быть источником истинного знания.

Схоластика стремилась дать теоретическое обоснование религиозному мировоззрению. Основными задачами схоластов были защита и систематизация религиозных догматов. Представитель – Фома Аквинский – утверждал, что человеку присущи 2 формы познания – чувство и интеллект. На основе чувственного опыта с помощью интеллекта человек абстрагирует в сознании «умопостигательные образы».

Схоластика и патристика имеют определённые различия: в патристике любое знание – результат откровения и принимается на веру. В схоластике наблюдается определённое отступление от этого тезиса и в некотором смысле – возвращение в натурфилософии.

Европейская наука переживала период упадка до 12 века, а на Востоке был прогресс науки. В истории науки известны такие арабские учёные, как Мухаммед Альбаттами (850-929гг – астроном), Ибн Юнас (950-1009гг - тригонометр), Ибн Рушд (1126-1198гг – философ, естествоиспытатель), Мухаммед Аль Хорезми (десятичная система счисления). Арабы достигли успеха в астрономии, математике, медицине, географии, логике, философии и т.д.

В этот период на Востоке развивается архитектура, арабы ввели в употребление цифры.

Средневековье не является эпохой только регресса и застолья. В недрах культуры развивается астрология, алхимия, магия и т.д. Они подготовили фундамент для астрономии и химии.

В этот период начинается математизация физики. В 11 веке страны Европы пришли в соприкосновение с арабами и их цивилизацией.

Естествознание эпохи Возрождения.

С 16го века характер научного прогресса меняется. В развитии науки появляются переломные периоды – кризисы. Их называют «научными революциями».

Первая научная революция – 15-16 вв – переход от Средневековья к новому времени – эпохе Возрождения. Её характерные черты:

1) восстановление интереса к античности;

2) начинает формироваться экспериментальное естествознание; начинается процесс дифференциации наук; интенсивно развивается механика, астрономия, появляется магнитный компас, совершенствуются географические карты, глобусы, появляются первые хим.лекарства; Иоганн Гуттенберг изобрёл книгопечатание;

3) возникновение идей гуманизма; основой мировоззрения является Бог, но затем возникает интерес к человеку как к личности.

Важный человек – Леонардо Да Винчи (1452-1519) – был убеждён, что познание идёт от частных опытов к научному обобщению. По его мнению, опят – критерий знания. Им был заложен период экспериментального естествознания.

Отправной точкой первой научной революции стало появление гуманистического учения – Н.Коперник (1473 – 1543). В 1543 году вышел его труд «Об обращении небесных сфер». По его мнению, в центре космоса – Солнце, вокруг которого вращаются планеты. Он считал, что, вращаясь вокруг Солнца, Земля вращается ещё вокруг своей оси.

Одним из его сторонников был Джордано Бруно (1548 - 1600). Он предложил новую полицентрическую картину мира. По его мнению, Вселенная вечна во времени, бесконечна в пространстве, вокруг бесконечного количества звёзд вращается много планет, которые могут быть заселены существами.

Естествознание Нового времени.

Эпоха Нового времени охватывает 300 лет – от 17 до 19 века. В этом периоде особую роль сыграл 17 век – это вторая научная революция. У истоков стояли Галилей, Ньютон, Кеплер.

17 век – период создания классической механики и экспериментального естествознания. Особенности механического естествознания были заложены Галилеем (1554 - 1642). Он сосредоточил основное внимание физики на: пространстве, времени, скорости, ускорении, силе, импульсе, тяготении и др. Используя построенные им же микроскопы, он установил, что Солнце вращается вокруг своей оси. У Юпитера он нашёл 4 спутника. Он первым поставил задачу получения количественного описания физических явлений. Он впервые использовал математические формулировки для описания физических законов. Он повторял, что знания берутся из наблюдений. Важнейшей его заслугой было установление того факта, что все механические явления протекают одинакого во всех системах отсчёта, которые движутся равномерно и прямолинейно (инерциальные системы отсчёта). Это положение является принципом относительности Галилея. Им были заложены основы современной физики.

Одной из крупнейших фигур был Иоганн Кеплер (1571 – 1630). Он внёс большой вклад в развитие астрономии и математики, разработал теорию солнечных и лунных затмений, уточнил величину расстояния между Землёй и Солнцем и т.д. Но главная его заслуга – открытие трёх законов движения планет. Его открытия проложили путь законам всемирного тяготения Ньютона.

3.МАТЕМАТИЗАЦИЯ НАУЧНОГО ЗНАНИЯ – процесс применения понятий и методов математики в естественных, технических и социально-экономических науках для количественного анализа исследуемых ими явлений. Хотя математизация научного знания началась давно, но только в период современной научно-технической революции приобрела большой размах и значение. Наряду с традиционными областями применения математики, какими являются механика, астрономия, физика и химия, ее методы стали проникать в такие отрасли науки, которые раньше считались не поддающимися математизации ввиду их особой сложности (биология, экономика, социология, лингвистика и др.).

Как и любая другая модель, математическая модель, во-первых, отображает некоторые существенные свойства и отношения оригинала, во-вторых, в точно определенном смысле замещает его и, в-третьих, дает новую информацию о нем. Однако в отличие от материальных моделей они являются разновидностями концептуальных моделей, которые отображают количественно-структурные отношения исследуемых процессов и являются оперативно-символическими по характеру применения. Часто такое моделирование характеризуют как искусство применения математики, причем перевод существенных факторов исследуемых явлений на язык математики считают самой трудной стадией моделирования. Поскольку во многих конкретных приложениях математики имеют дело с анализом величин и взаимосвязей между ними, то нередко математическую модель рассматривают как систему уравнений вместе с известными данными, необходимыми для ее решения (начальные условия, граничные условия, значения коэффициентов уравнения и т.п.). Однако для применения математики в новейших разделах естествознания, а также в социологии, психологии, лингвистике и т.д. приходится обращаться к неметрическим моделям, основанным не на измерении величин, а анализе абстрактных структур и категорий. Построение любой математической модели начинается с установления существенных для изучаемых явлений и процессов их качественных свойств и отношений, которые следует выделить от других несущественных факторов и моментов, затрудняющих исследование. Обычно эта стадия осуществляется в специальных науках. Дальнейший этап моделирования связан с формулированием найденных качественных зависимостей на точном языке математики, т.е. с «переводом» информации качественного характера на количественно-структурный язык. Для этих целей используют все теории и методы современной математики, но этот этап является едва ли не самой трудной частью математического исследования. Ведь для описания одних и тех же явлений могут быть построены самые разнообразные математические модели. Поэтому необходимо, чтобы модель не слишком упрощала изучаемые явления, но в то же время ее точность находилась в границах, определяемых условиями задачи. Характер математической модели, ее сложность и специфика определяются прежде всего природой тех реальных систем и процессов, которые она описывает. После того, как модель построена, ее исследуют на непротиворечивость, а главное – из нее выводят дедуктивные следствия, которые затем интерпретируют с помощью эмпирических данных. По расхождению или согласию следствий модели и результатов наблюдений и экспериментов делают заключение об адекватности модели реальности.

Основные формы и методы математизации научного знания связаны с теми типами моделей, которые применяются в различных науках. Они весьма разнообразны и многочисленны, начиная от простого счета и измерения и кончая сложнейшими структурными методами и современным математическим экспериментом. Среди них следует выделить, во-первых, метрические или функциональные методы, опирающиеся на измерение величин исследуемых процессов и выявление функциональных связей между ними; во-вторых, структурные методы, ориентированные не столько на измерение величин, сколько на анализ и взаимоотношение элементов, компонентов и подмножеств различных систем и математических структур. Нередко трудно выразить эти отношения определенным числом, хотя возможно представить их с помощью сравнительных терминов «больше», «меньше» или «равно» и использовать для их анализа структуры порядка. Еще большее применение в последние годы приобрели алгебраические и топологические структуры, напр., понятие графа, часто используемое для анализа малых социальных групп, организации и планирования перевозок, транспортных потоков и т.п.

Среди метрических средств математизации научного знания можно выделить детерминистические методы, основывающиеся на использовании функциональных моделей, начиная от классических дифференциального и интегрального исчислений и кончая функциональным анализом. Они получили наиболее широкое применение благодаря точности и достоверности получаемых из них результатов. Методы другого рода, называемые стохастическими, опираются на статистическую информацию о случайных массовых событиях и поэтому их предсказания имеют вероятностный характер. Долгое время именно последнее обстоятельство надолго задержало их использование в науке, но под воздействием запросов биологии, демографии, экономики и социологии вероятностно-статистические методы получили мощный стимул для развития и стали равноправными средствами математического исследования.

Появление и непрерывное совершенствование быстродействующих вычислительных средств открыло невиданные раньше возможности для применения математических методов в науке и других сферах деятельности. Если раньше из-за отсутствия таких средств приходилось значительно упрощать математические модели и получать приближенные результаты, то с изобретением компьютеров такая необходимость во многом отпала. Уже первые компьютеры могли заменить труд нескольких тысяч профессиональных вычислителей и по мере увеличения их быстродействия во 2 и 3 поколениях получили широкое применение всюду, где требовалось выполнить большой объем различных расчетов (управление производством, расчет траекторий ракет и искусственных спутников Земли, проектирование атомных реакторов и т.п.). Однако только с увеличением быстродействия и особенно «памяти» новых компьютеров они стали использоваться в научном исследовании, во-первых, для работы с ними пользователя в режиме диалога, во-вторых, для проведения математического, или вычислительного, эксперимента. Режим диалога дает возможность исследователю проверять гипотезы путем сопоставления их следствий с большим массивом эмпирических данных и соответственно корректировать их. Математический эксперимент является более мощным средством научного познания, ибо классические методы математизации научного знания опирались на сравнительно простые модели, которые можно было использовать только однократно, причем каждый раз осуществлять все операции заново. В отличие от этого при математическом экспериментировании программа вычислений и математическое обеспечение остаются неизменными, а экспериментирование совершается над математическими моделями путем изменения их параметров. После расчета различных вариантов модели их следствия сравниваются с данными эмпирических наблюдений и натурных экспериментов. Опираясь на эти результаты, можно выбрать наиболее оптимальную модель в качестве решения проблемы. Эффективность использования такого эксперимента зависит не столько от совершенства вычислительной техники, сколько от тщательного и глубокого исследования изучаемых процессов на качественном уровне. Сам такой эксперимент обычно предпринимается для решения крупных научно-технических и глобальных проблем (экологических, энергетических и др.). В некоторых процессах, изучение которых сопряжено с опасностью для жизни и здоровья людей, математический эксперимент остается единственным средством исследования (ядерная энергетика, термоядерный синтез, химические и другие вредные производства и т.д.).

Другим важным направлением применения математических моделей, алгоритмов и современных компьютеров являются исследования по искусственному интеллекту, одна из основных целей которых заключается в эффективном поиске нестандартных приемов решения интеллектуальных задач. Иногда простейшие такие задачи решаются путем простого перебора возможных вариантов и выбора среди них наилучшего, но при большем числе вариантов с этим не может справиться даже мощный компьютер. Между тем человеческий мозг решает подобные задачи значительно быстрее и экономнее, по-видимому, заранее исключая неправдоподобные варианты. Главная идея компьютерного эвристического программирования заключается в ограничении перебора различных вариантов или комбинаций решений путем использования соответствующей дополнительной теоретической или эмпирической информации с тем, чтобы исключить заведомо неверные варианты.

Возможности применения математических методов в любой конкретной науке зависят прежде всего от уровня ее теоретической зрелости. Это, конечно, не исключает их применения и на эмпирической стадии исследования. Однако эти методы являются достаточно элементарными (счет, измерения, сравнения и т.п.) и поэтому на теоретическом уровне требуется использовать более абстрактные математические модели и структуры.

Современная научно-техническая революция значительно ускорила процесс математизации научного знания и выдвинула на первый план проблему математического описания процессов, изучаемых в биологических, социально-экономических и гуманитарных науках. Первой и определяющей причиной математизации научного знания служит воздействие научно-технической революции на все сферы знания, в результате чего многие естественные, технические и частично экономические науки поднялись на качественно новый уровень развития. Введение более общих и абстрактных понятий и создание глубоких теорий в этих науках способствовало дальнейшей их математизации. В этом – вторая причина успехов современной математизации научного знания, которая представляет собой двуединый процесс, включающий рост и развитие конкретных наук, с одной стороны, и совершенствование методов самой математики, с другой. Наконец, третья причина математизации научного знания связана со всевозрастающим использованием все более эффективной электронно-вычислительной техники и других устройств по автоматизации интеллектуальной деятельности. Переворот в вычислительной технике оказал огромное влияние не только на математику и научное познание вообще, но вместе с алгоритмами управления и реализующими их компьютерами эта техника становится составной частью производительных сил современного общества. Замена тяжелого ручного труда машинами, автоматизация производственных процессов, гибкие технологии, промышленные роботы – все эти и другие перспективные направления технического прогресса связаны со все увеличивающимся применением компьютеров и тем самым математических методов исследования.

Объективной основой использования математических методов в конкретных науках служит качественная однородность изучаемых ими различных классов явлений. Именно вследствие такой однородности и общности они оказываются количественно и структурно сравнимыми и поэтому поддающимися математической обработке. Однако чем более сложными и качественно отличными оказываются формы движения материи, тем труднее они поддаются математизации. Самой математизированной наукой является механика, изучающая форму движения, в которой абстрагируются от качественных изменений тел и анализируют лишь результат их движения. Самой сложной и потому наиболее трудной для использования математических методов служит общественная форма, в которой приходится учитывать наряду с объективными различиями социальных систем и структур также субъективные стороны деятельности людей (их цели, волю, интересы, ценностные ориентировки и мотивации и т.п.). Поэтому количественные оценки нередко здесь тесно связаны с качественными, а иногда они отступают на второй план. Математизация научного знания будет эффективной только тогда, когда математизируемая наука будет достаточно зрелой, обладающей сложившимся концептуальным аппаратом. К сожалению, при нынешней моде на математизацию язык символов и формул, строгость и точность математических утверждений и доказательств оказывает гипнотическое влияние на людей, мало искушенных в ней и, главное, не понимающих сущности ее метода. В результате этого нередко за формулами перестают видеть реальное содержание изучаемых процессов.