2. История естествознания. Основные этапы развития естествознания и смена типов научной рациональности

Уже в далекой древности люди пытались понять и объяснить себе природный мир. Знание его закономерностей было необходимо, прежде всего, в практическом плане (подготовка к смене времен года, к сезонам засухи, дождей и разлива рек, знание признаков плодородности почв, времени миграции животных). Тайные учения египетских, кельтских жрецов и древних шумеров были выдающимся воплощением знаний математики, астрономии, геодезии, механики, строительного дела. Семь тысяч лет известны гномон (солнечные часы), пять тысяч лет - египетский учебник по хирургии, месопотамские географические карты. Особое место занимала астрономия, решавшая как практические, так и мировоззренческие проблемы. Она дала толчок развитию математических исчислений, как движений звезд по небосклону, так и грандиозных сооружений, невозможных без предварительных проектов и расчетов. Уже тогда математическая техника опережала практические запросы, превращаясь в своего рода искусство для искусства, а иногда и в основу мистически-религиозных культов.

Астрономические предсказания поведения людей были хорошо развиты, и это не случайно. Существовало убеждение о единосущности всех элементов окружающего мира - людей, растений, животных, небесных тел. Это и было причиной антропоморфности картины мира в древние времена.

Убежденность в единосущности мира направляла мысль древних ученых на поиски некоей силы, поддерживающей закономерности, общие для всего мира. Естественно, что при этом порядок, утвержденный земными обычаями и нравами, связывался с высшим порядком, который мог быть прослежен в небесном мире. В действительности, однако, чаще происходило не выведение земного порядка из "вселенского", а, наоборот, бессознательная проекция на природный мир социального порядка.

У греков зачатки астрономии, механики, математики, медицины уже в IV-III веках до н. э. начали приобретать характер систем, не только связывающих воедино опытные данные, но и претендующих на обоснование изучаемых явлений и их отношений. Примечательно то, что технические средства, ремесла и искусство объединялись одним словом "техне" (искусство, мастерство, умение), что красноречиво характеризует образ жизни и мировосприятие древних греков, пронизанные ощущением красоты и гармонии мира, пониманием в нем места человека и его деятельности. Именно такое мировоззрение способствовало возникновению уже в V-IV вв. до н.э. зрелого продукта духовного творчества - античной философии.

В Греции создаются первые натурфилософские системы. Недостаток научных данных восполнялся в них полетом воображения, что делало неизбежным их спекулятивный (умозрительный) характер. Но этот путь породил не только "трех китов", но и представления об атомах. Возникает мысль о необходимости достижения, прежде всего, чистого, возвышенного, "незаинтересованного" знания, развитие же философии стало, по сути, формированием начал науки. Греки оказались предтечами современного знания - конечно, не в научных теориях, не в ответах на определенные вопросы, а в самих вопросах, их концептуальном содержании.

Проблема первоначала стала ключевой в античности, ибо даже хаос древних греков ("хайно" - разверзаться, зиять) имел смысл первоначала.

Наиболее характерными становятся: "Линия Демокрита": Фалес - вода в силу ее распространенности в мире; Гераклит - огонь, мерами вспыхивающий и мерами угасающий; Анаксимен - воздух, сгущающийся и разрежающийся, где даже боги есть сгущения воздуха, Демокрит - атомы, носящиеся в пустоте, уже в своей конфигурации несущие свойства образуемых из них элементов.

"Линия Платона" - альтернатива атомизму, которую можно назвать сдвигом внимания от ингредиентов (составляющих) к аксиомам. За первоначало принимались идеи - эйдосы. В соединении с пифагорейской математикой эта концепция привлекала тем, что вместо качественных и, по существу, бездоказательных спекуляций она оперировала схемами, основанными на математических расчетах.

Кстати, пифагореизм был не только математикой, но и целой философией, в которой природный и моральный порядок были неразрывно связаны: поиски математической и музыкальной гармонии - это путь к моральному усовершенствованию, к выработке жизненного пути, обеспечивающего гармонию с природой. Духовно здоровый человек подобен хорошо настроенному музыкальному инструменту. Платоново-пифагорейская программа позволила концентрироваться на конкретных движениях, видимых перемещениях светил, их расстояниях, что привело, в конечном счете, к величайшему достижению античной науки - космологической системе Клавдия Птолемея.

Для античной натурфилософии характерны космогонизм (учение о происхождении и развитии космоса) и космологизм (учение о его строении). Понятие "космос" долгое время имело смысл строя, порядка, красоты, соразмерности, гармонии.

Синтез двух ведущих натурфилософских концепций античности достигается у Аристотеля (384-322 до н. э.). Сохраняя деление мира на земной и божественный, он был убежден, что истинным бытием обладает любая конкретная, изменчивая вещь, а не только первооснова явлений природного мира. Любые природные явления, связанные в причинную цепь, целесообразны ("энтелехия"). Любая вещь под влиянием четырех классифицируемых Аристотелем причин (материальной, формальной, действующей и целевой) рождается, изменяется и гибнет. Объяснение процессов изменения, движения - одна из главных задач аристотелевской натурфилософии. Ведущим в ее решении был принцип естественных мест и естественных движений. В наивной форме этот принцип предопределил развитие механики.

После Аристотеля начался процесс специализации наук (механика, математика, картография, геодезия), появился уклон к достижению практических целей.

Крен в сторону такой практичности приводил к тому, что науки о природе, утрачивая теоретический характер, превращались в ее описания. Наука все более теряла интерес к своим основаниям. Вершиной практически нацеленной науки стала геоцентрическая астрономия Клавдия Птолемея (85-160). Небесная механика Птолемея строилась исключительно на астрономических вычислениях.

На смену античной культуре пришло христианское Средневековье. Свое название эпоха получила от своих современников в христианской Европе, как период между первым и вторым пришествием Христа. Ожидание Страшного суда накладывало эсхатологический отпечаток на весь образ жизни человека, вследствие чего, его взгляд был направлен не на внешний мир, а внутрь себя, служа главной цели - спасению души. Но это не "перерыв в ходе истории", "не мрачная темница духа", а важный тигль идей, необходимое связующее звено между античностью и эпохой Возрождения.

И если не было создано новых научных программ и концепций, были сохранены и переосмыслены ведущие темы и понятия античной мысли. Теоцентризм (теос – Бог) стал непреложной мировоззренческой и методологической нормой, исходным пунктом и решающим аргументом в обсуждении любых вопросов, а научный спор часто решался апелляцией к Священному писанию, при этом его результаты следовало включать в религиозную картину мира.

Начиная с XII века в Европе создаются университеты, в которых высшую ступень обучения составляла теология, а содержание семи "свободных искусств" античности (арифметика, геометрия, музыка, астрономия, грамматика, риторика, диалектика) использовалось для исчисления дат религиозных праздников, музыкального сопровождения службы, систематизации догматов.

В познании природы господствовал "схоластический эмпиризм". Исследование "книги природы" сводилось к расшифровке божественного замысла - к поиску различных "симпатий" и "антипатий" в природе, глубоко скрытых соответствий между вещами, их именами и знаками. Ученый представлялся как маг и чародей, выявляющий тайные знаки, символы и предзнаменования. Астрология и алхимия - характернейшие феномены эпохи.

Простор мысли сохранялся в различных комментариях, систематизациях и толкованиях (герменевтика). Огромное эвристическое (греч. "эврика" - поиск, открытие) значение имел так называемый метод "воображаемых допущений", основанный на теологической аргументации. Так в схоластической оболочке формировались идеи и методологические принципы естественнонаучного мышления.

Средневековье также изобрело порох, очки, стеклянное зеркало, механические часы, бумагу, шлюзы, книгопечатание и т. д. Развитие мореплавания, путешествия стали «средневековым путем» к «коперниканской» революции.

Эпоха Возрождения – возрождение интереса к античности (философии, искусству, науке), возрождение Человека, освобождение человеческого духа, научной и философской мысли. Что происходит в науке? Создание "земного яблока" - глобуса (М. Бехаим), открытие Америки, книгопечатания и типографии как сложной организации труда. Строятся астрономические обсерватории. Университеты приобретают светский характер.

Формируется принципиально новый взгляд на место и предназначение человека (в том числе человека науки). Провозглашаются не смирение и покорность, а активность личности в широком диапазоне все более раскрепощавшихся действий - от предпринимательства и государственной деятельности до науки и искусства. Подлинным творцом становится самоценная и самодеятельная личность, величайшее достояние человека - его мысль, знания, а мерило его действий - мастерство их выполнения. Возвеличивание человека как прекрасного творения природы неотъемлемо от преклонения перед самой природой. Натурфилософский пантеизм (обожествление природы) стал важнейшей предпосылкой научного типа мышления в естествознании. Природа - открытый познанию божественный образ. Бог дает природе бытие, а природа сообщает своим творениям движение.

Говоря о социокультурных предпосылках к созданию новой картины мира, новых принципов и норм естественнонаучного исследования, нельзя не сказать о Реформации (XVI), которая способствовала разрушению слепого поклонения авторитетам, допущению индивидуального толкования Писания, распространила и утвердила идею равенства, как в обществе, так и в природе.

Создание гелиоцентрической системы мира (Н.Коперник) - величайшее научное достижение Возрождения. Коперник выдвинул новую норму исследований: математическое совершенство искомой системы должно быть результатом ее соответствия реальности. Это требовало, в свою очередь, методологически взвешенного отказа от видимости, то есть рассмотрения небесных движений не с геоцентрической позиции, а с позиции стороннего наблюдателя, с "позиции Господа Бога". В таком случае единственным выходом было принятие таких аксиом, в числе которых - чрезвычайная удаленность звездного неба, центральное положение Солнца и движение Земли. При этом Коперник смело опирался на античное наследие (это стало возможным), но система аргументации была совершенно иной.

Новые принципы описания и объяснения привели к унификации, объединению небесных и земных движений. Осмысление новой системы мира вылилось в настоящую революцию.

Иоганн Кеплер завершил линию ренессансного пантеизма, опираясь на пифагорейскую концепцию "музыкальной гармонии" для аргументации необходимости круговых орбит движения планет. Исходя из гелиоцентрической системы, он обосновал центральное положение Солнца как "великого ректора" (управителя) Вселенной. То, что орбиты планет оказались не кругами, а эллипсами, в одном из фокусов которых все же было Солнце, лишь подтверждало совершенство замысла. Изучая орбиты семи известных тогда планет, он приписывал им не только отдельный тон, но и целые музыкальные фразы. Так были сформулированы законы обращения планет.

Законы Кеплера стали вехой, возвещавшей вступление науки в продолжавшуюся свыше двух веков эру механико-математического естествознания.

Классическая наука Нового времени органично сочетала эксперимент и математическое исследование природы. Анализ опытных данных представлял их как выражение математической логики устройства Вселенной. Ведущим методом была дедукция, то есть выведение теоретических следствий, которые подлежали эмпирической проверке. Более того, все чаще даже принципиально новые наблюдательные данные служили скорее подтверждением уже выработанных идей, чем их источником.

У Г.Галилея аргументация любых конкретных положений неотделима от методологического анализа (заметим, что переход от геоцентрической модели вселенной Птолемея к гелиоцентрической системе Коперника сопровождался и изменением их логик - то же, что и при переходе от физики Ньютона к физике Эйнштейна). Благодаря этому в научный обиход вошло построение особого, идеализированного мира для объяснения мира реального. Сам эксперимент стал научным именно в эпоху Галилея. Руководствуясь философским принципом единства материального мира, найдя в исследованиях машин и механизмов общие законы механического движения, он предложил распространить их на небесные движения. Резкое расширение теоретических горизонтов сопровождалось небывалым расширением горизонтов наблюдательных.

Английский философ Ф. Бэкон подчеркивал, что ученый - не маг и не факир, а "слушатель природы, ее интерпретатор - на основе метода, согласно с ее устройством". Важная роль при этом отводилась очищению разума от типичных заблуждений - идолов сознания. В "Новом органоне" он предложил идею построения общества на основе "естественных" законов, которая стала лейтмотивом общественной и научной мысли на целых два века.

Французский математик и философ Р.Декарт предложил концепцию субстанции (первоосновы) и ее атрибутов (неотъемлемых свойств). Понимая под материальной субстанцией вещество, он наделил ее такими атрибутами как протяженность, неделимость, непроницаемость.

В качестве концепции, способной осуществить идеалы абсолютного метода и добываемой с его помощи абсолютной истины, последовательно и неуклонно утверждался механицизм. Именно на границе проблем достоверного метода и достоверных оснований научного познания столкнулись концепции рационализма и эмпиризма. Для Р.Декарта и И.Канта достоверность усматривалась в самом устройстве человеческого разума, для Дж. Локка и Дж. Беркли в эмпирических, опытных основаниях. Идеалом научной истины была абсолютная, окончательная истина, "на все времена".

К концу ХIХ века наступает закат классического естествознания. Принципиально новые особенности в познание природы принесла квантовая концепция и сформировавшаяся на ее основе квантовая механика (Н.Бор, Э. Шрёдингер, М.Борн, Луи де Бройль). На основе изучения фотонов установили, что свет не только излучается и поглощается, но и переносится с помощью квантов. Затем было установлено наличие волновых свойств света. Дуализм волны-частицы - лишь одно из научных потрясений этой эпохи. В ходе экспериментов (реальных и мысленных) все более отчетливо подтверждалось, что даже пассивное наблюдение за микрообъектами изменяет характер их движения (в связи с взаимодействием приборов и частиц). Это влияние невозможно элиминировать (устранить) или учесть. Это привело к выработке понятия вероятности в описании квантово-механических явлений. Вероятностный, статистический характер присущ любым эволюционным процессам. Осмысление результатов квантовой механики привело к формулировке радикально новых концептуальных принципов – принципа неопределенности и принципа дополнительности. Суть принципа неопределенности (В.Гейзенберг) в том, что в квантовой механике при определении значений канонически сопряженных величин, координаты и импульса (скорости-энергии) чем точнее измерена одна из них, тем менее определенной является другая. Так, чем точнее определена энергия частицы, тем более "размыто" ее пространственное положение, и наоборот. Утешением может служить лишь то, что произведение неточностей не может превышать определенную величину, так называемую постоянную Планка. Но это не результат нашего несовершенства, а сложность самой природы.

Принцип дополнительности Н.Бора утверждает, что волновые и корпускулярные свойства, координаты и импульсы могут быть описаны только взаимодополняющим образом.

Эти принципы, а также концепция относительности А.Эйнштейна приобрели глубочайшее методологическое и мировоззренческое значение. Подробно мы будем говорить об этом в лекции, посвященной стратегиям неклассического естествознания.