Раздел 1. Эволюция научного метода и естественнонаучной картины мира
Естествознание в системе науки
Естествознание – это раздел науки, основанный на воспроизводимой эмпирической проверке гипотез и создании теорий или эмпирических обобщений, описывающих природные явления.
Предмет естествознания – факты и явления, которые воспринимаются нашими органами чувств. Задача ученого – обобщить эти факты и создать теоретическую модель, включающую законы, управляющие явлениями природы. Следует различать факты опыта, эмпирические обобщения и теории, которые формулируют законы науки. Явления, например тяготение, непосредственно даны в опыте; законы науки, например закон всемирного тяготения, – варианты объяснения явлений. Факты науки, будучи установленными, сохраняют свое постоянное значение; законы могут быть изменены в ходе развития науки, как, скажем, закон всемирного тяготения был скорректирован после создания теории относительности.
В науке признается истиной то положение, которое подтверждается воспроизводимым опытом. Основной принцип естествознания гласит: знания о природе должны допускать эмпирическую проверку. Не в том смысле, что каждое частное утверждение должно обязательно эмпирически проверяться, а в том, что опыт в конечном счете выступает решающим аргументом принятия данной теории.
Естествознание в полном смысле слова общезначимо и дает «родовую» истину, т. е. истину, пригодную и принимаемую всеми людьми, поэтому оно традиционно рассматривалось в качестве эталона научной объективности. Другой крупный комплекс наук – гуманитарных, – напротив, всегда был связан с групповыми ценностями и интересами, имеющимися как у самого ученого, так и в предмете исследования. Поэтому в методологии гуманитарных наук наряду с объективными методами исследования приобретает большое значение переживание изучаемого события, субъективное отношение к нему и т. п.
От технических наук естествознание отличается нацеленностью на познание, а не на помощь в преобразовании мира, а от математики – тем, что исследует природные, а не знаковые системы.
Следует учитывать различие между естественными и техническими науками, с одной стороны, и фундаментальными и прикладными – с другой. Фундаментальные науки – физика, химия, астрономия – изучают базисные структуры мира, а прикладные занимаются применением результатов фундаментальных исследований для решения как познавательных, так и социально-практических задач. В этом смысле все технические науки являются прикладными, но далеко не все прикладные науки относятся к техническим. Такие науки, как физика металлов, физика полупроводников, являются естественными прикладными дисциплинами, а металловедение, полупроводниковая технология – техническими прикладными науками.
Итак, основные различия между естественными, гуманитарными и техническими науками заключаются в том, что естествознание изучает мир как он существует независимо от человека, гуманитарные науки изучают духовные продукты человеческой деятельности, а технические – материальные продукты человеческой деятельности.
Однако провести четкую грань между естественными, гуманитарными и техническими науками в принципе нельзя, поскольку имеется целый ряд дисциплин, занимающих промежуточное положение или являющихся комплексными по своей сути. Так, на стыке естественных и общественных наук находится экономическая география, на стыке естественных и технических – бионика, а комплексной дисциплиной, которая включает и естественные, и общественные, и технические разделы, является социальная экология.
Отдельно от трех циклов наук существует математика, которая также подразделяется на отдельные дисциплины. Из трех циклов математика ближе всего к естествознанию, и связь эта проявляется в том, что математические методы широко используются в естественных науках, особенно в физике.
Цели и задачи естествознания
Цели естествознания:
– познание законов природы и создание на этой основе картины мира, а также понимания характерных особенностей современного этапа развития науки; знание универсальных методов познания и законов развития природы, общества и человека (непосредственная, ближайшая цель);
– содействие практическому использованию этих законов (конечная цель).
К числу задач следует отнести:
– изучение концептуальных основ и фундаментальных законов природы;
– формирование общих представлений о материальной первооснове мира;
– формирование представлений об основных этапах развития науки и смене научных парадигм как качественном обновлении естественно-научного знания;
– понимание логики и закономерностей развития науки;
– понимание принципов преемственности естественно-научного знания по мере усложнения природных систем;
– осознание проблем, связанных с отношением между человечеством и природой;
– понимание универсального эволюционизма как основополагающего принципа развития природы, общества и человека.
Естественные науки вместе с науками о человеке и обществе, искусством, литературой являются составными частями общечеловеческой культуры.
Специфика и взаимосвязь культур
Основные признаки культур:
|
Специфика естественно-научной культуры |
Специфика гуманитарной культуры |
|
знания о природе отличаются высокой степенью объективности и достоверности (истинности) |
системообразующие ценности гуманитарного знания определяются и активизируются исходя из социальной позиции человека |
Взаимосвязь естественно-научной и гуманитарной культур:
имеют общую культурную основу;
представляют собой высшую форму человеческих знаний;
взаимно координируют в общей системе духовной деятельности;
стимулируют появление новых междисциплинарных отраслей знания на стыках естественных и гуманитарных наук.
Выделение и объединение самостоятельных наук идет разными путями. Например, может быть сформулирован предметный подход, соответствующий последовательной связи объектов природы, их развитию и переходу одних в другие.
Возможно множество вариантов, границы между составными частями естествознания являются искусственными. Именно здесь возникают пограничные, наиболее интенсивно развивающиеся области знаний, такие как физическая химия, химическая физика, биофизика, астрофизика, геохимия, физика белка, биохимия и т. п.
Физика, химия, биология и геология относятся к фундаментальным отраслям современного естествознания и образуют стержень классификации естественных наук.
Главными путями взаимодействия являются следующие:
– изучение одного предмета одновременно несколькими науками (например, изучение человека);
– использование одной наукой знаний, полученных другими науками, например, достижения физики тесно связаны с развитием астрономии, химии, минералогии, математики используют знания, полученные этими науками;
– использование методов одной науки для изучения объектов и процессов другой. Например, чисто физический метод – метод «меченых атомов» широко применяется в биологии, медицине, химии;
– взаимодействие через технику и производство, осуществляемое там, где используются данные нескольких наук, например, в приборостроении, космосе, военной промышленности и т. д.;
– взаимодействие через изучение общих свойств различных видов материи. Примером может служить кибернетика – наука об управлении в сложных динамических природных системах, использующих обратную связь.
Специфика и взаимосвязь естественнонаучного и гуманитарного типов культур
Понятием «культура» обозначаются различные явления: сорта растений, выведенные специалистами в ходе селекционной работы; процессы совершенствования телесных, нравственных и умственных качеств человека; совокупность обычаев, традиций, верований и образа жизни народов; особый неприродный тип бытия, созданный человечеством в его истории и постоянно воспроизводимый в течение жизни поколений; системы положительно значимых ценностей в жизнедеятельности людей и т. д.
Исходный признак культуры выделяется через соотношение с природой. Объект есть достояние культурной реальности, если он обработан или переделан людьми для удовлетворения их потребностей. В этом контексте все созданное человечеством есть культура. Таково расширенное понимание специфики культуры. Однако предельно общие понятия часто не заключают в себе сколько-нибудь значительного научного потенциала, если они не раскрываются полностью в своем содержании. Выражения типа «все» и «ничего» могут быть поняты как тождественные. Поэтому ученые стремятся к более конкретному объяснению явлений и выражающих их понятий. Одним из путей объяснения понятия «культуры» является ее инструменталистская трактовка. Культура – это система средств человеческой деятельности, благодаря которой программируется, реализуется, стимулируется активность индивида, групп, человечества в их взаимодействии с природой и между собой. Эти средства создаются людьми, постоянно совершенствуются и состоят из трех содержательных типов культур – материальной, социальной и духовной.
Материальная культура – совокупность вещественно-энергетических средств бытия человека и общества. Она включает разнообразные факторы: орудия труда, активную и пассивную технику, физическую («телесную») культуру индивида и населения, благосостояние человека и общества и т. д.
Социальная культура – система правил поведения людей в различных видах общения и специализированных сферах общественной деятельности. Она включает этикет, профессиональную, правовую, религиозную, светскую, нравственную, экономическую и другие разновидности нормативной деятельности. Духовная культура – это составная часть культурных достижений человечества. Она представляет собой многообразную систему знаний, состояний эмоционально-волевой сферы психики и мышления индивидов, а также непосредственных форм их выражений – знаков. Универсальный знак – язык – естественный и искусственный, звуковой (речь) и письменный.
Основные виды духовной культуры – мораль, право, мировоззрение, идеология, искусство, наука и т. д. Каждый из этих видов духовной культуры состоит из относительно самостоятельных разновидностей. В предметной области науки относительно четко выделяются системы знаний о природе – естествознание (естественные науки) и системы знаний о позитивно значимых ценностях бытия индивида, групп, государства, человечества – гуманитарные науки. До последовательного оформления науки как самостоятельной части культуры человечества знания о природе и ценностях общественной жизни входили в иные состояния духовной культуры: практический опыт, мудрость, народная медицина, моральные системы этносов, натурфилософия и др. Данное обстоятельство дает право трактовать понятия «естествознание» и «гуманитарное знание» не в качестве естественных и гуманитарных наук, а в значении более широкого комплекса научных и ненаучных видов знаний. Однако в условиях культуры XX в. такая трактовка непродуктивна. Поэтому чаще всего исходят из того, что современная естественнонаучная и гуманитарная разновидности культуры основаны на научном знании. С учетом того обстоятельства, что отдельный человек не в состоянии усвоить весь объем информации, накопленный науками, понятие «естественно-научная культура» указывает на три слоя реальности:
1. совокупный исторический объем информации, полученный в процессе изучения природы и общества;
2. объем информации о данных сферах бытия, который в сокращенно-концентрированной форме актуализирован и доступен усвоению;
3. фактически усвоенное индивидом, специалистом содержание накопленного и актуализированного знания о природе и общественных ценностях.
Сфера исследования природы естественными науками, по сути, неисчерпаема. Она включает объекты микро-, макро- и мегамиров. В более популярном изложении это означает, что естествознание исследует неорганическую и органическую природу Земли и Вселенной.
Основные науки о неорганической природе – физика, химия, физическая химия и многочисленные подразделения. Комплекс биологических наук исследует живую природу, начиная от доклеточного уровня и кончая биосферой. Специфику планетного вещества Земли изучает геология и другие науки. Вселенная является объектом познания астрономии, астрофизики, астрохимии. Математика исследует все сферы бытия природы, где выявлены количественные закономерности. Методы математики проникают и в науки об обществе. Гуманитарная культура основывается на знаниях этики, религиоведения, юриспруденции, искусствознания, философии, литературоведения, педагогики и других наук. Системообразующие ценности гуманитарных наук – гуманизм, идеалы добра, истины, красоты, совершенства, свободы и т. д. Эти ценности имеют решающее значение в целеполагающей деятельности людей, так как поднимают человека от состояния животного эгоизма к всесторонней общественной жизни. Те или иные группы ценностей и соответственно виды гуманитарной культуры могут наполняться специфическим социальным содержанием. Их общественная значимость относительна и утверждается в соответствии с той или иной ролью, которую они играют в определенную историческую эпоху. Например, религиозные ценности католицизма доминировали в общественной жизни государств западной Европы в XI–XIV вв. В настоящее время в этих государствах превалируют политические и правовые ценности (демократия, права человека и т. п.). Существенную роль в современной индустриальной цивилизации играют экономические и утилитарно-практические ценности, в которых осмысливаются явления материальной культуры.
Важно подчеркнуть, что и в гуманитарном знании, и в целом в гуманитарной культуре существенным образом представлены интересы субъекта. Поэтому неизбежны различные варианты осмысления и оценки «позитивности» одних и тех же общественных явлений для того или иного человека, группы, социума, государства. В этом и заключается специфика гуманитарной культуры. Естественнонаучная культура во многом исключает субъективизм ученого. Выделим основные признаки (показатели) рассматриваемых видов культур. Специфика естественнонаучной культуры состоит в том, что знание о природе постоянно совершенствуется, отличается высокой степенью объективности, представляет собой наиболее достоверный (истинный) слой массива человеческого знания, имеющего большое значение для существования человека и общества. Кроме того, это глубоко специализированное знание. Для «рядовых» потребителей естественнонаучной культуры необходимы научно-мировоззренческие популярные «переводы» (толкования) знаний о природных объектах. В любом случае для человека вообще естественнонаучная культура есть важнейшее средство социализации, а для многих специалистов – решающее условие их эффективной деятельности.
Специфика гуманитарной культуры состоит в том, что знание о системе ценностных зависимостей в обществе активизируется исходя из принадлежности индивида к определенной социальной группе. В основе актуализаций нередко лежат общечеловеческие ценности (гуманизм, демократия, права человека, нормы морали и т. д.). Все это имеет решающее значение в социальной адаптации индивида. Проблема истинности решается с учетом знания об объекте и оценки полезности этого знания познающим или потребляющим субъектом. При этом не исключается возможность толкований, противоречащих реальным свойствам объектов, насыщенность теми или иными идеалами и проектами будущего.
Взаимосвязь естественнонаучной и гуманитарной культур заключается в следующем:
• они имеют единую основу, выраженную в потребностях и интересах человека и человечества в создании оптимальных условий для самосохранения и совершенствования;
• осуществляют взаимообмен достигнутыми результатами (это нашло свое выражение, например, в этике естествознания, рационализации гуманитарной культуры и т. п.);
• взаимно координируют в историко-культурном процессе;
• являются самостоятельными частями единой системы знаний науки;
• имеют основополагающую ценность для человека, ибо он выражает единство природы и общества.
Антропная основа естественно-научной и гуманитарной культур приобретает на рубеже XX–XXI вв. первостепенное значение.
Характерные черты науки
Универсальность – научные знания истинны для всего универсума при тех условиях, при которых они добыты человеком. Научные законы действуют во всей Вселенной, как, например, закон всемирного тяготения.
Фрагментарность – наука изучает не бытие в целом, а различные фрагменты реальности или ее параметры; сама же делится на отдельные дисциплины. Понятие бытия как философское не применимо к науке, представляющей собой частное познание. Каждая наука как таковая – это определенная проекция на мир, как бы прожектор, высвечивающий области, представляющие интерес для ученых в данный момент.
Общезначимость – научные знания пригодны для всех людей; язык науки – однозначно фиксирующий термины, что способствует объединению людей.
Безличность – ни индивидуальные особенности ученого, ни его национальность или место проживания никак не представлены в конечных результатах научного познания. Например, в законе всемирного тяготения нет ничего от личности Ньютона.
Систематичность – наука имеет определенную структуру, а не является бессвязным набором частей.
Незавершенность – хотя научное знание безгранично растет, оно не может достичь абсолютной истины, после которой уже нечего будет исследовать.
Преемственность – новые знания определенным образом и по определенным правилам соотносятся со старыми знаниями.
Критичность – наука готова поставить под сомнение и пересмотреть свои (даже основополагающие) результаты. Внутринаучная критика не только возможна, но необходима.
Достоверность – научные выводы требуют, допускают и проходят в обязательном порядке проверку по определенным сформулированным правилам.
Внеморальность – научные истины нейтральны в морально-этическом плане, а нравственные оценки могут относиться либо к получению знания (этика ученого требует от него интеллектуальной честности и мужества в процессе поиска истины), либо к его применению.
Рациональность – наука получает знания на основе рациональных процедур. Составными частями научной рациональности выступают: понятийность, т. е. способность определять термины путем выявления наиболее важных свойств данного класса предметов; логичность – использование законов формальной логики; дискурсивность – способность раскладывать научные утверждения на составные части.
Чувственность – научные результаты требуют эмпирической проверки с использованием восприятия и только после этого признаются достоверными.
Эти свойства науки образуют шесть диалектических пар, соотносящихся друг с другом: универсальность – фрагментарность, общезначимость – безличность, систематичность – незавершенность, преемственность – критичность, достоверность – внеморальность, рациональность – чувственность.
Кроме того, для науки характерны свои, особые методы и структура исследований, язык, аппаратура.
Отличие науки от других отраслей культуры
Отличие науки от мистики заключается в стремлении не к слиянию с объектом исследования, а к его теоретическому пониманию и воспроизведению.
От искусства наука отличается рациональностью, не останавливающейся на уровне образов, а доведенной до уровня теорий.
В отличие от мифологии наука стремится не к объяснению мира в целом, а к формулированию законов развития природы, допускающих эмпирическую проверку.
От философии науку отличает то, что ее выводы допускают эмпирическую проверку и отвечают не на вопрос «почему?», а на вопросы «как?», «каким образом?».
Наука отличается от религии тем, что рациональность и опора на чувственную реальность имеют в ней большее значение, чем вера.
По сравнению с идеологией научные истины общезначимы и не зависят от интересов определенных слоев общества.
В отличие от техники наука нацелена не на использование полученных знаний о мире для его преобразования, а на познание мира.
Теоретическим освоением действительности наука отличается от обыденного сознания.
Специфика методологии естественнонаучного познания
Структура научного исследования, описанная выше, представляет собой в широком смысле способ научного познания, или научный метод как таковой. Метод – это совокупность действий, призванных помочь достижению желаемого результата. Первым на значение метода в Новое время указал французский математик и философ Р. Декарт в работе «Рассуждения о методе». Но еще ранее один из основателей эмпирической науки Ф. Бэкон сравнил метод познания с циркулем. Способности людей различны, и для того, чтобы всегда добиваться успеха, требуется инструмент, который уравнивал бы шансы и давал возможность каждому получить нужный результат. Таким инструментом и служит научный метод.
А. Пуанкаре справедливо подчеркивал, что ученый должен уметь делать выбор фактов. «Метод – это, собственно, и есть выбор фактов; и прежде всего, следовательно, нужно озаботиться изобретением метода». Метод не только уравнивает способности людей, но также делает их деятельность единообразной, что служит предпосылкой для получения единообразных результатов всеми исследователями.
Современная наука основывается на определенной методологии – совокупности используемых методов и учений о методе – и обязана ей очень многим. В то же время каждая наука имеет не только свой особый предмет исследования, но и специфический метод, имманентный предмету. Единство предмета и метода познания обосновал немецкий философ Г. Гегель.
Следует четко представлять различия между методологиями естественно-научного и гуманитарного познания, вытекающими из различия их предмета. В методологии естественных наук обычно не учитывают индивидуальность предмета, поскольку его становление произошло давно и находится вне внимания исследователя. Замечают только изменение. В истории же наблюдают самое становление предмета в его индивидуальной полноте.
Социальное познание дает саморазрушающийся результат в том смысле, что познание изменяет саму социальную реальность («Знание законов биржи разрушает эти законы», – говорил основатель кибернетики Н. Винер). Если в естественнонаучном познании все единичные факторы равнозначны, то в социальном познании это не так. Поэтому методология гуманитарного познания должна не только обобщать факты, но и принимать во внимание индивидуальные факты большого значения. Именно из них проистекает и ими объясняется объективный процесс.
«В гуманитарно-научном методе заключается постоянное взаимодействие переживания и понятия», – утверждал В. Дильтей в статье «Сущность философии». Переживание столь важно в гуманитарном познании именно потому, что сами понятия и общие закономерности исторического процесса производны от первоначального индивидуального переживания ситуации. Исходный пункт гуманитарного исследования индивидуален (у каждого человека свое бытие), стало быть, метод тоже должен быть индивидуален, что не противоречит, конечно, целесообразности частичного пользования в гуманитарном познании приемами, выработанными другими учеными (метод как циркуль в понимании Ф. Бэкона). В современной науке намечается тенденция к сближению естественно-научной и гуманитарной методологии, но все же различия, причем принципиальные, пока остаются.
Возникновение научного знания
Когда и почему возникла наука? Существуют две крайние точки зрения по этому вопросу. Сторонники одной объявляют научным всякое обобщенное абстрактное знание и относят возникновение науки к той древности, когда человек стал делать первые орудия труда. Другая крайность – отнесение генезиса к тому этапу истории, когда появляется естествознание (XV–XVII вв.). Современное науковедение пока не дает однозначного ответа на этот вопрос, так как рассматривает саму науку в нескольких аспектах. Согласно основным точкам зрения наука – это совокупность знаний и деятельность по производству этих знаний; форма общественного сознания; социальный институт; непосредственная производительная сила общества; система профессиональной подготовки и воспроизводства кадров. В зависимости от того, какой аспект мы будем принимать во внимание, мы получим разные точки отсчета развития науки:
– наука как система подготовки кадров существует с середины XIX в.;
– как непосредственная производительная сила – со второй половины XX в.;
– как социальный институт – в Новое время;
– как форма общественного сознания – в Древней Греции;
– как знания и деятельность по производству этих знаний – с начала человеческой культуры.
Разное время рождения имеют и различные конкретные науки. Так, античность дала миру математику, Новое время – современное естествознание, в XIX в. появляется обществознание.
Формы научного знания
Для научного познания существенно прежде всего то, что исследуется и как исследуется. Ответ на вопрос о том, что исследуется, раскрывает природу предмета науки. Ответ на вопрос о том, как осуществляется исследование, раскрывает природу метода исследования.
Для решения своих задач наука использует так называемый научный метод, одной из главных особенностей которого является применение принципов строгого доказательства, разработанных в математике и логике.
Пользуясь схемой, представленной выше, можно сделать вывод о том, что первый этап применения научного метода заключается в заинтересованности некоторыми фактами. Простейшей формой накопления первичных фактов является наблюдение, приводящее к некоторой описательной совокупности данных об интересующем человека предмете или явлении. Более высокой формой является проведение опыта и постановка эксперимента.
Следующий шаг – систематизация и сопоставление многих фактов, выработка первого обобщения и утверждения. Когда обнаруживается, что определенная идея объясняет или приводит в систему многие факты, то такую идею называют гипотезой. Гипотеза может подвергаться дальнейшей проверке. Ошибочная гипотеза отвергается или пересматривается. Если же гипотеза продолжает соответствовать результатам эксперимента, то ее называют теорией или законом.
Процесс научного познания можно представить схемой:
Наука может оперировать только достоверными результатами. Понятие достоверности включает в себя требование воспроизводимости – возможности повторения результата в серии независимых измерений, выполненных разными исследователями в разных лабораториях и требование правильности и точности – представления результата в количественной (числовой) форме.
Специфика процесса познания состоит в том, что человек познает окружающий мир методом последовательных приближений, постепенно повышая точность и надежность своих измерений, постепенно все глубже понимая сущность и границы действия открытых, объективно существующих естественнонаучных законов. Принцип научного познания базируется на триаде эксперимент – теория – практика.
Можно сформулировать три основные положения естественнонаучного познания:
– в основе естественнонаучного познания лежит причинно-следственная связь:
– истинность естественнонаучных знаний подтверждается экспериментом, опытом;
– любое естественнонаучное знание относительно.
Основные научные методы
Метод – система мыслительных и практических правил и приемов, позволяющих достичь желаемого результата, которым может быть как знание о действительности, так и изменение положения дел в ней. Основными методами эмпирического уровня являются наблюдение и эксперимент.
Наблюдение – совокупность преднамеренных действий человека, предпринимаемых с целью выявления существенных свойств и отношений объекта. Наблюдение, несмотря на относительную пассивность, всегда заранее планируется и осуществляется целенаправленно в соответствии с определенной схемой.
Эксперимент – это метод исследования, с помощью которого заранее запланированным образом производятся изменения в исследуемом объекте с целью выявления его общих и необходимых свойств и отношений. Эксперимент в отличие от наблюдения предполагает более активную роль человека, осуществляется в точно заданных условиях, которые могут воспроизводиться другим исследователем с целью проверки полученных результатов. Эксперимент в отличие от наблюдения позволяет выявить такие свойства и отношения объекта, которые в естественных условиях остаются скрытыми.
Особая форма эксперимента – это мысленный эксперимент, в котором в идеальном плане осуществляется преобразование воображаемых объектов.
В результате наблюдения и эксперимента получаются данные, подвергающиеся затем описанию. Описание – дополнительный метод эмпирического уровня. Описание должно быть по возможности точным, достоверным и полным. На основе описаний эмпирических данных осуществляется дальнейшая систематизация знания.
Методами теоретического уровня научного познания являются дедукция, индукция, аналогия, сравнение, моделирование.
Дедукция – это метод познания, в котором вывод о частном делается исходя из общего положения отдельных фрагментов уже устоявшегося и общепринятого знания.
Индукция – такой метод познания, в котором осуществляется вывод нового общего положения исходя из совокупности частных. Индукцию часто называют выводом от частного к общему.
Аналогия – метод познания, позволяющий на основе сходства объектов по одним признакам сделать вывод об их сходстве по другим. Аналогию называют выводом от единичного к единичному или от частного к частному.
Близким к аналогии является метод сравнения, позволяющий установить не только сходство, но и различие предметов и явлений.
Моделирование – это оперирование объектом, который является аналогом другого, по каким-то причинам недоступного для манипуляций. Благодаря моделированию можно проникнуть в недоступные свойства объекта, используя его аналог.
Методы, применяемые на метатеоретическом уровне научного познания, имеют вид общелогических приемов: анализ и синтез, абстрагирование, идеализация. Анализ представляет собой мысленное разложение целого до исходных составляющих, синтез – мысленное восхождение от глубинных, исходных оснований к новой целостности, объединение в единое целое отдельных сторон предмета.
Абстрагирование – мыслительный прием отвлечения от несущественных свойств и отношений объекта или явления и сосредоточение внимания на существенных.
Еще одним универсальным приемом познания выступает идеализация – мысленная процедура образования абстрактных объектов, не существующих в действительности.
Большое значение в современной науке приобрели статистические методы, позволяющие определять средние значения, характеризующие всю совокупность изучаемых предметов. Применяя статистический метод, мы не можем предсказать поведение отдельного индивидуума совокупности. Мы можем только предсказать вероятность того, что он будет вести себя некоторым определенным образом. Статистические законы можно применять только к большим совокупностям, но не к отдельным индивидуумам, образующим эти совокупности.
Революции в естествознании. Смена научных картин мира
В истории естествознания процесс накопления знаний сменялся периодами научных революций, когда происходила ломка старых представлений и взамен их возникали новые теории.
Крупные научные революции связаны с такими достижения человеческой мысли, как:
учение о гелиоцентрической системе мира Н. Коперника;
создание классической механики И. Ньютоном;
ряд фундаментальных открытий в биологии, геологии, химии и физике в первой половине XIX столетия, подтвердившие процесс эволюционного развития природы и установившие тесную взаимосвязь многих явлений природы;
крупные открытия в начале XX столетия в области микромира, создание квантовой механики и теории относительности.
Рассмотрим эти основные достижения.
Польский астроном Н. Коперник в труде «Об обращении небесных сфер» предложил гелиоцентрическую картину мира вместо прежней птолемеевой (геоцентрической). Она явилась продолжением космологических идей Аристотеля, и на нее опиралась религиозная картина мира. Заслуга Н. Коперника состояла также в том, что он устранил вопрос о «перводвигателе» движения во Вселенной, так как, согласно его учению, движение является естественным свойством всех небесных и земных тел. Вполне понятно, что его учение не соответствовало мировоззрению католической церкви, и с этого времени начинается противостояние науки и церкви по главным вопросам, касающимся природы.
«Трудно переоценить значение и влияние гелиоцентрической картины мира на все естественные науки. Это было поистине яркое событие в истории естествознания: вместо прежнего неверного каркаса мироздания была введена истинная система координат околоземного космоса».
Сравнимые по масштабу перемены в теоретической физике произошли в XVII в. Был осуществлен переход от аристотелевой физики к ньютоновой, которая господствовала в западной науке в течение трех столетий. Используя эту модель, физика достигла прогресса и выгодно отличалась от других дисциплин. Ее законы приобрели математическую формулировку, она доказала свою эффективность при решении многих проблем. С тех пор западная наука добилась крупных успехов и стала мощной силой, преобразующей мир. К тому же она определенным образом формировала мировоззрение ученых. Вступала в силу механистическая картина мира.
Говоря о создании механики Ньютоном, нельзя не упомянуть имя Галилео Галилея, который стоял у ее истоков. Его принцип инерции был крупнейшим достижением человеческой мысли: предложив его миру, он решил фундаментальную проблему – проблему движения. Уже одного этого открытия было бы достаточно для того, чтобы Галилей стал выдающимся ученым Нового времени.
Однако его научные результаты разнообразны и глубоки. Он исследовал свободное падение тел и установил, что скорость свободного падения тел не зависит от их массы (в отличие от Аристотеля) и траектория брошенного тела представляет собой параболу. Известны его астрономические наблюдения Солнца, Луны, Юпитера. В работе «Диалог о двух системах мира – Птолемеевой и Коперниковой» он доказал правильность гелиоцентрической картины мира, утверждению которой способствовали передовые ученые того времени.
Первый закон механики Ньютона – это принцип инерции, сформулированный Галилеем. Во втором законе механики Ньютон утверждает, что ускорение, приобретаемое телом, прямо пропорционально приложенной силе и обратно пропорционально массе этого тела. И третий закон механики Ньютона есть закон действия и противодействия: действия двух тел друг на друга всегда равны по величине и противоположны по направлению. И еще один закон, предложенный Ньютоном, закон всемирного тяготения, звучит так: все тела взаимно притягиваются прямо пропорционально их массам и обратно пропорционально квадрату расстояния между ними. Это – универсальный закон природы, на основе которого была построена теория Солнечной системы.
«Механика Ньютона поражает своей простотой. Она имеет дело с материальными точками и расстояниями между ними и, таким образом, является идеализацией реального физического мира. Но благодаря этой простоте стало возможным построение замкнутой механической картины мира. Его теория использовала строгий математический аппарат и опиралась на научный эксперимент. Именно такая тенденция наметилась в физике после его работ».
Благодаря трудам Галилея и Ньютона XVIII век считается началом того длительного периода времени, когда господствовало механистическое мировоззрение.
Развитие биологии в XVIII веке также не обходилось без революционных открытий:
Г. Мендель (1822–1884) открыл законы наследственности, скрещивая семена гороха в течение восьми лет.
Исследуя бактерии, Л. Пастер показал, что они присутствуют в атмосфере, распространяются капельным путем и их можно разрушить высокой температурой. В XIX в. микробиология помогала побеждать инфекционные болезни.
Итогом развития эволюционной концепции стала работа Ч. Дарвина (1809–1882) «Происхождение видов путем естественного отбора» (1859). Эта теория имела такое же влияние на умы людей, какое в свое время имела теория Коперника. Это была научная революция в области биологии. Можно сказать, что коперниковская революция указала место человека в пространстве, а теория Дарвина определила место человека во временной шкале мира.
Следующая научная революция, после которой резко изменилась система взглядов и подходов, также связана с физикой. Это произошло в конце XIX – начале XX столетия. Толчком к построению новой физической картины мира послужил ряд новых экспериментальных фактов, которые не могли быть описаны в рамках старых теорий, как это обычно бывает в науке. К таким фактам относятся, прежде всего:
исследования Фарадея по электрическим явлениям;
работы Максвелла и Герца по электродинамике;
изучение явления радиоактивности Беккерелем;
открытие первой элементарной частицы (электрона) Томсоном и т. д.
Успехи электродинамики привели к смене физических картин мира с механической на электромагнитную. В электромагнитной картине мира наряду с вещественными системами большую роль играет другой вид материи – поле, обеспечивающее взаимодействие вещественных систем.
Проникая в область микромира, физики столкнулись с неожиданными проявлениями физической реальности, для описания которой возникла потребность в новой теории, ибо сделать это с помощью классической механики не удавалось. Поэтапно, благодаря работам ряда физиков и главным образом Бора, Гейзенберга, Шредингера, Планка, де Бройля и других, была построена физическая теория микромира, создана квантовая механика. Согласно этой теории, движение микрочастиц в пространстве и времени не имеет ничего общего с механическим движением макрообъектов и подчиняется соотношению неопределенностей: если известно положение микрочастицы в пространстве, то остается неизвестным ее импульс и наоборот.
В 1905 г. А. Эйнштейн создал специальную теорию относительности, в которой свойства пространства и времени связаны с материей и вне материи теряют смысл. Эта теория дает преобразование пространственных и временных координат тел, которые двигаются со скоростями, сравнимыми со скоростью света. Вторая часть теории, которая называется общей теорией относительности, связывает присутствие больших гравитационных полей (или массы) с искривлением пространства. Эта часть теории используется в космологических моделях.
Из этих моделей вытекало, что Вселенная эволюционирует. На ранней стадии развития Вселенной самыми сложными структурами были атомы водорода, существенно меньше – гелия и совсем немного – лития. После образования звёзд в их недрах возникали атомы более тяжелых элементов. Отсюда следует, что вещество тоже эволюционировало. Таким образом, идея эволюции пришла и в химию.
В результате во второй половине ХХ века зародилась эволюционная естественнонаучная картина мира, основная идея которой состоит в том, что эволюционируют все материальные системы. С 1970-х годов с развитием синергетики стало ясно, что живые системы могут возникать из неживых путём самоорганизации при наличии определенных условий.