Игнатова В. Концепции современного естествознания: Учебное пособие

ОГЛАВЛЕНИЕ

1.2 НАУКА И НАУЧНЫЙ МЕТОД ПОЗНАНИЯ

Цели и задачи раздела:

1.  Показать принципиальное отличие науки от других способов постижения окружающего мира.
2.  Раскрыть сущность научного метода познания и его структуру.
3.  Сформировать представление о науке как динамичной развивающейся системе.
4.  Показать, что смена научных парадигм и мировоззренческих представлений - объективный процесс.
5.  Отработать понятия: наука, закономерность, закон, детерминизм, метод, теория, модель, дедукция, принцип соответствия, парадигма.

План

1.  Наука как компонент культуры
2.  Наука как способ объективного познания
3.  Научный метод познания
4.  Динамика научного познания и смена парадигм науки
5.  Научная картина мира, ее структура и содержание

1.2.1 НАУКА КАК КОМПОНЕНТ КУЛЬТУРЫ

В исторической ретроспективе (лат. retro назад, specio- смотрю) просматривается глубинная взаимосвязь между общественным развитием, уровнем культуры, образования, экономики, техники и технологии, с одной стороны, и мировоззрением и наукой - с другой. Эта взаимосвязь объективна, неизбежна и постоянна. Культура и наука идут рука об руку, взаимодействуя, взаимно обуславливая, дополняя друг друга, проявляясь одна в другой и одна через другую. Их взаимодействие обуславливает появление новых образцов культуры и стереотипов взаимодействия человека, общества и природы. Достижения науки являются причиной изменения мировоззренческих ориентиров общества и способов деятельности, развития техносферы и повышения благосостояния человечества. Обновленная культура становится колыбелью новых научных идей. Культура, наука, мировоззрение и деятельность неотделимы друг от друга и прочно вплетены в единую ткань человеческого бытия. Смена социокультурных эпох влечет за собой смену научных представлений и мировоззренческих позиций. Цивилизационные волны и волны развития науки следуют одна за другой. И подтверждением этому служит вся история развития человечества.
Наука выступает как отрасль духовного производства, продукцией которого являются системы знаний, научные достижения и открытия, которые накапливаются, передаются из поколения в поколение и широко используются для преобразования действительности. Срастаясь со всеми сферами материальной и духовной культуры, она превращается в непосредственную производительную силу общества. Осознание этого факта заставляет государства и правительства выделять все большие средства на образование и науку. Все большее количество людей ввергается в сферу научного производства. Например, если в начале XIX века профессионально наукой занималось всего около тысячи человек, сегодня в мире насчитывается около десяти миллионов ученых. Этот процесс сопровождается интенсификацией научных исследований, расширением предметного поля науки и появлением новых научных направлений. Современная наука превращается в мощный социальный институт, включающий в себя тысячи научных учреждений и учебных заведений.
В процессе развития цивилизации наука становится важнейшей формой общественного сознания и превращается в ведущий компонент культуры. Вместе с философией, религией, искусством и мифологией она образует целостную познавательную систему, все компоненты которой увязаны воедино. Именно в науке наиболее ярко просматривается их глубинная взаимосвязь, их общий исток, уходящий в необозримую даль веков.

1.2.2 НАУКА КАК СПОСОБ ОБЪЕКТИВНОГО ПОЗНАНИЯ

Наука включает как процесс получения объективного знания, так и результат этого процесса - систему знаний, адекватно отражающих реальность. Она имеет ряд существенных признаков, принципиально отличающих ее от других способов постижения мира. В отличие от мифологии и религии она объективна, имеет аппарат исследования и определенные схемы доказательств, умеет отделять истинное знание от заблуждения или личного мнения. В отличие от объективного эмпирического знания, полученного на основе практического опыта, но описывающего лишь внешнюю сторону явления, процесса или объекта, наука стремится к познанию их внутренней сущности и построению логической системы знаний.
Наука - это сфера деятельности человека по выработке и систематизации объективных знаний, вскрывающих внутреннюю сущность объектов, явлений и процессов окружающей действительности.
Система научных знаний складывается из выявленных фактов, их понятийного, качественного и количественного описания, а также найденных на их базе эмпирических закономерностей. Но этого недостаточно. Для полного научного представления о действительности необходимо найти нечто всеобщее или общее, касающееся всего Мироздания или отдельных его частей - законили группу законов как необходимое, существенное, устойчивое, повторяющееся отношение между отдельными явлениями. Среди множества законов, установленных наукой, выделяют всеобщие (фундаментальные), общие и частные. Всеобщие или фундаментальные (лат. fundamentum - основание) законы проявляются во всех сферах бытия, например, законы и принципы самоорганизации и эволюции. Общие законы затрагивают несколько смежных научных областей, например, законы сохранения, направленности процессов, периодичности непосредственно проявляются во всех естественных науках и опосредовано - в гуманитарных. Частные законы проявляются в ограниченной области, например, закон вектора исторического развития - в истории, законы генетики - в биологии, законы Ньютона - в физике. Но и это еще не все. Необходимо сформулировать основополагающие идеи, позволяющие разработать теорию или группу теорий, дающих возможность адекватно отобразить в нашем мышлении состояние природы и человеческого бытия и построить научную картину мира как некий обобщенный объективный образ реальности, суть которого составляет совокупность объективных знаний, принципов и законов, заложенных в различных областях познания и объединенных общими идеями.
Раскрытие законов связано с поиском и установлением причинно-следственных отношениймежду отдельными явлениями. В процессе становления «зрелой» науки и философского осмысления ее результатов сложилось учение о всеобщей объективной закономерной взаимосвязи и причинной обусловленности явлений социоприродной среды, которое получило название - детерминизм(лат. determino - определяю). Во всей совокупности существующих причинно-следственных отношений, законов и закономерностей выделяют два уровня - динамические и статистические (вероятностные).
Динамические законы отражают объективную закономерность в виде однозначной связи между средними значениями параметров, характеризующих состояние системы. Например законы классической механики устанавливают взаимосвязь между параметрами движения отдельных макротел. Зная закон (уравнение), всегда можно достоверно и однозначно предсказать, каковы будут параметры состояния (движения) тела в любой момент времени. Однако абсолютно однозначных взаимосвязей просто не существует. В реальности всегдаимеют место случайные малые отклонения от среднего значения - флуктуации (лат. fluctuatio - колебание). Случайность является фундаментальным свойством природы, лежит в основе всех явлений и управляет их развитием. Но при классическом описании движения отдельных макротел она в большинстве случаев не играет существенной роли, принимается как досадное недоразумение и не учитывается.
Статистические законы описывают поведение сложных систем, состоящих из огромного числа частиц, например закон распределения молекул газа по скоростям. В этом случае предсказать поведение системы в целом можно лишь с определенной долей вероятности. В микромире вероятностные представления становятся применимыми к описанию состояния даже одной, отдельно взятой элементарной частицы, а законы микромира представляются принципиально статистическими. В описании состояния таких систем флуктуации будут играть определяющую роль. При одновременном существовании множества флуктуаций будет существовать и множество возможных путей развития системы. Всякое случайное воздействие извне или случайные внутренние причины могут инициировать какой-либо из путей, но для этого необходимо определенное стечение обстоятельств. В этих условиях причинно следственные связи нелинейны и многозначны, а детерминизм приобретает вероятностный характер.
В современной науке сложилось представление, что динамические законы не являются абсолютно точным отражением действительности. Так как случайность носит фундаментальный характер, то статистические законы являются наиболее глубокой и общей формой описания процессов социоприродной среды, и более объективно, чем динамические, отражают взаимосвязи в природе. Наблюдаемая в опытах детерминированность событий появляется при переходе от микроописания поведения систем к макроописанию, когда приходится усреднять измеряемые величины.
Важнейшим отличительным признаком науки является наличие метода исследования
Научный метод исследования - это совокупность приемов и операций, способов обоснования системы знаний, контроля объективности полученных результатов, построения моделей, адекватно отражающих действительность.
Выделяют общие и особенные методы. Общие методы - общефилософские, общенаучные, математические - дают возможность с единых позиций описать разнородные объекты, явления и процессы. Особенные методы, как правило, отражают специфику узких областей познания или же используют только отдельные стороны процесса познания. Например, методы познания естественных и гуманитарных наук существенно различаются, ибо объекты их исследования имеют разную природу и к их изучению нельзя подходить с одними мерками.
В научном методе можно выделить несколько последовательных ступеней:
- Наблюдение объектов, явлений или процессов, находящихся в естественных условиях, получение о них первичных сведений с помощью органов чувств, приборов и приспособлений.
- Качественное и количественное описание - фиксация в той или иной форме результатов наблюдения с использованием научных понятий, схем, графиков, численное представление исследуемых качеств, их систематизация и классификация.
- Устанавливаемые в результате наблюдения факты не просто фиксируются, но и осмысливаются через имеющиеся представления и понятия. В ходе научного анализа осуществляется сравнение и обобщение фактов, которые получают самостоятельное существование благодаря абстрагированию от частностей и выделению общих свойств. Выводы, полученные таким путем, носят вероятностный, проблематичный характер, поэтому большинство общих положений, сформулированных на этом этапе познания носят характер предположения - гипотезы. Что касается мифологии и религии, то они как бы застывают, останавливаются на уровне гипотезы, в которую предлагают неукоснительно верить. Наука же ищет доказательства.
Научная гипотеза должна удовлетворять ряду требований: опираться на все касающиеся исследуемой области факты; учитывать установленные наукой и подтвержденные практикой положения; объяснять известные факты; быть способной предсказывать новые факты; допускать возможность экспериментальной проверки. При построении гипотезы широко используются методы сходства, различия, остатка и сопутствующих изменений.
- Поиски доказательства или опровержения высказанной гипотезы.
- Критерием перехода гипотезы в истинное знание является практика, доказывающая правомерность высказанной гипотезы. Одним из видов практики является эксперимент - воспроизведение явления или объекта в искусственных условиях подтверждающее или опровергающее выдвинутую гипотезу. Кроме этого эксперимент служит источником новых дополнительных сведений об объектах исследования, их свойствах или связях.
- В том случае, когда непосредственное наблюдение объекта затруднено (например, процессы, происходящие в недрах звезд, прогнозирование развития событий, модели будущего) или, когда для понимания сути непосредственно исследуемого процесса, необходимо выяснить влияние определенных факторов, осуществляют моделирование.
- По мере накопления знаний, подтверждающих выдвинутую гипотезу, выявления причинно-следственных связей, свойств и отношений, касающихся одной и той же области действительности, возникает потребность обобщения и объединения их в логически стройную систему. Эта познавательная задача решается построением теории, которая является наиболее сложной и развитой формой научного знания. Ей, как правило, предшествуют определенные предпосылки - научные программы или частные теории.
Теория как система включает множество подсистем, важнейшими из которых являются: эмпирический базис, основополагающие идеи и принципы, язык теории, правила ее построения, методы исследования, ранее известные теории, категории и законы философии. При построении любой теории, прежде всего, устанавливается набор исходных положений (аксиом, постулатов) (лат. postulatum - требование, утверждение, принимаемое без доказательства), затем по строго определенным правилам из них выводятся следующие положения, из этих - третьи - и так вплоть до полного построения целостной, логически связанной системы знаний. В теории каждое понятие или положение занимает строго определенное место и необходимым образом связано с другими понятиями и положениями. По мере развития математики и логики содержательная сторона аксиоматического метода начинает вытесняться чисто формальными построениями, а построение самой научной теории осуществляется дедуктивным(лат. deductio- выведение, вывод по правилам логики, следование от общего к частному)методом. Наряду с логикой при этом огромную роль в научном познании играет интуиция, фантазия, творческое воображение и предвидение.
Теория представляет собой систему идеальных образов - упрощенных схем или моделей, отражающих ту совокупность свойств и связейобъектов и явлений, взятых в их естественной взаимозависимости. Мир наук, в особенности естественных и технических, - это мир моделей. Например, модель материальная точка, точечный заряд, точечный источник света, математический маятник и другие. Таких объектов в природе нет. Мы конструируем их, когда абстрагируемся от несущественных признаков объекта, в данном случае - от его размеров. Но это позволяет выявить в исследуемых явлениях, процессах или объектах их суть, отделить существенные черты от несущественных на данном уровне познания. При переходе на более высокий уровень некоторые второстепенные связи переходят в разряд главных, поэтому приходится усложнять модели и строить новые теории, охватывающие более широкие области или вскрывающие более глубокие взаимосвязи.
Конечно, построенная таким образом модель оказывается ограниченной и хотим мы этого или не хотим, но отдельные эмпирические факты оказываются за ее рамками. Любое явление или процесс неповторимы и уникальны, а построенные наукой модели есть лишь некоторые приближения, которые более или менее адекватно отражают реальность в нашем мышлении. В процессе развития науки принятые ею на определенном этапе модели сменяются более точными. И процесс этот бесконечен как бесконечна сама природа и наше познание. Предлагаемые наукой для описания реальных процессов модели приемлемы лишь в определенных границах, за пределами которых их применение бессмысленно, так как приводит к противоречивым результатам. Например, классическая механика, как модель макромира, соответствует реальности, она описывает законы движения макротел при скоростях, много меньших скорости света. Для описания движения тел со скоростями, близкими к скорости света, используют другую модель - специальную теорию относительности (СТО). Используя принцип соответствия и границы применимости теории, можно из более сложной теории получить более простую, как частный случай.
Принцип соответствия гласит: новая теория, претендующая на более широкую область применимости, чем старая, должна включать последнюю как предельный случай.
Среди множества существующих теорий можно выделить три группы:
- описательные (теория этногенеза Л.Н.Гумилева, эволюционная теория Ч.Дарвина, теории происхождения и развития естественных языков);
- математизированные (большинство космологических, физических, химических теорий);
- дедуктивные (все математические теории).
Модели широко используются и в мире гуманитарных наук - модели языка, исторического процесса, этногенеза, экономики и т.д. Однако есть области науки, в которых до сих пор отсутствуют приемлемые модели, способные непротиворечиво описать явления или процессы. Это физика элементарных частиц, генетика и другие. В истории науки были и ошибочные модели, например, модель теплорода (флогистона) или геоцентрическая система мира.
Поле науки, как и поле культуры, неоднородно, одновременно в нем существует множество научных программ и множество теорий, отражающих ту или иную сторону реальности. И лишь благодаря их взаимодействию удается более или менее полно описать единство мира и построить его научную картину.
Новые понятия и термины: объективное знание, эмпирическая закономерность, закон, детерминизм, флуктуация, динамический, статистический, теория, модель, дедукция, принцип соответствия.
Ведущие идеи:
- наука как один из способов познания мира;
- объективность рассмотрения и наличие метода познания - важнейшие отличительные признаки науки;
- важнейшая функция науки - установление причинно-следственных отношений и построение системы объективных знаний о мире.

1.2.3 ДИНАМИКА НАУЧНОГО ПОЗНАНИЯ

В начальный период становления науки происходило медленное увеличение объема накапливаемых ею знаний. Но уже к середине XIX наблюдается его удвоение через каждые пятьдесят лет. Сегодня, в эпоху научно-технической революции (НТР), удвоение происходит каждые полтора года. Свыше 90% всех научно-технических открытий и изобретений приходится на ХХ век. Увеличение количества информации (лат. informatio - разъяснение, изложение; совокупность сведений) неизменно сопровождается и изменением ее качества, накоплением новой информации и появлением у человека новых способностей и возможностей ее эмпирического и теоретического обобщения. Это определяет горизонт познания, присущий той или иной культурно-исторической эпохе. Он изменчив и подвижен, его передний край непрерывно входит в те сферы, где накапливаются факты, объяснение которых лежит за пределами возможностей существующих теорий и выше общепринятого понимания. Их интерпретация требует разработки новых инструментов познания (более тонкой аппаратуры, новых методов исследования, форм и способов обобщения), что неизбежно ведет к расширению горизонта познания, смене научных представлений, замене простых теорий более сложными.
Есть ли предел познанию, существует ли окончательная теория и то универсальное знание, которое способно объяснить все - эти вопросы постоянно находятся в поле зрения методологии и теории познания. Ответы на них перекрываются с проблемой поиска объективной научной истины и возможности существования абсолютной научной истины.
Объективная истина- это знание, которое адекватно отражает свойства объекта познания и закономерности его развития. Раскрыть ее - значит отделить знание от заблуждения, установить закономерности развития объекта и его взаимосвязи, отражающие действительное положение вещей. Она не зависит от познающего субъекта и его субъективного мнения. Ее достоверность доказывается практическим опытом человечества.
Абсолютная научная истина, как точное и полное отражение действительности, есть некий недостижимый идеал, ибо сама действительность бесконечно сложна, многомерна, находится в постоянном движении и изменении, а то, что доступно нам для наблюдения, и мы сами, всего лишь ее небольшая часть. Подвижность и изменчивость мира объективно обуславливают подвижность и изменчивость наших представлений о нем. Но динамика развития наших представлений отстает от динамики развития мира. Ибо развитие мира носит опережающий характер. Это и обуславливает принципиальную незавершенность науки и научной картины мира. И даже установленные наукой фундаментальные законы и принципы природы или построенные ею модели справедливы лишь в определенных границах. Чем глубже человек проникает в бездны природы, тем больше ощущает свою беспомощность перед необозримостью ее границ и пониманием ограниченности своих познавательных возможностей. Очевидно, необходимо идти не в направлении бесконечного расширения границ познания, к чему стремится современная наука, следуя античной натурфилософии в поисках первокирпичиков Мироздания. Скорее всего, нужно искать некое внутреннее равновесие, «вещей связующую нить», к которым так стремится восточная философия. Попытки установить абсолютную истину в познании природы крупный ученый, лауреат Нобелевской премии по физике, наш современник Стивен Вайнберг образно назвал мечтой об окончательной теории.
В общем случае объективная истина относительна, ее абсолютность справедлива лишь в определенных граничных условиях. Но это не значит, что мир непознаваем. Это означает лишь то, что в процессе освоения действительности происходит углубление познания, расширяются его границы, и этот процесс бесконечен, ибо бесконечна сама Природа. И правильнее было бы говорить не об истине, а об уровне понимания мира, который складывается на том или ином этапе развития науки.
Как совершаются научные открытия, есть ли какие-то закономерности их появления и можно ли их спланировать? В истории познания предпринимались неоднократные попытки ответить на эти вопросы и выявить законы и механизмы развития науки. На этот счет существует несколько точек зрения. Одной из наиболее распространенных сегодня является точка зрения, представленная в работе американского историка науки, профессора Т.Куна «Структура научных революций». В ней он утверждает, что развитие науки во многом случайный процесс, в котором периоды эволюционного развития сменяются революционными скачками. Революционный скачок заключается в смене научных парадигм(греч. paradeigma- пример, образец). Парадигма по Куну - это модель постановки проблемы и ее решения, исходная концептуальная схема, лежащая в ее основе, совокупность фундаментальных научных теорий и стиль мышления, разработанные в рамках этой схемы, которые разделяют члены какого-либо научного сообщества.
В период подъема и спокойного развития идет накопление научных данных и их осмысление. Но вдруг появляются такие факты, которые оказываются необъяснимыми в рамках уже существующей теории. Их количество накапливается, они вступают в противоречие с ее исходными положениями. Итогом разрешения противоречия, как правило, является научная революция, проявляющаяся в смене концептуальных моделей и сопровождающаяся качественным скачком в научном мышлении. При этом происходит смена аксиоматического аппарата, низвергаются старые принципы, понятия, методы исследования, выдвигаются новые концептуальные идеи, изменяются представления о мире. Когда теоретические выводы складываются в целостную непротиворечивую систему знаний, говорят о рождении новой научной парадигмы.
Вся история науки - это череда научных революций, непрерывная смена научных представлений, парадигм и научных картин. Например, появление книги Н.Коперника «Обращение небесных сфер» (1543г.) послужило началом революции (переход от геоцентрической к гелиоцентрической системе). Или: работы Казанской лингвистической школы (И.А.Бодуэн де Куртене, Н.В.Крушевский и др.) о языке как динамической развивающейся системе, единстве синхронии и диахронии послужили основанием для новой парадигмы в гуманитарных науках - формированию структурализма (использование структурного метода, моделирование, формализация и математизация). Или сегодня, на рубеже II и III тысячелетий, когда человечество в своем развитии подошло к пределу возможностей биосферы, формируется новая парадигма выживания, которая отражается в концепциях (лат. conteptio - понимание; определенный способ трактовки каких-либо явлений, основная точка зрения, руководящая идея для их освещения, ведущий замысел, совокупность основополагающих идей) и моделях устойчивого развития.
Смена парадигм, научных теорий, познавательных моделей или картин мира - объективный процесс. Еще в 1931 году американский математик и логик К.Гедель доказал теорему о том, что в любой теории, какой бы стройной и самостоятельной она ни была, обязательно есть внутренние противоречия и вопросы, на которые она не имеет однозначного ответа. В процессе разрешения этих противоречий и рождается новое. При этом более совершенные теории и модели, как правило, в качестве частного случая включают предшествующие, а взаимосвязь между ними осуществляется посредством одного из фундаментальных принципов познания, о котором мы уже говорили - принципа соответствия.
Как правило, накануне научно-технических революций наблюдается взрыв в развитии гуманитарной культуры. Подтверждением этому является весь культурно-исторический процесс. Становлению механистической парадигмы предшествовала эпохи Возрождения и Реформации, промышленной революции начала XIX века - эпоха Просвещения, революции в естествознании начала XX века - взрыв гуманитарной культуры конца XIX века. Создается впечатление, что логичная наука, накапливая противоречивые данные, еще и не обращает на них серьезного внимания, а интуиция философа, художника, поэта как будто загодя, улавливает незримые флюиды грядущих перемен в мировоззрении.
Новые понятия и термины: горизонт познания, объективная истина, динамика, парадигма, концепция, научная революция.
Ведущие идеи:
- динамизм научного познания;
- смена научных парадигм как объективный процесс;
- объективность и относительность научной истины;
- принципиальная недостижимость абсолютной истины и незавершенность научной картины мира.

1.2.4. НАУЧНАЯ КАРТИНА МИРА

Научная картина мира является формой систематизации объективных знаний об окружающем мире и включает в себя частнонаучные картины, те модели понимания окружающей действительности, которые построили гуманитарные, естественные и технические науки (Рис.1). В основании научной картины лежат наблюдаемые факты. Для их описания каждая из наук вырабатывает свои специфические понятия.

 

Научная картина мира
 

гуманитарная  естественнонаучная техническая  технологическая  социальная
 

                                             Фундаментальные законы и
                                                       принципы науки
 

                                                Частные законы и
                                                закономерности
                                            
                                                    Эмпирические
                                                   закономерности
 

 Понятия и факты

Рис.1 Структура научной картины мира
Например, в обществознании основополагающими являются понятия цивилизация и культура, в естествознании - материя, вещество, поле и т.д. С помощью понятий наука описывает наблюдаемые в окружающем мире закономерности, а математика помогает выразить их в аналитическом виде, часто в форме закона. Как уже говорилось ранее, среди огромного разнообразия законов, царящих в окружающем нас мире можно выделить частные, общие и всеобщие или фундаментальные.

Ваш комментарий о книге
Обратно в раздел Наука