Читать онлайн Концепции современного естествознания. Конспект лекций бесплатно

Научно-техническая революция

Современный этап научно-технического прогресса – эпоха научно-технической революции (НТР) – это коренное (именно «коренное», почему и употребляется слово «революция») преобразование производительных сил общества на основе превращения науки в ведущий фактор развития общественного производства и всей жизни общества. Наука превращается в непосредственную производительную силу тесно переплетается с техникой и производством (поэтому и называется не отдельно научная, техническая или промышленная, а научно-техническая революция), и это изменяет весь облик общественного производства, условия, характер и содержание труда, структуру производительных сил, оказывает воздействие на все стороны жизни.

В подготовке НТР, которая стала закономерным следствием научно-технического прогресса последних веков, огромное значение имело открытие сложной структуры атома и явления радиоактивности, создание теории относительности, квантовой механики, генетики, кибернетики, широкое применение электричества, расщепление атомного ядра, развитие средств массовой информации (СМИ) и коммуникации, создание реактивной техники, механизация и автоматизация производства. Многое из того, что сегодня стало для нас обычным – автомобиль, самолет, радио, телевидение, – всё это продукты научно-технического прогресса, подготовившего в первой половине XX в. современную научно-техническую революцию.

Но собственно об НТР заговорили в середине XX в. в связи с созданием атомной бомбы. Использование атомной энергии произвело огромный психологический эффект: люди убедились в колоссальных возможностях науки – не только созидательных, но и разрушительных. Когда создали атомную бомбу, стало ясно, что современная наука способна уничтожить нашу планету. Поистине на Земле совершилась революция! В результате государства и частные инвесторы начали ассигновать на науку огромные средства, а вследствие этого стремительно росло число научно-исследовательских институтов и научная деятельность превратилась в массовую профессию.

Выход человека в космос стал следующей важной вехой научно-технической революции, знаменуя собой становление космической цивилизации.

Символом НТР признаны электронно-вычислительные машины, в том числе персональные компьютеры, – принципиально новый вид техники, которому человек постепенно передает логические функции и в перспективе предполагает перейти к комплексной автоматизации производства и управления. Можно также отметить, например, широкое применение в эпоху НТР искусственных, прежде всего химических материалов, с заранее заданными свойствами, развитие электронного приборостроения, биотехнологии, так называемую зеленую революцию в сельском хозяйстве – повышение урожайности многих видов растений вследствие применения минеральных удобрений и пестицидов.

Главные направления НТР – комплексная автоматизация производства, его контроля и управления, открытие и использование новых видов энергии, создание и применение новых материалов. Однако сущность НТР не сводится ни к ее отдельным характерным чертам, ни тем более даже к самым крупным научным открытиям и направлениям научного и технического прогресса.

НТР означает перестройку всего технологического базиса и способа производства – начиная с использования материалов и энергетических процессов и кончая системой машин и формами организации и управления, отношением человека к процессу производства.

НТР создает предпосылки для возникновения единой системы важнейших сфер человеческой деятельности: теоретического познания закономерностей природы и общества, комплекса технических средств и опыта преобразования природы, процесса создания материальных благ и способов рациональной взаимосвязи практических действий в процессе производства (табл. 1).

Достижения НТР впечатляют. Она вывела человека в космос, дала ему новый вид энергии – атомную, принципиально новые вещества и технические средства (лазер), новые средства массовой коммуникации и информации (например, компьютер, Интернет, мобильный телефон). Благодаря достижениям НТР в промышленно развитых странах происходит переход от индустриального к постиндустриальному, информационному обществу.

Таблица 1. Связь технических достижений с естественными науками

Значение науки в эпоху НТР

Научно-техническая революция характеризуется, во-первых, срастанием науки с техникой в единую систему (этим определяется сочетание «научно-техническая» – через дефис), в результате чего наука стала непосредственной производительной силой, а во-вторых, небывалыми успехами в деле покорения природы и самого человека как части природы. Сам термин «научно-техническая революция» возник в середине XX в., когда человек создал атомную бомбу. Внимание властей к фундаментальным исследованиям резко возросло после того, как А. Эйнштейн сообщил в 1939 г. президенту США Ф. Рузвельту о том, что физиками выявлен новый источник энергии, который позволяет создать невиданное доселе оружие массового уничтожения. И стало понятно: именно такие исследования идут в авангарде науки.

Современная наука – «дорогое удовольствие», подчас недоступное одной отдельно взятой стране. Строительство коллайдера, необходимого для проведения исследований в области физики элементарных частиц, требует миллиардов долларов. А космические исследования? В развитых странах на науку сегодня затрачивается 2–3 % валового национального продукта. Но без этого не возможны ни достаточная обороноспособность страны, ни ее производственное могущество.

Наука развивается по экспоненте: объем научной деятельности, в том числе мировой научной информации в XX в., удваивается каждые 10–15 лет. Растет число ученых и научных направлений. В 1900 году в мире было 100 тыс. ученых, сегодня – более 5 млн (почти один из тысячи людей, живущих на Земле). Из всех ученых, когда-либо живших на планете, 90 % – наши современники. Процесс дифференциации научного знания привел к тому, что сегодня насчитывается более 15 тыс. научных дисциплин.

Наука не только изучает мир и его эволюцию, но и сама оказалась продуктом эволюции, составляя вслед за природой и человеком особый, «третий» мир – мир знаний и навыков. В современной философии существуют два взгляда на науку в ее связи с жизнью человека: наука – продукт, созданный человеком (К. Ясперс – немецкий философ XX в.), и наука как продукт бытия, открываемый через человека (М. Хайдеггер – немецкий философ XX в.).

Наука не только приносит непосредственную пользу общественному производству и благосостоянию людей, но также учит думать, развивает ум, экономит умственную энергию. «С того момента как наука стала действительностью, истинность высказываний человека обусловлена их научностью. Поэтому наука – элемент человеческого достоинства, отсюда и ее чары, посредством которых она проникает в тайны мироздания»[1].

Эти же чары приводили и к преувеличенному представлению о возможностях науки, к попыткам поставить ее выше других отраслей культуры и перед ними. Создалось своеобразное научное «лобби», которое получило название сциентизма (от лат. «сциенция» – наука).

В XX в., когда роль науки стала поистине огромна, появился сциентизм с представлением о науке, особенно естествознании, как высшей, если не абсолютной ценности. Эта научная идеология заявила, что лишь наука способна решить все проблемы, стоящие перед человечеством, включая бессмертие.

Для сциентизма характерны абсолютизация стиля и методов «точных» наук, объявление их вершиной знания, часто сопровождающееся отрицанием социально-гуманитарной проблематики как лишенной познавательного значения. На волне сциентизма возникло представление о никак не связанных друг с другом «двух культурах» – естественно-научной и гуманитарной (книга об этом английского писателя Чарлза Сноу так и называлась «Две культуры»).

В рамках сциентизма наука рассматривалась как единственная сфера духовной культуры, которая в будущем поглотит ее нерациональные области. В противоположность этому также громко заявившие о себе во второй половине XX в. антисциентистские высказывания обрекают науку либо на вымирание, либо на вечное противопоставление человеческой природе.

Антисциентизм исходит из положения о принципиальной ограниченности возможностей науки в решении коренных человеческих проблем, а в своих проявлениях оценивает науку как враждебную человеку силу, отказывая ей в положительном влиянии на культуру. Да, говорят критики сциентизма, наука повышает благосостояние населения, но она же увеличивает опасность гибели человечества и земли от атомного оружия и загрязнения природной среды.

В каждом из этих двух противоположных направлений – сциентизма и антисциентизма – содержится своя доля истины.

Наука: характерные черты

Рассматривая такое многогранное явление, как наука, можно выделить три его стороны: отрасль культуры; способ познания мира; специальный институт (в понятие «института» здесь входят не только высшие учебные заведения, но и, например, научные общества, академии, лаборатории, журналы).

Как и другим сферам человеческой деятельности, науке также присущи специфические черты:

Универсальность – сообщает знания, истинные для всего универсума при условиях, в каких они добыты человеком. Научные законы действуют во всей вселенной;

Фрагментарность – изучает не бытие в целом, а различные фрагменты реальности или ее параметры; сама же она делится на отдельные дисциплины. Каждая наука как таковая есть 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 фиксирует термины и понятия, что способствует объединению человечества;

Безличность – ни индивидуальные особенности ученого, ни его национальность или место проживания никак не представлены в конечных результатах научного познания;

Систематичность – наука образует определенную структуру, а вовсе не является бессвязным набором частей;

Незавершенность – научное знание конечно же безгранично растет, однако не может достичь абсолютной истины и создать «теорию всего»;

Преемственность – новые знания определенным образом и по определенным правилам соотносятся со старыми знаниями;

Критичность – готовность всегда поставить под сомнение и пересмотреть свои – даже основополагающие – результаты;

Достоверность – научные выводы требуют, допускают и проходят проверку по определенным четко сформулированным правилам;

Внеморальность – научные истины нейтральны в морально-этическом плане, а нравственные оценки могут относиться либо к деятельности, направленной на получение знаний (этика ученого требует от него интеллектуальной честности и мужества в процессе поиска истины), либо к деятельности по его применению;

Рациональность – получение знаний на основе специальных процедур, составными частями которых являются: 1) понятийность, т. е. способность определять термины путем выявления наиболее важных свойств данного класса предметов; 2) логичность, т. е. использование законов формальной логики; 3) дискурсивность, т. е. способность раскладывать научные утверждения на составные части;

Чувственность – научные результаты требуют эмпирической проверки с использованием данных восприятия и только после этого признаются достоверными.

Все 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. Всем этим и определяется специфика научного исследования и значение науки.

Наука: ее отличие от других отраслей культуры

Отмеченные характерные черты науки позволяют отличить ее от всех 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.

В отличие от философии, ищущей ответа на вопрос «почему?», выводы науки допускают эмпирическую проверку и отвечают на вопросы: «как?», «каким образом?».

Наука отличается и от религии, потому что разум и опора на чувственную реальность имеют здесь 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 прежде всего на познание самого мира.

Теоретическим освоением действительности наука отличается и от обыденного сознания.

Остановимся теперь на соотношении науки и религии, тем более, что по этой проблеме существуют различные точки зрения. В атеистической литературе пропагандируется мнение, что научное знание и религиозная вера несовместимы, и каждое новое знание уменьшает область веры, вплоть до утверждений, что поскольку космонавты не увидели Бога, то, стало быть, его нет.

Водораздел между наукой и религией проходит в соответствии с соотношением в этих отраслях культуры разума и веры. В науке преобладает рациональность, но и в ней сохраняется вера, без которой познание невозможно – вера в чувственную реальность, которая дается человеку в ощущениях, вера в познавательные возможности разума и в способность научного знания отражать действительность. Без такой веры ученому трудно было бы приступить к научному исследованию. Наука не исключительно рациональна, в ней есть место и интуиции, особенно на стадии формулирования гипотез. Разум в теологических исследованиях привлекается для обоснования веры и далеко не все церковные деятели соглашались с афоризмом христианского теолога и писателя II–III вв. Тертуллиана: «Верую, потому что абсурдно».

Итак, области разума и веры не разделены абсолютной преградой. Наука может сосуществовать с религией, поскольку внимание этих отраслей культуры устремлено на разные вещи: в науке – на эмпирическую реальность, в религии – преимущественно на внечувственное. Научная картина мира, ограничиваясь сферой опыта, не имеет прямого отношения к религиозным откровениям, и ученый может быть как атеистом, так и верующим. Другое дело, что в истории культуры известны случаи резких конфронтаций между наукой и религией, особенно в те исторические периоды, когда наука обретала свою независимость, скажем, во времена создания гелиоцентрической модели строения мира Николаем Коперником. Но так не обязательно должно быть всегда.

Существует еще и область суеверий, которая не имеет отношения ни к религиозной вере, ни к науке, а связана с остатками мистических и мифологических представлений, а также с различными сектантскими ответвлениями от официальной религии и бытовыми предрассудками. Суеверия, как правило, далеки и от подлинной веры, и от рационального знания.

Важно правильно понимать и взаимоотношения науки с философией, поскольку неоднократно, в том числе и в недавней истории, различные философские системы претендовали на научность и даже на ранг «высшей науки», а ученые не всегда проводили границу между своими собственно научными и философскими высказываниями.

Специфика науки не только в том, что она не берется за изучение мира в целом, подобно философии, а представляет собой частное познание, но также и в том, что результаты науки требуют эмпирической проверки. В отличие от философских утверждений научные результаты не только необходимо подтверждать с помощью специальных практических процедур или подвергнуть строгой логической проверке (выводимости), как в математике, но, кроме того, и не отрицать принципиальную возможность их эмпирического опровержения. Все это позволяет провести демаркационную линию между философией и наукой.

Ученых порой представляли в качестве так называемых стихийных материалистов, утверждая, что им присуща изначальная вера в материальность мира. Вообще говоря, это не обязательно. Можно верить, что Некто или Нечто передает людям чувственную информацию, а ученые ее считывают, группируют, классифицируют и перерабатывают. Эту информацию наука рационализирует и выдает в виде законов и формул, не задаваясь вопросом, что лежит в ее основе. Поэтому ученый может вполне быть как стихийным материалистом или идеалистом, так и сознательным последователем какой-либо философской концепции. Такие ученые, как Декарт и Лейбниц, были также выдающимися философами своего времени.

Естественно-научная и гуманитарная культура. Естествознание в системе науки

Человек обладает знанием об окружающей его природе (Вселенной), о самом себе и собственных произведениях. Это делит всю накопленную у него информацию на два больших раздела – на естественнонаучное (естественное в том смысле, что изучается то, что существует независимо от человека, в противоположность искусственному – созданному человеком) и гуманитарное (от лат. «хомо» – человек) знание, или знание о человеке.

Как следует из определения, различия между естественно-научными и гуманитарными знаниями заключаются в том, что первые основаны на разделении субъекта (человека) и объекта (природы, которую познает человек – субъект), при преимущественном внимании, уделяемом объекту, а вторые имеют отношение прежде всего к самому субъекту.

Английский писатель Ч. Сноу сформулировал альтернативу «двух культур» – научно-технической и художественно-гуманитарной. По его мнению, они настолько разделены в современном мире, что представители каждой из них не понимают друг друга. В нашей отечественной печати в 60-х гг. ХХ в. велись очень интенсивные дискуссии между «физиками» и «лириками». Они показали как несостоятельность неумеренных притязаний тех и других на монопольное обладание истиной, так и необходимость целостного развития культуры как таковой, взаимодействия науки и искусства, развития естественной науки о человеке (антропологии) в его индивидуальном и социальном измерениях. О некоторых положительных тенденциях в этом направлении речь пойдет дальше.

Выяснив основные особенности современной науки, можно дать определение естествознанию. 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 (скажем, закон всемирного тяготения был скорректирован после создания теории относительности)

Значение чувств и разума в процессе нахождения истины – сложный философский вопрос. 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 служит решающим аргументом в пользу 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 – обществознание – напротив, всегда был связан с групповыми ценностями и интересами как самого ученого, так и заключенными в предмете исследования. Поэтому в методологии обществознания наряду с объективными методами исследования большое значение приобретают 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 стремятся применять результаты фундаментальных исследований для решения как познавательных, так и социально-практических задач. В этом смысле все технические науки – прикладные, но далеко не все прикладные науки относятся к техническим. Такие науки, как физика металлов, физика полупроводников – это естественные прикладные дисциплины, а металловедение, полупроводниковая технология – технические прикладные науки

Однако провести четкую грань между естественными, общественными и техническими науками в принципе невозможно, поскольку целый ряд дисциплин занимает промежуточное положение или оказался комплексным по своей сути. Так, на стыке естественных и общественных наук находится экономическая география, на стыке естественных и технических – бионика, а социальная экология – это комплексная дисциплина, которая включает и естественные, и общественные, и технические разделы.

Уровни естественно-научного познания

Изучение естествознания нужно культурному человеку не только затем, чтобы обладать определенным объемом знаний, но и для понимания принципов мышления. Чтобы познакомиться с научным методом, отправимся в безбрежное море познания. Предположим, что мы лежим под деревом и наблюдаем падение яблока, которое, по преданию, натолкнуло английского физика, создателя классической механики Исаака Ньютона (1643–1727) на открытие закона всемирного тяготения. Яблоки падали на голову не только Ньютона, но почему именно он сформулировал закон всемирного тяготения? Что помогло ему в этом: любопытство, удивление (с которого, как учил древнегреческий философ и ученый Аристотель (384–322 гг. до н. э.), начинается научное исследование) или, быть может, он и до этого изучал тяготение и падение яблока не было начальным моментом его раздумий? Как бы то ни было, мы можем согласиться с легендой в том, что именно обычный эмпирический факт падения яблока послужил отправной точкой для открытия закона всемирного тяготения. Будем считать эмпирические факты, т. е. факты нашего чувственного опыта, исходным пунктом развития естествознания.

Итак, мы начали наше научное исследование, точнее, оно началось с нами. Мы зафиксировали первый эмпирический факт, который, коль скоро он – отправная точка научного исследования, стал тем самым научным фактом.

Что дальше? Выдающийся французский математик, физик и философ Анри Пуанкаре (1854–1912), описывая в книге «Наука и метод» работу ученого, заметил: «Наиболее интересными являются те факты, которые могут служить свою службу многократно, которые могут повторяться»[2]. Да, действительно так, потому что ученый хочет вывести законы развития природы, т. е. сформулировать некие положения, которые были бы верны во всех случаях жизни для однотипного класса явлений. Для этого ученому нужны множество одинаковых фактов, которые потом он мог бы единообразно объяснить. Ученые, продолжает Пуанкаре, «должны предпочитать те факты, которые нам представляются простыми, всем тем, в которых наш грубый глаз различает несходные составные части»[3].

Итак, мы должны ждать падения новых яблок, чтобы определить, действительно ли они падают всегда. Это уже можно назвать способом, или методом, исследования. Этот способ называется наблюдением и в некоторых областях естествознания (например, в астрономии) остается главным и единственным эмпирическим методом исследования. Правда, чтобы наблюдать «большой мир» (мегамир), нужны мощные телескопы и радиотелескопы, которые улавливают космические излучения. Это тоже наблюдение, хотя и куда более сложное.

Однако в нашем случае нет нужды ждать падения яблок. Мы можем потрясти яблоню и посмотреть, как будут вести себя яблоки, т. е. провести эксперимент, испытать объект исследований. Эксперимент – это «вопрос», который мы задаем природе и ждем от нее ясного ответа. «Эйнштейн говорил, что природа отвечает „нет“ на большинство задаваемых ей вопросов и лишь изредка от нее можно услышать более обнадеживающее „может быть“… Каков бы ни был ответ природы – „да“ или „нет“, – он будет выражен на том же теоретическом языке, на котором был задан вопрос»[4]. Научный эксперимент должен быть способен воспроизвести каждый исследователь в любое время – в этом и состоит его отличительная особенность.

После того, как мы потрясем яблоню и тем самым предпримем простейший из возможных экспериментов, мы убедимся, что все яблоки ведут себя одинаково. Однако, чтобы вывести физический закон, этого мало. Нужно использовать не только яблоки, но и другие тела, причем чем меньше они похожи друг на друга, тем лучше. Здесь вступает в силу второе правило, противоположное первому. «Таким образом, интерес представляет лишь исключение»[5].

Оказывается, что многие тела тоже падают на Землю, как будто на них действует некая сила. Можно предположить, что во всех случаях это одна и та же сила. Но на Землю падают не все тела. Это не относится к Луне, Солнцу и другим небесным телам, обладающим большой массой или удаленным от Земли на значительное расстояние. Налицо различие в поведении тел, над которым тоже стоит задуматься. Есть ли что-либо общее в поведении тел, которые на первый взгляд ведут себя совершенно различно? «Однако мы должны сосредоточить свое внимание главным образом не столько на сходствах и различиях, сколько на тех аналогиях, которые часто скрываются в кажущихся различиях»[6]. Найти аналогии в различиях – необходимый этап научного исследования.

Не над всеми телами удается провести эксперимент. Например, небесные светила можно только наблюдать. Но мы способны объяснить их поведение действием тех же самых сил, направленных не только в сторону Земли, но и от нее. Различие в поведении, таким образом, можно объяснить количеством силы, определяющей взаимодействие двух или нескольких тел.

Если же мы все-таки считаем эксперимент необходимым, то можем провести его на моделях, т. е. на телах, размеры и масса которых пропорционально уменьшены по сравнению с реальными телами. Результаты модельных экспериментов можно считать пропорциональными результатам взаимодействия реальных тел.

Помимо модельного эксперимента возможен мысленный эксперимент. Для этого понадобится представить себе тела, которых вообще не существует в реальности и провести над ними эксперимент в уме. Значение представления, связанного с проведением мысленного, или идеального, эксперимента, хорошо объясняют в своей книге «Эволюция физики» А. Эйнштейн и Л. Инфельд. Дело в том, что все понятия, т. е. слова, имеющие определенное значение, которыми пользуются ученые, вовсе не эмпирические, а рациональные, т. е. они не берутся нами из чувственного опыта, а выступают творческими произведениями человеческого разума. Для того чтобы ввести их в расчеты, необходимы идеальные представления, например об идеально гладкой поверхности, идеально круглом шаре. Такие представления называются идеализациями.

В современной науке надо быть готовым к идеализированным экспериментам, т. е. мысленным экспериментам с применением идеализаций, с которых (а именно экспериментов Галилея) и началась физика Нового времени. Представление и воображение (создание и использование образов) имеет в науке большое значение, но в отличие от искусства это не конечная, а промежуточная цель исследования. Главная цель науки – выдвижение гипотез и теория как эмпирически подтвержденная гипотеза.

Понятия играют в науке особую роль. Еще Аристотель считал, что, описывая сущность, на которую указывает термин, мы объясняем его значение. А его имя – знак вещи. Таким образом, объяснение термина (а это и представляет собой определение понятия) позволяет нам понять данную вещь в ее глубочайшей сущности («понятие» и «понять» – однокоренные слова). По мнению философа, логика и социолога XX в. Карла Поппера, если в обычном словоупотреблении мы сначала ставим, а затем определяем термин (например: «щенок – это молодой пес»), то в науке наблюдается обратный процесс. Научную запись следует читать справа налево, отвечая на вопрос: «Как мы будем называть молодого пса?», а не «Что такое щенок?». Вопросы типа «Что такое жизнь?» лишаются в науке всякого значения, и вообще определения как таковые не играют в ней заметной роли, в отличие, скажем, от философии. Научные термины и знаки – это не что иное, как условные сокращения записей, которые иначе заняли бы гораздо больше места.

Формирование понятий относится к следующему уровню исследований – уже не эмпирическому, а теоретическому. Но прежде мы должны записать результаты эмпирических исследований, с тем чтобы каждый желающий мог их проверить и убедиться в их правильности.

Ученые должны собирать неупорядоченные факты и своим творческим мышлением сделать их связанными и понятными. Поэтому их можно сравнить с детективами. Но в отличие от детектива, который только расследует дело, «ученый должен, по крайней мере отчасти, сам совершить преступление, затем довести до конца исследование. Более того, его задача состоит в том, чтобы объяснить не один только данный случай, а все связанные с ним явления, которые происходили или могут еще произойти»[7].

На основании эмпирических исследований могут быть сделаны эмпирические обобщения, которые имеют значение сами по себе. В науках, которые называют эмпирическими, или описательными, как, скажем, геология, эмпирические обобщения завершают исследование, в экспериментальных, теоретических науках это – только начало. Чтобы двинуться дальше, нужно придумать удовлетворительную гипотезу, объясняющую (в нашем примере) падение тел. Самих по себе эмпирических фактов для этого недостаточно. Необходимо все предшествующее знание, касающееся данной проблемы, в нашем случае – знание принципов механики, например представление о связи движения тела с приложением к нему силы, действующей в направлении движения (в данном случае – к Земле), т. е. знание трех законов механики, которые сформулировал тот же Ньютон до открытия им закона всемирного тяготения.

На теоретическом уровне, помимо эмпирических фактов, требуются понятия, которые создаются заново или берутся из других (преимущественно ближайших) разделов науки. В данном случае это понятия массы и силы, которые были для Ньютона основными при выведении законов механики. Эти понятия должны быть определены и представлены в краткой форме в виде слов (называемых в науке терминами) или знаков (в том числе математических), которые имеют каждый строго фиксированное значение.

«Эмпирическое обобщение опирается на факты, индуктивным путем собранные, не выходя за их пределы и не заботясь о согласии или несогласии полученного вывода с другими существующими представлениями о природе… При гипотезе принимается во внимание какой-нибудь один или несколько важных признаков явления и на основании только их строится представление о явлении, без внимания к другим его сторонам. Научная гипотеза всегда выходит за пределы фактов, послуживших основой для ее построения»[8].

При выдвижении какой-либо гипотезы принимается во внимание не только ее соответствие эмпирическим данным, но и некоторые методологические принципы, получившие название критериев простоты, красоты, экономии мышления. «Я считаю, как и Вы, – говорил В. Гейзенберг А. Эйнштейну, – что простота природных законов носит объективный характер, что дело не только в экономии мышления. Когда сама природа подсказывает математические формы большой красоты и простоты, – под формами я подразумеваю здесь замкнутые системы основополагающих постулатов, аксиом и т. п., – формы, о существовании которых никто еще не подозревал, то поневоле начинаешь верить, что они „истинны“, т. е. что они выражают реальные черты природы»[9].

После выдвижения определенной гипотезы (научного предположения, объясняющего причины данной совокупности явлений) исследование опять возвращается на эмпирический уровень для ее проверки. При проверке научной гипотезы должны проводиться новые эксперименты, задающие природе новые вопросы исходя из сформулированной гипотезы. Цель – проверка следствий из этой гипотезы, о которых ничего не было известно до ее выдвижения.

Если гипотеза выдерживает эмпирическую проверку, то она приобретает статус закона (или, в более слабой форме, закономерности) природы. Такое подтверждение носит название верификации. Если не выдерживает – считается опровергнутой, и поиски иной, более приемлемой, продолжаются. Научное предположение остается, таким образом, гипотезой до тех пор, пока еще не ясно подтверждается она эмпирически или нет. Стадия гипотезы не может быть в науке окончательной, поскольку все научные положения в принципе эмпирически опровергаемы, и гипотеза рано или поздно или становится законом, или отвергается.

Принцип фальсифицируемости научных положений, т. е. их свойство быть опровергаемыми на практике, остается в науке непререкаемым. «В той степени, в которой научное высказывание говорит о реальности, оно должно быть фальсифицируемо, а в той степени, в которой оно не фальсифицируемо, оно не говорит о реальности»[10]. Отсюда можно сделать вывод: главное в науке – сам процесс духовного роста, а не его результат, который более важен в технике.

«Нам следует привыкнуть понимать науку не как „совокупность знаний“, а как систему гипотез, т. е. догадок и предвосхищений, которые в принципе не могут быть обоснованы, но которые мы используем до тех пор, пока они выдерживают проверки и о которых мы никогда не можем с полной уверенностью говорить, что они „истинны“, „более или менее достоверны“ или даже „вероятны“»[11]. Последнее утверждение относится к попытке немецко-американского философа и логика, ведущего представителя позитивизма и философии науки Рудольфа Карнапа (1891–1970) разработать способы определения вероятности истинности гипотезы по степени ее подтверждения.

Проверочные эксперименты ставятся таким образом, чтобы не столько подтвердить, сколько опровергнуть данную гипотезу. «Итак, если установлено какое-нибудь правило, то прежде всего мы должны исследовать те случаи, в которых это правило имеет больше всего шансов оказаться неверным»[12]. Эксперимент, который направлен на опровержение данной гипотезы, носит название решающего эксперимента. Именно он наиболее важен для принятия или отклонения гипотезы, так как одного его достаточно для признания гипотезы ложной.

Вопрос об объективном статусе научного закона до сих пор остается одним из наиболее дискуссионных в методологии естествознания. Еще Аристотель (благодаря философскому разделению явления и сущности) выдвинул положение, что наука изучает роды сущего. В современном понимании это и есть то, что называют законом природы. Существуют естественные законы, или законы природы, и нормативные законы, или нормы, запреты и заповеди, т. е. правила, которые требуют определенного образа поведения. Нормативный закон может быть хорошим или плохим, но не «истинным» или «ложным». Если этот закон имеет значение, то он может быть нарушен, а если его невозможно нарушить, то он поверхностен и не имеет смысла. В противоположность нормативным, естественные законы описывают неизменные регулярности, которые либо есть, либо нет. Их свойствами являются периодичность и всеобщность какого-либо класса явлений, т. е. необходимость их возникновения при определенных точно формулируемых условиях.

Закон природы, по Пуанкаре, – наилучшее выражение гармонии мира. «…закон есть одно из самых недавних завоеваний человеческого ума; существуют еще народы, которые живут среди непрерывного чуда и которые не удивляются этому. Напротив, мы должны были бы удивляться закономерности природы. Люди просят своих богов доказать их существование чудесами; но вечное чудо – в том, что чудеса не совершаются беспрестанно. Потому-то мир и божественен, что он полон гармонии. Если бы он управлялся произволом, то что доказывало бы нам, что он не управляется случаем? Этим завоеванием закона мы обязаны астрономии, и оно-то и создает величие этой науки, еще большее, чем материальное величие изучаемых ею предметов»[13].

Итак, естествознание изучает мир с целью творения законов его функционирования как продуктов человеческой деятельности, отражающих периодически повторяющиеся факты действительности.

О практическом значении познания законов природы А. Пуанкаре пишет так: «…завоевания промышленности, обогатившие стольких практических людей, никогда не увидели бы света, если бы существовали только люди практики!.. Необходимо, следовательно, чтобы кто-то думал за тех, кто не любит думать; а так как последних чрезвычайно много, то необходимо, чтобы каждая из наших мыслей приносила пользу столь часто, сколь это возможно, и именно поэтому всякий закон будет тем более ценным, чем более он будет общим»[14].

Совокупность нескольких законов, относящихся к одной области познания, называется теорией. В случае, если теория в целом не получает убедительного эмпирического подтверждения, она может быть дополнена новыми гипотезами, которых, однако, не должно быть слишком много, так как это подрывает доверие к теории.

Подтвержденная на практике теория считается истинной вплоть до того момента, когда будет предложена новая теория, лучше объясняющая известные эмпирические факты, а также новые эмпирические факты, которые стали известны уже после принятия данной теории и оказались противоречащими ей.

Итак, наука строится из наблюдений, экспериментов, гипотез, теорий и аргументации. Наука в содержательном плане – это совокупность эмпирических обобщений и теорий, подтверждаемых наблюдением и экспериментом. Причем творческий процесс создания теорий и аргументации в их поддержку играет в науке не меньшую роль, чем наблюдение и эксперимент (рис. 1).

Рис. 1. Структура естественно-научного познания

Итак, чудес не бывает, если не в самой природе, то по крайней мере в формулировании законов ее развития, и от падения яблока на голову Ньютона до открытия им закона всемирного тяготения – дистанция огромного размера, даже если в голове самого ученого она может быть пройдена мгновенно.

В целом данная структура исследований получила название гипо-тетико-дедуктивного метода, в отличие от эмпирического метода, когда имеет место только эмпирический уровень исследования, и аксиоматического, когда присутствует только теоретический уровень.

Эмпирический и теоретический уровни исследования: их соотношение

Эмпирический и теоретический уровни знания различаются по предмету (во втором случае он может иметь свойства, которых нет у эмпирического объекта), средствам (во втором случае это, например, мыслительный эксперимент, аксиоматический метод) и результатам исследования (в первом случае – эмпирическое обобщение, во втором – гипотеза и теория).