Различие «фундаментальной» и «прикладной» науки

Представленная здесь картина относится к «фундаментальной» («академической») науке. Кроме того, мы отнесем к фундаментальной науке отдельные задачи и целые подразделы физики, которые возникают на основе этих разделов физики вне зависимости от решения технических задач. Выделенная таким образом фундаментальная наука развивается в ходе решения возникающих внутри нее проблем.

Действительно, если мы обратимся к истории физики XIX—XX вв., то увидим, что существенное прямое влияние техники на формирование нового раздела физики имеет место только в случае термодинамики, где такие фундаментальные для нее элементы, как второй закон термодинамики, цикл Карно и следующее из них понятие энтропии, вызваны развитием паровых машин в ходе промышленной революции XIX в. Но это исключение. Электродинамика, статистическая физика, специальная и общая теории относительности, квантовая механика рождаются из решения проблем, возникающих внутри «академической» и «университетской» физики, не испытывая прямого воздействия со стороны развития техники. Военно-промышленный интерес в Германии к спектроскопическим исследованиям, конечно, дал богатый материал для становления квантовой механики, но его нельзя рассматривать как принципиальное прямое влияние. Проблемы спектра излучения черного тела, фотоэффекта, неустойчивости электромагнитной версии планетарной модели атома — три из четырех главных проблем, из решения которых возникает старая квантовая теория, — рождаются внутри фундаментальной физики. Внутри фундаментальной физики используется и материал спектроскопических исследований. Не из технических задач возникают и «Математические начала натуральной философии» Ньютона и теория падения тел Галилея. (Галилей решал задачу, поставленную еще Аристотелем, Ньютон строил теорию, объясняющую законы движения планет Кеплера.)

Возникающие в ней первичные идеальные объекты и некоторые вторичные идеальные объекты вовлекаются в «прикладные исследования», образующиеся вокруг соответствующих «технических» задач в инженерной практике. Эти прикладные исследования могут организоваться в «прикладную науку» (пример такого процесса дает формирование «физики магнитных жидкостей».

Этот процесс типичен для эпохи научно-технической революции, где плотность прикладных исследований резко возрастает. Возможен и другой путь формирования прикладной науки, когда некоторый подраздел фундаментальной науки находит техническое применение (возможно, что такой пример дает упоминавшаяся выше магнитная гидродинамика, возникшая в 1940-х гг. как результат пересечения гидродинамики и электродинамики, а позже ставшая основой теории плазмы в рамках проекта разработки управляемой термоядерной реакции).

Е.И. Пружинин указывает, что формирование прикладных наук — «событие достаточно недавнее», характерное для середины XX в. «Чем дальше в прошлое от середины столетия, тем более дробным и личностным становится проявление... дихотомии» фундаментальная/прикладная наука.

Главное отличие прикладных наук от фундаментальных состоит в том, что первые формируются вокруг технических задач, для решения которых используют достижения фундаментальной науки, а вторые формируются вокруг собственных проблем. Процессы, происходящие в технике, как и социально-политические процессы, воздействуют на развитие фундаментальной науки, но не определяют ее развития. Яркими примерами такого воздействия являются «атомный проект» и политические репрессии сталинского периода в СССР. Политические репрессии Сталина почти уничтожили отечественную школу генетики, бывшей в 1920-х гг. одной из ведущих в мире. Атомный проект не только спас от подобного разгрома физику, но и дал ей мощный импульс развития. Но все это с точки зрения развития физики лишь воздействие внешних косвенных факторов. Да, в результате последствий Второй мировой войны и гонки вооружений, в центре которой стоял атомный проект, центры фундаментальных физических исследований сместились из Западной Европы в США и СССР, но ни к каким революциям в физике, сравнимым с таковыми в начале XX в., это не привело. Другой пример — влияние на создание квантовой механики военно-промышленного заказа в Германии на прикладные спектроскопические исследования. Порожденные этими достаточно дорогостоящими для того времени опытами данные дали важный материал для постановки фундаментальных проблем, решение которых стало одной из важных составляющих в создании квантовой механики. Но это был все-таки лишь материал, который был вовлечен в развитие фундаментальной науки. То есть здесь мы имеем пример сильного влияния внешнего фактора, пожалуй, более сильного, чем в предыдущем примере, но все-таки этот фактор не был системообразующим для развития фундаментальной («академической») физики.

Научно-техническая революция — это главным образом вовлечение науки в процесс развития техники. Обратное воздействие через рост финансирования и престижа, рост числа ученых и эмпирического материала велико, но не является определяющим.

Взаимодействие техники (инженерии) с наукой-натурфилософией в XVI—XVII вв. породило физику и естественную науку Нового времени, ставшую особым развивающимся целым. Наличие в этой науке инженерной составляющей сделало возможным использование этой науки в технике, привело к научно-технической революции. Крупные проекты типа атомного способны непосредственно породить новые прикладные науки, но не новые разделы фундаментальной науки. Анализ развития физики показывает, что физика как фундаментальная наука, созданная в XVII в., развивается исходя из своих внутренних проблем.

Люди и институты, составляющие сообщество фундаментальной науки, часто включены и в другие типы деятельности и структуры, относящиеся к прикладной науке и к технике. Но независимо от того, занимаются ли они фундаментальной наукой в основное рабочее время и какой вклад эта деятельность вносит в их доход, сообщество ученых, занимающихся фундаментальной наукой, существует, и суть фундаментальной науки осталась прежней (хотя формы существования стали более коллективными, сегодня это, как правило, лаборатории, а не индивиды). Социокультурный фактор в виде падения престижа науки и роста престижа денег, конечно, сказывается на самочувствии фундаментальной науки, но слухи о ее смерти явно преувеличены.

В 1934 г. в одном из своих писем Э. Резерфорд заметил: «У нас вечно путают чистую науку с прикладной... Разница [между] прикладной научной работой и чисто научной [в] методах оценки... Чисто научная деятельность оценивается куда труднее, и [эта оценка] доступна более узкому кругу людей» (цит. по: [Пружинин, 1999, с. 166]).

Фундаментальная наука, как и искусство, как и другие сферы культуры, развивается в ходе решения собственных проблем. Это естественный процесс с непредсказуемым ходом развития. Поэтому попытки оценки ее «эффективности» наталкиваются на принципиальные проблемы. Оценка эффективности прикладных исследований (и наук) тоже сталкивается со значительными трудностями, поскольку здесь часто идет речь о непредсказуемых нововведениях - инновациях. Эти проблемы трудно, а может быть, и невозможно решить теоретически, но они решаются практически путем образования инновационных венчурных фирм, финансирующих соответствующие научно-технические проекты. Стимулировать развитие фундаментальных наук подобным образом не получится. Фундаментальные науки (сюда следует включать и их содержание и соответствующее сообщество) — это сфера культуры. Они, как и искусство, подобны живым организмам, они требуют питания и подвержены внешним влияниям и внутренним болезням (с которыми организм может справиться, а может и погибнуть). Фундаментальные науки — это важный орган общества, который включает и идеи, и «людей, стремящихся исключительно к познанию природы» (А. Пуанкаре). Этот орган плохо поддается калькуляции. Соотношение подобных органов (отраженных в распределении строчек бюджета на армию, социальную поддержку, медицину, культуру, фундаментальную науку и др.) во многом определяет лицо общества.

При этом, правда, следует помнить, что до естественной науки была натурфилософия, и в принципе при кардинальной культурной трансформации, уровня той, что произошла при переходе к Новому времени, место естественной науки может занять нечто принципиально новое. Но вряд ли причиной этого сдвига будет развитие техники — «второй» природы, предполагающей «первую».

В этом отношении весьма современно звучит мысль А. Пуанкаре, высказанная около века назад: «Для чего нужна математика?.. Люди практические требуют от нас только способов наживы денег. Эти люди не заслуживают ответа. Скорее следовало бы их спросить, для чего накапливают они богатства и нужно ли тратить время на их приобретение и пренебрегать искусством и наукой, которые только и делают наш дух способным наслаждаться, и ради сохранения жизни утратить ее смысл. К тому же наука, созданная в прикладных целях, невозможна; истины плодотворны только тогда, когда между ними есть внутренняя связь. Если ищешь только тех истин, от которых можно ждать непосредственных Результатов, то связующие звенья ускользают и цепь распадается».

В заключение перечислим выявляемые «объектным теоретико-операциональным подходом» основные моменты структуры физического знания в «теоретической физике». В рефлексии предшествовавшей ей «эмпирической физики» главенствовала бэконовская идея выявления законов из эмпирических фактов, поставляемых экспериментаторами. К этому добавлялось основанное на механике Ньютона представление о единстве природы, выраженное Лапласом. В формирующейся в XIX в. «теоретической физике» лидерство переходит от экспериментатора к теоретику, который работает с идеальными объектами. При этом «законы природы» низводятся до характеристик этих объектов. Последние, как и в геометрии, делятся на «первичные» (ПИО) и строящиеся из них «вторичные» (ВИО) идеальные объекты. Это приводит к двум типам работы в физике и двум типам физического эксперимента. При этом переход к более сложным «первичным идеальным объектам» сопровождается переходом к «неявному» типу определения, осуществляемому с помощью особой системы постулатов, названной «ядром раздела науки». В соответствии с этим теоретическая физика разбивается на весьма независимые целостные единицы — «разделы физики». Каждый из них имеет свое ядром раздела науки и свои первичные идеальные объекты. В результате прежнее, основанное на механике Ньютона единство природы, выраженное Лапласом, сменяется рассмотрением явлений природы сквозь призму дополняющих друг друга ПИО, принадлежащих разным разделам физики (например, к ПИО механики добавляются ПИО электродинамики, подобно тому как добавляются различные качества (светлый, соленый...) при описании вещей обыденной жизни). Основания (в гильбертовском смысле) физики представляются как совокупность ядер раздела науки — оснований разделов физики, каждый из которых состоит из «теоретической» и «операциональной» частей. «Теоретическая» часть содержит модель физической системы и ее математическое описание. Построение модели физической системы — центральный продукт физической теории физического явления или объекта, без которого нельзя говорить о понимании последних. «Мысленный эксперимент» — одна из форм этой деятельности. Модель физической системы, с одной стороны, имеет математическое описание, а с другой — возможность реализации в эмпирические объекты (материализацию) посредством «операциональной» части. «Операциональная» часть состоит из операций «приготовления» (физической системы в некотором состоянии) и «измерения» (суть которого составляет сравнение с соответствующим эталоном). При этом операциональная часть состоит из операций и процедур, относимых к продуктам деятельности человека, а не явлениям природы. Наличие «операциональной» части отличает естественную науку от умозрительной натурфилософии, обеспечивает «реальность» ПИО и ВИО и онтологический характер физических моделей. При этом функции построения онтологических картин природных явлений («первой» природы) переходят от натурфилософии к естественной науке, которая дальше развивается параллельно развитию техники и техническим наукам. То есть после включения в естественную науку операциональных технических элементов (приготовления и измерения) пути науки и техники не сливаются, хотя технические науки используют понятия естественных наук, а естественно-научный эксперимент использует достижения техники.