Раздел II. Современные философские проблемы естествознания

Внешние и внутренние факторы развитие науки. Особенность внутренней динамики развития науки на каждом из уровней исследования. Кумулятивный характер эмпирического уровня научного познания. Скачкообразный характер развития теоретического знания. Проблема смены научных концепций (Т.Кун). Отличие научной и научно-технической революций. Концепция «исследовательских программ» И.Лакатоса. Переход от концептуального подхода к унивесалистскому при формировании естественнонаучной картины мира.

Развитие науки определяется внешними и внутренними факторами. К первым относится влияние государства, экономических, культурных, национальных параметров, ценностных установок ученых. Вторые определяются внутренней логикой и динамикой развития науки.Внутренняя динамика развития науки имеет свои особенности на каждом из уровней исследования. Эмпирическому уровню присущ обобщающий характер, поскольку даже отрицательный результат наблюдения или эксперимента вносит свойвклад в накопление знаний. Теоретический уровень отличается более скачкообразным характером, так как каждая новая теория представляет собой качественное преобразование системы знаний. Новая теория, пришедшая на смену старой, не отрицает ее полностью (хотя в истории науки имели место случаи, когда приходилось отказываться от ложных концепций теплорода, эфира, электрической жидкости и т. п.), но чаще ограничивает сферу ее применимости, что позволяет говорить о преемственности в развитии теоретического знания.

Вопрос о смене научных концепций является одним из наиболее актуальных в методике современной науки. В первой половине XX в. основной структурной единицей исследования признавалась теория, и вопрос о ее смене ставился в зависимости от ее эмпирического подтверждения или опровержения. Главной методологической проблемой считалась проблема сведения теоретического уровня исследования к эмпирическому, что в конечном счете оказалось невозможным. В начале 60-х годов XX века американский ученый Т. Кун выдвинул концепцию, в соответствии с которой теория до тех пор остается принятой научным обществом, пока не подвергается сомнению основная парадигма (установка, образ) научного исследования в данной области. Парадигма (от греч. paradigma — пример, образец) — фундаментальная теория, объясняющая широкий круг явлений, относящихся к соответствующей области исследования. Парадигма — это совокупность теоретических и методологических предпосылок, определяющих конкретное научное исследование, которая воплощается в научной практике на данном этапе. Она является основанием выбора проблем, а также моделью, образцом для решения исследовательских задач. Парадигма позволяет решать возникающие в научных исследованиях затруднения, фиксировать изменения в структуре знания, происходящие в результате научной революции и связанные с накоплением новых эмпирических данных.
С этой точки зрения динамика развития науки происходит следующим образом: старая парадигма проходит нормальную стадию развития, затем в ней накапливаются научные факты, не объяснимые этой парадигмой, происходит революция37
в науке и возникает новая парадигма, объясняющая все возникшие научные факты. Парадигмальная концепция развития научного знания затем была конкретизирована с помощью понятия «исследовательская программа» как структурной единицы более высокого порядка, чем отдельная теория. В рамках исследовательской программы и обсуждаются вопросы об истинности научных теорий.

Еще более высокой структурной единицей является естественно-научная картина мира, которая объединяет в себе наиболее существенные естественно-научные представления данной эпохи.Общая динамика и закономерность, характеризующая в целом процесс исторического развития естествознания, подчиняется важному методологическому принципу, называемому принципом соответствия.

Принцип соответствия в его наиболее общей форме утверждает, что теории, справедливость которых экспериментально установлена для той или иной области естествознания, с появлением новых, более общих теорий не устраняются как нечто ложное, но сохраняют свое значение для прежней области явлений как предельная форма и частичныйслучай новых теорий. Этот принцип является одним из важнейших достижений естествознания XX в. Благодаря ему история естествознания предстает перед нами не как хаотическая смена различных более или менее удачных теоретических воззрений, не как череда их катастрофических крушений, а как закономерный и последовательный процесс развития познания, идущего ко все более широким обобщениям, как познавательный процесс, каждая ступень которого имеет объективную ценность и доставляет частицу абсолютной истины, обладание которой становится все более и более полным. С этой точки зрения процесс познания понимается как процесс движения к абсолютной истине через бесконечную последовательность относительных истин. Причем процесс движения к абсолютной истине происходит не плавно, не путем простого накопления фактов, а диалектически — через революционные скачки, при которых всякий раз преодолевается противоречие между накопившимися фактами и господствующей в данное время парадигмой. Принцип соответствия показывает, как именно в естествознании абсолютная истина складывается из бесконечной последовательности относительных истин.

Принцип соответствия утверждает, во-первых, что каждая естественно-научная теория является относительной истиной, содержащей элемент абсолютной истины. Во-вторых, он утверждает, что смена естественно-научных теорий — не последовательность разрушений разных теорий, а логический процесс развития естествознания, движения разума через последовательность относительных истин к абсолютной. В-третьих, принцип соответствия утверждает, что как новые, так и старые теории образуют единое целое.
Таким образом, согласно принципу соответствия, развитие естествознания представляется как процесс последовательного обобщения, когда новое отрицает старое, но не просто отрицает, а с удержанием всего того положительного, что было накоплено в старом.
Естественно-научное познание структурно состоит из эмпирического и теоретического направлений научного исследования. В структуре эмпирического направления исследования следующая схема: эмпирический факт, наблюдения, научный эксперимент, эмпирические обобщения. В структуре теоретического метода следующая схема: научный факт, понятия, гипотеза, закон природы, научная теория.

Научный метод представляет собой яркое воплощение единства всех форм знаний о мире. Тот факт, что познание в естественных, технических, социальных и гуманитарных науках в целом совершается по некоторым общим правилам, принципам и способам деятельности, свидетельствует, с одной стороны, о взаимосвязи и единстве этих наук, а с другой — об общем, едином источнике их познания, которым служит окружающий нас объективный реальный мир: природа и общество.

Теория до тех пор остается принятой научным обществом, пока не подвергается сомнению основная парадигма (установка, образ) научного исследования. Динамика развития науки происходит следующим образом: старая парадигма — нормальная стадия развития науки — революция в науке — новая парадигма.

Принцип соответствия утверждает, что развитие естествознания происходит, когда новое не просто отрицает старое, отрицает с удержанием всего положительного, что было накоплено в старом.

2. 1.4.Естественнонаучная картина мира

Генезис взглядов на мир в истории науки XVII-XX вв. Особенности сущностной преднаучной, механистической, эволюционной картин мира.

Структурные уровни материи образованы из определенного множества объектов какого-либо класса и характеризуются особым типом взаимодействия между составляющими их элементами. Критерием для выделения различных структурных уровней служат следующие признаки: пространственно-временные масштабы (элементарные частицы имеют размеры 10 (-14 степени) см, атомы — 10 (-8 степени), молекулы — 10 (-7 степени) см и т.п.); совокупность важнейших свойств и законов изменения; степень относительной сложности, возникшей в процессе исторического развития материи в данной области мира.

Уровни структурной организации материи: неорганическая природа, живая природа, социальная действительность. Структурное многообразие, системность как способ существования материи.

Научная картина мира – это целостная система представлений об общих свойствах и закономерностях природы, возникающая в результате обобщения и синтеза основных естественнонаучных понятий, принципов, а также на основе определенных философских представлений, где главными являются идеи о субстанции, движении, причинности, о единстве мира, об основных законах природы. Материя – фундаментальная исходная категория философии, от того или иного ее понимания зависит решение практически всех других философских проблем.

В основе современных научных представлений о строении материи лежит идея ее сложной системной организации. Любой объект материального мира может быть рассмотрен в качестве целостной системы, которая характеризуется наличием элементов и связей между ними.

Материальные системы всегда взаимодействуют с внешним окружением. Некоторые свойства, отношения и связи элементов в этом взаимодействии меняются, но основные связи могут сохра­няться, и это является условием существования системы как целого. Эти устой­чивые связи и отношения между элементами системы и образуют ее структуру. Иными словами, система — это элементы и их структура.

Любой объект материального мира уникален. Но при этом определенные их группы обладают общими признаками строения. Например, атомов очень много, но все они устроены по одному типу — в атоме должно быть ядро и электронная оболочка. Все молекулы — от простейшей молекулы водорода до сложных молекул белков — имеет общие структурные признаки: ядра атомов, образующих молекулу, стянуты общими электронными оболочками. Общие признаки есть в строении различных макротел, клеток, из которых построены живые организмы, и т. д. Наличие общих признаков организации позволяет объединить различные объекты в классы материальных систем. Эти классы часто называют уровнями организации материи или видами материи.

Все виды материи связаны между собой генетически, то есть каждый из них развивается из другого. Строение материи можно представить как определенную иерархию этих уровней (см. схему иерархической организации материи).

Кварки (составляющие протонов, нейтронов и др.; взаимодействующие с помощью обмена глюонами, «склеивающими» их) и лептоны (электроны, нуклоны и др.) выступают в качестве базисных объектов в системе элементарных частиц. Они являются главным строительным материалом для нашего мира, поскольку ядра веществ существуют благодаря взаимодействию кварков, а формирование электронных оболочек приводит к образованию атомов.

Элементарный уровень организации материи включает наряду с элементарными частицами еще и такой объект, как вакуум. Физический вакуум – не пустота, а особое состояние материи. В нем происходят сложные процессы, связанные с непрерывным появлением и исчезновением так называемых «виртуальных частиц» – своеобразных потенций соответствующих элементарных частиц (это их «вакуумные корни») при определенных условиях они могут вырываться из вакуума, превращаясь в «нормальные» элементарные частицы.

При изучении субэлементарного уровня (элементарных частиц, физического вакуума) выяснилось, что физический вакуум способен скачком перестраивать свою структуру – это фазовый переход (известный пример – переход воды в пар и лед). Это знание послужило основой представлений о возникновении Вселенной путем взрыва, связанного с массовым рождением элементарных частиц при фазовом переходе физического вакуума. Из элементарных частиц построились атомы.

Элементарные частицы, ядра атомов, ионы могут образовывать плазму – особое состояние материи, подобие газа. Огромные плазменные тела, стянутые электромагнитными гравитационными полями, образуют звезды. В их недрах протекают ядерные реакции, в ходе которых излучается энергия.

В звездах образуются ядра атомов, а на периферии – возникают сами атомы. В результате взаимодействия атомов формируются молекулы. За молекулами следует уровень макротел (жидких, твердых, газообразных). Особый тип макротел образуют планеты – тела со сложной внутренней структурой, имеющие ядро, литосферу, иногда атмосферу и гидросферу. Звезды и планеты составляют планетные системы.

Огромные скопления звезд, планетных систем, межзвездной пыли и газа, взаимодействующих между собой, образуют галактики (Земля принадлежит одной из них). Галактики разных типов образуют скопления – системы галактик. Кроме скопления галактик, есть еще более высокий уровень организации материи – Метагалактика, представляющая собой систему взаимодействующих систем галактик (они удаляются друг от друга со скоростью, возрастающей с увеличением расстояния между ними – так называемый процесс расширения Метагалактики).

Современная наука допускает возможность возникновения и сосуществования множества миров, подобных нашей Метагалактике и называемых Внеметагалактическими объектами. Их сложные взаимоотношения образуют многоярусную Большую Вселенную – материальный мир с его бесконечным разнообразием форм и видов материи.

Изучая живую природу, мы также сталкиваемся с системной организацией материи. Можно выделить ряд уровней материальной организации живой природы: системы доклеточного уровня – нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК) и белки; клетки (как одноклеточные организмы); многоклеточные организмы (растения, животные).

Особые уровни организации живой материи образуют надорганизменные структуры – прежде всего популяции (сообщества особей одного вида, связанные между собой общим генофондом, скрещивающиеся и воспроизводящиеся в потомстве). К надорганизменным уровням относятся также виды и биоценозы (образуются в результате взаимодействия популяций между собой и с окружающей средой, например, лес).

Взаимодействие биоценозов (между собой и с воздушной оболочкой, через которую идет теплообмен Земли с космическим пространством, с водной средой, с горными породами) образует глобальную систему жизни – биосферу.

Люди являются частью сферы жизни на Земле и благодаря своей деятельности вносят возмущения в динамику биосферы. Это может привести к необратимому вырождению биосферы. Поэтому знание ее законов, понимание своего места в ее динамике является ныне одним из условий человеческого существования. Благодаря своей деятельности, люди трансформируют биологические формы своего существования в социальную жизнь. В рамках биосферы начинает развиваться особый тип материальной системы – человеческое общество (включает духовную жизнь в качестве условия функционирования и развития). Здесь тоже возникают особые подструктуры – семья, классы, нации и др., причем многие из этих структур существуют только на определенных этапах человеческой истории и преобразуются в новые, более сложные.

Термин «материя» происходит от лат. materia – вещество. Это «вещественное» значение термина удерживалось вплоть до XX века, когда произошла революция в физике, означавшая кризис одностороннего, основанного на обязательном чувственном восприятии, понимания материи, составлявшего суть концепции метафизического материализма.

Как известно, первой ступенью в осознании материальности мира был стихийный материализм. Началом формирования понятия материи явился переход от качественного многообразия существующих вещей к понятию единой основы мира – первоматерии. При этом все разнообразие мира выводилось из определенного элемента, например, воды или огня. Но уже Демокрит заметил, что с помощью одного качественно определенного вещества невозможно объяснить происхождение другого. Дальнейшее развитие мысли привело к унификации первооснов бытия и привело к появлению идеи атомарного строения мира (т.е. мир состоит из частиц, чувственно не воспринимаемых). Но атомы истолковывались тоже как вещество, как мельчайшие «кирпичики», строительный материал всего существующего. Так зародилась просуществовавшая вплоть до новейших открытий в физике в конце XIX века, дискретная картина мира.

Это воззрение положило начало научному объяснению многих явлений природы. И.Ньютон, исходя из идеи атомизма, ввел в физику понятие массы, сформулировав закон всемирного тяготения и основные законы динамики. Атомистики лежит в основе молекулярно-кинетической теории теплоты, в химии она послужила открытию закона сохранения вещества, на ее основе была создана и периодическая система элементов Менделеева. Механика Ньютона утвердила механистически-атомистическую картину мира и явилась образцом научной точности для других наук.

Но наряду с триумфом атомизма в науке назревал кризис, связанный прежде всего с открытием новых фактов. В 1897 г. был открыт электрон, в 1895 г. Рентгеном обнаружен радиоактивный распад, в 1904 Эйнштейном выведена теория относительности, в 1900 – Планком – дискретность излучения. Кризис был также связан с введением в физику нового понятия – поля (М.Фарадей, Дж.Максвелл), описывающее принципиально отличное от вещества континуальное (непрерывное) состояние материи. Таким образом, к началу 20-го века сложилась ситуация, которая носит название «великая революция в естествознании» (прежде всего в физике), т.е. коренная ломка ранее господствовавших воззрений, принципов, теорий. Были разрушены ранее господствовавшие представления о неизменности химических элементов, о безструктурности атома, о независимости движения от материальных масс, о непрерывности излучения.

Некоторыми физиками коренная ломка привычных физических понятий была воспринята как неспособность науки давать объективные знания о природе (Анри, Пуанкер). Так как принципы классической физики нельзя было применить для объяснения процессов микромира, стали говорить о «крахе науки», об остановке в ее развитии, ее кризисе. Но кризис этот означает, что вновь открываемые явления микромира не вписывались в механистическую картину мира, на которой базировалась физика 19 столетия. Появились предпосылки для построения новой квантово – релятивисткой картины природы, в которой нет четкого различия, границ между массой и энергией, между дискретными и непрерывными процессами, между корпускулярными и волновыми свойствами. Стали появляться экспериментальные данные, говорящие о существовании крайне малых масс и электрических зарядов, а также о крайне больших скоростях, т.е. о существовании микромира. Для его описания нельзя было применять те основные понятия, принципы и законы, которые вырабатывались физикой 19 века при изучении макротел. Например, принцип постоянства массы (масса тела остается неизменной независимо от того, находится ли тело в покое или движется).

Изучение свойств электрона показало, что его масса изменяется в зависимости от изменения скорости. Возникла необходимость выработки новых понятий, принципов, которые адекватно бы отражали процессы на уровне микромира, т.е. пересмотр принципов и законов классической физики. В этом и состоит революция в физике на рубеже XIX-XX веков. В философском отношении значение этой революции – разрушение последней цитадели метафизики – представления об атомах, как кирпичиках мироздания и переход на новый качественный уровень знаний о строении материи.

2.1..5. Естественнонаучная, наддисциплинарная и натурфилософская сторона синергетики