Концепции современного естествознания

2) моносемичность (каждый знак имеет только одно значение). Однако возможности любого формализованного языка остаются принципиально ограниченными, что показал в своей знаменитой теореме неполноты в начале 30-х годов ХХ в. австрийский математик и логик Курт Гёдель. Дедуктивно-аксиоматическая модель обоснования научного знания лежит в основе концепции рационализма.

2. Индуктивистская модель связана с принципами научной индукции. Как мы уже выяснили, научная индукция основана на выявлении причинной связи между явлениями (каузальное объяснение). Эта модель обоснования научного знания лежит в основе концепции эмпиризма.

3. Гипотетико-дедуктивная (стандартная) модель представляет собой взаимосвязь индукции и дедукции и является способом получения теоретических законов с помощью гипотез. Суть этой концепции состоит в следующем: единообразие мира, которое наука выражает в виде законов различной степени общности; познание начинается с фактов, т.е. результатов наблюдений и экспериментов; в процессе обобщения фактов (индукция) формулируются эмпирические законы, которые объясняют именно данные факты. Однако от фактов и эмпирических законов нет прямого пути к теоретическим законам. Из теоретических законов можно дедуцировать эмпирические законы, но сами теоретические законы получены путем гипотезы (догадки). Именно в этом контексте становится понятной фраза Эйнштейна о том, что никакой логический путь не ведет от наблюдений к основным принципам теории. Возникновение догадки - это иррациональный компонент познания, в этом процессе огромная роль принадлежит интуиции.

Если же рассматривать знание о природе с точки зрения его формы и используемого языка, то можно выделить такие виды естествознания, как: математическое, таксономическое и дескриптивное. Математическое естествознание - высшая форма развития научного знания. Наиболее математизированной из всех наук о природе является физика, затем химия, которая в своем учении об атомно-молекулярной структуре вещества тесно связана с физикой. Математический аппарат используется и в биологии, а также в других естественных науках, однако в них он не является основным способом изложения знания, здесь главную роль играют классификации (таксономия) и описание (дескрипция).

Блестящим примером научной классификации является периодическая система элементов Д.И. Менделеева. Она фиксирует закономерные связи между химическими элементами и определяет место каждого из них в единой таблице. Это позволило сделать замечательно подтвердившиеся прогнозы относительно неизвестных еще элементов.

Всеобщую известность в ХVIII - ХIХ вв. получила классификация живых существ К. Линнея. Он видел задачу описательного естествознания в расположении объектов наблюдения - элементов живой и неживой природы - в строгий порядок по ясным и конкретным признакам. Классификация должна была выявить строгие закономерности и порядок в строении мира, с помощью которых можно было бы дать полное и глубокое объяснение природы.

В описательных науках мысль исследователя вынуждена обращаться непосредственно к данным наблюдения и эксперимента, здесь реже удается обнаружить закономерные связи. Описательные методы широко используются в биологии, медицине и т.п. Описание изучаемых явлений может быть словесным, графическим, схематическим. Для некоторых особенно сложных явлений этот метод является наиболее подходящим; сами явления таковы, что они не подчиняются жестким требованиям гипотетико-дедуктивного метода.

Основные понятия темы:

Природа - это весь материально-энергетический и информационный мир Вселенной.

Метод - совокупность принципов, правил и приемов практической и теоретической деятельности.

Эмпиризм - направление в методологии, признающее опыт единственным источником достоверного знания, сводящее содержание знания к описанию этого опыта.

Рационализм - направление в методологии, согласно которому достоверное знание дает только разум, логическое мышление.

Факт - 1) действительное событие, то, что существует на самом деле;

2) (научный факт) - суждение о единичном, полученное в результате наблюдения, эксперимента.

Принцип - сложная, концентрированная форма знания, которая аккумулирует в себе основное направление исследования, его «дух».

Теория - логически организованная система научных знаний, которая дает целостное и всестороннее описание объекта.

Проблема - это такой научный вопрос, на который нельзя ответить, пользуясь имеющимися в наличии средствами.

Концепция - основной способ понимания, трактовки каких-либо явлений.

Гипотеза - это научное предположение, опирающееся на факты, выраженное в форме суждения, или системы взаимосвязанных суждений, о причине, механизме изучаемых явлений.

Верификация (эмпирическое подтверждение) - процедура проверки научных высказываний через сведение их к опыту.

Натурфилософия - умозрительный подход к пониманию природы как целого.

Тема 3. Динамика естествознания и тенденции его развития

1. Возникновение естествознания. Проблема начала науки

Для понимания того, что представляет собой современное естествознание, важно выяснить, когда оно возникло. Существует несколько точек зрения по вопросу о начале науки. Иногда отстаивается позиция, что естествознание возникло в каменном веке, когда человек стал накапливать и передавать знания о мире. Джон Бернал в книге «Наука в истории общества» пишет: «Так как основное свойство естествознания заключается в том, что оно имеет дело с действенными манипуляциями и преображениями материи, главный поток науки вытекает из практических технических приемов первобытного человека…»

Некоторые историки науки считают, что естествознание возникло в Древней Греции, где на фоне разложения мифологического мышления возникают первые программы исследования природы. Уже в Древнем Египте и Вавилоне были накоплены значительные математические знания, но только греки начали доказывать теоремы. Если науку трактовать как знания с его обоснованием, то вполне справедливо считать, что она возникла примерно в V веке до н.э. в городах-полисах Греции - очагах будущей европейской культуры.

Большинство историков науки считает, что о естествознании в современном значении этого слова можно говорить только начиная с ХVI- ХVII вв. Это эпоха научной революции, связанная с именами И. Кеплера, Х. Гюйгенса, Г. Галилея, И. Ньютона. Рождение естествознания в этом случае отождествляется с рождением современной физики и необходимого для нее математического аппарата. В это же время происходит становление науки как социального института. В 1662 г. возникает Лондонское Королевское общество, в 1666 г. - Парижская Академия Наук.

Существует точка зрения, что современное естествознание возникло в конце ХIХ в. В это время наука оформляется в особую профессию благодаря в первую очередь реформам Берлинского университета, проходившим под руководством Вильгельма Гумбольдта. В результате этих реформ появилась новая модель университетского образования, в которой обучение совмещено с научно - исследовательской деятельностью. Эта модель науки была лучше всего реализована в лаборатории известного химика Ю. Либиха в Гессене. Процесс превращения науки в профессию завершает ее становление как современной науки.

Таким образом, наука - это сложное многогранное социальное образование, поэтому в зависимости от того, какой аспект ее развития мы делаем предметом анализа, мы получим разные точки отсчета возникновения науки:

- как знания и деятельность по производству этих знаний - с начала человеческой культуры;

- как форма общественного сознания - Др. Греция V века;

- как социальный институт - Новое время;

- как система подготовки кадров - середина ХIХ века;

- как непосредственная производительная сила - вторая половина ХХ века.

2. Основные модели развития естественнонаучного знания

В методологии науки существует множество моделей логики развития научного знания, но некоторые из них все же являются приоритетными. Рассмотрим некоторые из них.

Концепция развития науки, разработанная американским философом Томасом Куном и представленная в его книге «Структура научных революций», еще в 60-е годы ХХ века собрала наибольшее число сторонников. Т. Кун отметил такой интересный факт: ученые-обществоведы спорят, в основном, по фундаментальным вопросам, представители естествознания по таким вопросам спорят очень редко, только тогда, когда их науки переживают кризис. Обычно естествоиспытатели долго работают в определенных рамках, очерченных фундаментальными научными открытиями.

Т. Кун ввел понятие «парадигма» (признанная научным сообществом модель постановки и решения проблем). В рамках парадигмы формулируются общие базисные положения, используемые в теории, задаются идеалы научного объяснения и организации научного знания, его оценки.

Парадигма содержит особый способ организации знания, влияющий на выбор направления исследований и образцы решения конкретных проблем. Сама парадигма не выполняет непосредственно объяснительной функции и не является теорией, хотя и основана на определенной фундаментальной теории. Она выступает в роли предпосылки построения и обоснования различных теорий и определяет стиль научных исследований. Т. Кун причислял к парадигмам в истории науки аристотелевскую динамику, птолемеевскую астрономию, ньютоновскую механику и т.д.

Развитие научного знания внутри парадигмы получило название «нормальной науки». Смена парадигм является научной революцией. Например, смена классической ньютоновской физики релятивистской эйнштейновской.

Таким образом, согласно модели Куна, развитие науки представляет собой единство экстенсивного («нормальная наука») и интенсивного (научная революция) этапов. Утверждение новой парадигмы происходит в условиях огромного противодействия сторонников прежней. Поскольку новых подходов может быть несколько, то выбор принципов, составляющих будущую парадигму, происходит не рациональным способом, а скорее в результате иррационального акта веры в то, что мир устроен именно так.

В ответ на это появились другие альтернативные модели науки. Имре Лакатос (Лакатош) предложил методологию научно-исследовательских программ, которая в отличие от модели Т. Куна основана на выборе одной из конкурирующих программ путем применения четких, рациональных критериев. История развития науки - это конкуренция научно - исследовательских программ, имеющих следующую структуру:

- «жесткое ядро», заключающее в себе исходные положения, неопровержимые для сторонников программы.

- «защитный пояс» - включает гипотезы, изменения в нем не затрагивают «жесткого ядра».

- «негативная эвристика» - защита ядра программы с помощью вспомогательных гипотез и допущений, которые снимают противоречия с аномальными фактами.

- «позитивная эвристика» - предположения, направленные на то, чтобы изменять и развивать «опровержимые варианты» исследовательской программы, т.е. определять проблемы, выделять защитный пояс вспомогательных гипотез, предвидеть аномалии и т.п. Ученые, работающие в рамках какой-либо научно-исследовательской программы, могут долгое время игнорировать противоречивые факты и критику. Они считают, что решение конструктивных задач, которое определяется «позитивной эвристикой», приведет к объяснению непонятных фактов. Это дает устойчивость развитию науки. Однако позитивная эвристическая сила любой научно-исследовательской программы все же исчерпывает себя и на смену ей приходит другая. Такое вытеснение одной программы другой является научной революцией.

Таким образом, источником развития науки является конкуренция научных программ, обусловливающая непрерывный рост научного знания.

Третья модель развития науки принадлежит американскому философу К. Попперу. Она получила название «концепции перманентной революции». В ее основе лежит принцип фальсификации: теория считается научной, если она опровержима. Прямое подтверждение теории часто затруднено невозможностью учета всех частных случаев ее действия, а для опровержения теории достаточно всего одного случая, с ней не совпадающего. Если теория сформулирована так, что ситуация, в которой она будет опровергнута, может существовать, то она является научной. Теория, не опровержимая в принципе, не может быть научной. Познание идет в направлении: теория - факты - новые проблемы. Развитие науки и есть движение от одних проблем к другим в ходе непрерывной революции.

3. Научные революции и смена картин мира

Естествознание - это такая система знаний о природе, которая представляет собой нечто единое и цельное. Чтобы подчеркнуть фундаментальный характер основных и важнейших знаний о природе, ученые ввели понятие естественнонаучной картины мира (ЕНКМ), под которой понимают систему важнейших принципов и законов, лежащих в основе объяснения природы. (Картина мира - целостный, непротиворечивый образ действительности).

Как правило, в формировании такой картины важную роль играют концепции и теории наиболее развитых отраслей естествознания, которые выдвигаются в качестве его лидеров. Это не означает, что другие науки не участвуют в формировании картины природы. ЕНКМ - результат синтеза фундаментальных открытий и результатов исследования всех отраслей естествознания. ЕНКМ оказывает воздействие на другие отрасли науки, в том числе и гуманитарные, и определяет научный климат эпохи.

ЕНКМ - целостная система представлений об общих свойствах и закономерностях природы, возникающая в результате синтеза основных естественнонаучных принципов.

История естествознания свидетельствует о том, что лидером естествознания была и остается физика - наиболее развитая и систематизированная наука о природе. Когда формировалось мировоззрение европейской цивилизации Нового времени, и складывалась научная картина мира, ее определяли именно принципы и концепции физики.

В истории естествознания сменяли друг друга физические картины мира:

Механическая картина мира (МКМ)

Электромагнитная картина мира (ЭМКМ)

Квантово-релятивистская картина мира (КРКМ).

Как видно, физическая картина мира обусловлена той фундаментальной теорией, с помощью которой объясняли или пытались объяснить любые явления природы. Рассмотрим особенности каждой из них.

Характерные особенности механической картины мира:

- атомизм - учение о мире как совокупности огромного числа неделимых частиц, перемещающихся в пространстве и времени. Поэтому МКМ часто называют корпускулярной концепцией природы. Материя - это атомы.

- движение - ключевое понятие, из него выводились понятия силы, массы, тяготения. (Ньютон: законы движения есть законы мироздания).

- принцип дальнодействия (Ньютон): взаимодействие между телами происходит мгновенно на любом расстоянии, без каких-либо материальных посредников;

- принцип абсолютности пространства и времени, которые не связаны с движением тел. Пространство является пустым вместилищем тел, время - чистая длительность.

- принцип детерминизма: любые события жестко предопределены законами механики. Согласно этому принципу можно точно и однозначно определить состояние механической системы ее предыдущим состоянием, случайности исключаются.

- принцип редукционизма: сведение закономерностей более высоких форм движения материи к законам простейшей формы - механической. Образ мира - машина, совершенный часовой механизм.

Световые, тепловые, электрические, магнитные явления не вписывались в механическую картину мира.

Электромагнитная картина мира.

Майкл Фарадей ввел понятие электромагнитного поля, проводил опыты по его изучению, пришел к мысли о необходимости замены корпускулярных представлений о материи континуальными. (Континуальность - непрерывность). На основе опытов по изучению электромагнитного поля Джеймс Клерк Максвелл создал электромагнитную теорию, которая легла в основу новой картины мира.

Основные черты ЭМКМ:

- электромагнитное поле сплошь непрерывно, заряды в нем являются точечными силовыми центрами. Поэтому ЭМКМ называют континуальной концепцией природы.

- в корне изменились взгляды на материю, пространство, время и силу. Материя - единое абсолютно непрерывное бесконечное поле с силовыми точечными центрами (электрическими зарядами) и волновое движение в нем (колебания). Движение не есть механическое перемещение, а распространение колебаний в поле, которые описываются не законами механики, а законами электродинамики.

- пустого пространства нет, так как поле является абсолютно непрерывной материей. Реляционное понимание пространства и времени. Пространство и время зависят от материи.

- принцип близкодействия (Фарадей): любые взаимодействия передаются полем от точки к точке непрерывно и с конечной скоростью.

- принцип детерминизма стал включать понятие вероятности. Случайность - форма проявления необходимости.

- отказ от механистического редукционизма.

Квантово-релятивистская картина мира.

В современной физике в основе объяснения мира лежат две фундаментальные теории - квантовая теория и теория относительности Эйнштейна. Хотя они и пересекаются, но относятся к разным уровням наблюдения. Квантовая теория необходима для изучения явлений на микроуровне (атомы, ядерные и субъядерные феномены), теория относительности относится к астрономическим скоростям и расстояниям.

Характерные черты КРКМ:

- Корпускулярно-волновой дуализм.

- Основным материальным объектом является квантовое поле, переход которого из одного состояния в другое меняет число частиц. Основная особенность элементарных частиц - универсальная взаимозависимость и взаимопревращаемость.

- Движение - частный случай физического взаимодействия. Известны 4 вида фундаментальных физических взаимодействий: гравитационное, электромагнитное, сильное и слабое. Они описываются на основе принципа близкодействия: взаимодействия передаются соответствующими полями от точки к точке, скорость передачи всегда конечна и не может превышать скорость света в вакууме (300 тыс. км/сек).

- Окончательно утверждается принцип относительности пространства и времени, зависимость их от материи. Пространство-время образуют единый четырехмерный континуум.

- Закономерность и причинность выступают в вероятностной форме, так называемых, статистических законов.

- В картину мира включается наблюдатель, от присутствия которого зависят исследуемые свойства объектов. Мир предстает как мыслеобраз.

К концу ХХ в. облик естествознания существенно изменился. Изменения в фундаментальных науках определяют общие контуры новой научной картины мира. Для нее характерны:

- глобальный эволюционизм - применение идеи развития ко всей материи, в том числе и Вселенной в целом. Эволюционная концепция проникла во все естественные науки - от физики до геологии. Возникающие в результате процессов дифференциации и интеграции новые научные дисциплины изначально эволюционны (экология, биогеохимия, антропология).

- рассмотрение всех процессов природы с точки зрения самоорганизации (теория самоорганизации - синергетика). Синергетика пытается открыть универсальный механизм, осуществляющий самоорганизацию как живой, так и неживой природы. Самоорганизация понимается как спонтанный (самопроизвольный) переход открытой неравновесной системы от менее сложных и упорядоченных форм организации к более сложным и упорядоченным. Открытые системы - это системы, которые обмениваются веществом, энергией с внешней средой. Неравновесные - это системы, которые находятся в состоянии, далеком от термодинамического равновесия (= максимальная энтропия, т.е. хаос).

- системность - принцип, согласно которому все в мире, в том числе и сама Вселенная, имеет системную организацию, т.е. образовано из множества элементов разного уровня сложности и упорядоченности. Для системы характерны: интегративность, иерархичность, субординация элементов.

- историчность означает принципиальную незавершенность научной картины мира.

Развитие естествознания вело к смене картин мира, а значит, к смене основных принципов и законов объяснения природы. Этот период развития естествознания принято называть революционным. Научная революция - это интенсивный период развития науки, ведущий к радикальным изменениям в системе знаний, в принципах и методах научного познания. Для научной революции всегда характерно возникновение кризисных ситуаций, связанных с коренной ломкой устоявшихся господствующих представлений о природе. В истории науки выделяют несколько типов научных революций:

частная - затрагивает одну область знания;

комплексная - затрагивает ряд областей знания;

глобальная - радикально меняет основания науки.

В истории науки глобальных революций было три: В VI - IV вв. до н.э. возникла наука как рациональный способ познания мира; ХVI-ХVII вв. - революция привела к созданию классического естествознания; ХХ в. - научно-техническая революция - вела не только к радикальным изменениям в науке и технике, но и к масштабным социально-экономическим преобразованиям, в том числе качественным изменениям в производительных силах общества.

Итак, глобальная научная революция означает «потрясение основ», в результате которого происходит смена парадигм. В истории развития естествознания принято выделять три глобальные научные революции и называть по именам ученых, сыгравших в них решающую роль: аристотелевская, ньютоновская и эйнштейновская.

В VI - IV вв. до н.э. возникла наука как рациональный способ познания мира. Аристотель создал формальную логику - науку о доказательстве, главный инструмент выведения и систематизации знания. Аристотель впервые предметно дифференцировал научное знание: отделил науки о природе от метафизики (философии) и математики. Аристотелевские нормы научности знания, способы обоснования в науке успешно использовались в течение 1000 лет, а законы формальной логики действуют и поныне.

Революция в естествознании, начавшаяся в 90-х гг. ХIХ в. и продолжавшаяся до середины ХХ в. также носила глобальный характер. Она началась в физике, а затем распространилась на все остальные науки.

I этап (90-е гг. ХIХ в. - 20-е гг. ХХ в.): были сделаны открытия, в корне изменившие научные представления о мире,-

электромагнитных волн (Герц);

коротковолнового электромагнитного излучения (Рентген);

радиоактивности (Беккерель);

электрона (Томсон);

светового давления (Лебедев);

идеи кванта (М. Планк);

создание теории относительности (Эйнштейн) и др.

Крушение прежних представлений о материи и ее строении, свойствах, формах движения и типах закономерностей, о пространстве и времени получило название «кризиса физики», которое обозначало кризис механистических оснований классической науки.

II этап (сер. 20-х гг. - 40-е гг. ХХ в.) - создание квантовой механики и соединение ее с теорией относительности в новой квантово-релятивистской картине мира.

III этап (40-е - 70-е гг. ХХ в.) - овладение атомной энергией, создание ЭВМ и кибернетики, начало освоения космоса и развитие космонавтики и др. Научная революция соединяется с технической, что приводит к НТР.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21