3. Научное познание

Экспериментальный метод. Логические формы научного знания

Из вышесказанного понятно, что жизненно важным для науки является понятие истины. Если истина невозможна, то наука – это предприятие, изначально обреченное на неудачу. Специфической проблемой понятия научной истины является то, сам предмет науки скрыт за видимостью явлений, а ведь нам нужно установить соответствие между нашими предположениями и вот этим скрытым предметом, а вовсе не явлениями. Решением этой проблемы стал экспериментальный метод.

Создание экспериментального метода и порожденное им теоретическое мышление стали основным содержанием научной революции XVII-XVIII вв. В противовес господствовавшим тогда аристотелевским принципам, которые требовали строго пассивного наблюдения природы, невмешательства в ее дела (чтобы не искажать подлинной картины реальности), Леонардо, Галилей, Декарт предложили иной подход. В полном соответствии с технологией бурно развивавшегося машинного производства они предложили следующую технологию познания:

1. Формулируем задачу, цель (например – узнать, от чего зависит скорость движения шара по наклонной поверхности).

2. Создаем некую искусственную систему природы, состоящую только из шара и поверхности.

3. Меняем параметры шара и поверхности и каждый раз фиксируем результаты.

4. Обобщаем эти результаты и делаем выводы о законах движения.

Легко заметить несколько важных аспектов этого метода. Во-первых, задача должна быть сформулирована до того, как мы приступаем к ее решению. Иначе говоря, эксперименту уже предшествует некая картина природы, являющаяся плодом нашего разума. Во-вторых, создавая искусственную природу (экспериментальную установку), мы заранее определяем, что в этой природе является важным, существенным, а что – нет. В-третьих, созданная нами структура является не реальной, а идеальной по двум причинам: некоторым природным элементам мы придаем абсолютный характер (идеализация через предельный переход), а некоторые – удаляем вовсе (идеализация через абстрагирование). Именно теоретическое мышление, исходя из своих фундаментальных принципов, определяет одни параметры как существенные, а другие – нет. Способом, средством такой сортировки является научный анализ, создающий предпосылки для последующего синтеза в единую систему предварительно определенных ее существенных элементов.

Для фиксации и развития этих существенных элементов научное мышление на протяжении всей своей истории выработало особые логические формы знания. К основным логическим формам знания относятся научное понятие, факт, закон и теория.

Научное понятие – это основный исходный элемент научного знания, своеобразный «конденсатор», содержащий в сжатом виде огромный объем знаний, отражающий существенные черты предмета науки. Собственно говоря, с определенной точки зрения, научное знание можно представить как множество понятий, соединенных друг с другом определенными логическими связями. В зависимости от предмета понятия и его содержания различаются эмпирические и теоретические понятия.

С помощью эмпирических понятий (или их групп) описываются, фиксируются отдельные относительно автономные локализованные в пространстве и времени явления. Такое описание получило название научного факта. Он представляет собой сложное образование, состоящее собственно из логической формы, непосредственного содержания и интерпретации.

Научный закон – центральный элемент, собственно цель научной деятельности. Ведь задача ученого – не просто собрать отдельные факты, но объединить их в единое целое, в систему, отражающую скрытые взаимосвязи природы. Именно эти устойчивые и повторяющиеся связи и отображаются в науке в форме научных законов и закономерностей. Отдельно следует выделить особую группу устойчивых и повторяющихся связей – те, которые имеют еще признаки всеобщности и необходимости, т.е. действующие всегда и везде и не терпящие исключений. Такого рода отношения природы отражаются в научном знании как фундаментальные теоретические законы, составляющие основное содержание науки.

Фундаментальные теоретические законы обладают одной особенностью – они организуют вокруг себя научное знание, т.е. структурируют его, ранжируют по степени логической и содержательной значимости. Благодаря этому возникает система обоснования и осмысления самих этих законов, которая называется научной теорией.

Первой в истории законченной, развитой научной теорией стала механика Ньютона. Ее создание заняло около 240 лет – от начала формирования принципа инерции Галилеем и до открытия закона сохранения энергии Джоулем, Гельмгольцем и Майером в 1843 г. Это было великим событием, имевшим колоссальное познавательное и практическое значение. Понятно, что оно дало мощный толчок философии науки.

Наука как система

В ходе ее развития выяснилось, что даже специалисты иногда неправильно ее понимают, что препятствует решению проблем философии науки. Отождествление науки и самого научного знания – распространенная ошибка, а иногда даже сознательная позиция, приводящая к искажению сути науки. Особенно отчетливо это проявляется при попытке объяснить развитие научного знания. Когда философы пытаются объяснить динамику научного знания, исходя исключительно из характеристик только самого научного знания, возникают непреодолимые трудности, что хорошо продемонстрировала история науковедения XIX и XX вв. Наука – это гораздо более сложная система, состоящая из нескольких ключевых элементов, в число которых входят: научное сообщество, различные формы организации науки, научная деятельность, система научных коммуникаций, наконец, научное знание.

Самый первый, самый главный элемент науки – это человек, т.е. особая социальная подсистема, относительно автономный элемент общественного бытия – научное сообщество. Люди, создающие науку, особым образом организованы. Формы организации науки меняются в ходе развития науки, составляющего одну из важнейших сторон всемирной истории. В античную эпоху – это пифагорейский союз, академия Платона, ликей Аристотеля. В Средние века – это университеты. В Новое время, в связи с острой потребностью в инженерных кадрах. появляются технологические институты. В XX веке – научно-исследовательские институты. а в начале XXI в появляются новые формы организации науки, связанные с развитием системы коммуникаций, не обязательно физические локализованные в одном месте.

Центральный элемент науки как системы – это научная деятельность, имеющая свои особенности и историю. Характер научной деятельности тоже менялся исторически в силу нескольких причин. Во-первых, это внутренняя логика самой науки. Решая одни научные проблемы, мы тем самым порождаем новые проблемы, природа которых может принципиально отличаться от тех вопросов, решение которых и породило новые научные проблемы.

Вторым важнейшим фактором, влияющим на характер научной деятельности, является историческое изменение роли науки в общественной жизни. Вообще говоря, появление науки, было в каком-то смысле продуктом свободного полета ума. Общественной необходимости в смысле обеспечения непосредственных нужд человека в принципе не было. Но с тех пор изменилось многое. Первым ясно и четко заявил об общественной важности и значимости науки Ф. Бэкон. с тех пор прошло более 400 лет и. действительно, место и роль науки кардинально изменились. научный прогресс стал чуть ли не главным условием общественного прогресса. Современное производство стало наукоемким. что означает зависимость экономической основы общества от развития науки. Этот перелом и получил название научно-технической революции (НТР). Наука стала сегодня условием общественного прогресса. Поэтому, естественно, характер научной деятельности изменился. Более того, и внутренняя логика развития самой науки приводит к тому, что характер научной деятельности теряет свою автономность, в т. ч. в банальном финансовом смысле. Сегодня довольно сложно представить себе ученого, который, как это было 200-300 лет тому назад, мог бы сам финансировать свою научную деятельность без материального участия крупных корпораций и государства. А некоторые проекты, например, БАК, требуют кооперации нескольких стран.

Еще один важнейший момент, который влияет на характер научной деятельности, - это практические последствия научной деятельности. Любые практические результаты науки носят двоякий характер, они могут как приносить пользу, так и наносить вред. Такая диалектика научно-технического прогресса привела к тому, что в 20 в. человечество впервые получило возможность самоуничтожения и уничтожения всего живого. Это были боевые отравляющие вещества, а затем – атомное и ядерное оружие. Осмысление этой ситуации привело к принципиально новому движению в науке и вокруг науки. Раньше ученый мог сказать: я совершил открытие, я получил новое знание – и это благо. Знание и изобретение – благо само по себе. А как вы им распорядитесь – себе на пользу, либо неразумно, во вред себе и окружающему миру, это уже не мое дело.

Сегодня так ставить вопрос уже нельзя. Проблема последствий развития науки и ответственности ученых за них стала одной из важнейших в самосознании науки. Впервые этот вопрос очень остро поставили А. Эйнштейн и Б. Рассел в своем знаменитом манифесте. Наука, согласно этим мыслителям, - передовая сфера общественной жизни, члены научного сообщества проходят определенную селекцию; научное сообщество имеет мощное оснащение в виде своих знаний, лабораторий и т.д. Поэтому ученые и научное сообщество несут особую ответственность не только за собственно результаты научной деятельности, но и за то, как эти результаты могут быть использованы и реально применяются. В современную эпоху регулирование характера научной деятельности перешло на новую ступень – юридическую, законодательную. Впервые за всю историю развития науки принимаются законы, которые ограничивают и даже запрещают в определенных областях проведение научных исследований.

Четвертый компонент науки – это система коммуникаций. Казалось бы, это – некий внешний, несущественный элемент. Но это не так. Наука не может существовать и развиваться без постоянной циркуляции научного знания, без его осознания членами научного сообщества. Примеры Кавендиша в физике и Ридберга в химии показывают, что знания, открытые, но не введенные в оборот информации, оказываются выключенными из науки, фактически исключаются из корпуса научного знания.

Первоначальной системой коммуникаций в науке была устная передача знаний. Потом появляется письменная форма передачи научного знания. Потом появляются новые способы циркуляции научного знания. Эти способы, как и формы организации научной деятельности, эволюционирует как в результате развития внутренней логики науки, так и изменения характера общества. В Средние века – это публичный диспут. В Новое время – это не только печатные книги, но и периодические специализированные издания. Особенность научной коммуникации Нового времени – эпистолярный жанр. Почтовая связь была организована довольно неплохо, поэтому переписка ученых между собой становится весьма эффективным способом быстрого обмена знаниями и мнениями по тем или иным научным вопросам.

В XIX в. появляются новые формы научной коммуникации – конгрессы,. симпозиумы и т.д., которые позволяют ученым из самых разных стран встречаться и лично, вживую обсуждать актуальные проблемы. Очевидно, что возникновение этих новых форм, часто имевших принципиальное значение для развития науки (например – 1-й химический конгресс в Карлсруэ в 1861 г – для развития химии) было бы весьма затруднительным без соответствующего уровня развития транспорта.

В XX в. появляются новые формы научной коммуникации благодаря развитию новых способов передачи информации. Сам интернет, который стал важнейшей частью жизни современного общества, в т. ч. и для тех людей, которые бесконечно далеки от науки, возник как способ общения ученых друг с другом.

И, наконец, пятый элемент науки, то, ради чего вся наука затевалась и что является ее основой – научное знание. Подчеркнем, что научное знание – это и основа науки, и ее результат.

Принципиально современный характер научное знание приобретает в XVII веке в результате первой глобальной научной революции. Она не была неким изолированным явлением, каким-то феноменальным событием, неизвестно как и почему произошедшим. В этот период происходит т.н. вторая глобальный революция. Первая глобальная революция случилась примерно 10000 лет назад и представляла собой переход от охоты и собирательства к земледелию и скотоводству. так сложилось аграрное общество, в котором основным способом производства является сельское хозяйство. Вторая глобальная революция 17-18 вв. создала промышленное машинное производства и сделала его основой существования общества. Научная революция была одним из элементов этого переворота. Дело в том. что вторая глобальная революция затронула не только сферу собственно производства, но и абсолютно все сферы жизнедеятельности человека, включая и такие, казалось бы далекие от промышленного производства области как семья, религия, музыка и т.д. Естественно, и наука не могла остаться в стороне от этого мощного движения.

В результате этой революции возник новый способ мышления, который получил название теоретико-экспериментального. Чтобы понять его характер, нужно сопоставить его с прежним способом познания, работавшим в античной и средневековой науке – аристотелевским умозрительно-созерцательным способом. То, что предложил Аристотель, и что было принято на вооружение практически всеми учеными прежних эпох, выглядит весьма разумно и правильно: внимательно наблюдай окружающий мир, старайся не пропустить ни одной детали, тщательно все фиксируй, а потом анализируй, обобщай и силой разума на основе собранных фактов приходи к открытию законов природы. Ученый ни в коем случае не должен воздействовать на изучаемый объект, потому что это воздействие приведет к искажению его внутренней сути. Иначе говоря, подлинное научное знание, по Аристотелю, в чем-то противоположно техническому знанию, потому что оно, как и собственно техника, представляют собой насилие над природой. Техника – это способ заставить природу вести себя не так, как это естественно для нее, а так, как это нужно нам. Это приводит к пользе, но никак не к истине. Подлинное знание может быть построено только на принципе невмешательства в дела природы, следовательно, только на основе пассивного наблюдения. Именно на этой основе была построена вся грандиозная система аристотелевской науки, от метафизики до метеорологии. Несложно заметить, что такой подход к познанию основан не только определенных вполне разумных аргументах, но и на всей системе жизни древних греков, в рамках которой деятельность по преобразованию природы была уделом низших слоев общества и тех, кто вообще считался не обществом, а говорящими орудиями труда.

Этот подход коренным образом отвергается в XVII в. великими мыслителями и заменяется экспериментально-теоретическим. В чем суть этого нового подхода к познанию природы? В первую очередь, в критическом отношении к данным наблюдения. Вот яркий пример: согласно Аристотелю, любое тяжелое тело устремляется к центру Земли с большим ускорением, нежели легкое. Это – закон аристотелевской физики, основанный на обобщении данных наблюдений. Более того, Аристотель объясняет и обосновывает этот закон, а не просто удовольствуется констатацией того, что этот закон подтверждается данными наблюдений. В более тяжелом теле больше материи, следовательно, больше стремления занять свое естественное место как можно ближе к центру мироздания.

Что делает Галилей? Он отвергает этот закон и формулирует прямо противоположный: ускорение свободного падения не зависит от массы тела. Иначе говоря, все тела независимо от их массы имеют одинаковое ускорение в процессе свободного падения. Но ведь это прямо противоречит наблюдаемым фактам! Галилей объясняет это сопротивлением воздуха, объясняя, что, если физический мир представлял бы собой систему исключительно из земли и падающих на нее тел, то мы могли бы воочию убедиться в его правоте. Но – возникает вопрос: откуда он это знает? Ведь Галилей не летал в космос и не проводил экспериментов там, где нет сопротивления воздуха. Ответ таков: Галилей создает в своем мышлении некую искусственную природы, некую модель действительной природы. В этой модели природа сначала разлагается на составные части точно так же, как в машинном производстве будущий целостный объект (автомобиль, например) предстает сначала как сумма отдельных частей и механизмов, которые еще предстоит соединить в единое целое. И – самое важное – эти составные части реально единой, целостной природы Галилей ранжирует по степени значимости для решения задачи понимания движения. Он говорит: для понимания сути механического перемещения масса имеет существенное значение, а форма и размеры тела – нет. И формулирует исходное понятие классической механики – понятие материальной точки. Возникает вопрос: почему он так решил, откуда ему известно, в самом начале своего исследования, что важно для понимания природы движения, а что нет? Ответ на этот вопрос может разочаровать читателя. а может и вдохновить. Он заключается в том, что ответа на этот вопрос нет. Умение ученого-теоретика с помощью своего логического мышления, интуиции, силы воображения нащупать принципиально важное, отличить существенное от несущественного, основное от второстепенного – важнейшее качество, происхождение которого по сей день покрыто туманом. Но именно оно отличает талантливых и гениальных ученых от просто добросовестных работников науки, честно решающих стандартные научные задачи, не выходя за пределы заранее заданных устоев и пределов. Огромное множество великих открытий было сделано именно теми учеными, которые смогли увидеть принципиально важное там, где остальные находили только мелкие шероховатости и просто экспериментальную «грязь».

При этом важно, что Галилей не отказывается объяснять воздействие воздуха, трения, формы и размеров тела на процесс механического перемещения. Это будет сделано. Но если Аристотель пытается ухватить суть природы сразу, объяснить все немедленно, то Галилей и его последователи идут другим путем: сначала создается фундаментальная теория, а уже на ее основе будут созданы исключительно важные, но все же второстепенные разделы механики, такие как аэродинамика, гидродинамика, физика твердого тела, теория трения и т. д. и т.п.

В этом заключается суть экспериментально-теоретического подхода. Сама идея эксперимента заключается в том, что природа ставится в определенные искусственные, т.е. не естественные, не природные, а человеческие условия, чтобы мы могли получить ответы на интересующие нас вопросы.

Отсюда понятно, что эксперименту предшествует определенная работа мысли, формулирующей те вопросы, на которые он и должен ответить. Эта работа заключается в построении исходных принципов познания, которые, заметим, как правило не только не выводимы из опыта наблюдений, но и прямо им противоречат. Основные законы механики – принцип инерции, второй закон Ньютона, закон тяготения и т.д. непосредственно противоречат данным наблюдения. Объясняется это просто: мы наблюдаем природу как некую живую целостность. представляющую собой переплетение огромного множества сил и факторов. Всегда были и по сей день есть мыслители, пытающиеся тем или иным способом непосредственно ухватить суть этой целостности, понять природу в ее первозданности. Это – право человека. Но европейская наука, начиная уже с Коперника, Леонардо и Кеплера пошла по другому пути, основные черты которого указаны выше.

Важнейшей чертой нового научного мышления становится его количественно-математический характер. Аристотелевская наука была синкретической и качественной, в новом научном мышлении наивный синкретизм уступаем место вооруженному математикой аналитическому и синтетическому мышлению. По правде говоря, образ мира, который возникает в результате его экспериментально-теоретического осмысления, не очень нагляден и содержит в себе трудно представимые странности вроде таинственного принципа мгновенного дальнодействия на любом расстоянии. Поэтому-то физика Ньютона не сразу была принята научным сообществом и в течении нескольких десятилетий вела жесткую идейную борьбу с представителями школы Декарта (школы картезианской физики).