u_lectures

электродинамика. Его можно начать рассматривать с1600 г., когда английский физик Уильям Гильберт, проводя свои опыты по изучению электрических и магнитных свойств тел, ввел сам термин «электричество». Эти изыскания Гильберта интересны, прежде всего, как свидетельство того, какую роль играет в научном познании господствующая картина мира, мировоззрение исследователя: с одной стороны формирующаяся установка на экспериментальное изучение природы, картины мира, представленная, в том числе, астрономическими наблюдениями той эпохи, с другой – представления о первоэлементах всего сущего (четырех стихиях: земля, вода, огонь, воздух) из средневековой (аристотелевской) натурфилософии.

Согласно Гильберту магнетизм, которым обладают материалы – это сгущение стихии «Земля», а электризуемость тел – сгущение стихии «Вода». Соответственно электрические явления – это результат истечения «флюидов» из наэлектризованных тел. Гильберт предположил, что электрические истечения могут, подобно воде, задерживаться преградами (например, бумагой, тканью) и уничтожаться огнем, поскольку тот «испаряет истечение». Эта гипотеза послужила импульсом к тому, чтобы ее экспериментально проверить: опыты действительно показали, что имеет место экранирование, проявления электрических свойств некоторыми видами материалов.

Представление о магнетизме как сгущении Земли позволило Гильберту высказать гипотезу, что Земля есть магнитный шар (шаровой магнит); это представление земного шара как «большого магнита» было по аналогии экстраполировано на другие известные планеты солнечной системы: в картину мира вошло представление о планетах как магнитных телах, удерживаемых на своих орбитах силами магнитного притяжения.

Следующей вехой в истории познания природы электричества и магнетизма являются события, произошедшие спустя двести лет: в 1820 г. датский физик Х.К.Эрстед открывает магнитное действие электрического тока (электрический ток создает магнитное поле), а несколько позже – в 1831 г. – М.Фарадей открывает явление электромагнитной индукции, вводит в

обиход научного познания понятие электромагнитного поля.

Следует отметить, что эти новые экспериментальные факты появляются и обсуждаются в контексте уже иной, механической, картины природы и первые попытки их объяснения связаны с созданием теоретических моделей (схем), основанных на понятиях и принципах

механики Ньютона; при этом сохраняется известная преемственность с взглядами Гильберта: в том плане, что речь идет о представлении электрических и магнитных свойств тел как проявлениях невесомых субстанций, типа жидкостей; отсюда представление: электрический ток «течет» от высокого потенциала к низкому, подобно жидкости, находящейся на разных уровнях. Авторов этой гипотетической модели не смущает парадоксальность представления о «невесомых жидкостях»; это означает – познание электричества и магнетизма поднялось уже на такой уровень, когда эти явления предстают как абстрактные объекты теоретического познания, позволяющие оперировать понятиями электрический заряд, проводник, изолятор и др.

Распространение на познание электрических явлений механики Ньютона способствовало открытию еще в 1785 г. французских инженером, физиком Ж.Кулоном закона взаимодействия электрических зарядов, удивительно совпадающим по математической форме своего выражения с законом взаимодействия гравитационных масс, что явилось еще одним свидетельством эвристического потенциала существующей научной картины мира. Правда у Ньютона, согласно этому закону, тела притягиваются друг к другу, а по закону Кулона и отталкиваются.

Первоначально введение Фарадеем понятия поля играло роль иллюстрации электрического взаимодействия. Поле распространяется волнами (подобно тому, как волнами распространяется жидкость); при этом каждая волна несет энергию заряда. В этом смысле электрический ток в проводнике – это движение электрических зарядов; неподвижное электрически заряженное тело создает статическое электрическое поле; движущиеся электрические заряды, взаимодействуя друг с другом, создают единое электромагнитное поле .

Все эти процессы в научном познании электричества способствовали формированию таких абстрактных объектов, как поле, потенциал, заряд, энергия, волна, проводник, и др., без которых создание теории электромагнетизма как более высокой формы обобщения и синтеза знаний об этих явлениях было бы невозможным.

Совершенно в духе идеала математически организованного знания об явлениях природы (классический пример – механика Ньютона) английский физик Дж Максвелл создает классическую теорию макроскосмической электродинамики.

Используя аналоговую модель – трубки тока несжимаемой жидкости, вихри в упругой среде (это теоретические схемы механики сплошных сред) и такие абстрактные объекты как заряд, потенциал, энергия, поле и др. Максвелл вывел основное уравнение классической электродинамики, из содержательной интерпретации которого следовало: в результате колебаний электрических зарядов в окружающее пространство излучается определенная энергия в виде электромагнитных волн, распространяющихся с определенной скоростью; зная состояние поля в какой-либо момент времени можно однозначно определить, как оно будет изменяться со временем; законы, связывающие изменения электрического магнитного поля справедливы в любой точке пространства и в любой момент времени, т.е. носят всеобщий, универсальный характер.

Следует отметить, что создание и развитие теории классической электродинамики можно понять, лишь рассматривая этот процесс в контексте всего физического познания 18-19 столетий.

Дело в том, что исследование света как физического явления шло в эти годы в рамках двух конкурирующих гипотез относительно природы света: корпускулярной (начиная с Ньютона – свет рассматривали как поток световых дискретных частиц, корпускул) и волновой. Обе опирались на эмпирический материал: корпускулярная – на объяснение прямолинейного распространения света, его преломления при переходе от одной среды в другую, разложении (дисперсия) белого цвета; волновая – объясняла явления интерференции и дифракции света.

К моменту создания Максвеллом своей теории экспериментально была измерена скорость распространения световой волны (скорость света); она оказалась равной скорости распространения электромагнитной волны. Это обстоятельство позволило представить свет как особый вид электромагнитных волн.

Так оптические явления, свет стали объектом теории электромагнетизма.

Поскольку световые волны (как и волна на поверхности жидкости) распространяются перпендикулярно колебательному процессу (в отличие, например, от звуковой волны) возникает вопрос: «Какая среда служит источником световых колебаний?». Была выдвинута гипотеза о существовании эфира (идея, которую в свое время готов был принять Ньютон), заполняющего все мировое пространство и обладающего

свойством упругости. Возникает электромагнитная научная картина мира, которая с учетом открытия в самом конце 19 столетия «атома электричества» - электрона, завершается созданием Х.Лоренцем электронной теории электрических и магнитных явлений, оставаясь, однако, в границах механической картины мира классического периода развития науки.

Рассмотренный пример процесса формирования электромагнитной картины мира хорошо иллюстрирует динамику научного познания, основные этапы и формы которого рассмотрены в фундаментальной монографии акад. В.С. Степина «Теоретическое знание».

Действительно, на самом раннем этапе изучения явлений электричества и магнетизма решающую роль в выдвижении гипотез (гипотетических теоретических схем) играет картина мира, выступающая в функции своеобразной исследовательской программы. Далее наступает этап обоснования гипотетической модели .

Осмысление возникающего нового опыта (открытия Эрстеда и Фарадея) приводит к созданию идеальных (абстрактных) объектов, типа « проводник», «изолятор», «электрический заряд» и др. Этот процесс был назван В.С.Степиным «операцией конструктивного введения объектов в теорию», что позволяет связать физические величины опыта с математическим аппаратом (пример – закон Кулона).

Выстроенная таким образом теоретическая схема вновь сопоставляется с общей научной картиной природы, выстроенной на основе механики Ньютона. В результате, с одной стороны, уточняется и содержательно обогащается теоретическая схема электромагнитных явлений (электродинамика Дж.Максвелла), с другой – сама научная картина (картина природы, наряду с механической обогащается электромагнитной формой движения материи). В самом деле, в конце 19 столетия в физике происходит ряд событий, которые свидетельствуют о завершении познавательного цикла развития знания в области электромагнитных явлений на базе картины мира, основывающейся на принципах и законах механики Ньютона. В 1895 г. открывается рентгеновское излучение; в 1897 г – открытие «атома электричества» - электрона Дж.Дж.Томсоном, в 1898 г. – определение им же заряда электрона; в 1896 г. – открытие естественной радиоактивности Беккерелем-Кюри.

Наряду с эфиром, атомами вещества в научную картину мира входит новое понятие – «электрон» (атом электричества), что, естественно, привело

к выяснению вопроса : «Не входит ли электрон в состав атома? И никто иной, как сам его первооткрыватель – Дж.Дж.Томсон, предложил первую модель атома, в состав которого входил электрон. Все это вместе взятое свидетельствовало о сложном строении атомов вещества, требующее уже не только физического, но и философского осмысления.

Из классической электродинамики известно, что атомы вещества электрически нейтральны. Возникает задача – как построить «атом вещества» из отрицательно и положительно заряженных частиц атома электричества? Наступает этап создания гипотез в форме аналоговой модели

– в данном случае – модели атома, выстроенной по аналогии с системой спутников и колец вокруг Сатурна ( предложена в 1903 года японским физиком Х.Нагаоки). Но это еще не теоретическая схема опыта, а метод трансляции из ранее сложившихся в рамках существующей картины мира областей знания (астрономии, механики, электродинамики) абстрактных теоретических объектов: орбита, центр потенциальных сил внутри физической системы, электрон, как элемент такой системы.

Эта гипотетическая модель, выраженная теперь уже системой абстрактных понятий позволяет оперировать физическими величинами, используя математический аппарат, и соотносится с эмпирическим материалом уже как теоретическая схема (экспериментальное подтверждение планетарной модели атома – Резерфорд), получая новый импульс для своего развития: гипотеза дискретного характера излучения и, соответственно, введение понятия «квант действия» - 1900 г. – М.Планк; открытие явления фотоэффекта и объяснение его гипотезой дискретного характера излучения – А.Эйнштейн; разрешение на основе гипотезы квантованности излучения и поглощения энергии трудности классической электродинамики в ее более современной форме (электронная теория Лоренца), оказавшейся неспособной объяснить, почему электрон, вопреки всем законам классической электродинамики, не падает на ядро атома (Н.Бор). Это, с одной стороны. С другой – опыты А.Майкельсона, свидетельствующие о независимости скорости света относительно движения Земли и, тем самым, перечеркнувших гипотезу эфира (по крайне мере, в ее классическом варианте). Начинается новый познавательный цикл в истории физики и в целом в истории науки со своими особенностями, но в целом повторяющий рассмотренные выше основные этапы исторической логики развития научного знания: от оснований науки к гипотетическим аналоговым моделям, соотносимым с

эмпирическим материала, от них к созданию гипотетических вариантов теоретических схем, их конструктивному обоснованию через объяснения эмпирического материал и согласование с более общей системой теоретического знания (формирующаяся дисциплинарная картина мира), вновь обращаясь к основаниям науки.

В динамике этого процесса участвуют все логико-гносеологические единицы научного познания: научное понятие, научный факт, проблема, идея, гипотеза, теория, парадигма, исследовательская программа, что в своем системном результате и обеспечивает никогда не прекращающийся рост научного знания.

Тема 6. Научные традиции и научные революции. (4 ч.)

Автор: Демина Н.А.

Развитие научного знания включает в себя как механизмы синхронного взаимодействия, сотрудничество и конкуренцию (коммуникацию), так и диахронное общение, трансляцию, состоящее в передаче от поколения к поколению наличной суммы информации, «суммы обстоятельств». При этом «основной режим коммуникации – отрицательная обратная связь, т.е. коррекция программ, известных двум сторонам общения … Основной режим трансляции – передача программ, известных одной стороне общения и неизвестных другой» [3, с.328].

В научном познании мы имеем дело со сложным многообразием традиций, которые отличаются друг от друга и по содержанию, и по функциям в составе науки, и по способу своего существования. Достаточно всмотреться более внимательно в дисциплинарную матрицу Куна, чтобы заметить некоторую неоднородность. С одной стороны, он перечисляет такие ее компоненты, как символические обобщения и концептуальные модели, а с другой, - ценности и образцы решений конкретных задач. Но первые существуют в виде текстов и образуют содержание учебников и монографий, в то время как никто еще не написал учебного курса с изложением системы научных ценностей. Ценностные ориентации мы получаем не из учебников, мы усваиваем их примерно так же, как родной язык, т.е. по непосредственным образцам. У каждого ученого, например, есть какие-то представления о том, что такое красивая теория или красивое решение

задачи, изящно поставленный эксперимент или тонкое рассуждение, но об этом трудно говорить, это столь же трудно выразить на словах, как и наши представления о красоте природы.

Центральным понятием для понимания логики развития науки в концепции Т. Куна является понятие парадигмы: «Под парадигмами я подразумеваю признанные всеми научные достижения, которые в течение определенного времени дают научному сообществу модель постановки проблем и их решений». Чуть далее Кун пишет, что парадигмами называются достижения, обладающие двумя характеристиками: способностью «привлечь на длительное время группу сторонников из конкурирующих направлений научных исследований» [1,с.30]; открытостью для того, чтобы новые поколения ученых могли найти для себя нерешенные проблемы любого вида. Таким образом, парадигма Т. Куна в содержательном плане имеет два аспекта. Во-первых, правила и стандарты научной практики (общность установок и видимая согласованность ученых) и, во-вторых, собственно эмпирико-теоретическое поле исследования.

Развитие науки в рамках одной парадигмы характеризует период нормальной науки: «Цель нормальной науки не требует предсказания новых видов явлений… Ученые не ставят себе цели создания новых теорий, обычно к тому же они нетерпимы и к созданию таких теорий другими. Напротив, исследование в нормальной науке направлено на разработку тех явлений и теорий, существование которых парадигма заведомо предполагает» [1, с.49].

Известный химик и философ М.Полани убедительно показал в конце 50-х годов нашего века, что предпосылки, на которые ученый опирается в своей работе, невозможно полностью вербализовать, т.е. выразить в языке. "То большое количество учебного времени, - писал он, - которое студентыхимики, биологи и медики посвящают практическим занятиям, свидетельствует о важной роли, которую в этих дисциплинах играет передача практических знаний и умений от учителя к ученику. Из сказанного можно сделать вывод, что в самом сердце науки существуют области практического знания, которые через формулировки передать невозможно" [Цит. по 5]. Знания такого типа Полани назвал неявными знаниями. Ценностные ориентации можно смело причислить к их числу.

Признание неявного знания очень сильно усложняет и обогащает нашу картину традиционности науки. Что бы ни делал ученый, ставя эксперимент или излагая его результаты, читая лекции или участвуя в научной дискуссии,

он, часто сам того не желая, демонстрирует образцы, которые оказывают влияние на окружающих.

Вводя в рассмотрение неявное знание и соответствующие неявные традиции, мы попадаем в сложный и мало исследованный мир, в мир, где живет наш язык и научная терминология, где передаются от поколения к поколению логические формы мышления и его базовые категориальные структуры, где удерживаются своими корнями так называемый здравый смысл и научная интуиция. Очевидно, что родной язык мы усваиваем не по словарям и не по грамматикам. В такой же степени можно быть вполне логичным в своих рассуждениях, никогда не открывая учебник логики. А где мы заимствуем наши категориальные представления? Ведь уже ребенок постоянно задает свой знаменитый вопрос "почему?", хотя никто не читал ему специального курса лекций о причинности. Все это - мир неявного знания. Историки и культурологи часто используют термин "менталитет" для обозначения тех слоев духовной культуры, которые не выражены в виде явных знаний и тем не менее существенно определяют лицо той или иной эпохи или народа. Но и любая наука имеет свой менталитет, отличающий ее от других областей научного знания и от других сфер культуры, но тесно связанный с менталитетом эпохи [5].

Противопоставление явных и неявных знаний дает возможность более точно провести и осознать давно зафиксированное в речи различие научных школ, с одной стороны, и научных направлений, с другой. Развитие научного направления может быть связано с именем того или другого крупного ученого, но оно вовсе не обязательно предполагает постоянные личные контакты людей, работающих в рамках этого направления. Другое дело - научная школа. Здесь эти контакты абсолютно необходимы, ибо огромную роль играет опыт, непосредственно передаваемый на уровне образцов от учителя к ученику, от одного члена сообщества к другому. Именно поэтому научные школы имеют, как правило, определенное географическое положение: Казанская школа химиков, Московская математическая школа и т.п. [6].

Образцы решений конкретных задач, которым Т.Кун придает очень большое значение, с одной стороны, существуют и транслируются в виде текста, и поэтому могут быть идентифицированы с эксплицитным, т.е. явным знанием. Но, с другой, - перед нами будут именно образцы, а не словесные предписания или правила, если нам важна та информация, которая

непосредственно в тексте не выражена. Допустим, например, что в тексте дано доказательство теоремы Пифагора, но нас интересует не эта именно теорема, а то, как вообще следует строить математическое доказательство. Эта последняя информация представлена здесь только в форме примера, т.е. неявным образом. Конечно, ознакомившись с доказательством нескольких теорем, мы приобретем и некоторый опыт, некоторые навыки математического рассуждения вообще, но это опять-таки будет трудно выразить на словах в форме достаточно четкого предписания.

В свете сказанного можно выделить два типа неявного знания и неявных традиций. Первые связаны с воспроизведением непосредственных образцов деятельности, вторые предполагают текст в качестве посредника. Первые невозможны без личных контактов, для вторых такие контакты необязательны. Все это достаточно очевидно. Гораздо сложнее противопоставить друг другу неявное знание второго типа и знание эксплицитное. Действительно, прочитав или услышав от преподавателя доказательство теоремы Пифагора, мы можем либо повторить полученный опыт, либо попробовать перенести на доказательство другой теоремы. Но, строго говоря, в обоих случаях речь идет о воспроизведении образца, хотя едва ли нужно доказывать, что второй путь гораздо сложнее первого. Разницу можно продемонстрировать на примере изучения иностранного языка. Одно дело, например, заучить и повторить какую-либо фразу, другое - построить аналогичную фразу, используя другие слова. В обоих случаях исходная фраза играет роль образца, но при переходе от первого ко второму происходит существенное расширение фразы ограничивает эти возможности особенностями произношения, создание нового предложения предполагает выбор подходящих слов из всего арсенала языка.

Введенное М.Полани представление о неявных знаниях позволяет значительно обогатить и дифференцировать общую картину традиционности науки. Нетрудно заметить, что в основе неявных традиций могут лежать как образцы действий, так и образцы продуктов. Это существенно: одно дело, если вам продемонстрировали технологию производства предмета, например, глиняной посуды, другое - показали готовый кувшин и предложили сделать такой же. Во втором случае вам предстоит нелегкая и далеко не всегда осуществимая работа по реконструкции необходимых производственных операций. В познании, однако, мы постоянно сталкиваемся с проблемами такого рода.

Мы привыкли говорить о таких методах познания, как абстракция, классификация, аксиоматический метод. Но, строго говоря, слово "метод" здесь следовало бы взять в кавычки. Можно продемонстрировать на уровне последовательности операций какой-нибудь метод химического анализа или метод решения системы линейных уравнений, но никому пока не удавалось проделать это применительно к классификации или к процессу построения аксиоматической теории. В формировании аксиоматического метода огромную роль сыграли "Начала" Евклида, но это был не образец операций, а образец продукта. Аналогично обстоит дело и с классификацией. Наука знает немало примеров удачных классификаций, масса ученых пытается построить нечто аналогичное в своей области, но никто не владеет рецептом построения удачной классификации.

Нечто подобное можно сказать и о таких методах, как абстракция, обобщение, формализация и т.д. Мы можем легко продемонстрировать соответствующие образцы продуктов, т.е. общие и абстрактные высказывания или понятия, достаточно формализованные теории, но никак не процедуры, не способы действия. Кстати, таковые вовсе не обязательно должны существовать, ибо процессы исторического развития далеко не всегда выразимы в терминах целенаправленных человеческих действий. Мы все владеем своим родным языком, он существует, но это не значит, что можно предложить или реконструировать технологию его создания.

Перечисленные методы и вообще образцы продуктов познания не есть нечто иллюзорное, мы отнюдь не собираемся преуменьшать их значение. Они лежат в основе целеполагания, формируют те идеалы, к реализации которых стремится ученый, организуют поиск, определяют форму систематизации накопленного материала. Однако их не следует смешивать с традициями, задающими процедурный арсенал научного познания.

Таким образом, каждая традиция имеет свою сферу распространения, и есть традиции специальнонаучные, не выходящие за пределы той или иной области знания, а есть общенаучные или, если выражаться более осторожно, междисциплинарные. Вообще говоря, это достаточно очевидно и на уровне явных знаний: методы физики или химии широко применяются не только в естественных, но и в общественных науках, выступая тем самым как междисциплинарные методы. Однако изложенное выше позволяет значительно расширить наши представления и в этой области. Аксиоматические построения в геометрии стали в свое время образцом для