Глава 1. Природа и естественнонаучное познание
1.1. Естественнонаучная и гуманитарная культура.
Научный метод
1.1.1. Понятие культуры. Прежде всего, раз мы говорим о двух типах культур, необходимо определиться с самим понятием «культура». Конечно, это очень сложное и неоднозначное понятие. Заглянем в Советский энциклопедический словарь (17)1: «Культура … исторически определенный уровень развития общества, творческих сил и способностей человека, выраженный в типах и формах организации жизни и деятельности людей, в их взаимоотношениях, а также в создаваемых ими материальных и духовных ценностях. Понятие «культура» употребляется для характеристики определенных исторических эпох (античная культура), конкретных обществ, народностей и наций (культура майя), а также специфических сфер деятельности (культура труда, политическая культура, художественная культура), в более узком смысле — сфера духовной жизни людей. Включает в себя предметные результаты деятельности людей (машины, сооружения, результаты познания, произведения искусства, нормы морали и права и т. д.), а также человеческие силы и способности, реализуемые в деятельности (знания, умения, навыки, уровень интеллекта, нравственного и эстетического развития, мировоззрения, способы и формы общения людей)».
Проще говоря, культура (9) — это совокупность созданных человеком материальных и духовных ценностей, а также сама человеческая способность эти ценности производить и использовать. С помощью понятия культура обычно подчеркивают чисто социальный, надприродный характер человеческого бытия. Культура — это все то, что создано человеком как бы в добавление к природному миру, хотя и на его основе. Двойственность мира культуры (т.е. материальные и духовные ценности) и явилась в итоге основанием для возникновения двух ее типов, которые называют естественнонаучным типом и гуманитарным.
Предметная область естественнонаучного типа культуры — чисто природные свойства, связи и отношения вещей, «работающие» в мире человеческой культуры в виде естественных наук (физика, химия, биология, геология и др.), технических изобретений и приспособлений, производственных технологий и т. д.
Гуманитарная культура охватывает область явлений, в которых представлены свойства, связи и отношения самих людей как существ, во-первых, социальных (общественных), а во-вторых, духовных, наделенных разумом. В гуманитарную культуру входят «человековедческие» науки (философия, социология, история и др.), а также религия, мораль, право и т. д.
1.1.2. Причины спора двух культур. Разделение культуры на естественную и гуманитарную составляющие предопределено особенностями строения головного мозга человека. Левое и правое полушарие головного мозга у здорового человека действуют согласованно, но выполняют разные функции. Правое полушарие (у правшей) помогает человеку воспринимать мир целостно, образно, через его ощущения (зрение, слух, обоняние, тактильные, вкусовые ощущения) и эмоции (радость, печаль, гнев, страх и т.п.). Логически мир можно постичь при участии левого полушария (у правшей) через расчленение целостной информации на части (анализ) и соединение частей в целое (синтез). Врожденная склонность людей к тому или иному виду восприятия окружающего мира сыграла не последнюю роль в выделении естественной и гуманитарной граней культуры.
Разделение общей культуры на гуманитарную и естественнонаучную части представляет сегодня достаточно серьезную опасность. В XIX веке, в пору формирования большинства наук о проявлениях человеческого духа (религиоведения, эстетики, теории государства и права), наличие двух разнородных типов культур было предметом философского анализа и интерес к этой проблеме носил теоретический, академический характер. В XX веке возникло ощущение практического разрыва естественнонаучной и гуманитарной культур. На это обстоятельство обратил внимание еще в середине XX века английский физик и писатель Ч.П. Сноу в работе «Две культуры и научная революция» (4). По мнению автора, на одном полюсе существует культура, созданная наукой. Она существует не только в интеллектуальном, но и антропологическом смысле. Биологов, физиков и других специалистов естественных наук объединяет общее отношение к миру, у них одинаковый стиль и одинаковые нормы поведения, аналогичные подходы к проблемам и родственные исходные позиции. Эта общность прокладывает себе путь наперекор всем другим внутренним связям: религиозным, политическим, классовым. У гуманитариев отношение к жизни гораздо более разнообразно. Например, художественная интеллигенция представляет традиционную культуру во всех ее проявлениях. Но, к сожалению, профессиональный язык естествоиспытателей, как правило, непонятен гуманитариям. И наоборот, естествоиспытатели весьма далеки от традиционной культуры. Проще говоря, гуманитарии и «естественники» (физики, биологи, технари) элементарно перестали понимать друг друга. А это, в свою очередь, снижает интерес и уважение друг к другу, что чревато открытой конфронтацией и враждой.
Такая ситуация представляет вполне реальную угрозу развитию культуры, которая представляет прежде всего систему общественных ценностей. Общее признание каких-либо ценностей консолидирует, сплачивает общество. Поклонение разным ценностям, ценностный раскол в культуре — очень опасное явление. Уничтожение пропасти между двумя культурами одинаково необходимо и во имя интеллектуального оздоровления общества, и для решения самых насущных практических задач. «Пока эта пропасть существует, общество не в состоянии мыслить здраво», — пишет Ч.П. Сноу (16).
Проанализируем причины и условия появления взаимонепонимания гуманитариев и представителей естественнонаучной культуры (9). Почему такое обострение отношений произошло именно в XX веке, причем во второй его половине? Ответ на этот вопрос достаточно очевиден. Это время отмечено грандиозными успехами естествознания и практических его воплощений. Создание атомных реакторов, телевидения, компьютеров, выход человека в космос, расшифровка генетического кода — эти и другие выдающиеся достижения естественнонаучной культуры значительно меняли стиль и образ жизни человека. Гуманитарная культура предъявить что-нибудь равноценное не могла. Однако принять стандарты и образ мышления естествоиспытателей она упорно отказывалась.
Это было исходной позицией многочисленных споров «физиков» и «лириков» о судьбах двух культур, пик которых пришелся на 60-е годы XX столетия. В центре внимания были статус и общественная значимость двух типов наук: естественных и гуманитарных. Кажется, что и проблемы-то никакой нет: ясно, что гуманитарные науки различаются по своему объекту. Гуманитарные науки изучают человека и общество, естественные — природу. Где же здесь проблема? Проблемы есть. Например, в терминологии. Принято называть естественные науки «точными науками». Никого не удивляет противопоставление точных наук гуманитарным. Но если соблюдать правила логики, то получается, что гуманитарные науки — «неточные». Но таких наук не может быть по определению. Вот и появилась часть обсуждаемой проблемы. Понятно, что как бы ни старались гуманитарные науки достичь точности, строгости и доказательности естественных наук, это им не дано. Такое положение уже давно служит мишенью для критики представителей естествознания. Что за наука такая история, если в ней возможны взаимоисключающие оценки одних и тех же событий? Для некоторых историков события октября 1917 года в России — это великая революция и прорыв в будущее, а для других — обычный политический переворот с трагическими последствиями. Или другой пример из литературы. Сегодня любой школьник знает, что Шекспир — гений. А другой литературный гений — Л.Н. Толстой это отрицал, не обращая внимания на исследования в этой «научной» области. А вот отрицать геометрию Евклида или механику Ньютона он бы не посмел, а Шекспира — запросто. Создается впечатление, что в гуманитарной области вообще невозможно что либо доказать рациональными аргументами, т.е. признание каких-либо достижений в гуманитарной области — вопрос вкуса и веры. Из-за этого у представителей естествознания возникает слегка пренебрежительное отношение к результатам гуманитарных наук. Полученные результаты представляются какими-то неполноценными, не дотягивающими до статуса научности.
Гуманитарии в этом споре в долгу не остаются. Обычно в свою защиту они говорят, что человек — очень сложный объект исследования. Звезды, планеты, атомы, молекулы — структуры достаточно простые, разложимые на какую-нибудь сотню химических элементов или пару сотен элементарных частиц. А типов фундаментальных взаимодействий между ними — всего четыре. Да и те современная наука, того гляди, сведет к одному единственному. Кроме того, поведение природных объектов четко предсказуемо, они ведут себя по определенным законам. Совсем по-другому ведет себя человек, обладающий свободой воли. Нет законов, предписывающих человеку как ему перемещаться, какой род занятий предпочесть, как свою страну обустроить. Даже вопрос быть или не быть человеку в этом мире тоже может быть предметом его выбора. То есть говорить о предсказуемости событий не приходится.
Во всем, что делает человек, ему важно отчетливо видеть смысл. Проясняют же смысл бытия человека, общества, Вселенной, а порой и просто его создают (придумывают) именно гуманитарные области знания. Они «очеловечивают», наполняют смыслом и ценностью безразличный к нуждам человека природный мир. В конце концов, что для человека важнее знать: из каких клеток и тканей он состоит или в чем смысл его существования? Конечно, такая постановка вопроса не совсем корректна, хорошо бы знать и то и другое. Однако именно этот вопрос четко показывает разницу в компетенции естественных и гуманитарных наук и культур.
Однако главная проблема различия двух наук и культур не в том, кто главнее или нужнее, а в том, почему стандарты научности естествознания слабо применимы в гуманитарных областях и, значит, куда направлять усилия: продолжать до сих пор не очень удачные попытки внедрения естественнонаучных образцов и методов в гуманитарные науки или сосредоточиться на выявлении специфики последней и разрабатывать для нее особые требования и стандарты научности.
Вопрос этот не имеет сегодня окончательного решения, поиск ведется по обоим направлениям.
1.1.3. Критерии отличия гуманитарных и естественных наук (9). Обособление гуманитарных и естественных наук явно не случайно. Основания их специфики глубоки и разнообразны.
Давайте посмотрим различия гуманитарного и естественнонаучного знания по различным критериям:
О различиях объекта исследования двух типов культур мы уже говорили (см.: 1.1.1. Понятие культуры).
Ведущая функция культуры. Естественные науки истину доказывают, а гуманитарные — истолковывают. Природа для нас есть нечто внешнее, материальное, чуждое. В природе все имеет свои причины и закономерности, этому всему есть объяснение — главная определяющая процедура в науках о природе. Науки гуманитарные, напротив, имеют дело с предметом не внешним, а внутренним для нас. Поэтому явления, связанные с объектами этого направления, подлежат не столько объяснению, сколько пониманию, т. е. такой процедуре, когда мы как бы ставим себя на место другого и «изнутри» должны почувствовать и пережить какое-либо историческое событие, религиозное откровение или эстетическое наслаждение. Истины в науках о природе доказываются: объяснение одинаково для всех, общезначимо. Истины в гуманитарных науках истолковываются, интерпретируются, т.к. мера понимания, чувствования не может быть одинаковой.
Характер методологии. Методы исследования (методология) также различны. Для естественных наук характерен метод генерализующий (выделяющий общее в вещах), для гуманитарных наук — индивидуализирующий (подчеркивающий неповторимость, уникальность явления).
Влияние ценностей. В естественных науках — малозаметно (неявно), в гуманитарных — существенно(открыто). Под ценностями обычно понимают общественную или личностную значимость для человека тех или иных явлений природной или социальной реальности. Это могут быть и конкретные предметы жизненного обихода (пища, кров, достаток), и высокие идеалы добра, справедливости, красоты. В науке это, безусловно, — истина. Но теоретическое обоснование выбора человеком тех или иных ценностей невозможно (хотя иногда очень хочется). Для всех суждений, в которых оперируют понятиями «лучше», «красивее», «справедливее» и т. п. отсутствует какая-либо объективная общая норма. В этом случае выбор во многом произволен. Поэтому в едином мире гуманитарной культуры уживаются Христос и Будда, классика и модернизм и т. п. В естествознании же совершенно невозможны такие ситуации, т.к. в нем всегда присутствует «диктатура» фактов, независимых от каких-либо предпочтений и приоритетов познающего объекта. Умение анализировать мир в его собственной логике и законосообразности, видеть мир таким, «каков он есть сам по себе», — важнейшее достоинство естествознания. Устанавливаемые им законы — объективны, общеобязательны и в любой момент могут быть подтверждены опытом. Таким образом, ценностная составляющая знания оказывается существенной в основном для гуманитаристики. Из естествознания ценности упорно изгонялись. Но как показало развитие событий XX века, и естественные науки не вправе считать себя полностью свободными от ценностей, хотя это и не так очевидно, как в области гуманитарного знания.
Антропоцентризм. В естественных науках — изгоняется, в гуманитарных — неизбежен. На первых порах естествознанию был присущ антропоцентризм, т. е. представление о центральном месте человека в мироздании в целом, в дальнейшем естествоиспытателями было потрачено немало усилий, чтобы избавиться от этого. Реальные масштабы Вселенной и бесконечное разнообразие форм существования мира в целом позволяют некоторым естествоиспытателям сравнить человечество со случайным налетом плесени где-то на задворках Вселенной. Возможно, это в некоторой степени и обидно для человечества, но при объективной оценке масштабов человеческой активности во Вселенной, это может быть даже и почетно. Определенную дозу самоуважения доставляют человечеству лишь гуманитарные науки. В них человек находится в центре внимания, представляет собой главную ценность и важнейший объект интереса. Гуманитарное знание антропоцентрично по определению.
Идеологическая нагрузка. В естественных науках — идеологический нейтралитет, в гуманитарных — идеологическая нагруженость. Ценностная природа знания означает его зависимость от приоритетов и предпочтений познающего объекта. Но конкретный человек или группа лиц работают в конкретных исторических условиях и принадлежат конкретному социальному слою, классу, нации и т. д. Каждая из этих групп имеет собственные экономические, политические, социальные и прочие интересы. Поэтому при изучении явлений общественной жизни наличие таких интересов не может не влиять на конечные выводы исследователей, как бы они ни старались этого избежать. Теоретическое знание, в котором представлен социально-групповой интерес, называется идеологией. Идеология не тождественна науке, но частично с ней совпадает, т. к. использует знания теоретического, научного уровня. Расхождение между ними лежит в области целей и задач: наука ищет истину, идеология стремится оправдать какой-либо социальный интерес. Так как истину в области обществознания ищут конкретные представители конкретных социальных групп (наций, классов), то происходит взаимоналожение научных и идеологических устремлений. Гуманитарные науки оказываются идеологически нагруженными. Объект естествознания — мир природы, не является полем столкновения противоречивых общественных интересов, его выводы не затрагивают интересы конкурирующих социальных групп. Поэтому естественные науки идеологически нейтральны.
Взаимоотношения субъекта и объекта познания. В естественных науках — строго разделены, в гуманитарных — частично совпадают. В области естествознания субъект (человек) и объект познания (природа) строго разделены. Человек как бы наблюдает природный мир со стороны, отстраненно. В гуманитарной сфере субъект и объект познания частично совпадают, т.к. это, по сути, самопознание общества. Это приводит к любопытным последствиям. Если физику или химику не удался какой-то эксперимент, то причину неудачи он ищет в сфере субъективной (неверна теория, не отлажена методика и т. п.). Объект познания (природа) виноватой быть не может! Если же «социальный эксперимент» не удался (например, социализм), то обществовед не обязательно будет считать, что неверна теория. «Виновником» неудачи может считаться и сам «объект» этой теории — народ, который еще «не созрел», не понял, не оценил социалистических перспектив или вообще пожалел усилий для их практического осуществления. Именно поэтому разного рода иллюзии и заблуждения в гуманитарных науках держатся гораздо прочнее и дольше, нежели в науках естественных.
Количественно-качественные характеристики. В естественных науках — преобладание количественных, в гуманитарных — преобладание качественных оценок. Естествознание превратилось в полноценную науку с тех самых пор, как сумело опереться на экспериментально-математические методы. Со времен Г. Галилея представители естественных наук решили иметь дело только с теми характеристиками природных объектов, которые можно как-то измерить, выразить количественно (величина, масса, сила и пр.). Именно упор на строго объективную количественную оценку изучаемых объектов и принес естествознанию славу «точных наук».
Применение экспериментальных методов. В естественных науках — составляют основу методологии, в гуманитарных — затруднено. Мало того, что в гуманитарных науках изучаемые явления плохо поддаются математической (количественной) обработке, еще и экспериментальные методы исследования весьма затруднены из-за моральных запретов. Из гуманитарных наук разве только у психологии есть обширная экспериментальная база.
Характер объекта исследования. В естественных науках — материальный и относительно устойчивый, в гуманитарных — больше идеальный, чем материальный, и относительно изменчивый. Изучение природных объектов — дело необычайно благодарное. Физики могут быть вполне уверены, что какая-нибудь элементарная частица или даже целая звезда практически не изменились со времен древних греков. Биологи тоже спокойны: для появления нового вида растений или животных требуется в эволюции не одна сотня лет. То есть по сравнению с масштабами человеческой жизни природные объекты необычайно стабильны. Совсем не так у социальных объектов. Их динамика сопоставима с протяженностью жизни отдельного человека. Среднее и старшее поколение нынешних россиян с изумлением констатируют, что живут совсем в другой стране по сравнению с той, в которой прошла их молодость.
Внимательное изучение вышеперечисленного вынуждает сделать вывод, что гуманитарные и естественные науки, а также формирующиеся на их основе типы культур, разделены достаточно фундаментально. Но хотя размежевание естественнонаучного и гуманитарного типа культур и приняло драматические формы, нельзя отменить факта их исходной взаимосвязи и взаимозависимости. Они нуждаются друг в друге как наша левая и правая руки, как слух и зрение. Они не столько противоположны, сколько, как сказал бы Нильс Бор, взаимодополняемы.
1.1.4. Рациональное и иррациональное начала познания (7). Авторитет науки в современном обществе очень прочен и устойчив, поэтому очень часто мы отождествляем понятие «знание» и «научное знание», считая их синонимами. Но это неправильно. Существует немало видов знания, источником которых является не наука, а, например, наш житейский опыт, эстетические впечатления, религиозные откровения и т. д.
У каждого из нас существует «моя картина мира», «мое мировоззрение» — это наши собственные представления об окружающем мире, сложившиеся на основе его восприятия «моими» органами чувств. Различные факторы, очень часто конкурирующие, влияют на наше мировоззрение и в итоге определяют его. Эти факторы связаны с социальными, этническими, семейными и другими условиями жизни. Так, мировоззрение человека во многом зависит от того, где вырос человек, в городе или деревне, в горах или на берегу моря, среди богатых и власть имеющих или среди бедных и отверженных. Культурное окружение также формирует представление об окружающем мире. Большое значение имеет влияние той или иной религии. Конкретные условия жизни накладывают свой отпечаток на то, как складываются отношения между различными слоями общества и поколениями и т.д.
Генетические, психологические факторы играют также очень важную роль, но при этом всегда сохраняется возможность принятия самостоятельных, индивидуальных решений. Из огромного потока информации каждый выбирает лишь то, что хочет воспринять, таким образом формируется мировоззрение личности.
Мы, люди, обладаем удивительным феноменом — разумом, благодаря которому познаем окружающий мир, анализируем происходящее и можем предвидеть некоторые фрагменты будущего, хотя полностью предсказать будущее нам не дано. Но разум не всесилен, и абсолютизация его возможностей крайне опасна. Соответственно крайне опасна абсолютизация естественнонаучной истины, которая подобно миражу отдаляется по мере приобретения все новых и новых знаний и формирования эмпирических обобщений. Поэтому мировоззрение никогда нельзя свести только к научному, рациональному пониманию. Каждый человек живет в своей иррациональной среде, играющей важную роль в его действиях и судьбе. Мир человека — это неразрывная связь рационального и иррационального: интуиции, инстинктов, прозрений, нелогичности поведения и т. п. Удивительно, но любые рациональные действия, основанные на эмпирических фактах, всегда сопряжены с иррациональными элементами.
Возможно, именно иррациональная составляющая мировоззрения дает человеку наибольшую радость, ощущение полноты и прелести жизни. Путь в мир иррационального лежит через религиозные знания, познание искусства, художественных литературных ценностей, через музыку и поэзию, которые, минуя логику, способны затрагивать самые глубинные чувства человека.
Однако рациональное знание, добываемое наукой, явно выбивается из общего ряда знания, намного превосходя остальные виды знания своей полнотой, убедительностью и чисто практической силой и пользой. Что же такое научное знание? Что такое наука?
1.1.5. Понятие науки. Говоря о понятии «наука», совершенно неправильно было бы ограничиться только аксиоматическими утверждениями: физика — наука, биология — наука, уфология — не наука. Немецкий философ Георг Гегель (1770–1831) весьма удачно сформулировал основные определяющие науку признаки (7):
— существование достаточно большого объема опытных данных,
— построение модели, систематизирующей опытные данные,
— возможность на основе модели предсказать новые факты, лежащие вне первоначального опыта.
Такие признаки характерны для любого естественнонаучного открытия. Например, периодический закон Д.И. Менделеева позволил составить таблицу химических элементов и предсказать существование новых, ранее неизвестных химических элементов.
Согласно современному определению, наука — систематизированное знание о закономерностях изучаемых объектов и явлений(7).
Два ключевых слова выделены в определении:
1. Научные знания об изучаемых явлениях являются не разрозненными, а систематизированными, обусловленными, с одной стороны, общественными потребностями, с другой — внутренней логикой самого научного развития.
2. Главной целью любой науки является установление научных законов: объективных, необходимых, устойчивых и существенных связей между изучаемыми явлениями.
У каждой науки есть свой предмет исследования — область окружающего мира, включая и самого человека и общество в целом, которая глубоко и последовательно изучается в рамках данной науки. Все науки можно разделить на 3 группы:
1. Науки о природе — естественные науки (например, науки о космосе, физические, химические, биологические науки, науки о Земле).
2. Науки об общественных процессах (филологические, военные, исторические, педагогические, экономические, социологические науки, правоведение, науки об управлении).
3. Науки о мышлении, о самой способности познания, о разуме (гносеология, логика, философия, эвристика).
1.1.6. Достоверность научных знаний. В процессе естественнонаучного познания всегда стоит вопрос о достоверности научных результатов и качестве работы ученого. В своей деятельности наука исходит из научных фактов, т. е. достоверных знаний об изучаемых объектах, введенных в научный оборот. Все первичные научные факты получают из научных опытов, их описывают, регистрируют, делают доступными для всех специалистов, обеспечивают возможность проверки и воспроизведения. Разрозненные факты проходят долгий путь, прежде чем превратиться в законы науки. Сначала факты проходят стадию превращения в эмпирические, т.е. опытные обобщения. Затем входят в состав таких научных результатов, как постулаты (принимаемые без доказательства истины), аксиомы (не требующие доказательства утверждения), теоремы (положения, предусматривающие необходимость их доказывания), принципы (базовые положения науки), концепции (руководящие идеи, научные взгляды и представления, дающие понимание широкого круга изучаемых явлений). Только после этого возможно выведение научных законов, т. е. результатов, которые выявляют объективные, необходимые, существенные и устойчивые связи между изучаемыми явлениями.
Ошибочные результаты бывают довольно часто. Причем это бывает не в том объективном смысле, что некоторые утверждения и представления со временем меняются, дополняются и уступают место новым, а в гораздо более простом смысле, когда ошибочные формулы, неверные доказательства, несоответствие законам естествознания и т. п. приводят к неправильным результатам. Это сдерживает процесс познания, а в ряде случаев приводит к катастрофам, авариям и трагическим последствиям (9). Например, относительно недавно американский космический аппарат для исследования Марса потерпел аварию, причина которой в том, что компьютерные программы для управления тормозными двигателями и для расчета траектории составлялись с учетом разных единиц измерений тяги (7).
Для проверки качества научной продукции проводится ее контроль:
— экспертиза,
— рецензирование,
— оппонирование.
Оппонент (17) (от лат. opponents — возражающий):
1) противник в споре,
2) лицо, которому поручена оценка диссертации или доклада.
Рецензия (17) (от лат. recenssio — рассмотрение) — отзыв на научную работу, производится перед публикацией или защитой.
Экспертиза (17) (от франц. еxpertise — опытный) — исследование специалистом (экспертом) каких-либо вопросов, решение которых требует специальных познаний в области науки, техники, искусства и т. д.
Каждый из этих методов направлен на определение достоверности научных результатов. Вот пример эффективности контроля патентуемых материалов. В результате экспертизы 208 975 заявок на изобретения, поданных в совет изобретений США, только 8615 не противоречат здравому смыслу (4%), реализовано только 106 (менее 0,05%) заявок. До недавнего времени в отечественных академических и центральных отраслевых журналах после рецензирования публиковалась примерно одна из пяти представленных к публикации работ. Добросовестное оппонирование позволяет существенно сократить поток несостоятельных кандидатских и докторских диссертаций (7).
Но, к сожалению, экспертиза, рецензирование и оппонирование далеки от совершенства. Иногда великие идеи отвергались как противоречащие общепринятым взглядам. Это квантовая гипотеза Макса Планка (1858–1947), постулаты Нильса Бора (1885–1962) и др. Следует признать, что существующие способы контроля научной продукции малоэффективны, и для науки контроль не так уж важен, может быть, в сущности, и не нужен. Он нужен в большей степени обществу, государству, чтобы не тратить деньги на бесполезную работу исследователей. Большое количество ошибок в научной продукции говорит о том, что приближение к научной истине — сложный и трудоемкий процесс, требующий объединения усилий многих ученых в течение длительного времени. Около двадцати веков отделяют законы статики от правильно сформулированных законов динамики. Всего лишь на десятке страниц школьного учебника умещается то, что добывалось в течение двадцати веков. Истина — гораздо дороже жемчуга.
1.1.7. Понятие научного метода. Система научных методов (10). Наука, оперируя научными фактами, получает научные результаты. Это возможно не иначе как через научный метод. В переводе с греческого «методос» — путь к чему-либо. В науке это путь от научных фактов к достижениям науки через научные методы.
Рис. 1. Роль и место методов в науке
Роль методов в науке чрезвычайно высока. Выдающийся русский физиолог И.П. Павлов высказался по этому поводу так: «При хорошем методе и не очень талантливый человек может сделать много. А при плохом методе и гениальный человек будет работать впустую» (10).
Наука о научных методах — научная методология («логос» в переводе с греческого — учение) классифицирует большое количество методов науки.
Научные методы можно разделить на две большие группы: эмпирические и теоретические (10) (см. рис. 2).
1.1.8. Эмпирические методы познания. Слово «эмпирический» в переводе с греческого означает опытный. Научные опыты делятся на научные наблюдения и на научные эксперименты.
Наблюдение — опыт, проводимый без вмешательства исследователя в естественное протекание изучаемого процесса (10).
Наблюдение требует специальной подготовки — предварительного ознакомления с материалами, относящимися к объекту будущего наблюдения: с рисунками, фотографиями, описанием предметов и др. Важно уяснить задачу наблюдения, разработать план и способы наблюдения (7). Примеры естественнонаучных наблюдений: звездное небо, изменение погоды и климата, поведение животных в естественных местах обитания, солнечная и земная активность (вулканическая, сейсмическая), движение ледников.
Рис. 2. Система научных методов (6)
Эксперимент — опыт, проводимый с вмешательством исследователя в естественное протекание изучаемого процесса, т. е. объект или воспроизводится искусственно, или ставится в заранее определенные условия(10).
Примерами естественнонаучных экспериментов являются опыты селекционеров животных и растений, научные опыты в физических и химических лабораториях, опыты с изменением рабочего режима ядерных реакторов (один из таких опытов в 1986 г. на Чернобыльской АЭС, как известно, закончился трагически). Классические исторические примеры: опыты Г. Менделя в 60-х годах XIX века по скрещиванию разных сортов гороха, опыты Г. Герца в 80-х годах XIX века по получению электромагнитных волн и др.
Метод изменения условий, в которых находится исследуемый объект, — это основной метод эксперимента. Изменение условий позволяет вскрыть причинную зависимость между заданными условиями и характеристиками исследуемого объекта и одновременно обнаружить новые свойства объекта, которые не проявляются непосредственно в обычных условиях. С изменением условий изменяются определенные свойства объекта, другие же при этом не претерпевают никаких изменений, от них можно отвлечься. Эксперимент, таким образом, не сводится к простому наблюдению — он активно вмешивается в реальность, изменяет условия протекания процесса.
Но не во всех научных исследованиях возможно проведение экспериментов, иногда ученые вынуждены довольствоваться наблюдениями, а проведения опытов приходится долго ждать (солнечные затмения, залет в центральную часть солнечной системы большого размера комет и др.). Кроме того, ученые часто не в состоянии влиять на естественные условия протекания процессов (взрывы звезд, обращение планет по орбитам, землетрясения, вымирание биологических видов, например динозавров), либо вынуждены воздерживаться от таких воздействий по юридическим или этическим соображениям.
Пример 1: Бесчеловечные эксперименты над заключенными в фашистских лагерях.
Пример 2: Клонирование человека, создание генетической копии конкретного индивида с использованием ряда искусственных манипуляций над биологическими клетками.
1.1.9. Разновидности наблюдений и экспериментов. Эмпирические методы, кроме деления на наблюдения и эксперимент, по способу представления подразделяются на качественные и количественные, а по способу получения — на визуальные и инструментальные.
В визуальных опытах результат воспринимается с помощью органов чувств исследователя (зрение, слух, обоняние, осязание, вкус). Поэтому правильнее такие опыты называть не визуальными, а чувственными или рецепторными. Таким образом, изменение цвета, запаха, температуры реагентов в химической реакции во время опыта — это визуальный опыт.
В инструментальных (синоним — приборных) опытах результат получается посредством научных приборов: микроскопов, телескопов, ускорителей элементарных частиц, термометров, манометров, интерферометров и др. Тенденции современной экспериментальной техники — максимальное оснащение опытов научной аппаратурой. С помощью приборов можно зарегистрировать самые малые дозы радиации, вредных примесей в пищевых продуктах, самые незначительные сигналы сердечной или мозговой активности (ЭКГ, ЭЭГ).
По способу представления результата опыты, т. е. эмпирические методы исследования, делятся на качественные и количественные.
В качественных опытах целью является установление качественного эффекта исследования. Исторический пример — установление в 1820 г. датским физиком Г.Х. Эрстедом эффекта действия тока на постоянный магнит. Магнитная стрелка отклонялась от направления «север–юг» вблизи вертикального проводника с постоянным током.
В количественных опытах результат обязательно представляется в количественной форме, например в виде числа и размерности. Например, опыты по установлению закона Ома — соотношение (название дано в честь немецкого физика Г.Ома, проводившего опыты).
1.1.10. Теоретические методы познания (10) . Слово «теория» в переводе с греческого означает «исследование, рассуждение». Если в эмпирических методах на вопросы природы отвечает опыт, то в теоретических методах — разум. При этом используются мыслительные процедуры: рассуждения, умозаключения, сопоставления, обобщения, логические доказательства и др. Число теоретических методов очень велико, мы рассмотрим основные в естествознании теоретические методы.
Догадка — теоретический метод, представляющий нахождение научной истины без посредства опыта, одной только «силой мысли». Особенно продуктивным этот метод был в древности.
Пример 1: Древние догадались, что мир состоит из атомов.
Пример 2: Догадка Архимеда.
Гипотеза (древнегреч. — недосказанное) — научное теоретическое предположение, требующее в отличие от догадки проверки. Гипотезы проверяются на опыте, который может утвердить гипотезу, тогда она переходит в «теорию», либо ее опровергнуть. Механизм опровержения гипотезы не такой простой, как кажется. Ученый, который сформулировал гипотезу, должен на ее основе выработать научно-опытное предсказание, носящее предметный конструктивный характер. И это предсказание проверяется в эксперименте. Бывает так, что несовпадение гипотезы и предсказания не говорит о полной несостоятельности гипотезы, а говорит о недостаточности экспериментальной проверки.
Например, в XVII–XVIII веках среди биологов господствовали неверные представления о содержании в сперме (в сперматозоидах) миниатюрных зародышей («гомункулусов») будущих людей, которые в материнской утробе просто увеличиваются в размерах. Эти представления получили название преформизма и могли рассматриваться как гипотеза. Гипотеза оказалась неверной, но она не могла быть однозначно отброшена, так как предсказание, что для развития будущего организма в материнской утробе сперма должна попасть в организм матери (правильное предсказание), многократно подтверждалось наблюдениями.
Путь проверки гипотезы и превращения ее в правильную теорию непрост и противоречив. Поэтому проводят так называемые решающие эксперименты, в которых сразу проверяются две альтернативные (т. е. взаимоисключающие друг друга) гипотезы и соответственно два альтернативных предсказания.
Пример решающего эксперимента в механике — одновременное сбрасывание Г. Галилеем с высоты 60 м двух тел разной массы: пушечного ядра 80 кг и мушкетной пули 200 г. Когда они достигли земли одновременно, было подтверждено предсказание о равенстве времен падения тел разной массы. Одновременно была утверждена гипотеза о независимости ускорения свободного падения тел от их массы. Противоположная гипотеза о зависимости (пропорциональности) ускорения свободного падения тел их массам была отброшена.
Индукция, дедукция и аналогия отражают единственно возможные виды умозаключений, свойственные мозгу человека, и поэтому используемые в «чисто теоретическом» познании.
Индукция (в переводе с греч. — наведение) — метод умозаключения, при котором знание переносится с частного случая (объекта, процесса) на общий.
Дедукция (в переводе с греч. — выведение) — метод умозаключения, обратный по отношению к индукции.
Аналогия (в переводе с греч. — сходство) — метод умозаключения и одновременно научно-теоретический метод, когда знание с одного объекта (явления) непосредственно переносится на другой объект, сходный с первым (аналог).
Синтез, анализ, моделирование предполагают не непосредственный, а опосредованный (отсроченный) перенос знания с одних объектов (частей объектов) на другие.
Анализ (в переводе с греч. — разъединение) — метод научного исследования, состоящий в разложении (действительном или мысленном) общего процесса (объекта, явления) на составные части с последующим исследованием каждой из них по отдельности и перенос общего знания на изучаемую часть с учетом результатов ее исследования.
Синтез (в переводе с греч. — соединение) — в отличие от анализа это научное исследование воссоединяет знания частных явлений (объектов) в единое целое, причем такое объединение происходит не автоматически (как бы само собой), а после проведения опытных либо умозрительных дополнительных исследований.
Имеется определенное сходство между методами индукции и синтеза, а также дедукции и анализа. С другой стороны, анализ и синтез между собой глубоко связаны и дополняют друг друга.
Моделирование — метод научного исследования объектов и процессов, основной частью которого является исследование научных моделей в интересующих исследователя свойствах реального объекта.
Модель (в переводе с лат. — образец) — заменитель реального объекта (процесса), называемого оригиналом, имеющий с ним определенное сходство.
Модельный объект выбирается, как правило, более простым в сравнении с оригиналом и более доступным. Поэтому его исследование оказывается более удобным и достаточно эффективным. Необходимо отличать научные модели и учебные демонстрационные модели. К демонстрационным относятся, например, глобус, карта — в географии, планетарий — в астрономии, чучела животных — в биологии, шариковые конструкции молекул — в химии и т. д.
Научные модели подразделяются на следующие виды:
1. Идеальные (мысленные) модели возникают в голове исследователя и подвергаются мысленному исследованию (комбинациям, воздействиям, манипуляциям), что позволяет ученому получать новые теоретические результаты, в том числе с использованием математических приемов.
Примеры идеальных моделей: материальные точки — в механике, планетарная модель атома в атомной физике, знаки химических связей — черточки, точки — в общей химии, двуспиральная модель ДНК и др.
2. Материальные модели, в отличие от идеальных, являются объективными (существующими вне мозга человека), доступными любому исследователю, эти модели разнообразны:
— однородные материальные модели имеют ту же природу (физическую, химическую, биологическую), что и оригинал, и отличаются от последнего, в первую очередь, размером.
Примеры однородных материальных моделей: лабораторные установки для исследования новых химических технологий промышленных масштабов, аэро- и гидродинамические трубы с уменьшенными копиями транспортных аппаратов (летательных, плавательных);
— неоднородные материальные модели имеют резко отличную от оригинала природу и используемые в них материалы, делятся на физические (в большинстве случаев — электрические) неоднородные модели и математические неоднородные материальные модели.
В физических (электрических) моделях изучаемые неэлектрические процессы моделируются с помощью электрических схем, в которых используются электрические токи (моделирующие, например потоки жидкостей) и электрические напряжения (моделирующие, например, давление жидкостей).
В математических моделях используются, как правило, математические уравнения, решение которых позволяет определять соответствующие нематематические (физические, химические, биологические и т. д.) характеристики оригинала.