Эволюция научного понятия

а) без обрыва инвариантного стержня б) с обрывом инвариантного стержня

Лекция 3. Современное естествознание как система наук

1.Научная картина мира.

2. Научная парадигма и концептуальные системы естествознания

3. Естественнонаучная картина мира

4. Физическая картина мира.

Место естественных наук в современном обществе обусловлено их ведущее ролью и функциями, которые они выполняют. Если греческая наука была сугубо умозрительным понятием (τεορια – умозрение по греч.), слабо связанным с практикой, то начиная с ХVII века науки стали рассматриваться как способ обеспечения господства человека над природой. Наука оформилась в рациональный способ познания и освоения окружающего мира. Научные знания создали особую культурно-познавательную, гносеологическую концепцию, называемую «научной картиной мира».

Термин «научная картина мира» (НКМ) появился на рубеже XIX – XX веков с целью подчеркнуть особое, научное представление о Природе и мире. В настоящее время понятие НКМ имеет прежде всего методологический характер: оно выступает как всеобъемлющая форма систематизации естественнонаучных знаний. НКМ формируется в результате синтеза разных научных направлений, поставляющих объективные знания фундаментального характера; она объединяет представления людей об устройстве и развитии всего бытия и в этом смысле является общенаучной картиной мира (ОНКМ).

В зависимости от уровня развития, на котором находится конкретный человек, можно говорить о том, как он представляет гуманитарную или естественнонаучную картину мира

Мировоззрение – система взглядов на объективный мир и место человека к окружающей его действительности и к себе, а также обусловленные этими взглядами основные жизненные позиции людей, их убеждения, идеалы, принципы познания и деятельности.

Исторически первой научной картиной мира была сущностная, предложенная античными мыслителями и включающая в себя:

• Следы мифологического культурного наследия, например, то, что центральным объектом познания выступает космос;

• Космологическую модель, объясняющую единую основу мироздания, множественность мира и богов, его единство. В модели одним из центральных вопросов рассмотрения является вопрос о происхождении или творении мира, его сущности и устройстве. Модель подразумевает существование закономерностей как основы гармонии космоса;

• Геоцентрическую астрономическую систему, составленную Клавдием Птолемеем на основании культурного наследия древних;

• Результаты исследований античной натурфилософии с эмпирико-чувственным и логико-формальным численным подходами к познания, вершиной которого явилось создание атомистики – теории о дискретном строении материи и энциклопедическое описание Аристотелем живой и неживой природы;

• Метафизику (философское учение о сущности мира) с ее умозрительным конструированием модели бытии, с сомнениями относительно адекватности философского видения мира самому реальному миру;

• Единые и противоположные понятия: теплое – холодное, земля – небо, возникновение и уничтожение, беспредельность – предел, пустота – атомы, анализ – синтез и др., которые и определяют материальное;

• Концепцию структурного и семантического, т.е. смыслового единства в описаниях микрокосмоса (мира человека) и макрокосмоса (Вселенная).

Вселенная – весь существующий материальный мир, безграничный во времени и в пространстве и бесконечно разнообразный по формам, которые принимает материя в процессе своего развития.

Эти представления сменила механистическая картина мира. Естественнонаучные достижения, особенно в механике, породили уверенность в том, что любые процессы в мире могут быть управляемы или рассчитаны так же просто, как рассчитываются траектории движения небесных тел. Механистическая картина мира сводила представления о Вселенной к заводным часам, для которых бытие однозначно определяется начальными условиями, и эти условия можно задавать практически точно. В такой вселенной возможно не только предсказать будущее, но и восстановить прошлое. Подобный детерминизм (философское учение о причинной определяемости всех происходящих процессов в мире) в первую очередь имел религиозную основу: если Бог создал мир в своей основе рациональным, то тогда человек, созданный по образу и подобию божьему, способен познать этот мир.

Механистическая картина мира ХVII – XVIII веков основывалась на следующих концепциях:

• Бог – создатель Вселенной, следовательно, в мире все определено и предопределено Создателем;

• Главное в познании – факты, а не причины их появления;

• Теория и практика неразделимы, эксперимент реальный и мысленный – основа познания;

• Мир может быть описан математически (как работа часов);

• Система мира – гелиоцентрическая;

• Объекты познания моделируются закрытыми системами (системы без обмена веществом, энергией, информацией с другими системами);

• Методолгической основой познания является редукционизм (стремление свести сложное к простому), а основным методом познания – индукция (движение от частного к общему);

• Измерения и любая количественная оценка имеют определяющий смысл в познании;

• Пространственно-временные координаты имеют качественную однородность;

• Гуманитарное знание выделяется из общего знания, естественнонаучное рассматривается отдельно.

Система понятий в механистической картине мира была неподвижной, негибкой и любое открытие в естествознании, например, термо- и электродинамики в физике, теории эволюции Ж.Ламарка и Ч.Дарвина в биологии, Ч.Лайеля в геологии, разрушало ее, не находя в ней своего места.

Постепенно усиливался интерес к античной философии, к вопросам понимания в научном познании. В основу познания была положена объективная универсальность Вселенной. Стало ясно, что движение, присущее всему универсуму (лат. - мир как целое), порождает все бесконечное многообразие мира, сложность объектов в мире. Наше мышление потому и способно познавать мир, что оно как часть универсума обладает точно такой же способностью к саморазвитию, к самодвижению мысли, какой обладает весь универсум

В начале ХХ века химия, благодаря своим успехам, дополнила физику в базовых построениях картины мира. Молекулярные исследования в биологии и медицине приблизили естествознание к познанию человека как части природы. Оказалась, что выделение гуманитарного знания из общего знания и рассмотрение отдельно взятого естественнонаучного знания противоречит логике устройства единого мира.

В настоящее время интенсивно формируется новая картина мира. Ее основу составляют концепции, более адекватные идее единой Природы, такие как:

• Концепция стирания граней между естественнонаучными и гуманитарными, самоинтеграция любых научных знаний;

• Концепция всеобщей эволюции, включающей эволюцию фундаментальных наук в направлении поиска их общего основания;

• Концепция Большого Взрыва, после которого началась эволюция Вселенной. Это взрыв, произошедший примерно 12-13 млрд лет тому назад и заполнивший одновременно все «пространство» (Вселенную). При этом каждая частица устремилась прочь от всех других, т.е. образовался расширяющийся сгусток плазмы, в котором появилась смесь легких ядер водорода и гелия, после чего в случайных столкновениях трех атомов гелия началось образование углерода;

• Концепция сближения позиций религиозных и естественных наук, например, появление философской теории «теории Суперсилы», признающей невидимую высшую силу, объясняющую историю Вселенной до момента Большого Взрыва; возврат к идеализму, например, утверждение о том, что нет объективных законов в работах К.Ясперса, допущение существования трех единых миров в работах К.Поппера, положение о существовании в мире полярных противоположностей (т.н. принцип дополнительности) в работах Н.Бора (лауреата Нобелевской премии), согласно которому допускается возможность существования божественного начала.

• Повышение роли системного подхода, рассмотрение объектов познания как открытых термодинамических систем, возникновение синергетики – науки об организации и самоорганизации диссипативных систем (открытых термодинамических систем, находящихся в неравновесном соотношении со средой);

• Развитие различных моделей объектов познания, в том числе кибернетических – с управлением и стабилизацией параметров по принципу отрицательной обратной связи (обратная связь – воздействие результатов функционирования на характер этого функционирования), повышение роли дедукции (дедукция – выведение частного из общего) как метода научного познания, т.е. движение от общих закономерностей Вселенной к частным законам Бытия.

• Концепция виртуальной реальности и повышение ее роли в обществе (кажущийся, умозрительно созданный, материально не существующий мир), создание информационной среды, не только для хранения и для циркуляции информации, но и для коммуникации в ней.

Основные понятия, представления и модели	Базисные постулаты и принципы	Описание движения
Особенности механистической картины мира
Материя – вещество, состоящее из атомов (корпускул) Движение – механическое перемещение частиц или тел Пространство – абсолютное, пустое Время – абсолютное, неизменное Масса – мера инертности, тяготения Поле – механический эфир Взаимодействие - дальнодействие	Инерционность, существование ИСО Законы сохранения массы, импульса и энергии Относительность движения в ИСО Закон всемирного тяготения	Скалярный метод Векторный метод
Особенности электромагнитной картины мира
Электромагнитное поле – переносчик взаимодействия заряженных тел (зарядов) Напряженность поля – силовая характеристика поля Потенциал поля – энергетическая характеристика поля Электромагнитная индукция – связь электрического и магнитного полей Электромагнитное излучение – распространяющееся эл/магнитное поле Электроемкость – накопление заряда на поверхности тел Индуктивность – мера инерционности в электросетях Электрический ток – перемещение зарядов по проводнику	Два вида заряда Дискретность эл. зарядов Закон сохранения эл. заряда Закон Кулона Закон Ома Закон ЭМИ (Фарадея) Постоянство скорости света в вакууме Обобщенный принцип относительности	Скалярный метод (для точечных зарядов) Векторный метод (для эл.магн. поля) Преобразования Лоренца
Особенности квантово-релятивистской картины мира
Корпускулярно-волновой дуализм всех элементарных частиц Квантование энергии Поле – совокупность квантов Квантово-планетарная модель атома Нуклонная модель ядра Радиоактивность – распад ядер Ядерные реакции Термоядерный синтез Сильные и слабые взаимодействия Кварковая модель элементарных частиц	Принцип дополнительности Соотношение неопределенностей Вероятностный детерминизм Квантовые принципы периодичности элементов Закон сохранения атомного и зарядового чисел Закон радиоактивного распада	Волновое уравнение для электрона с дискретнымими решениями Матричный метод (квантово-вероятностный)

Научная парадигма и концептуальные системы естествознания. Фундаментальной категорией, на основе которой создается ОНКМ, является научная парадигма. Родственным, но не идентичным понятием, является концептуальная система.

Любые научные теории, гипотезы и т.д. возникают в рамках определенных идей и концепций, определяющих научные исследования на данном этапе развития науки. Эта совокупность гносеологических предпосылок, базовых идей и образует научную парадигму, в лоне которой формулируются принципы научных исследований, оценка научности знаний и т.д. Парадигма формируется на основе естественнонаучных методов, применяемых к изучению природных объектов, явлений и процессов. Ее базисные положения определяются научно-философскими принципами и концепциями, лежащими в основе научно-исследовательских программ данного времени. Научная парадигма – это система способов организации научных знаний, которая в течение определенного исторического времени дает обществу методологию постановки и решения научных проблем, возникающих в отношении Человека и Природы, формирующей мировоззрение ученых и культурной прослойки общества.

Процесс накопления и знаний и созревания парадигмы обычно проходит следующие стадии:

1. экстенсивная (кумулятивная) стадия, на которой происходит количественное накопление фактологических знаний;

2. интенсивная (революционная) стадия, проходящая в форме качественного скачка – научной революции;

3. ситуационная («кейс стадис»), когда объект проявляет себя неожиданно – в результате одновременного действия целого ряда факторов, приведшего к непредсказуемому итогу (ситуации). Оценка вероятности такого события проводится, как правило, задним числом и носит, в основном, качественный характер.

На начальном этапе развития естествознания преобладающей формой была экстенсивная, накопительная. Кумулятивная модель развития науки строится на предположении, что каждый последующий шаг в науке можно сделать, лишь опираясь на предыдущие достижения, при этом новое знание всегда лучше старого, поэтому в науке следует оставлять только те положения и теории, которые соответствуют ее современному уровню; остальное отбрасывается как неточное и ошибочное.

В середине ХХ в. Возникает идея прерывистого, скачкообразного развития наук, выражающегося в форме научных революций. Революция понимается как скачок к новой теории, которая принципиальным образом отличается от прежней. После революции развитие науки начинается как бы заново и нередко идет в ином направлении. Именно такая точка зрения изложена в работе Т.Куна «Структура научных революций» (1977). В ней Кун ввел широко используемое в современном науковедении понятие «парадигмы», как общепризнанного научного достижения, которое в течение определенного времени дает ученым образец постановки проблемы и ее решения.

Ученые, работающие в рамках одной парадигмы, опираются на одни и те правила, стандарты, формы научной практики; парадигма обуславливает технику эксперимента, разработку теории, установление закона. Переход от одной парадигмы к другой идет через научную революцию. Формирование парадигмы знаменует процесс выделения одного господствующего направления, одной школы – из совокупности мелких школ с различными теоретическими и методологическими подходами.

Парадигма возникает сразу как целое в достаточно завершенной форме и обычно не требует существенной доработки: идет лишь уточнение понятий, совершенствование техники изложения, что сильно сужает поле зрения ученых. Поэтому смена парадигмы обычно ведет к смене поколений ученых.

Парадигма представляет собой не только образец, но и является объектом для дальнейшего совершенствования и развития в иных, новых условиях. С другой стороны, в рамках конкретной парадигмы данная область знаний разрабатывается очень глубоко, профессионально, поэтому ее представители лучше других могут почувствовать отличия, аномалии, возникающие при обнаружении новых фактов и явлений. Эти аномалии ведут к кризису старой парадигмы и возникновению новой, при этом отказ ученых от старой парадигмы произойдет лишь при наличии альтернативной, более полной.

Для характеристики процесса научной деятельности Т.Кун ввел также понятие «нормальной науки»; он считал таковой форму исследования, которую ведет группа ученых, объединенных единством подходов, взглядов, научных догм, методов и занимающихся решением конкретных научных проблем. Это стадия эволюционного развития науки, когда в совместной деятельности ученых происходит накопление материала, расширение знаний о предмете исследования. Например, до средины XIX в. исследования проходили строго в рамках классической механики (ньютоновской парадигмы). Однако на определенном этапе экстенсивное развитие «нормальной науки» прерывается научной революцией, которая ведет к смене парадигмы. Новая парадигма открывает новые возможности для решения научных проблем, ученые видят их как бы новыми глазами, через призму новых идей и понятий.

Развитие науки происходит по схеме: