3.Особенности методологии и методов естествознания, естественно-научная и философская методология

Методология естествознания. Среди методологических принципов естествознания выделяют две подгруппы: 1) принципы первой регулируют отношения эмпирического и теоретического уров- ней познания: проверяемость (подтверждаемость), опровергаемость (фальсифицируемость) и наблюдаемость; 2) принципы теоретического уровня. К числу наиболее популярных и общих для естественных наук относят методы эмпирические (наблюдение и эксперимент), метод индукции, метод гипотез и аксиоматический. Кроме того выделяют частные и специальные: вероятностный методы; методы 179 единственного сходства и различия, сопутствующих изменений; методы аналогии, мысленного и математического акспериментов8 . Важнейшие принципы методологии естествознания: — проверяемости (верификации); — наблюдаемости; — простоты; — соответствия; — инвариантности (симметрии); — системности (согласованности); — дополнительности; — красоты и экстремальный принципы9 . Важным методологическим основанием естествознания является математика, это формулируется в таких положениях: (1) Материя может быть представлена в виде чисел, прямо или косвенно выражающих экспериментально измеримые свойства. (2) Поведение материи может быть описано математическими вы- ражениями, носящими название «законов природы». Мотивация ученого-естествоиспытателя определяется тем, что источником научных исследований для естествоиспытателей являются прямые или косвенные потребности практики. Два возможных вариан- та общей задачи науки о природе: 1. человек изучает природу с целью обрести власть над окружа- ющей средой и обеспечить таким образом место для себя и для своих наследников; 2. человек изучает природу, чтобы быть в состоянии лучше осо- знать и выполнить цель своего существования. Согласно механицизму П. Лапласа в естествознании утвердились такие принципиальные положения: 1) Всеобщий детерминизм (все обусловлено причинами); 2) Вселенная упорядочена, а беспорядок и случайность являются показателем нашего незнания или недостаточности нашего знания Вселенной («случайность — результат неведения»); 3) Редукционизм (все сложное состоит из простого)10 . Соответственно, в основе детерминизма лежали принципы: 8 См.: Илларионов С. В. Методология естественных наук. // Новая философская энциклопедия: в 4 т. М., 2010. Т. 2. С. 559. 9 Там же. 10 Лаплас П. Изложение системы мира. Л., 1982. 180 1) Одна и та же причина при одинаковых условиях приводит к од- ним и тем же следствиям. 2) Из одной причины не может быть два различных следствия. 3) Нет ничего, что не было бы определено причинными отношени- ями. Правда, позднее физики обнаружили принцип индетерминизма: хотя в физическом мире все события имеют причины и все существу- ющие явления причинно обусловлены, но не все предопределены с абсолютной точностью во всех своих деталях. Поэтому будущее веро- ятностно. Важную роль в естествознании играет методология рационализма. В рамках рационалистического подхода Аристотель сформулировал принцип недопустимости противоречия: «Невозможно, чтобы одно и то же вместе было и не было присуще одному и тому же в одном и том же смысле». Рационалисты (Р. Декарт, Г. Лейбниц, Б. Спиноза) счита- ли исходным пунктом знания разум, а основным методом — дедукцию и аксиоматический подход к формулированию теории. Эмпиристы (Ф. Бэкон, Д. Локк, Дж. Беркли, Д. Юм) считали исходным пунктом зна- ния опыт, а основным методом — эмпирическую индукцию. В своей небесной механике И. Кеплер впервые установил законы планетного движения. Первый закон эллипсов Кеплера утверждает, что планеты Солнечной системы движутся по эллипсам, в одном из фоку- сов которого находится Солнце. Согласно второму закону площадей, линия, соединяющая Солнце и планету, за равные интервалы времени «заметает» равные площади, т. е. Солнце притягивает планету строго по прямой, соединяющей их центры. И. Ньютон вывел из законов Кеплера закон всемирного тяготения и использовал законы движения и тяготения для решения небесно- механических проблем, не охваченных законами Кеплера. В соответ- ствии с (1) законом инерции, в системе отсчета, движущейся без уско- рения, каждое тело сохраняет состояние покоя или прямолинейного и равномерного движения, если на него не действует внешняя сила. По (2) закону силы — если к телу приложена сила, то оно движется уско- ренно, причем, чем больше сила, тем больше ускорение. (3) Закон противодействия утверждает, что взаимодействующие тела прилага- ют друг к другу равные по величине, но противоположно направлен- ные силы. 3. Механицизм. На основе идей Лапласа, Кеплера, Ньютона сфор- мировалась Классическая механистическая картина мира, которая предлагала рассматривать ее состоящей из трех взаимоисключающих 181 классов сущностей: точек пространства (их изучает геометрия), частиц материи (физика) и элементов времени (хронология). Лейбниц пред- ложил перейти к отождествлению пространственных и материальных объектов. Это привело позднее к новой релятивистской, постклассиче- ской картине мира. Первая классическая картина мира опиралась на принципы равно- весия, линейного детерминизма и обратимости. Механика изучает ста- тику и движение, но движение в этом случае рассматривается как вре- менное состояние, а равновесие, покой — постоянное и «нормальное». Все дело в причинах, нет причины — нет и движения, появляется при- чина — совершается движение, продолжающееся до тех пор, пока дей- ствует причина. Когда энергия причины исчезает, прекращается дви- жение, наступает покой. В воображаемой беседе с Д’Аламбером Дид- ро убедительно опровергает механистическое объяснение биологиче- ской жизни. Законы термодинамики верны в определенной сфере представле- ний, в системе координат, которые сложились в неклассической кар- тине мира. Причинность при этом остается важной основой, но появ- ляется «стрела времени», необратимость. Появляется также «антроп- ный принцип», в основе которого предположение, что человек возник не случайно, но является необходимой частью вселенной. Современ- ная наука пытается понять законы самоорганизации, возникающей из неравновесных, нелинейных и необратимых процессов. И. Пригожин и И. Стенгерс ставят важную проблему: если время необратимо, то как возможно становление «порядка из хаоса»? Это противоречит закону термодинамики. Как возможна самоорганизация? Эти вопросы под- талкивают современного мыслителя к поискам в сфере энергии. Методологический принцип рациональности является одним из важнейших для естествознания. «Вполне разумно считать, что рацио- нально организованное знание должно удовлетворять критериям со- временной логической теории. Но, кроме этого, рациональная система научного знания должна быть: 1) гомогенной, 2) замкнутой и, наконец, 3) представлять собой причинно-следственную структуру» 11 . Таблица 16. Виды жизненной энергии Свойства Название энергии Примеры ++ Чувствительная энер- гия Осознание опыта, уход от автоматизма 11 Грязнов Б. С. Логика. Рациональность. Творчество. М., 1982. С. 208.182 +- Автоматическая энергия Автоматические ощущения и движе- ния -+ Жизненная энергия Энергия нервной си- стемы, "жизнен- ность" -- Конструктивная энергия ДНК, ферменты и гормоны Законы Ньютона продержались у власти 250 лет и были свергнуты в 1925 г., когда Вернер Гейзенберг, Эрвин Шрёдингер и их коллеги разработали квантовую теорию. Анализируя странные свойства ато- мов, физики обнаружили, что электрон ведет себя как волна и в кажу- щейся хаотичности своего движения внутри атома может совершать квантовые скачки. Теснее всего с представлением о квантовых волнах связан венский физик Эрвин Шрёдингер, создатель знаменитого вол- нового уравнения, названного его именем, — одного из важнейших уравнений физики и химии. Кризис классической картины мира: «Уже в начале XX в. стало ясно, что, хотя законы Ньютона и уравнения Максвелла весьма успеш- но описывают движение планет и поведение света, существует целый класс явлений, которые они объяснить не в силах. Как ни прискорбно, они ничего не говорили о том, почему материалы проводят электриче- ство, почему металлы плавятся при определенных температурах, по- чему газы при нагревании излучают свет, почему некоторые вещества при низких температурах обретают сверхпроводимость. Чтобы отве- тить на любой из этих вопросов, необходимо понимать внутреннюю динамику атомов»12 . 4. Релятивизм. Неклассическая (релятивистская) картина мира лежала в основе космологии ХХ в. Она была основана на теории отно- сительности А. Эйнштейна, которая имеет два основных постулата: 1. Предположение о том, что вселенная является изотропной, то есть, однородной (гомогенной) во всех направлениях. 2. Что скорость света в вакууме постоянна и не может превышать максимума 186 000 миль в секунду. Кроме того, появился антропный принцип физика Уилера: «Для существования вселенной необходимы наблюдатели». Об этом же пи- шет американский физик М. Каку: «если проанализировать основные 12 Каку М. Физика невозможного. М., 2009. С. 68.183 физические константы, можно без труда обнаружить, что они очень точно “настроены” на то, чтобы в этих условиях могла существовать жизнь. Стоит увеличить ядерные силы — и звезды будут выгорать слишком быстро, чтобы жизнь успела возникнуть и развиться. Стоит их уменьшить — и звезды не будут вспыхивать вообще; естественно, жизнь в этом случае тоже не сможет существовать. Если увеличить силу тяготения, наша Вселенная быстро умрет в Большом сжатии; ес- ли ее немного уменьшить, она быстро расширится и замерзнет. Вооб- ще, для того, чтобы в нашей Вселенной возникли подходящие для жизни условия, необходимы были десятки “случайностей”, имеющих отношение к мировым константам. Очевидно, наша Вселенная по мно- гим параметрам находится в “зоне жизни”; очень многое в ней “точно подобрано” для того, чтобы жизнь могла зародиться и существовать. Поэтому нам придется сделать вывод либо о существовании некоего Бога, который намеренно позаботился о той, чтобы наша Вселенная получилась такая, какая надо, либо о существовании миллиардов па- раллельных вселенных, многие из которых мертвы»13 . В основе неклассической картины мира лежит, «квантовая теория — самая успешная теория, когда-либо разработанная человеческим разумом; да, точность ее предсказаний часто доходит до одной деся- тимиллиардной. Тем не менее, эта теория построена на песке и полно- стью зависит от случая, удачи и вероятности. В отличие от теории Ньютона, которая дает точные и ясные ответы на вопросы о движении объектов, квантовая теория в состоянии назвать только вероятности. Чудеса современного мира — лазеры, Интернет, компьютеры, телеви- дение, сотовые телефоны, радары, микроволновые печи и т. п. — бази- руются на зыбучих песках вероятностей»14 . Чтобы преодолеть эти трудности, ученые пытаются выстроить новую, постнеклассическую картины мира, которая могла бы дать внятное объяснение того, что происходит в мире, а также нельзя ли это усовершенствовать и эффек- тивнее использовать в интересах человечества. Созданные до начала ХХ в. фундаментальные основы физики — классическая механика, механика сплошных сред, термодинамика, статистическая физика и электродинамика имеют некоторые общие черты, а именно: — все они обладают преемственностью; механика сплошных сред имела в своей основе классическую механику; термодинамика, стати- 13 Там же. С. 329. 14 Там же. С. 330.184 стическая физика и электродинамика имели в своей основе механику сплошных сред; — все они предполагают в основе процессов наличие других про- цессов, происходящих с частями систем — материальных точек, счи- тающихся элементарными; — все они ограничены, но считают возможным дальнейшее совер- шенствование моделей, наращивание членов в уравнениях, последова- тельное наращивание числа учитываемых факторов; эти теории были открыты для наращивания и совершенствования; — все они подразумевают евклидовость пространства, равномер- ность и однонаправленность течения времени, несоздаваемость и не- уничтожимость материи и основной формы ее существования — дви- жения, наличие причинно-следственных взаимодействий между тела- ми; — все перечисленные теории являются результатом выводов из опытных данных, накопленных естествознанием15 . Но в конце ХХ в. бельгийский химик И. Р. Пригожин заявил, что неподвижность и равновесие являются случайными и преходящими состояниями мира, а движение и неравновесность — основными. Представьте себе маятник, способный вращаться вокруг своей оси. Поднимите его вверх и установите в верхнем положении. Он может находиться в этом неустойчивом положении очень недолго, но класси- ческая картина мира изучала мир именно в таком положении, не об- ращая внимания на то, что это положение неестественно и нестабиль- но. Нормальное состояние – раскачивание маятника. Технические науки, в отличие от естественных, имеют дело с искусственным, а «ис- кусственное может быть детерминированным и обратимым. Есте- ственное же непременно содержит элементы случайности и необрати- мости. Это замечание приводит нас к новому взгляду на роль материи во Вселенной. Материя — более не пассивная субстанция, описывае- мая в рамках механистической картины мира, ей также свойственная спонтанная активность»16 . Начались также сомнения по поводу теории относительности А. Эйнштейна. Это привело к необходимости пересмотра фундамента научной картины мира и выстраиванию постнеклассической парадиг- 15 См.: Ацюковский В. А. Философия и методология современного естествознания: (Цикл лекций). М., 2005. С 24-25. 16 Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. М., 1986. С. 50.185 мы. И хотя она еще не считается вполне завершенной, некоторые кон- туры, характерные черты уже можно обозначить: • синергетика, • глобалистика, • экологичность, • телеологизм, • органицизм, • нелинейность, • спонтанность, • неравновесность. Эдгар Морен: «Я считаю, что в XX веке началась двоякая револю- ция. Первая произвела революционный переворот в физике, и она еще не завершилась. Она разрушила миф о полностью детерминистической вселенной, подчиненной простым законам. Вторая происходит путем воссоединения дисциплин и появления наук, намного более обшир- ных, чем космология, науки о Земле, экология. Но и эта вторая рево- люция далека от своего завершения, и реформа парадигм, управляю- щих нашим познанием, едва только началась. В ходе развертывания этой работы идея о необходимости реформы мышления, которая, в свою очередь, требует глубокой реформы нашей системы образования, возникла в моем сознании и предстала как настоятельная и неотлож- ная, и — самое главное — сложное мышление в нашу планетарную эру, на мой взгляд, становится все более и более жизненно необходи- мым для человечества»17 . Нелинейностью называется такое течение процесса, которое не подчиняется законам сохранения энергии и причинности, это непред- сказуемое течение событий. Выводы: Таким образом, естественные науки отличаются пре- имущественным использованием индуктивного метода, который пред- писывает начинать с наблюдения, с констатаций фактов, а затем вос- ходить к обобщениям. Г. Галилей утверждал, что книга Природы написана языком математики. Естествознание возникает в ответ на запросы практики, на потреб- ности освоения мира и поиска средств по удовлетворению физических потребностей человека. Этим обусловлена приверженность этих наук рационализму и детерминизму. Но механистическая картина мира неизбежно приводит к выводу о бессмысленности существования че- ловека. 17 Морен Э. Метод: Природа Природы. М., 2005. С. 29.186 Современный этап постнеклассической науки требует кардиналь- ного пересмотра фундаментальных подходов, так как объектами науки все чаще становятся уникальные системы с присущими им открыто- стью и саморазвитием, возникает потребность трансформации идеала «ценностно нейтрального исследования». Эти проблемы пытается ре- шать «синергетика». Все дело в том, что естествознание строится на методологии рационализма, не допуская возможности использования иррациональных методов. Вариант компромисса дает синергетика, но она не справляется с задачей объяснения таких вероятностных процес- сов. Проблема «тепловой смерти», экологический кризис в природе и методологический кризис в науке спровоцировали ученых на поиски источников самоорганизации материи. Главной причиной экологиче- ского кризиса современные ученые признают низкий уровень нрав- ственности и духовности современной цивилизации.