Философия науки и техники. Учебное пособие

5.2. Специфика естественнонаучной теории: ее структура, концептуальный и математический аппарат

Структура теории. В структуре развитой естественнонаучной теории можно выделить несколько слоев: 1) постулаты; 2) модели; 3) концептуальный аппарат (язык теории); 4) математический аппарат, 5) частные и общие законы; 6) идеалы и нормы описания объектов, построения, обоснования и способы организации знания; 7) философские основания науки.

Концептуальный аппарат теории представлен различными идеальными объектами, образующими смысл разных высказываний. Идеальные объекты образуют иерархическую систему знания, в которой присутствуют эмпирические и теоретические идеальные объекты. Вся эта система корнями уходит в практику.

Эмпирические идеальные объекты имеют свою онтологию. Они представляют собой предложения, фиксирующие факты: «прямолинейный провод с током», «излучение электронной пушки», «расстояние от Земли до Солнца».

Эмпирический язык создает в эксперименте различные реальные ситуации, которые называются моделями. Они осуществляют переход от данных наблюдения к фактам и эмпирическим зависимостям. В модели фиксируется множество экспериментальных ситуаций, что позволяет выбрать устойчивые, повторяющиеся признаки явлений, воспроизводящиеся в различных условиях. Модель обычно выражается в виде чертежей в физике (например, движение тела по наклонной плоскости) или в виде структурной формулы, уравнения реакции, механизма реакции – в химии. Такие модели получили название эмпирической схемы, их особенностью является то, что они в неявном виде выделяют из множества связей и отношений действительности предмет исследования.

На теоретическом уровне познания эти же связи действительности представлены в виде фундаментальных и частных теоретических схем, которые образуют ядро теории. Фундаментальные теоретические (онтологические) схемы в естествознании представляют собой совокупность идеальных объектов теории, которым в действительности соответствуют реальные объекты. Они выполняют две функции: 1) принимают участие в мысленных экспериментах; 2) над ними осуществляются математические операции.

41

Идеальные объекты конструируются в результате идеализации реальных. Например, фундаментальной теоретической схемой в мысленном эксперименте Галилея по проверке закона свободного падения тел была наклонная плоскость. Она выступала как идеальный объект (отсутствие трения), над которым можно было осуществлять разложение сил и проводить математическую операцию. Онтологической схемой она называется потому, что заменяет природный процесс – движение тела по наклонной плоскости.

На основе фундаментальной теоретической схемы в ходе дедуктивного развертывания теории конструируется разветвленная система из дочерних частных теоретических схем. Каждая частная теоретическая схема имеет свой самостоятельный статус. В механике, например, это теоретические модели движения тела в поле центральных сил, колебания, вращения, упругие соударения тел. Относительно этих моделей выводятся частные законы механического движения тел.

Частные теоретические схемы могут существовать независимо от фундаментальной теоретической или предшествовать ей. В истории электродинамики сначала были созданы частные теоретические схемы

ина их основе были сформулированы частные законы электростатики (Кулон), электромагнитной индукции (Фарадей), постоянного тока (Вольта, Ом, Ампер) задолго до появления фундаментальной теории электромагнитного поля Максвелла.

Получается, что одну и ту же реальность описывают множество понятий эмпирического и теоретического уровня. Чем дальше познание движется от реальных наблюдений и экспериментов, тем сложнее

испецифичнее становится язык этого описания.

Математический аппарат. По характеру математического аппарата различают теории, имеющие стандартную и нестандартную структуры. Теории со стандартной структурой имеют в своем составе следующие элементы: исходные определяемые понятия (базис теории) и правила вывода. Построить такую теорию – значит вывести логические следствия (теоремы) из аксиом. Стандартные концепции представляют собой формализованную аксиоматическую дедуктивную систему. Есть мнение, что область применения этих теорий – математика. Но теории со стандартной структурой существуют и в развитом физическом и химическом знании (например, законы квантовой механики). Разница лишь в языке. В математике преобладает количествен-

42

ный язык, а в физике и химии – качественный. Теории этого типа дают точное знание и целостное представление об объекте или процессе.

Конструктивистское направление в математике считает эти теории образцом истинного знания потому, что вывод следствий в них не зависит от случайных и интуитивных факторов и все высказывания строятся по типу «машинного мышления» (алгоритмических процессов). Интуитивистское направление оспаривает это и считает, что многие аксиомы и исходные понятия принимаются математиками интуитивно, что понижает точность выводов.

Теории с нестандартной структурой описывают объекты, о которых познание еще не сформировало целостного представления. Свойства этих объектов полностью не раскрылись и понятия о них еще не сформировались. Поэтому теории с нестандартной структурой носят незавершенный характер. В их терминологический аппарат входят описательные высказывания, формулируемыея обыденным языком. Основным методом получения высказываний являются индукция и обобщение признаков объекта через перечисление. В этих теориях формулируются не законы, а закономерности, которые дают расплывчатую область значений. Такие концепции есть в любой области знания. В основном, они характерны для гуманитарных наук, кибернетики и биологии. Они включают в себя множество интуитивных утверждений и далеки от алгоритмизации.

43

6. ОСНОВАНИЯ НАУКИ

6.1. Основания науки как система регулятивных принципов, направляющих ход научного познания

Основания науки представляют собой регулятивные принципы, направляющие ход исследовательской деятельности. Среди них можно выделить три компонента: 1) идеалы и нормы описания, доказательности, построения и организации знания (метод исследования); 2) научные картины мира; 3) философские основания науки.

Идеалы и нормы науки являются исторически изменчивыми, зависят от эпохи, ее культуры и стиля мышления ученого. Например, идеал описания в истории науки менялся так. В античной науке описать явление означало открыть в нем связи и отношения вещей, выходящих за рамки обыденного опыта. В средневековой науке описание представляло собой открытие одного из смыслов вещи, и далеко не самого главного, поскольку главный смысл заключался в том, что сущность вещи – это Бог. В науке Нового времени описание означало обобщение эмпирического опыта на основе классической механики. Субъект из описания исключался. В неклассической науке субъект со средствами деятельности (приборами) включается в описание объектов.

Идеал доказательности знания представляет собой эталон, на который опирается наука в конкретную историческую эпоху. Так, для классической науки идеалом в естествознании выступает логикоаксиоматическая система Евклидовой геометрии. Неклассическая наука больше ориентирована на гипотетико-дедуктивный метод. Доказательность знания, его идеал построения конкретен для каждой естественной науки.

Но есть требования к знанию, общие для всех эпох: оно должно быть отлично от мнения, т. е. обосновано с помощью логики, направлено на раскрытие сущности объектов и установление причин явлений.

6.2. Философские основания науки

Философские основания науки представляют собой многочисленные идеи, понятия и принципы. В них можно выделить две подсистемы: онтологическую и эпистемологическую. Онтологическая

44

подсистема представлена сеткой категорий: «вещь», «свойство», «состояние», «процесс», «необходимость», «случайность», «пространство», «время». Эпистемологическая выражает познавательные процедуры и их результат и состоит из категорий: «истина», «метод», «знание», «объяснение», «доказательство», «факт», «теория». Обе подсистемы развиваются в зависимости от объектов, которые осваивает наука, и служат резервом для экспансии науки на новые области исследований.

Внедрение новой категориальной сетки и идей из философии в науку происходит тогда, когда сложившаяся в последней и применяемая ею категориальная сетка уже не обеспечивает освоение определенных типов объектов и, развиваясь она наталкивается на объекты более сложной системной организации, чем те, которые изучались ранее. Значит, наука должна иметь ресурсы, чтобы ввести новую сетку категорий. Иначе она будет рассматривать новый объект в старых категориях и все время сталкиваться с противоречиями, преодолевать их и решать философские проблемы (как часть относится к целому, нужно ли расширить понятие детерминизма, считать пространство и время абсолютными или относительными).

Философские основания науки являются исторически изменчивыми. В качестве примера изменения понятийного аппарата науки на базе философских категорий и принципов рассмотрим переход науки от изучения простых механических систем к сложным саморазвивающимся.

Допустим, речь идет о классической науке XVII–XVIII вв. Для освоения объектов, с которыми она тогда работала (это были простые системы), было достаточно следующей категориальной сетки. Можно считать, что целое определяется свойствами частей, которые автоматически создают свойство целого, т. е. исключается идея особых системных качеств целого. Этот подход вполне оправдан для простых механических систем. Например, простую машину типа часов или механического двигателя можно разобрать на части, а потом собрать, и она будет работать, если сборка проведена правильно, т. е. элементы, выделенные из системы, не теряют своих свойств и их снова можно включить нее.

Простые механические системы в классической механике описывала такая категориальная сетка причина-следствие, которая постулировала необходимость в природе и исключала случайность. Этот тип «жесткой» причинности был реализован в классической механике

45

ипозволял точно предсказывать движение тел. Например, если известно положение частиц в какой-то момент времени, их начальные импульсы и координаты, а также известны действующие на них силы, то можно предсказать их поведение на сколь угодно большое время.

Движение простых механических систем описывалось с помощью категорий Абсолютного пространства и Абсолютного времени. Абсолютность этих понятий означала, что пространство и время безразличны к протеканию в них тех или иных процессов. Абсолютное пространство понималось как арена, на которой разыгрываются процессы. Абсолютное время есть просто вектор, направленный от прошлого к будущему. Если мысленно убрать из мира все физические объекты и процессы, то время и пространство останутся, а все остальное исчезнет. Вот такие категориальные сетки были применимы для освоения простых систем. Они и составляли ту базу философских оснований естествознания, которая доминировала в науке этого исторического периода.

Но при переходе к освоению больших, сложных систем с обратными связями, с блоком управления, с передачей информации, прежних категориальных смыслов было недостаточно. Приходилось поновому вводить соотношение частей и целого. В понимание целого нужно было ввести представление об особых системных качествах, т. е. свойства целого не исчерпываются свойствами частей. Часть внутри целого и вне целого может обладать разными свойствами. Более того, часть может существовать только внутри целого, а будучи выделенной из целого, теряет свои качества. Например, если разобрать живой организм на клетки, то они могут погибнуть, и организм назад уже не собрать, в отличие от часов, которые можно разобрать

исобрать заново.

Всложных системах классическая «жесткая» причинность действует с ограничениями. Она может присутствовать в виде жестких команд, идущих от блока управления к подсистемам, но одновременно подсистемы характеризуются стохастическими взаимодействиями, там проявляется вероятностная причинность. В понимание пространственных и временных характеристик также приходится вносить коррективы, потому что в больших системах типа биологических объектов возникает особое внутреннее пространство и внутреннее время

(пространство ареала, биологические часы), которые не сводятся к внешнему пространству и времени. Для понимания и исследования сложных систем нужна другая категориальная сетка, а не та, которая работала в познании малых.

46

А если перейти к системам третьего типа, к системам с саморазвитием, исторически развивающимся объектам, то здесь опять требуется новая категориальная структура. Например, придется связывать понятие детерминации с превращением возможности в действительность, потому что появляется несколько сценариев развития, относительно которых невозможно жестко детерминировано предсказывать будущее поведение системы. Она, проходя через точки бифуркации, может менять стратегию своего развития; возникает несколько возможных линий развития системы. Появление нового уровня организации элементов будет воздействовать на ранее сложившиеся уровни и менять их связи, а значит, менять законы функционирования. Для сложных развивающихся систем можно ввести идею изменения законов во времени. Например, когда во Вселенной не было живых систем и не было законов биологии, они появились исторически. Если рассматривать такую систему, как развивающаяся Метагалактика, то можно констатировать появление здесь законов биологического и социального развития на определенных стадиях эволюции этой системы. Поэтому науке нужна новая категориальная философская система, обеспечивающая понимание и познание новой реальности.

6.3. Научная картина мира, ее структура и функции в познании

Понятие «научная картина мира» имеет три смысла. Во-первых, оно обозначает особое теоретическое знание, полученное в результате систематизации знаний различных наук. В этом значении говорят об общей научной картине мира, которая выступает как его целостный образ, включающий представления об обществе и природе. Во-вторых, этот термин употребляется для обозначения системы представлений о природе или обществе, складывающихся в результате синтеза естественных или гуманитарных наук. В этом смысле говорят о «естественнонаучной» или «социально-научной» картине мира. В-третьих, им обозначается горизонт систематизации знаний в отдельной науке. Тогда имеют в виду «специальную научную» картину мира.

6.3.1. Структура научной картины мира

Картина мира имеет устойчивое теоретическое ядро, куда входят фундаментальные допущения, частные теоретические модели, математические способы описания объектов, образцы решения задач

47

и принципы (например, принцип сохранения энергии, постоянного роста энтропии) универсальные физические константы. Частные теоретические модели постоянно достраиваются.

Теоретическое ядро представляет собой набор «окостеневших» положений, законов, гипотез, теорий, которые не изменяются в течение длительного времени. Ядро должно выдерживать удары со стороны новых эмпирических фактов. Для этого оно имеет защитный пояс, состоящий из дополнительных гипотез, которые изменяются, адаптируясь к аномалиям.

Основанием картины мира являются идеалы и нормы науки, философские принципы.

6.3.2.Функции общенаучной картины мира в познании

1.Функция глобальной исследовательской программы. Регулирует постановку проблем и задач, транслирует представления и принципы из одной науки в другую.

2.Интегративная функция. Объединяет наиболее важные достижения естественных, гуманитарных и технических наук. Например, представления о кварках и синергетических процессах, о генах, экосистемах и биосфере, об обществе как целостной системе. Вначале они развиваются как фундаментальные идеи и представления дисциплинарных онтологий, а затем включаются в общую научную картину мира.

3.Онтологическая функция. Если специальные научные картины мира представляют предметы каждой отдельной науки (физики, биологии, социальных наук), то общая научная картина мира представляет наиболее важные системно-структурные характеристики предметной области научного познания как целого.

4.Мировоззренческая функция. Входит в ядро теоретического или научного мировоззрения, так как включает наиболее важные теории, гипотезы и факты, которые будут преломлены позицией личности.

5.Нормативная функция. Задает систему установок и принципов освоения универсума, т. е. формирует методологические нормы научного исследования.

48

6.3.3. Специальные картины мира

Специальные картины мира представляют собой дисциплинарные онтологии, занимающиеся изучением фрагмента мира с помощью специального метода. Более изученным образцом по сравнению с химической и биологической является физическая картина мира.

Специальные картины мира создают образ предмета исследования, который вводится посредством представлений: 1) о фундаментальных объектах, из которых полагаются построенными все другие объекты, изучаемые соответствующей наукой; 2) о типологии изучаемых объектов; 3) об общих закономерностях их взаимодействия; 4) о пространственно-временной структуре реальности. Все эти представления описываются в системе онтологических постулатов, которые выступают как основание научных теорий соответствующей дисциплины. Например, постулаты: мир состоит из неделимых атомов; их взаимодействие осуществляется как мгновенная передача сил по прямой; атомы и образованные из них тела перемещаются в Абсолютном пространстве с течением Абсолютного времени, – описывают картину физического мира, сложившуюся во второй половине XVII в. и получившую впоследствии название механической.

Важными характеристиками специальной картины мира являются:

1.Онтологический статус. Идеализации (понятия) отождествляются с действительностью. Отождествление возможно до тех пор, пока наука не откроет новые объекты или взаимодействия, тогда потребуются новые идеализации. Онтологический статус специальной картины мира отличает ее от общей научной, в которой идеализации не всегда соотносятся с реальными объектами.

2.Историческая изменчивость. Например, в истории физики механическая картина мира заменилась на электромагнитную, а электромагнитная на квантово-релятивистскую. При этом произошла смена онтологических постулатов физики. Например, постулатами электромагнитной картины были: волновой способ описания процессов,

релятивистская картина мира использует другие онтологические постулаты – принцип корпускулярно-волнового дуализма, вероятностный детерминизм, пространственно-временной континуум.

49

3.Систематизация теоретических и эмпирических знаний в рамках соответствующей науки. Она координирует различные типы теорий научной дисциплины (фундаментальные и специальные) между собой, а также осуществляет стыковку опытных фактов с понятийным аппаратом теории.

Построение картины мира в отдельной науке проходит ряд последовательных стадий:

1.Объяснение наблюдаемых явлений и создание простейших понятий и эмпирических законов.

2.Открытие законов и теорий, с помощью которых пытаются объяснить сущность наблюдаемых явлений.

3.Возникновение фундаментальных теорий или концепций, которые могут стать картиной мира, создаваемой отдельной наукой.

4.Диалектический синтез картин природы отдельных наук приводящий к формированию целостной естественнонаучной картины мира.

Специальная картина мира все время находится в развитии, в ней происходит замена старых понятий новыми, менее общих теорий более фундаментальными и общими. Это со временем приводит к замене одной картины мира на другую, но при этом продолжает действовать принцип преемственности, общий для развития всего научного знания. Старая картина мира не отбрасывается целиком, а продолжает сохранять свое значение, уточняются только границы применимости

еестарых понятий.

50