Глава 1. Логика познания и методология естественных наук

1.1. Наука — часть культуры

Понятия «наука» и «культура» столь многогранны, что не могут быть даны каким-то одним определением, выра­женным совокупностью признаков. Для термина «куль­тура» существует около 200 смысловых определений и толкований. При деятельном подходе культура — способ регуляции, сохранения и воспроизводства общества, «тех­нология» человеческой деятельности, некий «ген» жизне­деятельности людей. Она не существует вне человека и общества. Под культурой понимается все, созданное чело­веческим трудом в ходе истории. Процесс труда включает мышление, знания, волю и чувства человека. Осваивая достижения культуры, человек развивает свой внутренний мир, свои знания, навыки, мировоззрение, а, создавая новые элементы культуры,—становится ее творцом, и его труд-творческим. Культура в зависимости от целей может быть духовной, социальной иматериальной.

Наука — важнейшая частьдуховной культуры, вкоторой в наибольшей степени представлена познава­тельная сторона деятельности, направленная на выработку, производство и систематизацию объективных знаний об окружающем мире. Познание мира — неотъемлемая сто­рона практики материального преобразования мира, обеспе­чивающая целенаправленное практическое его освоение и изменение. Наука — это и совокупность самих знаний, отвечающих определенным критериям, исоциальный институт, т.е. совокупность организаций, занимающих место в структуре общества и выполняющих общественные функции. В наши дни наука — мощный фактор развития в самых различных областях человеческой деятельности. В принятой в 1996 г. «Доктрине развития российской науки» была дана следующая оценка: «Российская наука за свою многовековую историю внесла огромный вклад в развитие страны и мирового сообщества. Своим положением вели­кой мировой державы Россия во многом обязана дости­жениям отечественных ученых». Организационные исрочные оперативные мероприятия не могут подменить роль науки по обеспечению безопасности страны и чело­вечества.

Познание может быть донаучным, вненаучным и науч­ным. Знания должны отвечать определенным критериям. Донаучное и вненаучное (обыденное) познания описывают состояния предметов и некоторые факты, хотя включают много конкретных знаний об окружающем мире.

Познавательной предпосылкой науки явилось раз­витие критических функций разума и абстрактного мыш­ления в Древнем Египте и Древнем Вавилоне. Человек, выделяясь из мира, природы, почувствовал себя активной

силой, преобразующей природу для своей пользы. Общест­венное разделение труда выделило производственную, трудовую сторону жизни человека, которая ориентиро­валась на рациональное сознание. Накопление рациональ­ных знаний и рост практических потребностей общества стали противоречить мифологическому сознанию. И в Древней Греции VII—VI вв. до н.э. возник интерес к пони­манию мира в целом. Сознание человека было готово подняться до уровня абстракции, позволяющей задаться

вопросом о первооснове бытия. Переход к научному поз­нанию был противоречивым и долгим и предполагал выра­ботку нового отношения к миру и человеку. Постепенно формировалась идеология и психология разделения об­щества на классы.

На возникновение науки и истоки научного метода существует несколько точек зрения. По одной из них, освобождение сознания от мифологии — основной признак перехода к научному мышлению. Евклид и Архимед стре­мились выявить закономерности сами по себе, они строили теории в соответствии с логикой, а после этого выясняли возможности их практического использования. Обобщен­ная форма восприятия и объяснения явлений окружающего мира, зародившаяся в античности в трудах Гераклита, Демокрита, Аристотеля и послужившая началом форми­рования науки в целом, получила название — натур­философия. Она существовала многие века как единая наука о природе и обществе. Наблюдаемые явления сопоставляли со здравым смыслом, сформировавшимся на основе других наблюдений и логики. Из обобщений формулировали гипо­тезу происходящего, затем — новые наблюдения и про­верка. В период возникновения наука практически не отличалась от философии. Ученые называли свои труды «позитивной экспериментальной философией». Сущест­венный вклад в обоснование науки и ее методов внесли такие мыслители, как Ф.Бэкон, Р.Декарт, ДжЛокк, ГЛейб-ниц и др. Но с развитием специфических особенностей эксперимента и технологии примерно с XVI--XV1I вв. наука выделилась из натурфилософии.

Другая концепция относит возникновение науки к XVI-XVII вв., связывая рождение науки с естествознанием, когда появились работы И.Кеплера, Г.Галилея, И.Ньютона, Хр.Гюйгенса и до. Естествознание создает идеалы и кри­терии научности. Постепенно из натурфилософии выде­лилась философия, обретя свой предмет среди проблем, которые не могут быть решены объективно: проблемы смысла, души, духа, сознания, бытия. Философская мысль только создает предпосылки для индивидуального поиска ответа на вечные вопросы бытия вообще и собственного — в особенности. Поэтому рассмотрение мироздания в целом, размышление о вечности и бесконечном разнообразии природы связаны в философии с жизненными ценностями исследователя, с его пониманием смысла жизни.

Способность осознавать образ — одно из фундамен­тальных свойств мозга. Реализуемая так информация — содержательная основа мышления. Окружающий мир отражается в сознании человека во всем многообразии. Сведения о нем поступают через органы чувств, затем передаются в мозг единственным способом — модуляцией нервных импульсов. Импульсы идут по разным волокнам в разные участки мозга. Пространственное и временное суммирование импульсов, связанная с ним мозаика процес­сов возбуждения и торможения в коре головного мозга — это физиологическая основа человеческого мышления. Но еще необходимо отфильтровать шумы и выделить струк­турный инвариант, лежащий в основе формирования образа.

22

Принято разделять мышление образами (конкретное) и мышление понятиями (абстрактное), причем правое пспушарие мозга специализируется на образах реальных объектов и эмоциональных реакциях, а левое—формирует абстрактное мышление. Из-за асимметрии обычно одна из частей мозга доминирует, и считают, что «правополу-шарное мышление» настраивает на более успешные занятия гуманитарными науками или искусством, а «левополу-шарные» — на научно-технические области деятельности. Но нейрофизиологические исследования показали, что правое полушарие распознает текст целиком, а левое — поэлементно. Поэтому и функции их можно считать синте­тической и аналитической, соответственно, и обе они должны находиться в гармонии для адекватного познания действительности как отдельным человеком, так и наукой в целом.

Наука стремится к объективности, исключая личност­ное восприятие мира, и это отличает ее от других компо­нент духовной культуры. Гуманитарное знание включает этику, историю, философию, юриспруденцию, педагогику, филологию, искусствоведение и т.п. Кроме того, сущест­вует целый ряд наук о человеке (физиология, психология), которые используют гуманитарные и естественно-научные методы исследования. Естествознание направлено на изучение природы, в которой действуют независимые от человека законы, которые он пытается постичь. В нем преобладают причинные объяснения явлений, но выяснение причины явлений еще не означает понимания или полу­чения полного знания о предмете или явлении. Так, у Ньютона сила — причина ускорения, а Аристотель к силе как причине движения относил и цель («отец — причина ребенка»). В гуманитарных науках такое объяснение не всегда возможно, да и не всегда нужно, часто важнее раскрытие целей, мотивов или намерений в поведении людей. В гуманитарной методологии понимание дости­гается через истолкование явлений, текстов и событий; такой метод часто называют герменевтическим, по имени бога Гермеса, служившего посредником между богами и людьми и способного истолковывать людям волю богов. Общественные науки больше используют гуманитарное знание, так как в обществе ничего не происходит без действий и намерений человека.

Английский писатель Ч.Сноу в Кембридже прочитал лекцию «Две культуры и научная революция», вызвавшую много споров (1959 г.). Отмечая факт разрыва между «естественно-научной и гуманитарной культурами» вXX в., Сноу указывал на необходимость мер по их сближению. Почти одновременно и в СССР возникла дискуссия о «физиках» и «лириках». Но разрыва не происходило, наука и искусство продолжают сосуществовать и развиваться. Они разными способами исследуют окружающий мир и отра­жают его в сознании; научные понятия и художественные образы по-разному воссоздают его образ, но они совмес­тимы. Их сосуществование далее плодотворно, о чем гово­рят примеры истории науки (Леонардо да Винчи, М.ВЛо-моносов, И.В.Гете, АЛ.Бородин). Именно успехи матема­тики меняют ситуацию «размежевания культур». Постулаты Евклида или закон Архимеда были связаны с эстети­ческими критериями: так как круг—идеальная замкнутая

кривая, регулярно повторяющееся движение должно совер­шаться равномерно по круговым орбитам; так как.целые числа являются чудом, лежащим в основе мироздания, они определяют гармонию прекрасных созвучий и т.д. И такое знание согласовывалось с гармонией мира. Эти гармонии подвергались проверке и часто не выдерживали ее (на­пример, круговые орбиты в системе мира Птолемея и Коперника были заменены под давлением результатов тщательных наблюдений эллипсами — искаженными ок­ружностями Кеплера). Но Кеплер обнаружил новую гар­монию в установленном им по результатам наблюдений законе площадей. И подобное происходило многократно в истории науки. В естественных науках внелогический элемент сведен к суждению о достаточности опыта, а все прочие должны быть совместимы с положительным зна­нием и логикой, тогда как в науках гуманитарных и пов­седневной практической деятельности внелогическиесуждения разнообразны и являются основными.

В религии аналогом доказательности для утверждения этических норм является авторитет постулированного высшего существа, абсолютного духа. Ее вечные истины тем самым опираются тоже на интуитивные суждения. Множество примеров из области искусства показывает способность искусства нести достоверность в самом себе через свои «сверхзадачи», убеждающие удовольствием, правдоподобием, своими многообразными частными функ­циями. И эти многообразные функции притягательны для потребителя искусства, они дают наслаждение, чувство гармонии, убеждают в правильности той или иной позиции. При выборе решения, модели или суждения, как видно из истории открытий в науке, эти функции искусства очень важны и являются условием выживания человечества. И чем больше логические функции психики передаются машине, тем ярче выступает внелогическая функция интел­лекта. И в научном творчестве естественника все более проявляются черты, свойственные художественному твор­честву и научной работе гуманитария.

На границе между «двумя культурами» возникло много новых дисциплин: филология разветвилась на лингвистику, поэтику, литературоведение, фольклористику; появились психофизиология и математическая лингвистика. Прони­кают внелогические элементы в кибернетику. Переход к системному анализу, к диалоговым ЭВМ означает вклю­чение элементов, которые не связаны с числом, не форма­лизуются. Это — и синтетическая оценка ситуации, не формализуемый отбор существенных факторов в отличие от несущественных и т.д. И не случайно, что ЭВМ требуют создания рабочих коллективов, где математики работают вместе с лингвистами и психологами. Возрастающая роль интеллектуальной деятельности, которая может бытьпередана машине и которую машина способна выполнить быстрее, не только подвергает формализации мысли­тельную способность человека, но и внелогическую. И это составляет сущность новой«интеллектуальной рево­люции», называемой так по аналогии с «промышленной революцией» XVIII-XX вв. Ныне машине передоверяют не только простые вычисления, но и испытание и количест­венную проверку моделей. Тем самым поиски новыхмоделей, принимаемых и в науке, и в искусстве с учетом

интуиции, остаются человеку, составляя основу творческой деятельности интеллекта, основу для взаимопонимания и сближения «двух культур».

Современный уровень развития естествознания, обре­тение им ппубоких взаимосвязей с другими науками, прямое и опосредованное влияние на развитие производительных сил включают его в решение общесоциальных задач. Наряду с материальным эффектом и новациями от применения достижений естественных и математических наук и спо­собом рационализации, выходящим за пределы естест­вознания и техники, возникаютновые нравственные ценности — образцы объективности, добросовестности, честности, реализуемые в труде. Эта крепнущая связь и взаимодействие науки, техники и общества превратили науку в движущую силу общества. Наука все более ориен­тируется на человека, на развитие его интеллекта, его творческих способностей, культуры мышления, на создание материальных и духовных предпосылок его целостного развития.

Складывается и особая дисциплина, называемая этикой науки, впервые сформулированная английским ученым Г.Спенсером. Нравственность, по его мнению, есть форма развития эволюции живой природы, определенной фазой которой является человеческое общество. Сторонники этого представления развивают концепцию эволюционного гуманизма — Дж.Хаксли, КУодингтон, П.Тейяр де Шар-ден, как и русские мыслители — костисты — Н.Ф.Фе­доров, В.И.Вернадский, А.Л.Чижевский. Они пытались найти объективные (естественно-научные)основания

1.2. ФОРМИРОВАНИЕ

Наука — исторически сложившаяся система познания объективных законов мира. Она нацелена на получение и систематизацию объективных знаний о действительности, на объяснение и предсказание явлений и процессов на основе открываемых ею законов.Научное познание помимо описания и выявляет причины явлений, пытаясь объяснить происходящее. Для него существенным было формирование критерия истинности и разграничение наук по предметам и методам исследования мира. Гармония и соразмерность, как и в жизни, важны в научных теориях. С Фалесом связывают первую постановку вопроса о первоначале всего и первые математические доказа­тельства. Эти два достижения ориентировали развитие научного метода познания.

Пифагор видел гармонию в «математическом узоре», который лежит в основе совокупности всех явлений при­роды. Его идеи прослеживаются у Филолая, Гераклита, Евклида, Архимеда, Платона, Аристотеля. Книги Евклида «Начала» заложили основы геометрии, все положения которой были обоснованы и взаимосвязаны. Евклид и Архимед выделяли математические закономерности, при­чем они интересовали их сами по себе.

Система доказательности и обоснованности зна­ния стала складываться в математике еще в античные времена, в диалогах Платона арифметика есть чистое знание и центр всего космоса знаний. Впоследствии стало ясно, что математические закономерности отражают глубинную сущность законов природы, а не только внеш­нюю их сторону. Об этом писали. Леонардо да Винчи,

морали. Эти проблемы широко обсуждаются в обществе, а особенно в таких науках, как социобиология, генетика, этология.

Цикличность исторических процессов на основе обоб­щения за 2500 лет исторических событий исследовал Чижевский, динамику процессов в природе и циклический характер перехода биосферы в ноосферу — Вернадский, социокультурный аспект циклов — П.Сорокин. За послед­ние 25 лет сильно вырос интерес к идеям космистов (особенно после кризисов середины семидесятых годов и последующих перестроек в структуре общества). Русский циклизм явился продолжением идей космизма, основы общей теории кризисов как неизбежной стадии в цикли­ческой динамике систем в природе и обществе заложил А.А.Богданов. Широко известно учение НД.Кондратьева о больших циклах конъюктуры, которое было распростра­нено И.Шумпетером и явилось основой для исследований долгосрочных циклов в экономике и общественной жизни. Появился ряд монографий, проводятся междисциплинарные дискуссии по проблемам теории циклов и кризисов, социогенетике и прогнозированию. Внутри самого естест­вознания укрепляются представления о необходимости соответствия научных концепций гармонии и красоте. Концепция устойчивого развития направлена на соотне­сение и гармонизацию в единстве экологических, социаль­ных и технологических программ развития. Она названа академиком Н.Моисеевым стратегией выживания чело­вечества.

КРИТЕРИЯ НАУЧНОСТИ

Р.Декарт, И.Кеплер, Г.Галилей, Х.Гюйгенс, И.Ньютон и другие. Структура наук формировалась постепенно.

У Платона «тот, кто не умеет правильно считать, никог­да не станет мудрым», наука о числе — высшая мудрость, «все искусства совершенно исчезли бы, если бы было исключено искусство арифметики» («Послезаконие»). Арифметика — наука, ведущая к размышлению и познанию чистого бытия, отделено искусство счета (логистика) от абстрактной арифметики («Государство»). За ней в струк­туре знаний следует геометрия, которая также «влечет к истине и воздействует на философскую мысль, стремя ее ввысь», стереометрия, «касающаяся измерений кубов и всего того, что имеет глубину», астрономия, изучающая «вращение тел», и завершает ряд математических наук учение о гармонии. Если астрономия — умозрительное изучение числовых соотношений в движении небесных светил, то гармония — умозрительное изучение числовых соотношений в музыкальных созвучиях. Это позволяет человеку «посредством только одного разума, минуя ощущения, устремляться к сущности любого предмета и не отступать, пока при помощи самого мышления не достигнет сущности блага. И он оказывается на самой вершине умопостигаемого». Это восхождение души есть освобож­дение от оков, поворот от теней к образу и свету, подъем из подземелья к Солнцу. Знание делится на практическое и познавательное, а последнее — на повелевающее и искусство суждения. А арифметика может применяться для измерения поверхностей, глубин и скоростей.

24

У Аристотеля «Первая философия» — это учение о боге как неподвижном перводвигателе, бестелесной чистой форме. За ней — физические науки, так как их предметом является сущность, имеющая в себе начало движения и покоя. Математика не исследует бытие в движении и потому уступает физике, хотя более доказательна, абст­рактна и истинна. Он в сочинении «О небе» широко исполь­зует числовые соотношения. Арифметика выше геометрии, так как основана на меньшем числе начал. Все остальные представления о мире еще формировались путем догадок, рассродений, наблюдений и сопоставлений. Оптику, гар­монику и астрономию Аристотель причисляет к наиболее физическим, так как «они в известном отношении обратны геометрии. Ибо геометрия рассматривает физическую линию не как материалистическую, так как она не сущест­вует физически, а оптика — математическую линию как физическую» («Физика»). Его воззрения основаны на наблюдениях и соответствии здравому смыслу, поэтому больше относятся к натурфилософии, чем к физике.

Проблема несоизмеримости диагонали -квадрата с его стороной, воспринимаемая пифагорейцами как «козни злых сил», привела Евдокса к разработке теории пропорций и приложению ее к геометрии. Он стал беспредельно умень­шать остатки, строя доказательства путем исчерпывания. Так появились иррациональные числа, заставив задуматься над основаниями математики и доказательствами. Аксиомы Евдокса вошли в «Начала» Евклида и работы Архимеда, продвинули логику Аристотеля и других учеников Платона, возросла роль чертежа и доказательств «от противного». И это была попытка единого толкования окружающей природы — натурфилософия, и по современным воззре­ниям, не была еще наукой. Постепенно сведения о явлениях становились более конкретными, описание природы стало вытесняться экспериментальным изучением ее законов, выделились разные предметы познания и соответствующие им исходные понятия и методы.

Физика изучает наиболее простые и общие свойства материального мира. Ее законы являются обобщением многих специально поставленных опытов, они справедливы на Земле и в Космосе, отражая материальное единство мира. Возрождение математического метода Архимеда Галилеем означает переход к науке Нового времени, с XVII в. наступила пора аналитического естествознания; природе стали задавать вопросы и пытаться отвечать на них с помощью специальных опытов, а полученные результаты записывались, обобщались и анализировались с помощью математики. Стройные естественно-научные теории сначала были созданы в механике, а затем в других областях физики. И экспериментально-математическое естество­знание надолго определило идеал и критерии научности. В физике переход к доказательности и обоснованности знания произошел в XVII столетии, в химии — в XVIII, в биологии — вXIXи т.д.

Естествознание исследует органическую и неорга­ническую природу на Земле и во Вселенной. Сфера иссле­дования включает объекты микро-, макро- и мегамиров. Специфика естествознания в том, что знание отличается высокой степенью объективности, постоянно совершенст­вуется и представляет собой наиболее достоверную часть

всего знания человечества. Были открытыфундамен­тальные законы, объяснившие множество фактов и яв­лений, на основе этих законов были сформулированы принципы, которые составили фундаментальные теории различных дисциплин. Но менялось и отношение человека к процессу исследования природы, формировалась стра­тегия познания. ЧеловекХУП в. отделял себя от изучаемой природы, выделял повторяющиеся явления и объяснял их на основе наглядных представлений и однозначного соот­ветствия результата действия причине, вызвавшей его {принцип детерминизма). Большое значение при форми­ровании так называемой классической науки сыграли успехи метода Галилея-Ньютона, позволившего с большой точностью дать проверяемые предсказания. КконцуХГХв. были значительные достижения: в физике, кроме класси­ческой механики, — оптика, термодинамика, законыэлектричества и магнетизма и др.; в математике — анали­тическая геометрия и математический анализ; в химии — учение о составе веществ, изучение основных свойств химических соединений, Периодическая система элемен­тов, структурная химия и др.; в биологии — классификация и изучение основных свойств живых существ, теория клеточного строения, эволюционная теория Дарвина и др. Складывалось впечатление, что стройное здание науки близко к завершению, остаются некоторые «детали». Была уверенность в познаваемости мира «до конца», т.е. все расхождения теории с опытом могут быть преодолены уточнением либо эксперимента, либо теории. Наблюдатель находился вне исследуемых явлений, выводы соответст­вовали классической, булевой логике («или — или»). Методология классической науки предполагала мысленную операцию отстранения исследователя от исследуемой природы.

К началу XX в. в физике произойти изменения, карди­нально расширившие представления о естественно-научной рациональности. Выяснилось, что операция устранения субъекта осуществима не всегда и не для всех объектов познания. Квантовая гипотеза излучения, квантовая теория атома, теория броуновского движения и другие изменили представления о воспроизводимости результатов иссле­дования, о роли измерительных приборов (и наблюдателя), о случайности в исследовании природы. Сформировалась неклассическая стратегия познания, в основе которой — признание случайности как фундаментального свойства природы, а все выводы опираются на логику «дополни­тельности» («и — и») и уходят от привычного, наглядного. Принципиально дискретный взгляд на мир из области физики микромира постепенно распространился на другие области науки (и не только естествознания), а включен­ность наблюдателя (или прибора) в систему не нарушила объективности получаемого знания. Родился новый взгляд на мир в целом, что обогатило культуру человечества и самого человека,

В настоящее время наука переходит к новой стратегии познания, в так называемый постнеклассический период. Интегративный характер постнеклассической науки проявляется в создании общенаучных дисциплин и методов, появлении таких дисциплин, как теория систем, синер­гетика, системный и структурный подходы и т.д. Обна-

25

ружение принципиальной хаотичности и неопределенности ряда процессов и состояний привело к тому, что все большую роль, помимо динамических закономерностей, стали играть вероятностно-статистические законы. Форми­руются общенаучные методы, среди которых методу моделирования принадлежит особая роль.

Современная наука — целостный динамически орга­низованный и саморазвивающийся организм. Она насчи­тывает около 15 тыс. научных дисциплин, число ученых по профессии превосходит 5 млн человек, а научная инфор­мация удваивается за каждый 10-15 лет. С развитием методов исследования конкретных естественно-научных дисциплин фундаментальные науки — физика, химия, астрономия, биология — сформировались к середине XX в., стали «обрастать» смежными дисциплинами. Появились биохимия, геофизика, химическая физика, физическая химия, астрофизика, молекулярная биология, геохимия, астробиология, астронавтика и др.

Система наук многообразна и сложна, ^общественным относят такие науки, как история, археология, экономика, статистика, демография, история государства и права, этнография и др. К естествознанию — много конкретных научных дисциплин, среди них: механика, астрономия, физика, химия, геология, география, биология, а также биохимия, биофизика, астрофизика, космология, хими­ческая физика, физическая химия, ботаника, зоология, антропология, генетика и др. Все активнее развиваются технические науки, нацеленные не на познание, а на преобразование мира. Появились такие теоретические прикладные науки, как физика металлов, физика полу­проводников, катализ, аэро- и гидродинамика, а также практические прикладные науки: металловедение, астро­навтика, электроника, полупроводниковая и лазерная

технология и другие. Прикладные науки нацелены на разработку способов применения знаний, полученных в фундаментальных науках для удовлетворения жизни об­щества. Более 90% всех важнейших достижений научно-технического уровня сделаны в XX столетии. В настоящее время происходит научно-техническая революция — науш стала ведущей силой технического прогресса, изменяя жизнь и мировоззрение людей.

Объяснение явлений в гуманитарных науках не всегда позволяет подвести их под какой-либо общий закон, а определяющим оказывается раскрытие целей, мотивов им намерений в поведении людей. В средневековье поли­тическая и духовная власть принадлежала религии, что сказалось на понимании истины: наука должна была объяс­нять и доказывать теологические положения. В эпоху Возрождения произошел резкий скачок в развитии куль­туры. «Коперниканская революция» ознаменовала начат современной науки. В основе — признание материального единства мира, единства законов на небе и на Земле. Это означало уже отказ от представлений Аристотеля, кано­низированных Ватиканом, и возможность изучать явления на Земле, чтобы выведенные из опытов выводы и зако­номерности были справедливы вне лаборатории (даже в космосе). Галилей начал ставить специальные опыты и обрабатывать их результаты математически—так в науку вошел эксперимент и математически сформулированный закон, создавалась современная научная методология. Математик и философ М.Клайн заключил: «Все, что плани­руется на основе развитой Ньютоном математической теории, действует безотказно. Сбои, если таковые случа­ются, обусловлены лишь несовершенством созданных человеком механизмов».

1.3. МЕТОДЫ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ, ВСЕОБЩНОСТЬ ЕГО ЗАКОНОВ. СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД

Природа есть сложная система, сложный организм, где все связано со всем. По выражению современного философа КЯсперса, «существуют отдельные науки, а не наука вообще как наука о действительном, однако каждая из них входит в мир беспредельный, но все-таки единый в калейдоскопе связей». Аналитический метод и выделение какой-то стороны предмета или явления — наиболеекритикуемые стороны научного метода познания. Наука с самого начала стала отвлекаться 'от вопросов «почему?» и вопросов общего характера, занявшись исследованием «как» все происходит. Путь аналитического естествозна­ния, заданный Ньютоном, превратил общие соображения в четко поставленную математическую задачу, и он, не вдаваясь в выяснение физической природы тяготения, решил ее разработанным им же математическим методом.

Ньютон писал: «Причину же этих свойств силы тяжести я до сих пор не мог вывести из явлений, гипотез же я не измышляю... Довольно того, что тяготение на самом деле существует и действует согласно изложенным выше зако­нам и вполне достаточно для объяснения всех движений небесных тел и моря...». На склоне лет он сказал своему племяннику: «Не знаю, кем я кажусь миру, но самого себя я вижу всего лишь мальчиком, играющим на берегу океана, который забавляется, выбирая то обкатанный камешек, то

красивую раковину, в то время как необъятный океан истины простирается передо мною, уходя в неведомые дали».

Научный метод, независимо от конкретных приемов и способов исследования в разных научных дисциплинах, отражает единство всех форм знаний об окружающем мире. Исторически сложились общие требования к последова­тельности действий в труде; с появлением потребности получения знаний возникла потребность в анализе и оценке разных методов — методология. Можно сказать, что конкретные научные методы отражают тактику иссле­дований, а общенаучные — стратегию.

Теории — основная форма научного знания. Теории разделяют на описательные, научные и дедуктивные,С содержательной стороны они состоит из эмпирического базиса и логического аппарата теории, а с формальной — это совокупность допущений, аксиом, постулатов, общих законов.

В описательных теориях, выделив группу явлений или объектов, формулируют общие закономерности на основе эмпирических данных. Эти теории носят качественный характер, так как не проводится логический анализ и корректность доказательств. Таковы первые теории в области электричества и магнетизма, физиологическая

26

теория И.Павлова, эволюционная теория ЧДарвина, совре­менные психологические теории и т.п. В научных теориях конструируют идеальный'объект, замещающий реальный. Обычно они основаны на нескольких аксиомах, прини­маемых без доказательств, из которых логически выво­дятся остальные положения. Часто к основным аксиомам добавляют гипотезы. Следствия теории проверяются экспе­риментом. Таковы физические теории, использующие логику и достаточно строгий математический аппарат. Третий тип — это дедуктивные теории. Первая из них — «Начала» Евклида (сформулирована основная аксиома, потом к ней добавлены положения, логически выведенные из нее, и все доказательства проводятся на этой основе). В таких теориях разработан специальный формашзован-иый язык, все термины которого подвергаются интерпре­тации.

Понятия и термины теории формируются в процессах абстрагирования и идеализации, используемых во всех теориях. Понятия отражают существенную сторону явле­ний, появляющуюся при обобщении исследования. При этом выделяется из целого объекта или явления только неко­торая сторона его, понятие может быть сформировано на основе опыта или теории. Так, понятию «температура» может быть дано операционное определение (показатель степени нагретости тела в определенной шкале термо­метра) , а может — с позиций молекулярно-кинетической теории (величина, пропорциональная средней кинетичес­кой энергии движения частиц, составляющих тело).

При абстрагировании игнорируют свойства объекта, которые считают несущественными. Таковы модели точки, прямой линии, окружности, плоскости, материальной точки и т.д. Реальные объекты могут в каких-то задачах быть заменены этими абстракциями. Землю при движении вокруг Солнца можно считать материальной точкой, но нельзя — при движении по ее поверхности.

При идеализации выделяют какое-то свойство или отношение, и возникающий в результате идеальный объект обладает только этим свойством или отношением. В науке важны общие закономерности, которые существенны и повторяются в различных предметах, поэтому приходится идти на отвлечения от реальных разных объектов. Таковы популярные модели «абсолютно черного тела», «идеального газа», «сплошной среды» и т.д.

Применяя теорию, необходимо вновь сопоставлять полученные и использованные идеальные и абстрактные модели с реальностью, т.е. исключать абстракции. Поэтому выбор абстракций должен соответствовать данной теории.

Наблюдения еще не связаны с какой-либо теорией, но формулировка вопросов вызвана какой-то проблемной ситуацией. Наблюдение предполагает наличие опреде­ленной программы исследования, какой-то пробной гипо­тезы, подвергаемой анализу и проверке. На наблюдениях и аналогиях строилась натурфилософия. Наблюдения и ныне — начальный источник информации, целенаправ­ленный процесс восприятия предметов или явлений. Они используются там, где нельзя поставить прямой экспе­римент, например, в вулканологии или космологии. Каждая наука использует свои методы познания мира в зависимости от характера решаемых задач. Сначала на опытной стадии

за систематическими наблюдениями следует специально поставленный эксперимент., в котором производятся измерения. Сравнение и измерение являются частными случаями наблюдения.

Как метод научного познания, анализ — одна изначальных стадий исследования, когда от цельного опи­сания объекта переходят к его строению, составу, при­знакам и свойствам; он основан на мысленном или реальном расчленении предмета на части. Синтез основан на соеди­нении различных элементов предмета в единое целое и обобщении выделенных и изученных особенностей объек­та; результаты синтеза включаются в теорию объекта, определяющую пути дальнейших исследований. Индукция состоит в формулировании логического умозаключения на основе обобщений данных эксперимента и наблюдений. Эти обобщения рассматриваются как эмпирические законы. Логические рассуждения идут от частного к общему, обеспечивая лучшее осмысление и переход на более общий уровень рассмотрения проблемы. Индуктивный метод используется при решении задач, связанных системати­зацией, классификацией, научным обобщением. Дедук­ция — метод познания, состоящий в переходе от некоторых общих положений к частным результатам. Этим методом выявляют конкретное содержание выдвинутых предполо­жений или гипотез. Дедуктивный метод лежит в основе современных методологий (например, системного ана­лиза). Гипотеза — это предположение или предсказание, выдвигаемое для разрешения неопределенной ситуации. Она должна объяснить или систематизировать некоторые факты, относящиеся к данной области знания или за преде­лами ее, но не должна противоречить уже существующим. С гипотезой имеет сходство аналогия. При количественном сопоставлении исследуемых свойств, параметров объектов или явлений, говорят о методе сравнения. В некотором смысле метод сравнения противоположен методу аналогии, поскольку выделяет отличия. Метод сравнения составляет основу любых измерений, т.е. основу всех эксперимен­тальных исследований и науки в целом.

Гипотеза должна быть подтверждена или опровергнута. Процесс установления истинности гипотезы на опыте называют верификацией. Если опыт не опровергает гипо­тезу, должна быть выдвинута альтернативная. Так, гипотеза Планка о квантовом характере испускания света привела к созданию квантовой механики; гипотезы де Бройля (корпус-кулярно-волновой дуализм материи) и Бора (модель строе­ния атома) обобщали многие факты и потом были под­тверждены. Гипотеза Гельмгольца о дальнодействующем характере электрических явлений была опровергнутаэкспериментом Герца, обнаружившим ток смещения, отделившийся от источника тока. Это подтвердило введе­ние Максвеллом тока смещения в уравнения поля из соображений симметрии.

Эксперимент, поставленный вслед за наблюдениями, выделяет интересующее явление среди других; предпо­лагает опытное определение параметров исследуемых явлений или объектов. Галилей проверял гипотезы экспери­ментом, произвел измерения и обработал результаты математически. Измерения позволяют поставить в соот­ветствие физическим величинам некоторые числа. С той

27

тпостью, и оно фактически является определяющим для системы. Все компоненты системы находятся в тесной взаимосвязи. Совокупность этих взаимосвязей и взаимо­действий, обеспечивающая возникновение целостных свойств всей сложной системы называют ее структурой. Выделение системы от других, с которыми она взаимо­действует непосредственно, приводит к понятию окру­жающей среды. Важное свойство систем — иерархичность любого системного образования, т.е. существование различ­ных взаимосвязанных структурных уровней рассмотрения систем. Строение системы определяется ее компонен­тами — подсистемами и элементами. Так, живой организм состоит из пищеварительной, нервной, дыхательной и других подсистем; подсистемы — из органов, органы — из тканей, ткани — из клеток, клетки — из молекул. По подобному иерархическому принципу построены многие системы.

Третьим важнейшим свойством систем является их открытость, т.е. степень связанности с внешней средой. Все реальные системы в природе являются открытыми, т.е. взаимодействующими с окружающей средой путем обмена веществом, энергией или информацией. Последний обмен имеет место в живых, социально-экономических и других системах. При полном отсутствии связей с окру­жающей средой говорят о том, что система изолирована, и никакое взаимодействие с ней невозможно в принципе. Поскольку это представление абстрактно, можно говорить лишь о степени изолированности системы от окружающей среды. Если внешний мир влияет на систему, но система не откликается на внешнее воздействие, ее называют закрытой. Полная определенность и предсказуемость описания и поведения систем характеризуется детерми­нированностью. Это свойство является некоей удобной при расчетах идеализацией, поскольку все явления обладают стохастичностыо (вероятностным характером протекаю­щих процессов).

Стационарность — следующее важное свойство сис­тем. Стационарны системы, параметры которых не меня­ются во времени. Но таких систем в природе тоже не бывает (за исключением внутренних областей звезд типа черных дыр), поэтому определяют интервал времени, в течение которого система может считаться стационарной. Большин­ство систем являются нестационарными. Устойчивость отражает свойство системы возвращаться в равновесное состояние после прекращения внешних воздействий. Это свойство может исчезать при изменении внешних условий или самой системы. Поэтому приобрело большое значение определение границ устойчивости систем. Вблизи этих границ система находится в неравновесном состоянии, что может служить одним из условий возникновения в ней перестройки и появления самоорганизации и являться, в свою очередь, основой для системной эволюции. При различных нестационарных процессах может проявляться свойство систем — колебательность, или способность систем к периодическому изменению своих параметров при приближении к новому состоянию. В некотором роде это свойство связано с консерватизмом систем. Свойствосистем сопротивляться воздействию окружающей среды характеризуется инерционностью. Инерционность отра-

жает консерватизм природы и присуща всем системам, хотя и в разной степени. Мерой инерционности в механике служит масса, в электродинамике — индуктивность, в биологии—наследственность. Эти последние два свойства выделяются как динамические среди прочих общесис­темных свойств.

Фундаментальная роль системного подхода в его междисциплинарности, с его помощью единство знания достигается наиболее полно. Системный подход обеспе­чивает рассмотрение проблемы как бы сверху, с более высокого уровня системной иерархии. Он дает путь реше­ния сложной проблемы исходя из рассмотрения ее как системы в целом во взаимосвязи ее с другими проблемами и большим числом внешних и внутренних связей. Это позволяет выбрать наиболее оптимальный путь решения среди прочих, реализуя общенаучный метод дедукции — от общего рассмотрения сложной проблемы к частному оптимальному ее решению. Возможность использовать общий подход к процессам управления в системах различ­ной природы не нова, этим занимается кибернетика. В ней создан мощный аппарат количественного описания процес­сов, основанный на методах теории информации, теории динамических систем, теории алгоритмов и теории вероятностей. Рассмотрение управляемых систем в разви­тии изменило подходы к их изучению. Управляющие воздей­ствия могут переводить управляемую систему в одно из возможных состояний, появляется выбор возможного изменения, а потенциальной возможностью к управлению обладают организованные системы. Так, на первый план вышли проблемы устойчивости систем, наличие прямых и обратных связей. О важности проблем (проблем стратеги­ческих) , решаемых методами системного анализа, свиде­тельствует факт организации в РАН специального Инсти­тута системного анализа. Использование системного под­хода не только в естествознании, но и в общественных науках имеет большое мировоззренческое значение.

«Попытка понять Вселенную — одна из вещей,которые приподнимают человеческую жизнь над уровнем фарса и придают ей черты высокой трагедии», — писал американский физик, лауреат Нобелевской премии Стивен Вайнберг. Потому проблемы мироздания так притягивают к себе, заставляя разбираться в огромном числе разных фактов, наблюдений и связывать их воедино. Фундамен­тальная наука влечет людей по разным причинам. Это и наслаждение удовлетворением собственного любопытства, и осознание своего вклада в человеческую культуру, и священное чувство приобщения к великому наследию многих поколений великих ученых.

Культурная ценность науки — основной движущий мотив труда ученых, Потребность создать гармоничную картину мира и осознать свое место в нем имеет всеобщий универсальный характер. Ради этой цсти общество выбрало путь рационального объяснения природы. Сам процесс научной работы, изучение экзотических и казалось бы далеких от нас областей микро- и макромира отражает рационалистический подход к восприятию мира, присущий обществу. Открываются удивительные взаимосвязи: в далеком космосе найдены органические молекулы, аизучение нейтринных пучков, получаемых на ускорителях,

29

меняет взгляды на эволюцию Вселенной. Они показывают единство мира природы. Эти представления являются общими для разных культур, основы их идут от философов Древней Греции — Природа экономна, в ней действуют единые законы. Представление об единстве науки способст­вовало укреплению веры в единство человечества.

Понимания Вселенной мы, возможно, могли бы достичь, если бы сумели свести наблюдаемые факты к простейшим понятиям, пользуясь небольшим числом фундаментальных частиц и фундаментальных взаимодействий, в которые они могли бы вступать.