0857

Северный (Арктический) Федеральный Университет имени М.В. Ломоносова

ПОСПЕЛОВА О.В., ЯНКОВСКАЯ Е.А.

ФИЛОСОФИЯ И МЕТОДОЛОГИЯ НАУКИ

Учебное пособие для аспирантов

Архангельск 2012

1

СОДЕРЖАНИЕ

Раздел 1. Происхождение и история науки

1.Происхождение науки

2.Наука в античности

А. От мифа к Логосу Б. Ощущения и спекулятивное мышление в античной философии

В. Представления о первоначале в античной философии Г. Строение вещества по Платону Д. Физика Аристотеля

Е. Аристотелевские теории строения вещества

3. Средневековая наука

А. Теории движения и проблематизация положений физики Аристотеля Б. Трактовка движения в Мертон-колледже В. Наука оккамистов

4.Наука Нового времени: классическая механика

А. Галилео Галилей Б. Иоганн Кеплер В. Исаак Ньютон

Г. Законы движения классической механики Д. Принципы классической механики

5.Термодинамика

6.Теория электромагнетизма

7.Теория относительности А. Эйнштейна

А. Специальная теория относительности (СТО) Б. Общая теория относительности (ОТО)

8.Современные теории происхождения и строения космоса

9.Квантовая механика

А. Строение атома Б. Дискретность и непрерывность

В. Разрыв с классической физикой Г. Принцип неопределенности Д. принцип дополнительности

10. Синергетика

Раздел 2. Природа и структура научного знания

1.Синтетическая природа научного знания

2.Наука и не-наука: критерии демаркации

А. Верифицируемость как критерий демаркации Б. Фальсифицируемость как критерий демаркации

3. Движущие факторы и рост научного знания

А. Движущие факторы науки: интернализм и экстернализм Б. Рост научного знания: кумулятивизм и его критика

4.Признаки хорошей теории

5.Формы и методы научного познания

6.Научное и обыденное познание

7.Логика научного исследования

А. Общая логика научного исследования Б. Типы проблемных ситуаций В. Подход К. Поппера

8.Реальность и ее репрезентация

9.Реализм и антиреализм

3

10. Научная объективность и проблема истины

А. Классическая концепция объективности и корреспондентная концепция истины Б. Критика классической концепции объективности

В. Релятивистские концепции Г. Современные альтернативы классической концепции истины и объективности

11.Язык и научное знание

12.Природа научного знания с позиции Эдинбургской школы

13.Проблема научной рациональности

А. Классическое понимание и идеал научной рациональности Б. Критика классического идеала научной рациональности В. Современные модели рациональности Г. Критерии научной рациональности у К. Поппера и Т. Куна

14. Наука и ценности

А. Постановка проблемы и ее классическое видение Б. Идеал нейтральной и беспристрастной науки В. Критика классического подхода Г. Подход Т. Куна и его критика

Д. Феминистский подход к проблеме ценностей в науке

15. Проблема автономности научного знания

А. Интеллектуальный контекст и стили научного мышления Б. Социальный контекст

Раздел 3. Модели развития научного знания

1. Нормативный подход

А. Дедуктивно-рационалистическая модель Б. Индуктивная модель

В. Индуктивно-гипотетическая модель: верификационистский вариант неопозитивистов Г. Индуктивно-гипотетическая модель: фальсификационистский вариант К. Поппера

2. Историческая модель науки Т. Куна

А. Понятие научной парадигмы и нормальная (ординарная) наука Б. Научная революция и экстраординарная наука В. Несоизмеримость парадигм Г. Критика куновского подхода

4. Методология исследовательских программ И. Лакатоса

5.Релятивизм и методологический анархизм

А. Понятие релятивизма Б. Релятивизм В. Куайна и концепция онтологической относительности

В. Радикальный релятивизм П. Фейерабенда и методологический анархизм

6.Концепция научного знания М. Полани

Литература Рекомендованная литература (основная)

Рекомендованная литература (дополнительная)

4

РАЗДЕЛ 1. ПРОИСХОЖДЕНИЕ И ИСТОРИЯ НАУКИ

Происхождение науки

Вопрос о возникновении науки и периодах ее развития напрямую связан с вопросом о том, какое содержание мы вкладываем в слово «наука». Относительно даты и места возникновения науки можно выделить пять точек зрения:

1)Наука органично присуща практической и познавательной деятельности человека, поэтому она была и есть всегда и везде, где есть разумно действующий человек.

2)Наука возникла в Греции в 5 веке до н.э., когда знание впервые было соединено с обоснованием.

3)Наука возникла в Западной Европе в позднее средневековье (12 – 13 века) вместе с особым интересом к опытному знанию и математике.

4)Наука возникла в Европе в 16 – 17 веках вместе с работами Кеплера, Галилея, Ньютона, разработавшими первую теоретическую модель физики на языке математики.

5)Наука начинается с первой трети 19 века, когда исследовательская деятельность была объединена с образованием.

В первом случае наука связывается с познавательной деятельностью человека и с практикой изобретений. Это самое широкое понимание существа науки. Во втором случае под наукой понимается тот вид рациональной рефлексии, который получает развитие в античной Греции. Его возникновению мы обязаны древним пифагорейцам, которые ввели в

математику единую систему доказательств. Тут мы имеем дело с отождествлением науки и теоретической философии, науки и того, что в эпоху античной классики называли «эпистеме» - разумное знание об умозрительных сущностях. Сторонники этого подхода во главу угла ставят математическое обоснование научного знания, которое, в свою очередь, дедуцируется из некоторых аксиоматических положений. В третьем случае науку связывают, в первую очередь, с опытным индуктивным познанием. В четвертом случае под «наукой» понимают тот специфический способ познания, который возникает в Европе в Новое время, когда, наконец-то, преодолевается пропасть между теоретическими спекуляциями, опытным познанием и практикой изобретений. Идеалом науки становится математически обоснованное естествознание. И, наконец, в пятом случае под словом «наука» понимают особый тип институционализированной деятельности, возникновение научных сообществ современного типа.

Статус науки многократно пересматривался и переопределялся с различных точек зрения. Самое общее определение науки считает ее высокоспециализированной деятельностью человека по выработке, систематизации и проверке знаний с целью их высокоэффективного использования. С другой стороны под наукой понимают систему знания, достигшего оптимальности по критериям обоснованности, достоверности и непротиворечивости. Наиболее показательными специфическими чертами науки принято считать следующие:

1)Рациональность как постоянная апелляция к авторитету разума. Освоение мира в понятиях и умозаключениях.

2)Стремление к обоснованности и доказательности.

3)Интерсубъективная проверяемость научного знания.

4)Системность научного знания.

5)Методичность.

6)Собственный язык.

7)Собственная предметная область.

8)Предсказательная функция.

9)Фальсифицируемость.

5

Наука в античности

От мифа к Логосу

Первый вопрос, который возникает у нас, когда мы касаемся возникновения научного дискурса: каковы основания считать построения милетцев и других греческих философов ближе к научному мировоззрению, чем к мифологическому и религиозному? Фантастичность этих построений и их генетическая близость к мифологии, казалось бы, должны убедить нас в том, что они не имеют никакого отношения к научному взгляду на мир. Но, тем не менее, именно они лежат у истоков формирования такого взгляда.

Принято считать, что отличительной чертой «новоиспеченной» философии в сравнении с той же религией и мифологией была установка на рациональное познание. Но этот аргумент работает лишь до тех пор, пока мы ограничиваем рациональность областью науки и логики. Получается замкнутый круг: определяем науку через рациональность, а рациональность – через науку. В последнее время стали говорить о различных типах рациональности, в том числе и об особой рациональности мифа (К. Хюбнер). Если рациональность – это апелляция к разуму, то для человека традиционной культуры «мифологическая аргументация» звучит куда более убедительно, чем аргументы современной физики.

Эрвин Шрѐдингер предлагает проводить демаркационную линию между религиозно-мифологическим и научным сознанием, противопоставляя «закрытые» и «открытые» модели мира. Задача любой религии (и мифологии в особенности) – «завершить всегда неполное понимание неопределенного и загадочного положения человека в мире», ликвидировать «белые пятна», закрыть вызывающую недоумение открытость мировоззрения, полученного исключительно на основе опыта. Мифология и религия спасают от неопределенности непознанного. Отличие науки в том, что она будет стоически мириться с «пробелом», вместо того, чтобы заполнять его подлогом или необоснованным предположением. И дело здесь не только в «этосе ученого», но в том, что страх утратить стимул к познанию сильнее страха жизни в непроясненном и непонятном мире. Иными словами, для науки возможность задавать вопросы и искать ответы, то есть желание «узнать еще» ценнее, чем уют готового знания о понятном и цельном мире, переданного традицией. Поэтому ученый согласен жить в как бы «дырявом мире», а религиозный человек – нет.

Ощущения и спекулятивное мышление в античной философии

Одной из самых бурно обсуждаемых тем у греков была тема надежности чувственного познания. Инициировано это обсуждение было как раз наблюдениями, указывающими на ненадежность чувств. Самыми популярными примерами у греков были: преломление предметов в воде и горький вкус меда для больных желтухой. Эти примеры наводили на мысль о том, что следует разграничить то, каковы вещи на самом деле, и то, какими они нам кажутся. Но как узнать, каковы вещи, если чувства обманчивы и противоречивы? Ответ: у нас есть разум, способный устанавливать непротиворечивые отношения между идеями, которые, к тому же не меняются в зависимости от того, устанавливает их больной желтухой или здоровый человек. Наиболее показательным примером здесь будет философия Парменида, которого нимало не смущало, что его картина истинного бытия вступает в совершенное противоречие с нашим опытом. Он с легкостью объявляет мир, данный в опыте, иллюзорным, а мир, построенный при помощи логики – истинным.

Эта же тенденция прослеживается и у Демокрита – автора первой в Греции полноценной философской системы. У него мы находим резкое противопоставление априорного и апостериорного знания: чувства говорят нам, что яблоки бывают красные и зеленые, кислые и сладкие, что есть вещи холодные и теплые, влажные и сухие. Но все эти качества не принадлежат природе самих вещей, они суть эффекты, возникающие при различных комбинациях фундаментальных первоначал – атомов и пустоты. Ни атомы, ни

6

пустота эмпирическим путем познаны быть не могут – у Демокрита они умозрительные конструкции, плоды спекулятивного ума. Но именно атомы и пустота кладутся Демокритом

воснование физического (и психического) мира.

Вто же время Демокрит понимал, что голая интеллектуальная конструкция так основана на чувственных восприятиях. В одном из фрагментов его сочинения описано, как разум спорит с чувствами и последние отвечают: «Бедный интеллект, ты надеешься победить нас, несмотря на то, что от нас черпаешь свои доказательства. Твоя победа – это твое поражение».

Примечательно, что те философы, которые пытались строить свою космологию и физику, больше полагаясь на эмпирический опыт, создавали более ошибочные модели, чем те, чьи модели были более умозрительными. Например, модель пифагорейцев, где круглая Земля вращается вокруг «Центрального огня». Увлеченные интеллектуальными медитациями пифагорейцы были ближе к истине, чем Демокрит, который представлял Землю плоской, в виде бубна, а построения пифагорейцев казались ему слишком искусственной конструкцией.

Впрочем, оценка эмпирического и теоретического компонентов в науке древних находится в прямой зависимости от состояния науки в наши дни. В 19 веке бурный прогресс

внауке был вызван как раз экспериментом, поэтому «философские спекуляции» были не в чести. Однако к 20 веку на первый план начинает выходить теоретическая физика. Физиктеоретик, как правило, живет с верой в простоту и красоту Вселенной. Что касается греков, то можно сказать, что во времена греческой классики теоретическая физика находилась так далеко впереди эксперимента, как никогда в последующие эпохи.

Представления о первоначале в античной философии

С самого начала греческая философия несла в себе противопоставление единого и многого. В наших представлениях мир раскрывается как бесконечное многообразие вещей и событий, цветов и звуков. Но, чтобы его понять, необходимо установить определенный порядок. Порядок означает выяснение того, что тождественно. Он означает единство. На основании этого возникает убеждение, что должен существовать единый принцип; но в то же время возникает трудность, каким путем вывести из него бесконечное многообразие вещей. Естественный исходный пункт: существует материальная первопричина вещей, так как мир состоит из материи.

Всовременной атомной физике в новой форме возникает проблема, поставленная еще

вантичности: является ли первоматерия одной из известных субстанций или она нечто их превосходящее? В наше время пытаются найти основной закон движения материи, из которого могут быть математически выведены все элементарные частицы со своими свойствами. Это фундаментальное уравнение движения может быть отнесено или к волнам известного вида, например протонным или мезонным, или к волнам принципиально иного вида, не имеющим ничего общего с волнами известных элементарных частиц. В первом случае это означало бы, что все множество элементарных частиц может быть объяснено с помощью одного или нескольких фундаментальных элементов. Так полагал Фалес – первый из известных нам греческих философов из ионийского города Милет, который полагал, что вода является основой всего. Во втором случае все многообразие элементарных частиц объясняется некоторой универсальной первоматерией. В этом случае ни одна из элементарных частиц принципиально не выделяется среди других в качестве фундаментальной частицы. Последняя точка зрения соответствует доктрине второго после Фалеса греческого философа, Анаксимандра, который полагал, что первоначалом является эмпирически недоступный апейрон («беспредельное»). Третий милетский философ, Анаксимен, по всей вероятности ученик Анаксимандра, учил, что первоматерией, из которой состоит все, является воздух. Он считал, что так же как наша душа есть не что иное, как воздух, и нас объединяет, так дуновение и воздух объединяют весь мир. Анаксимен ввел в

милетскую философию идею, что причиной превращения первоматерии в другие субстанции

7

является процесс сгущения и разрежения. В то время было, конечно, известно о превращении водяного пара в облако, а о различии между водяным паром и облаками еще не знали.

В философии Гераклита из Эфеса первое место заняло понятие становления. Гераклит считал первоматерией движущийся огонь. Трудность соединения единого принципа с наличием бесконечного превращения явлений разрешалась Гераклитом посредством предположения, что непрерывно происходящая борьба между противоположностями и есть своего рода гармония. Для Гераклита мир одновременно и единое и многое, именно напряжение противоположностей образует единство целого. Он утверждал: борьба есть всеобщая основа всякого бытия, и эта борьба есть одновременно уравновешивание; все вещи возникают и снова исчезают в процессе борьбы.

Современная физика в некотором смысле близко следует учению Гераклита. Если заменить слово «огонь» словом «энергия», то почти в точности высказывания Гераклита можно считать высказываниями современной науки. Фактически энергия это то, из чего созданы все элементарные частицы, все атомы, а потому и вообще все вещи. Одновременно энергия является движущим началом. Энергия есть субстанция, ее общее количество не меняется, и, как можно видеть во многих атомных экспериментах, элементарные частицы создаются из этой субстанции. Энергия может превращаться в движение, в теплоту, в свет и электрическое напряжение. Энергию можно считать первопричиной всех изменений в мире.

Греческий философ из Абдеры Демокрит, полагал, что все существующее состоит из атомов – неделимых далее первоэлементов бытия. Атомы двигались в пустом пространстве. Таким образом, непрерывным, согласно Демокриту, могло быть только небытие, материя же оказывалась дискретной. У ранних пифагорейцев существовало понятие «монада», по своим характеристикам очень близкое к атому Демокрита. Монады, как и атомы, были неделимыми единицами, и из них, согласно ранним пифагорейцам, состояли все вещи. Монада пифагорейцев была амером, то есть тем, что лишено всякой протяженности, всякой величины. Амер – это, по сути, математическая точка. Однако атом Демокрита, судя по всему, отличался от монады пифагорейцев тем, что был именно физическим объектом, а не математической сущностью. Атом не мог быть просто амером, так как складывание лишенных величины амеров не может дать нам физическое тело определенной величины. Демокрит же утверждал, что все, что есть в нашем мире, состоит из атомов. Путаница возникает потому, что и пифагорейцы, и Демокрит выделяли два начала: неделимые индивидуумы («индивидуум» - дословный перевод на латинский греческого слова «атом») и пустоту. Но Демокрит вкладывал в эти понятия вполне конкретный физический смысл. Его концепцию следует считать первой разработанной физической системой, причем системой механистической. Само объяснение физического мира понималось греческими атомистами как указание на механические причины всех возможных изменений в природе. Все изменения в качестве своей причины имеют, в конечном счете, движение атомов, их соединение и разъединение. Объяснять структуру целого, исходя из формы, порядка и положения составляющих это целое индивидуумов, - такая программа легла в основу целого ряда научных доктрин. Атомисты разработали метод, который мог быть применен - и неоднократно применялся - ко всем возможным областям как природного, так и человеческого бытия.

Атом у Демокрита представляет собой довольно абстрактную единицу материи. Посредством своего движения и конфигурации они объясняют свойства материи, такие, как цвет, вкус, запах, но сами они этими свойствами обладать не могут. Атом обладает свойством существования и движения, имеет форму и пространственное протяжение. Без этих свойств было бы трудно говорить об атоме. Отсюда следует, что само понятие «атом» не объясняет геометрическую форму, пространственное протяжение и существование материи, поскольку эти свойства предполагаются и ни к чему более первичному не сводятся. Современное понимание элементарных частиц в решении этих вопросов является более последовательным и радикальным. При описании элементарных частиц мы пользуемся

8

различными образами и представляем их то как частицы, то как волны или волновые пакеты. Но мы знаем, что ни одно из этих описаний не является точным. Очевидно, что элементарные частицы не имеют цвета, запаха, вкуса и тем самым они подобны атомам греческой философии. Но элементарные частицы лишены и других свойств, допускаемых Демокритом у атомов. Обычные представления геометрии и кинематики, такие, как форма или движение в пространстве, не могут применяться в отношении элементарных частиц непротиворечивым образом. Элементарные частицы современной физики значительно абстрактнее, чем атомы у греков, и именно по этой причине они представляют более подходящий ключ для понимания природы материи.

В философии Демокрита все атомы состоят из одной и той же субстанции (материала). Элементарные частицы современной физики имеют массу. Согласно теории относительности масса и энергия, в сущности, одно и то же, и поэтому можно сказать, что все элементарные частицы состоят из энергии. Таким образом, энергию можно считать основной субстанцией, своего рода первоматерией. Фактически она обладает существенным свойством, принадлежащим понятию субстанции: она сохраняется. Энергия есть движущее начало. Она рассматривается как конечная причина всех изменений и может превращаться в материю, теплоту и свет. Борьба противоположностей, характерная для философии Гераклита, находит здесь свой прообраз во взаимодействии различных форм энергии.

Строение вещества по Платону

Свою физическую концепцию Платон развивает в диалоге «Тимей». Платон не был атомистом, и, по свидетельству Диогена Лаэртского, до такой степени не одобрял философию Демокрита, что у него было желание сжечь все его книги. Платон выступал скорее как логик, чем физик, поскольку базовой методологической предпосылкой платонизма является положение о том, что познание возможно только в отношении идей, а не физического мира, данного в чувственном опыте. Но Платон в своем учении соединил представления, близкие атомистам, с представлениями пифагорейской школы и философией Эмпедокла.

Платон развивал «геометрическую теорию» строения вещества, основанную на математическом подходе. Основной вопрос Платона: Как возможно познание вещества, которое существует лишь потому, что переходит из одного состояния в другое? Для Платона элементы вещества являются не субстанциями, а изменчивыми определениями, атрибутами. В основе всех вещественных изменений лежит первоматерия как неизменный субстрат. Огонь, вода, воздух и пр. – это модусы первоматерии или ее акциденции, не то, из чего она состоит. Но первоматерия в своем движении сортирует вещества, обособляя их друг от друга. Это упорядочивание элементов управляется законами пропорций, которые являются математическим выражением гармонии. Так Платон приходит от «логики видимости» натурфилософов к «логике сущности», построенной на пифагореизме.

Но поскольку Платон считает отдельные элементы телами, он обращается не просто к математике, а к геометрическому их представлению. Так, поверхность – это треугольник, а линия – отрезок. Чтобы иметь материал для построения элементарной телесности стихий, надо установить виды фундаментальных треугольников. Их два: 1) прямоугольные равнобедренные; 2) прямоугольные неравнобедренные, но лишь те, в которых квадрат большего катета в три раза больше квадрата меньшего (если сложить два таких треугольника, мы получим равносторонний треугольник).

Следовательно, элементы могут переходить друг в друга, или взаимопревращаться, но у этого процесса есть строгие ограничения, налагаемые различием исходных треугольников. Из треугольников складываются объемные тела (все – правильные многогранники). Огонь – это тетраэдр (4, треугольная пирамида), воздух – это октаэдр (8), вода – это икосаэдр (20). Все они слагаются из неравнобедренных треугольников. Из равнобедренных треугольников слагается куб, соответствующий земле. Как мы можем видеть, Платон сопоставил основные правильные геометрические тела, открытые пифагорейцами, с четырьмя элементами

9

Эмпедокла. Но оставался еще додекаэдр (12), для которого элемента «не хватило». И тогда Платон ввел пятый элемент – эфир, предполагаемо самый легкий и как бы наименее материальный из всех. С этим элементом Платон и соотнес додекаэдр, который по форме ближе всех остальных фигур к сфере. Правильные тела можно разложить на треугольники, а из этих треугольников можно построить новые правильные тела. Например, тетраэдр и два октаэдра можно разложить на 20 равносторонних треугольников. Эти последние можно вновь соединить и получить икосаэдр, то есть один атом огня и два атома воздуха в сочетании дают один атом воды.

Платон находит структурно-геометрические аналоги для физических свойств. Так, кубическая структура обуславливает устойчивость и неподвижность земли как макротела. Генезис «внешних» свойств в платоновской теории вещества определяется как проявление «внутренних» свойств структуры в макромасштабе. Такой подход напоминает приемы современного научного мышления.

Треугольники нельзя считать материей, это именно геометрические фигуры. Только в том случае, если треугольники объединены в правильные тела, возникает частица материи. Поэтому наименьшие частицы материи не являются первичными образованиями, как это имело место у Демокрита, и они представляют собой математические формы. Понятно, что в этом случае форма имеет большее значение, чем вещество, из которого форма состоит или в которой оно выявляется.

Как мы видим, еще одним существенным отличием платоновского подхода от атомистики Демокрита было то, что элементы у Платон не только делимы, но и способны взаимопревращаться, тогда как атом Демокрита обладал атрибутами парменидовского бытия, то есть был вечен, неделимым и самотождественным. Современная физика выступает против положения Демокрита и встает на сторону Платона. Элементарные частицы не являются вечными и неразложимыми единицами материи, фактически они могут превращаться друг в друга. При столкновении двух элементарных частиц, происходящем при большой скорости, образуется много новых элементарных частиц; возникая из энергии движения, столкнувшиеся частицы могут при этом исчезнуть. Такие процессы наблюдаются часто и являются лучшим доказательством того, что все частицы состоят из одинаковой субстанции - из энергии.

Но сходство воззрений современной физики с воззрениями Платона и пифагорейцев простирается еще дальше. Элементарные частицы, о которых говорится в диалоге Платона «Тимей», это не материя, а математические формы. «Все вещи суть числа» - положение, приписываемое Пифагору. В современной квантовой теории, как пишет В. Гейзенберг, едва ли можно сомневаться в том, что элементарные частицы суть математические формы, только гораздо более сложной и абстрактной природы. Современная экспериментальная физика собрала большой материал о свойствах элементарных частиц и их превращений. Теоретическая физика теперь может попытаться, исходя из этого материала, вывести основной закон для материи, выраженный волновым уравнением. Это уравнение рассматривается как математическое представление всей материи, а не какого-либо определенного вида элементарных частиц или полей. Оно математически эквивалентно сложной системе интегральных уравнений, которые, как говорят математики, обладают собственными значениями и собственными решениями. Собственные решения представляют элементарные частицы. Следовательно, они суть математические формы, которые заменяют правильные тела пифагорейцев.

Математическая симметрия, играющая центральную роль в правильных телах платоновской философии, составляет ядро основного уравнения. Следовательно, современная физика идет вперед по тому же пути, по которому шли Платон и пифагорейцы. Это развитие физики выглядит так, словно в конце его будет установлена очень простая формулировка закона природы, такая простая, какой ее надеялся видеть еще Платон.

Но при всех сходствах существует и очень большое различие между современным естествознанием и греческой философией, и одно из важнейших состоит именно в

10