Введение

В процессе научных исследований человек получает знания об окружающем мире. Но в каждый данный момент эволюции научной мысли эти знания не являются совершенными. Несколько тысячелетий развития науки завершились сформулированными И. Ньютоном законами движения. Однако спустя два с половиной столетия было осознано, что законы Ньютона не универсальны и что область их применимости ограничена, а именно – законы Ньютона оказались неприменимы к телам, движущимся с субсветовыми скоростями, и к микрочастицам, поведение которых описывается созданной в ХХ веке квантовой физикой.

Путь научного познания есть путь от незнания – к знанию, от знания неполного – к знанию более полному и совершенному. Каждое достигнутое на сегодняшний день знание уточняет, расширяет предыдущие знания и, в свою очередь, сегодняшние знания со временем будут уточнены и расширены будущими исследованиями. В этом смысле система знаний в каждый конкретный исторический момент представляет собой относительную истину. Таким образом, все развитие науки есть постоянная смена одних относительных истин другими, более точно выражающими объективную истину. Философскую категорию, обозначающую совершенно полное, точное, исчерпывающее знание о каком-либо явлении, называют абсолютной истиной. Можно сказать, что целью научного творчества является постижение абсолютной истины, однако на каждом конкретном этапе знание представляет собой относительную истину, пусть даже и более совершенную, более исчерпывающую, чем уже отвергнутая (или уточненная, расширенная) предыдущая. Таким образом, абсолютная истина имеет смысл лишь как тот предел, к которому стремится научное познание – предел бесконечной последовательности относительных истин.

С другой стороны, под абсолютной истиной можно подразумевать и тот элемент в полной системе знаний, который не может быть отвергнут в будущем. Так, в средние века истинной считалась геоцентрическая система мира Клавдия Птолемея, согласно которой в центре Вселенной находилась Земля, а Солнце и планеты обращались вокруг нее. Подавляющее большинство утверждений данной теории было опровергнуто в процессе последующих исследований; но было в теории Птолемея и одно утверждение, которое в полном смысле слова является абсолютной истиной – знание о том, что компоненты Солнечной системы находятся в движении.

История физики, как и любой естественной науки, есть не просто описание в хронологическом порядке огромного количества частных научных исследований, но, в первую очередь, история развития методов научного познания и формирования самых общих основополагающих физических концепций¹.

Область знания, посвященную изучению методов научного исследования, называют методологией. Изучая закономерности процесса научного познания, методология вырабатывает методы его осуществления.

Наиболее общими, общефилософскими методами в истории научного познания являются метафизический и диалектический методы. Во второй половине XIX века метафизический метод был в значительной степени вытеснен из естественных наук диалектическим методом.

Выделяют два уровня научного познания: эмпирический и теоретический. На эмпирическом уровне осуществляется непосредственное исследование реально существующих чувственно воспринимаемых объектов и явлений путем проведения наблюдений, либо выполнения экспериментальных исследований. На этом уровне осуществляется накопление информации об исследуемых объектах и явлениях, производится первичная систематизация полученных экспериментальных данных. Более того, на эмпирическом уровне проводится и обобщение научной информации, формулирование определенных эмпирических закономерностей.

Непосредственное наблюдение представляет собой чувственное отражение объектов и явлений внешнего мира. Оно является исходным методом эмпирического познания, позволяющим получить первичную информацию об исследуемых объектах. Научные наблюдения обязательно сопровождаются описанием исследуемого объекта или явления. Описание результатов наблюдений образует эмпирический базис науки, опора на который делает возможным обобщение научной информации и выделение некоторых эмпирических закономерностей.

Исследования в новом научном направлении неизбежно проходят указанную первоначальную «описательную» стадию развития. При этом чрезвычайно важно, чтобы понятия и термины, используемые для описания, имели четкий и однозначный смысл. Поэтому на начальном этапе развития нового научного направления часто возникает задача создания новой системы понятий.

Эксперимент, в отличие от непосредственного наблюдения, предполагает активное и целенаправленное воздействие исследователя на изучаемый объект для выявления и изучения его конкретных свойств. При этом другие методы эмпирического исследования, такие как наблюдение и измерение, оказываются органически включенными в эксперимент. Однако эксперимент обладает рядом существенных преимуществ.

Во-первых, эксперимент позволяет устранять всякого рода побочные второстепенные факторы, маскирующие исследуемое явление и, тем самым, затрудняющие процесс исследования. Во-вторых, эксперимент позволяет создавать некоторые искусственные условия (высокие давления, сверхнизкие температуры и др.), поведение исследуемого объекта при которых часто обнаруживает неожиданные свойства, позволяющие глубже понимать сущность изучаемого явления. Чрезвычайно важным достоинством экспериментального метода является воспроизводимость эксперимента, обеспечивающая получение надежных результатов.

Эксперимент позволяет обнаруживать у исследуемого объекта новые, неизвестные ранее свойства. Результатом могут являться выводы, не следующие из имеющихся на момент проведения эксперимента знаний об объекте исследования. Таковыми, в частности, оказались эксперименты по рассеянию α-частиц на тонких металлических фольгах, поставленные в 1908 – 1911 гг. в Манчестерском университете Эрнстом Резерфордом с сотрудниками. Результатом этих экспериментов явился вывод о существовании атомного ядра, что привело к рождению совершенно нового направления – ядерной физики.

Теоретический уровень научных исследований характеризуется рациональной (логической) схемой познания. На этом уровне осуществляется исследование наиболее общих закономерностей, присущих изучаемым объектам и явлениям. Результатами теоретических исследований являются гипотезы, законы, теории.

Процесс научного познания обязательно начинается с изучения конкретных, чувственно воспринимаемых объектов и явлений. Лишь в результате изучения чувственно-конкретного ученые приходят к некоторым обобщенным представлениям, понятиям, к тем или иным теоретическим положениям, то есть научным абстракциям. В процессе абстрагирования происходит отвлечение от некоторых второстепенных свойств изучаемого объекта с одновременным выделением нескольких наиболее существенных его признаков.

В частности, одним из методов теоретического исследования физических объектов является идеализация – мысленное внесение в изучаемый объект некоторых изменений, упрощающих дальнейшее теоретическое изучение объекта. Одним из наиболее распространенных в физике примеров идеализации является понятие материальной точки. Идеализированное понятие (как, впрочем, и любая научная абстракция) обеспечивает человеку лишь модельное представление об исследуемом объекте или явлении. Степень отличия модельных представлений от свойств реального объекта определяется уровнем понимания, достигнутым в процессе формирования научной абстракции. В этом проявляется концептуальность физики, как и любой другой естественной науки.

Эмпирический и теоретический уровни познания тесно взаимосвязаны. Эмпирический уровень служит основой, фундаментом теоретического. Гипотезы, законы и теории формируются в процессе теоретического осмысления опытных данных, полученных на эмпирическом уровне. В свою очередь, эмпирическое исследование чаще всего опирается на определенную теоретическую концепцию, определяющую конкретную постановку экспериментальной задачи.

Успешное развитие науки невозможно без преемственности научных исследований. Любой исследователь обязан быть осведомлен о том, что сделано ранее в изучаемом им вопросе, уметь критически оценить результаты, полученные предшественниками. Работ, которые делались бы на пустом месте, нет; каждое новое поколение начинает с того, на чем остановилось предыдущее, и передает сделанное им следующему поколению. Вот почему Исаак Ньютон, оценивая сделанное в физике его поколением, сказал: « Если мы видели дальше других, то это потому, что мы стояли на плечах гигантов».

В развитии науки большую роль играет элемент случайности. Невозможно с абсолютной достоверностью предсказывать пути развития научной мысли. Невозможно предвидеть появление ученых, подобных Аристотелю, Ньютону, Эйнштейну; нельзя управлять мышлением и творчеством ученого. Однако представлять развитие науки, как процесс исключительно случайный – в корне неверно. Развитие науки происходит в конкретных исторических условиях, играющих важную роль, и эти условия доступны научному анализу. Известным является высокий уровень развития науки и культуры в Древней Греции. Однако в эпоху раннего средневековья европейская наука пришла в упадок, многие результаты научной деятельности древнегреческих ученых были утеряны и забыты. И это не было случайностью. Господствующей идеологией средневековой Европы была религия. Она доминировала во всех сферах жизни, включая науку, и безжалостно преследовала и подавляла все, что противоречило догмам богословия.

Важнейшую роль в развитии науки играет производство. Наука изначально возникла из потребностей земледелия, ремесел, мореходства. Развитие науки стимулирует производство, дает ему новые технологии. В свою очередь, развитие производства стимулирует научные исследования, предоставляет науке новые возможности в экспериментальном изучении природы. Именно эта взаимосвязь науки и производства обусловила новый подъем и дальнейший расцвет европейской науки в эпоху Возрождения, когда потребности зарождающегося капиталистического способа производства вызвали к жизни новое мировоззрение и новое естествознание, а развившиеся к тому времени ремесла предоставили в распоряжение ученых новый научный метод – экспериментальный.

Из сказанного видно, что задача изучения закономерностей развития науки имеет определенный смысл и большое научное значение. Необходимость больших объемов инвестиций в современные научные исследования требует предвидения наиболее эффективных путей научного развития, подчинения его определенному плану. Это не исключает появления неожиданных научных открытий, но планирование науки сегодня стало общественной необходимостью.

С другой стороны было бы неверным сводить роль науки лишь к обслуживанию сиюминутных потребностей производства. Фундаментальная наука имеет в первую очередь мировоззренческую, познавательную ценность и является неотъемлемым элементом общечеловеческой культуры.