- •Глава 1. Методология биологии и биофизики
- •1.1. Предмет и основные задачи курса истории науки
- •1.2. Наука, научная методология. Методология и проблемы в биологии и биофизике
- •1.3. О научном методе в общем
- •1.4. О научной методологии чуть более строго
- •1.5. Что такое научное знание и как оно развивается
- •1.6. Методология об этапах развития научного знания
- •1.7. Эвристика индивидуального научного поиска
- •1.8. Определение, методология и проблемы биологии
- •1.9. Основные проблемы современной биологии
- •1.10. Определение, методология и проблемы биофизики
- •Глава 2. От протознания к естественной истории (от первобытного общества к эпохе Возрождения)
- •2.1. У истоков биологического знания
- •2.2. Культурный переворот в античной Греции: от мифа к логосу, от теогонии к возникновению природы
- •2.3. Эллинизм как синтез восточной и древнегреческой науки
- •2.4. Отношение к образованию и к науке в средневековье
- •2.5. Эпоха Возрождения и революция в идеологии и естествознании
- •2.5.1. Изобретение книгопечатания
- •2.5.2. Развитие науки в период становления капитализма
- •2.5.3. Новые организационные и материальные возможности раз-вития науки
- •2.5.3.1. Организация Академий наук
- •2.5.3.2. Открытие обсерваторий
- •2.5.3.3. Открытие ботанических садов
- •2.5.3.4. Организация музеев
- •2.5.3.5. Публикация трудов Академий
- •2.5.3.6. Создание библиотек
- •2.5.3.7. Изобретение приборов
- •2.5.3.8. Путешествия
- •2.5.4. Разработка новых принципов познания
- •2.5.5. Развитие принципов естественнонаучного познания природы в трудах Бэкона, Галилея и Декарта
- •2.5.6. Лейбниц и идея «лестницы существ»
- •2.5.6. И. Ньютон
- •2.5.7. Французский материализм XVIII века
- •2.6. Создание Российской Академии наук
- •2.6.1 Исторические условия создания ран
- •2.6.2. Первые учреждения ран
- •2.6.3. Социо-культурные условия формирования науки в России
- •Глава 3. От естественной истории к современной биологии (биология нового времени до середины XIX в.)
- •3.1. Развитие ботанических исследований
- •3.1.1. Попытки классификации растений в XVI веке
- •3.1. 2. Систематика и морфология растений в XVII веке
- •3.1.3. Развитие микроскопической анатомии растений в XVII веке
- •3.1.4. Система к. Линнея
- •3.1.5. Попытки создания «естественных» систем в XVIII веке
- •3.1.6. Зарождение физиологии растений
- •3.1.7. Развитие учения о поле и физиологии размножения растений
- •3.2. Развитие зоологических исследований
- •3.2.1. Описания и попытки классификации животных в XVI – XVII веках
- •3.2.2.Зоологические исследования в XVIII веке
- •3.2.3. Изучение ископаемых организмов
- •3.3. Развитие исследований по анатомии, физиологии, сравнительной анатомии и эмбриологии животных
- •3.3.1. Анатомия животных и человека в XVI – XVII веках
- •3.3.2. В. Гарвей и становление физиологии
- •3.3.3. Микроскопическая анатомия и изучение простейших
- •3.3.4. Физиология в XVIII веке
- •3.3.5. Становление сравнительной анатомии
- •3.3.6.Эмбриология животных. Преформизм и эпигенез
- •3.4. Господство метафизического мировоззрения в естествознании XVII – XVIII веков
- •3.4.1. Достижения биологии XVII – XVIII веков
- •3.4.2. Господство метафизического мышления
- •3.4.3. Концепция постоянства видов и преформизм
- •3.4.4. Идеалистическая трактовка органической целесообразности
- •3.5. Возникновение и развитие представлений об изменяемости живой природы
- •3.5.1. Допущение ограниченной изменчивости видов
- •3.5.2.Представление о "естественном сродстве" и "общих родоначальниках".
- •3.5.3. Фактор времени в изменении организмов.
- •3.5.4. Последовательность природных тел. "Лестница существ".
- •3.5.5. Идея «прототипа» и единства плана строения организмов
- •3.5.6. Идея трансформации органических форм
- •3.5.7. Идея самозарождения и ее отношение трансформизму
- •3.5.8. Естественное возникновение органической целесообразности
- •3.6. Первая попытка создания концепции эволюции органического мира (Ламарк и его учение)
- •3.6.1. Ламарк. Краткие биографические сведения
- •3.6.2. Философские воззрения Ламарка
- •3.6.3. Сущность жизни по Ламарку
- •3.6.4. Представления Ламарка о происхождении жизни
- •3.6.5. Развитие от простого к сложному и градация форм по Ламарку
- •3.6.6. Отрицание реальности видов
- •3.6.7. Причины развития живой природы по Ламарку
- •3.7. Основные черты учения ч. Дарвина
- •3.7.1. Зарождение эволюционной идеи ч. Дарвина
- •3.7.2. Содержание теории эволюции ч. Дарвина
- •3.8. Создание и развитие эволюционной палеонтологии
- •3.8.1. Роль теории ч. Дарвина в перестройке палеонтологии
- •3.8.2. В. О. Ковалевский и создание эволюционной палеонтологии
- •3.8.3. Попытки ламаркистского истолкования данных палеонтологии
- •3.8.4. Развитие палеонтологического метода в трудах л. Долло
- •3.8.5. Обнаружение новых ископаемых форм
- •3.9. Создание эволюционной эмбриологии животных
- •3.9.1. Сравнительное изучение эмбрионального развития
- •3.9.2. Создание а. О. Ковалевским и и. И. Мечниковым эволюционной эмбриологии
- •3.9.3. Подтверждение гомологии зародышевых листков позвоночных и беспозвоночных
- •3.9.4. Проблемы происхождения многоклеточных организмов
- •3.10. Перестройка сравнительной анатомии на основе Дарвинизма
- •3.10.1. Возникновение филогенетического направления
- •3.10.2. Учение о гомологии
- •3.10.4. Новая трактовка зоологических типов
- •3.10.5. Кризис филогенетического направления в морфологии
- •3.11. Развитие филогенетической систематики животных
- •3.11.1. Представления ч. Дарвина и э. Геккеля о принципах
- •3.11.2. Эмбриологическое направление в систематике
- •3.11.3. Пересмотр основных типов в систематике животных
- •3.12. Развитие физиологии животных и человека
- •3.12.1. Общая характеристика развития физиологии XIX веке
- •3.12.2. Новые физиологические методы
- •3.12.3. Организация первых физиологических лабораторий и
- •3.12.4. Развитие физиологии в отдельных странах
- •3.12.5. Достижение физиологии в XIX столетии
- •3.13. Развитие эмбриологии растении
- •3.13.1. Ч. Дарвин и раскрытие значения перекрестного опыления
- •3.13.2. Изучение зародышевого мешка и пыльцевых зерен. Выяснение э. Страсбургером и и. Н. Горожанкиным механизма оплодотворения
- •3.13.3. Дальнейшие исследования процесса оплодотворения. Работы в. И. Беляева, м. Трейба, с. Г. Навашина и других
- •3.13.4. Открытие с. Г. Навашиным двойного оплодотворения
- •3.14. Начало перестройки морфологии и систематики растений на эволюционной основе
- •3.14.1. Поиски свидетельств филогенетического единства
- •3.14.2. Разработка систематики низших растений
- •3.14.3. Первые попытки создания филогенетических систем в трудах э. Краузе и ю. Сакса
- •3.14.4. Филогенетические системы конца XIX века. Разработка
- •3.14.5. Позднейшие системы растений
- •3.15. Оформление физиологии растений в самостоятельную науку
- •3.15.1. Продукты и схемы процесса фотосинтеза
- •3.15.2. Пигменты растений
- •3.15.3. Фотосинтез и различные факторы среды
- •3.15.4. Почвенное питание растений
- •3.15.5. Азотное питание растений
- •3.15.6. Осмос и передвижение растительных соков
- •3.15.7. Транспирация растений
- •3.15.8. Дыхание и брожение
- •3.15.9. Рост растений
- •3.15.10. Раздражимость и движение растений
- •3.15.11. Экспериментальная морфология растений
- •3.16. Изучение процесса размножения клеток
- •3.16.2. Детальные описания митозов во второй половине 70-х годов
- •3.16.3. Выяснение невозможности «свободного образования» клеток
- •3.17. Эволюционная теория во второй половине XIX века
- •3.17.1. Дарвинизм — единственная подлинно научная теория
- •3.17.2. Борьба за утверждение дарвинизма
- •3.17.3. Неоламаркизм и его разновидности
- •3.17.4. Телеологические концепции эволюции
- •3.17.5. Предтечи мутационной теории эволюции
- •3.17.6. Особенности развития эволюционной теории в России
- •3.17.7. Гипотеза «органического», или «совпадающего», отбора
- •3.17.8. Первые экспериментальные доказательства эффективности естественного отбора
- •Глава 4. Становление и развитие современной биологии (с середины XIX в. До начала XXI в.)
- •4.1. Изучение физико-химических основ жизни
- •4.1.1. Первые попытки создать специфическую физику и химию живого
- •4.1.2. Создание теорий химического строения, жиров, углеводов и белков
- •4.1.3. Появление калориметрии
- •4.1.4. Первые успехи в изучении природы биокаталитических реакций
- •4.1.5. Разработка биохимических основ учения о питании
- •4.1.6. Открытие витаминов и коэнзимов
- •4.1.7. Открытие гормонов
- •4.1.8. Создание новых методов
- •4.1.9. Структура и функции белков
- •4.1.10. Изучение структуры нуклеиновых кислот
- •4.1.11. Биосинтез белка
- •4.1.12. Решение проблемы аэробного дыхания
- •4.1.13. Создание представлений о системе биохимических обменных процессов
- •4.1.144. Исследования в области молекулярной биоэнергетики
- •4.1.15. Попытки реконструировать предбиологическую эволюцию
- •4.2. Микробиология и ее преобразующее воздействие на биологию
- •4.2.1. Открытие микроорганизмов
- •4.2.2. Учения о брожениях, открытие анаэробиоза
- •4.2.3. Опровержение л. Пастером теории самопроизвольного зарождения микроорганизмов
- •4.2.4. Формирование представлений о микробной природе инфекционных заболеваний. Подтверждение л.Пастером микробной теории инфекционных заболеваний
- •4.2.5. Золотой век медицинской микробиологии
- •4.2.6. Фагоциторная концепция и.И. Мечникова
- •4.2.7. Развитие гуморальной теории иммунитета
- •4.2.8. Практическое применение иммунизации и химиотерапии
- •4.2.9. Открытие антибиотиков
- •4.2.10. Разработка методов микробиологических исследований
- •4.2.11. Изучение участия микробов в природных процессах.
- •4.2.12. Открытие хемосинтеза. Создание почвенной и экологической бактериологии
- •4.2.13. Физиология и биохимия микроорганизмов
- •4.2.14. Изучение фотосинтезирующих и азотфиксирующих бактерий
- •4.2.15. Теория биохимического единства жизни
- •4.2.16. Морфология и цитология микроорганизмов
- •4.2.17. Систематика микроорганизмов, построение филогенетического древа
- •4.2.18. Молекулярная палеонтология
- •4.2.19. Практическое использование биосинтетической и трансформирующей деятельности микробов
- •4.2.20. Проблема управляемого культивирования
- •4.2.21. Основные этапы развития генетики микроорганизмов
- •4.2.22. Генетика бактерий
- •4.2.23. Изучение трансформации, трансдукции, конъюгации и лизогенной конверсии
- •4.3. Возникновение и развитие вирусологии
- •4.3. 1.Открытие вирусов
- •4.3.2. Биоразнообразие вирусов
- •4.3.3. Этапы развития вирусологии
- •4.3.4. Развитие концепции о природе вирусов
- •4.3.5. Принципы организации вирусов
- •4.3.6. Вирусы бактерий
- •4.3.7. Вирусы как возбудители заболеваний человека
- •4.3.8. Вирусы и рак
- •4.3.9. Применение вирусов
- •4.3.10. Интерферон
- •4.4. Развитие клеточной теории во второй половине XIX века, начало цитологических исследований, изучение структуры клетки
- •Развитие цитологии в первой половине XX века
- •Хромосомная теория наследственности
- •Новые методы исследований
- •Ультраструктура клетки
- •Проницаемость клеток и модели мембраны
- •Цитология во 1950-1980 гг.
- •Деление клеток и его регуляция
- •Симбиотическая теория
- •Современная клеточная теория
- •4.5. От экспериментальной эмбриологии к генетике эмбриогенеза
- •4.6. Основные направления в физиологии животных и человека
- •4.7. Экология и биосфера
- •4.8. Антропология и эволюция человека
- •Библиографический список
1.6. Методология об этапах развития научного знания
В качестве первого этапа развития научного знания выделяется этап обобщения, индуктивного вывода. На этом этапе посредством измерительных процедур исследователи получают "данные", которые составляют особую группу знаний, которые затем перерабатываются в обобщенные знания (Рис.1.3). Можно считать, что это – первая технологическая линия порождения и использования знаний, которую можно назвать преднаучной. Это согласуется с современным пониманием, что развитие научного знания – это процесс, важнейшие характеристики которого не могут быть втиснуты в схемы индуктивизма.
Щедровицкий Г.П. подчеркивает, что все проблемы индукции принадлежат принципиально донаучному этапу развития мышления. Эти структуры мышления имеют дело с миром явлений, и они не могут дать ответ на вопрос, как из мира, в котором все со всем связано, выделить такие относительно устойчивые и инвариантные образования, какими являются объекты.
Рис. 1.3. Этап индуктивного обобщения эмпирических данных.
Так, например, простое обобщение данных о движении тел не позволяет вывести ньютоновские законы движения. Законы движения Аристотеля – тела сохраняют свою скорость, пока и поскольку на них действуют силы, что тела падают тем скорее, чем они тяжелее. Законы движения Галилея и Ньютона: тела сохраняют скорость пока и поскольку на них не действуют силы; тела падают на землю одинаково скоро, независимо от их веса. Законы Аристотеля чувственные, а Г-Н абстрактно-логические. Первые – ложные, вторые – истинные. Но законы Аристотеля отражают реальную объективную действительность точнее, вернее, чем истинные законы Г-Н, взятые сами по себе.
Например, только благодаря тому, что так называемый "закон постоянства весовых соотношений" был принят в качестве принципа, выделяющего и задающего объект собственно химических исследований – можно сказать даже резче: в качестве задающего "химическое соединение" как объект изучения в его отличии от "физической смеси" – только благодаря этому химия смогла выделить свой предмет, окуклилась на базе этого представления о своем объекте и оформилась в самостоятельную науку.
Тем самым, для того, чтобы выйти за пределы индуктивизма нужно использовать внешние (по отношению к данным и полученным из них обобщенным знаниям) понятия – конструкции (Рис. 1.4).
Кант И.писал, что понятия сами по себе не бывают не истинными, ни ложными; ко лжи приводит неуместное употребления понятий. Для решения проблемы уместности применения тех или иных понятий или обобщенных форм знаний и вводятся онтологии, т.е. представления об объектах как таковых.
Онтология это такое представление об объекте, которое мы отождествляем с самим объектом (каким он является "на самом деле"), мы рассматриваем такое представление как сам объект. Этим онтологическое представление принципиально отличается от знания.
Известный математик Лебег писал: "Средний математик на вопрос, сколько будет два плюс два, всегда ответит, что четыре. Ему и невдомек, что это определяется жизнью объекта. Если я сажу двух зайчиков и двух лисичек – то получается два, или смешиваю одну жидкость с другой, то получается одна жидкость." Это не что иное, как разные онтологические картины.
Онтологическая картина – такое изображение объекта рассмотрения, которое в определенном процессе мышления рассматривается как сам объект, т.е. полагается точным и адекватным, абсолютно соответствующим самому объекту. В физике онтологической картиной является упомянутая выше ФКМ.
Можно привести пример разных онтологий из области философского языкознания: "люди организуют свое общение пользуясь языком" и "язык организует поведение и общение людей".
Онтологии настолько вплетаются (врастают, точнее формируют) нашу картину мира, что у нас создается впечатление, что в камере Вильсона мы видим сами частицы. Это потому, что мы соединяем в одно целое сложное знание и онтологические картины, и данные. Видим мы всегда только то, что знаем. Или резче: мы всегда видим только то, что знаем благодаря онтологии и из онтологии. Как говорил Г.В.Ф.Гегель: "Предметы видятся сквозь призму понятий".
Рис.1.4. Этап "наложения" онтологии на объект исследования
Но онтология может быть ошибочной, ложной и тогда появляется эксперимент. Галлией в отличие от Леонардо да Винчи, который всю жизнь занимался опытами, создает эксперимент и тем самым науку в современном смысле слова. А рядом из того же самого начала возникают модель и моделирование.
Эксперимент есть прямая и непосредственная проверка наших онтологий. Это есть реализация в деятельности (и, следовательно, на практике) нашего идеального объекта, представленного в онтологии, средствами и методами инженерии.
Не знания мы проверяем в эксперименте, а наши онтологические картины, наши идеальные объекты. Мы отвечаем на вопрос, можем ли мы создать такую ситуацию, которой получит реальное существование зафиксированный в нашей онтологической картине идеальный объект.
Это значит, что наряду с обычной практикой возникает, создается нами еще особая, экспериментальная практика. И из нее теперь начинают выводится как новые, экспериментальные факты и данные, так и новые знания, которые будучи единичными, трактуются нами как обобщенные (Рис.1.5).
И далее "факты" и "знания" начинают сопоставляться с уже имеющимися данными и знаниями, полученными в первой технологической линии, и псевдо-данными и псевдо-фактами, полученными во второй линии.
Рис.1.5. Этап получения новых экспериментальных фактов и данных
На следующем этапе развития науки основная задача состоит уже не в том, чтобы проверять реальность идеального объекта, а в том, чтобы получить на этом объекте новые знания – такие, которые мы, в силу тех или иных причин, не можем получить на наших практических и экспериментальных объектах. Для решения этой задачи создается модель как аналог экспериментального объекта.
Каждая конструкция-модель определяется и задается процедурой измерения, а измерение предполагает натуральный объект – (след пути, пройденного телом, количество рыбы в пруду, температура тела, и т.п.); последний же создается самой природой независимо от искусства и техники человека.
Описание исследуемого объекта даже в терминах модели не гарантирует адекватного прогноза поведения системы в неисследованных ранее условиях, то, что составляет ценность научного знания. Для имитации и воспроизведения будущего поведения объекта не хватает того, что получило название естественного закона.
Естественный закон – это определенное правило конструирования моделей, правило для нашей конструктивной деятельности. С помощью закона природа отразилась в мышлении и оно приобрело автономный характер. Закон есть некая рефлексия нашей конструктивной деятельности по построению моделей.
Научное мышление2 – это то, которое производит оестествление какой-то части своих правил конструирования; именно эта часть конструктивных правил образует научное ядро науки, а все остальные должны быть подчинены им и включены в их систему.
Уже Аристотель показал, что наука описывает не единичные и не эмпирические объекты, а "начала", т.е. конструктивную действительность, заданную категориями. Современные же методологические представления позволяют утверждать, что любые объекты науки представляют собой объективации и конструктивизации соответствующих форм научного познания и организации знаний.
На первый взгляд парадоксальным примером принципиальной важности теоретических представлений в формировании науки является астробиология. Задачей астробиологии является поиск внеземной жизни. Интересно, что в этой научной дисциплине эмпирического материала вообще нет, однако наука существует, причем весьма богатая содержанием и достаточно глубокой проработкой представлений о природе жизни вообще. Эта наука очень явно демонстрирует ключевую роль в науке именно теоретического знания, поскольку больше ничего в ней (пока) нет.
Важно отметить, что для того, чтобы сложилась наука, должен быть выделен некоторый идеальный предмет. Это значит, что наряду с собственно эмпирическим знанием строится модель объекта, и все описание строится в соответствии с этой моделью, а результаты относятся затем непосредственно к эмпирическому материалу. Хотя описания получаются на моделях, а модели отнесены к эмпирическому материалу, очень часто затем мы начинаем употреблять эти описания непосредственно по отношению к объекту и эмпирическому материалу. Кстати, в астробиологии в качестве эмпирического материала выступают разнообразные модели, включая формальные модели живого, создаваемые в рамках направления, которое называется "Искусственная жизнь" (Artificial Life).
Предметом называется область объектов и эмпирического материала, замещенную определенной моделью. Когда эмпирический материал выступает через призму этой модели и когда модель выступает как модель именно этого эмпирического материала, тогда становится возможным развертывание теоретических систем, которое происходит на уровне описания. Теоретические системы строятся по-разному, но характерно, что здесь должны быть особые знания – связки типа: "если будут такие-то и такие-то свойства, то затем будет то-то и то-то".
По Щедровицкому любая достаточно развитая наука может быть представлена в следующем наборе блоков (Рис.1.6). Степень и качество заполнения этих блоков характеризует зрелость научного предмета. Причем проблемы внутри научного предмета понимаются как разрывы между наполнениями разных блоков, составляющих систему научного предмета.
Рис.1.6. Блок-схема зрелой научной дисциплины
Данная блок-схема может быть использована для сравнения состояния дел в биологии и биофизике.