Экзамен / КСЕ (Концепции современного естествознания) / lekcii_estestvoznanie / 1 Характерные черты науки КСЕ

О таком многофункциональном явлении как наука можно сказать, что это:

1) отрасль культуры;

2) способ познания мира;

3) специаль­ный институт (в понятие института здесь входит не только высшее учебное заведение, но и наличие научных обществ, академий, лабо­раторий, журналов и т. п.).

По каждой из данных номинаций наука соотносится с други­ми формами, способами, отраслями, институтами. Для того, чтобы эти взаимоотношения прояснить, нужно выявить специфические черты науки, прежде всего те, которые отличают ее от остального. Каковы они?

Наука УНИВЕРСАЛЬНА — в том смысле, что она сообщает знания, истинные для всего универсума при тех условиях, при которых они добыты человеком.

Наука ФРАГМЕНТАРНА — в том смысле, что изучает небытие в целом, а различные фрагменты реальности или ее парамет­ры, а сама делится на отдельные дисциплины.

Вообще понятие бы­тия как философское не применимо к науке, представляющей собой частное познание. Каждая наука как таковая есть определенная проекция на мир, как бы прожектор, высвечивающий области, пред­ставляющие интерес для ученых в данный момент.

Наука ОБЩЕЗНАЧИМА — в том смысле, что получаемые ею знания пригодны для всех людей, и ее язык — однозначный, по­скольку наука стремится как можно более четко фиксировать свои термины, что способствует объединению людей, живущих в самых разных уголках планеты.

Наука ОБЕЗЛИЧЕННА — в том смысле, что ни индивиду­альные особенности ученого, ни его национальность или место про­живания никак не представлены в конечных результатах научного познания.

Наука СИСТЕМАТИЧНА—в том смысле, что она имеет оп­ределенную структуру, а не является бессвязным набором частей.

Наука НЕЗАВЕРШЕННА — в том смысле, что хотя научное знание безгранично растет, оно все-таки не может достичь абсолют­ной истины, после которой уже нечего будет исследовать.

Наука ПРЕЕМСТВЕННА — в том смысле, что новые знания определенным образом и по определенным правилам соотносятся со старыми знаниями.

Наука КРИТИЧНА—в том смысле, что всегда готова поста­вить под сомнение и пересмотреть свои даже самые основополагаю­щие результаты.

Наука ДОСТОВЕРНА—в том смысле, что ее выводы требу­ют, допускают и проходят проверку по определенным, сформулиро­ванным в ней правилам.

Наука ВНЕМОРАЛЬНА — в том смысле, что научные ис­тины нейтральны в морально-этическом плане, а нравственные оценки могут относиться либо к деятельности по получению знания (этика ученого требует от него интеллектуальной честности и му­жества в процессе поиска истины), либо к деятельности по его при­менению.

Наука РАЦИОНАЛЬНА—в том смысле, что получает зна­ния на основе рациональных процедур и законов логики и доходит до формулирования теорий и их положений, выходящих за рамки эм­пирического уровня.

Наука ЧУВСТВЕННА — в том смысле, что ее результаты требуют эмпирической проверки с использованием восприятия, и только после этого признаются достоверными.

Эти свойства науки образуют шести диалектических пар, со­относящихся друг с другом: универсальность —- фрагментарность, общезначимость — обезличенность, систематичность — незавер­шенность, преемственность — критичность, достоверность — вне-моральность, рациональность — чувственность.

Кроме того, для науки характерны свои особые методы и структура исследований, язык, аппаратура. Всем этим и определя­ется специфика научного исследования и значение науки.

2 Уровни естественнонаучного познания

Изучение естествознания нужно не только для того, чтобы мы как культурные люди знали и разбирались в его результатах, но и для по­нимания самой структуры нашего мышления. Итак, мы отправляем­ся в безбрежное море познания. Предположим, что вместе с Ньюто­ном мы лежим под деревом и наблюдаем, падение яблока, которое, по преданию, натолкнуло Ньютона на открытие закона всемирного тяго­тения. Яблоки падали на голову не только Ньютона, но почему именно он сформулировал закон всемирного тяготения? Что помогло ему в этом: любопытство, удивление (с которого, по Аристотелю, начинает­ся научное исследование) или, быть может, он и до этого изучал тяго­тение, и падение яблока было не начальным, а завершающим момен­том его раздумий? Как бы то ни было, мы можем согласиться с леген­дой в том, что именно обычный эмпирический факт падения яблока был отправной точкой для открытия закона всемирного тяготения. Будем считать эмпирические факты, т. е. факты нашего чувственного опыта, исходным пунктом развития естествознания.

Итак, мы начали наше научное исследование, точнее оно нача­лось с нами. Так или иначе, мы зафиксировали первый эмпиричес­кий факт, который, коль скоро он стал отправной точкой научного исследования, стал тем самым научным фактом.

Что дальше? Выдающийся французский математик начала века А. Пуанкаре, описывая в своей книге «Наука и метод» работу ученого, говорил следующее: «Наиболее интересными являются те факты, которые могут служить свою службу многократно, которые могут повторяться». Да, дей­ствительно так, потому что ученый хочет вывести законы развития природы, т. е. сформулировать некие положения, которые были бы верны во всех случаях жизни для однотипного класса явлений. Для этого ученому нужны множество одинаковых фактов, которые потом он мог бы единообразно объяснить. Ученые, продолжает Пуанкаре, «должны предпочитать те факты, которые нам представляются про­стыми, всем тем, в которых наш грубый глаз различает несходные составные части».

Итак, мы должны ждать падения новых яблок, чтобы опреде­лить, действительно ли они падают всегда. Это уже можно назвать способом или методом исследования. Он называется наблюдением и в некоторых областях естествознания остается единственным и главным эмпирическим методом исследования. Например, в астро­номии. Правда, с помощью визуальных наблюдений мы мало что увидим. Чтобы наблюдать «большой мир» (мегамир) нужны мощные телескопы и радиотелескопы, которые улавливают космические из­лучения. Это тоже наблюдение, хотя и более сложное.

Однако в нашем случае нет нужды ждать падения яблок. Мы можем потрясти яблоню и посмотреть, как будут вести себя яблоки, т. е. провести эксперимент, испытать объект исследований. Экспери­мент представляет собой как бы вопрос, который мы задаем природе и ждем от нее ясного ответа. «Эйнштейн говорил, что природа отве­чает «нет» на большинство задаваемых ей вопросов и лишь изредка от нее можно услышать более обнадеживающее «может быть». Ка­ков бы ни был ответ природы — «да» или «нет», — он будет выражен на том же теоретическом языке, на котором был задан вопрос» Отли­чительной особенностью научного эксперимента является то, что его должен быть способен воспроизвести каждый исследователь в лю­бое время.

Трясение яблони, как простейший из возможных экспериментов, убеждает нас, что все яблоки ведут себя совершенно одинаково. Однако, чтобы вывести физический закон, мало одних яблок. Нужно рассмотреть и другие тела, причем чем меньше они похожи друг на друга, тем лучше. Здесь вступает в силу второе правило, противопо­ложное первому. «Таким образом, интерес представляет лишь ис­ключение» .Оказывается, что многие тела тоже падают на Землю, как буд­то на них действует некая сила. Можно предположить, что это одна и та же сила во всех случаях. Но на Землю падают не все тела. Это не относится к Луне, Солнцу и другим небесным телам, имеющим боль­шую массу или удаленным от Земли на значительное расстояние, Налицо различие в поведении тел, над которым тоже стоит заду­маться. Есть ли что-либо общее в поведении тел, которые на первый взгляд ведут себя совершенно различно? «Однако мы должны сосре­доточить свое внимание главным образом не столько на сходствах и различиях, сколько на тех аналогиях, которые часто скрываются в кажущихся различиях» . Найти аналогии в различиях — необходимый этап научного исследования.

Не над всеми телами можно провести эксперимент. Например, небесные светила можно только наблюдать. Но мы можем объяснить их поведение действием тех же самых сил, направленных не только в сторону Земли, но и от нее. Различие в поведении таким образом

можно объяснить количеством силы, определяющей взаимодейст­вие двух или нескольких тел.

Если же мы все-таки считаем эксперимент необходимым, то можем провести его на моделях, т. е. на телах, размеры и масса кото­рых пропорционально уменьшены по сравнению с реальными тела­ми. Результаты модельных экспериментов можно считать пропорциональными результатам взаимодействия реальных тел.

Но и модельный эксперимент не является последним из воз­можных. Может иметь место мысленный эксперимент. Для этого по­надобится представить себе тела, которых вообще не существует в реальности, и провести над ними эксперимент в уме. Значение представления, связанного с проведением мысленного или идеального эксперимента, хорошо объясняют в своей книге «Эволюция физики» А. Эйнштейн и Л. Инфельд. Дело в том, что все понятия, т. е. слова, имеющие определенное значение, которыми пользуются ученые являются не эмпирическими, а рациональными, т. е. они не берутся нами из чувственного опыта, а являются творческими произведени­ями человеческого разума. Для того, чтобы ввести их в расчеты, не­обходимы идеальные представления, например, представления об идеально гладкой поверхности, идеально круглом шаре и т. п. Такие представления называются идеализациями.

В современной науке надо быть готовым к идеализированным экспериментам, т. е. мысленным экспериментам с применением иде­ализации, с которых (а именно, экспериментов Галилея) и началась физика Нового времени. Представление и воображение (создание и использование образов) имеет в науке большое значение, но в отли­чие от искусства — это не конечная, а промежуточная цель исследо­вания. Главная цель науки - выдвижение гипотез, и теория как эм­пирически подтвержденная гипотеза.

Понятия играют в науке особую роль. Еще Аристотель считал, что, описывая сущность, на которую указывает термин, мы объясня­ем его значение. А его имя — знак вещи. Таким образом, объяснение термина (а это и представляет собой определение понятия) позволя­ет нам понять данную вещь в ее глубочайшей сущности («понятие» и «понять» — однокоренные слова), По мнению К. Поппера, если в обычном словоупотреблении мы сначала ставим термин, а затем оп­ределяем его (например: «щенок—это молодой пес»), то в науке име­ет место обратный процесс. Научную запись следует читать справа налево, отвечая на вопрос: как мы будем называть молодого пса, а не что такое щенок. Вопросы типа «что такое жизнь? » не играют в науке

никакой роли, и вообще определения как таковые не играют в науке заметной роли, в отличие, скажем, от философии. Научные термины и знаки - не что иное, как условные сокращения записей, которые иначе заняли бы гораздо больше места.

Формирование понятий относится к следующему уровню ис­следований, который является не эмпирическим, а теоретическим. Но прежде мы должны записать результаты эмпирических исследо­ваний, с тем, чтобы каждый желающий мог их проверить и убедиться в их правильности.

Ученые должны, пишут А. Эйнштейн и Л. Инфельд, Собирать неупорядоченные факты и своим творческим мышлением делать их связанными и понятными. Поэтому их можно сравнить с детектива­ми. Но в отличие от детектива, который только расследует дело, «уче­ный должен, по крайней мере, отчасти, сам совершить преступление, затем довести до конца исследование. Более того, его задача состоит в том, чтобы объяснить не один только данный случай, а все связанные с ним явления, которые происходили или могут еще произойти»

На основании эмпирических исследований могут быть сдела­ны эмпирические обобщения, которые имеют значение сами по себе. В науках, которые называют эмпирическими, или описательными, как, скажем, геология, эмпирические обобщения завершают иссле­дование, в экспериментальных, теоретических науках это только начало. Чтобы двинуться дальше, нужно придумать удовлетвори­тельную гипотезу, объясняющую (в нашем примере) падение тел. Самих по себе эмпирических фактов для этого недостаточно. Необ­ходимо все предшествующее знание, касающееся данной проблемы, прежде всего, в нашем случае, знание принципов механики, напри­мер, представление о связи движения тела с приложением к нему силы, действующей в направлении движения (в данном случае, к Земле), т. е. знание трех законов механики, которые сформулировал тот же Ньютон до закона всемирного тяготения.

На теоретическом уровне помимо эмпирических фактов тре­буются понятия, которые создаются заново или берутся из других (преимущественно ближайших) разделов науки. В данном случае это понятия массы и силы, которые были для Ньютона основными при выведении законов механики. Эти понятия должны быть опре­делены и представлены в краткой форме в виде слов (называемых в науке терминами) или знаков (в том числе математических), кото­рые имеют каждый строго фиксированное значение.

«Эмпирическое обобщение опирается на факты, индуктивным путем собранные, не выходя за их пределы и не заботясь о согласии или несогласии полученного вывода с другими существующими представлениями о природе» При гипотезе принимается во внимание

какой-нибудь один или несколько важных признаков явления и на основании только их строится представление о явлении, без внима­ния к другим его сторонам. Научная гипотеза всегда выходит за пре­делы фактов, послуживших основой для ее построения».

При выдвижении какой-либо гипотезы принимается во внима­ние не только ее соответствие эмпирическим данным, но и некоторые методологические принципы, получившие название критериев просто­ты, красоты, экономии мышления и т. п. «Я считаю, как и Вы,— говорил Гейзенберг Эйнштейну,— что простота природных законов носит объ­ективный характер, что дело не только в экономии мышления. Когда са­ма природа подсказывает математические формы большой красоты и простоты, — под формами я подразумеваю здесь замкнутые системы основополагающих постулатов, аксиом и т. п., — формы, о существова­нии которых никто еще не подозревал, то поневоле начинаешь верить, что они «истинны», т. е. что они выражают реальные черты природы».

После выдвижения определенной гипотезы (научного предпо­ложения, объясняющего причины данной совокупности явлений) ис­следование опять возвращается на эмпирический уровень для ее проверки. При проверке научной гипотезы должны проводиться но­вые эксперименты, задающие природе новые вопросы, исходя из' сформулированной гипотезы. Цель — проверка следствий из этой, гипотезы, о которых ничего не было известно до ее выдвижения.

Бели гипотеза выдерживает эмпирическую проверку, то она приобретает статус закона (или, в более слабой форме, закономерно­сти) природы. Если нет — считается опровергнутой, и поиски иной, более приемлемой, продолжаются. Научное предположение остает­ся, таким образом, гипотезой до тех пор, пока еще не ясно подтверж­дается она эмпирически или нет. Стадия гипотезы не может быть в науке окончательной, поскольку все научные положения в принципе эмпирически опровергаемы, и гипотеза рано или поздно или стано­вится законом или отвергается.

Принцип фальсифицируемости научных положений, т. е. их свойство быть опровергаемыми на практике, остается в науке непре­рекаемым. «В той степени, в которой научное высказывание говорит о реальности, оно должно быть фальсифицируемо, а в той степени, i которой оно не фальсифицируемо, оно не говорит о реальности». Отсю­да можно сделать вывод, что главное в науке сам процесс духовно­го роста, а не результат его, который более важен в технике.

«Нам следует привыкнуть понимать науку не как «совокуп­ность знаний», а как систему гипотез, т. е. догадок и предвосхищений которые в принципе не могут быть обоснованы, но которые мы используем до тех пор, пока они выдерживают проверки, и о которых мы никогда не можем с полной уверенностью говорить, что они «истинны», «более или менее достоверны» или даже «вероятны». Последнее относится к попытке Р. Карнапа разработать способы определения вероятности истинности гипотезы по степени ее подтверждения.

Проверочные эксперименты ставятся таким образом, чтобы не столько подтвердить, сколько опровергнуть данную гипотезу. «Итак, если установлено какое-нибудь правило, то прежде всего мы должны исследовать те случаи, в которых это правило имеет больше всего шансов оказаться неверным». Эксперимент, который направлен на опровержение данной гипоте­зы, носит название решающего эксперимента. Именно он наиболее важен для принятия или отклонения гипотезы, так как одного его до­статочно для признания гипотезы ложной.

Вопрос об объективном статусе научного закона до сих пор является одним из наиболее дискуссионных в методологии есте­ствознания. Еще Аристотель (благодаря философскому разделению явления и сущности) выдвинул положение, что наука изуча­ет роды сущего. В современном понимании это и есть то, что назы­вают законом природы. Существуют естественные законы, или законы природы, и нормативные законы, или нормы, запреты и заповеди, т. е. правила, которые требуют определенного образа поведения. Нормативный закон может быть хорошим или плохим, но не «истинным» или «ложным». Если этот закон имеет значение, то он может быть нарушен, а если его невозможно нарушить, то он поверхностен, и не имеет смысла. В противоположность норма­тивным, естественные законы описывают неизменные регуляр­ности, которые либо есть, либо нет. Их свойствами являются пе­риодичность и всеобщность какого-либо класса явлений, т. е. не­обходимость их возникновения при определенных, точно форму­лируемых условиях.

Закон природы, по Пуанкаре, — наилучшее выражение гар­монии мира. «Закон есть одно из самых недавних завоеваний челове­ческого ума; существуют еще народы, которые живут среди непре­рывного чуда и которые не удивляются этому. Напротив, мы должны были бы удивляться закономерности природы. Люди просят своих богов доказать их существование чудесами; но вечное чудо в том, что чудеса не совершаются беспрестанно. Потому-то мир и божественен, и полон гармонии. Если бы он управлялся произволом, то, что до­казывало бы нам, что он не управляется случаем? Этим завоеванием закона мы обязаны астрономии, и оно-то и создает величие этой науки, еще большее, чем материальное величие изучаемых ею предме­те».

Итак, естествознание изучает мир с целью творения законов его функционирования, как продуктов человеческой деятельности, отра­жающих периодически повторяющиеся факты действительности.

О практическом значении познания законов природы Пуанка­ре пишет так: «Завоевания промышленности, обогащение стольких практических людей, никогда не увидели бы света, если бы сущест­вовали только люди практики. Необходимо, следовательно, чтобы кто-то думал за тех, кто не любит думать; а так как последних чрез­вычайно много, то необходимо, чтобы каждая из наших мыслей при­носила пользу столь часто, сколь это возможно, и именно поэтому всякий закон будет тем более ценным, чем более он будет общим».

Совокупность нескольких законов, относящихся к одной обла­сти познания, называется теорией. В случае, если теория в целом не получает убедительного эмпирического подтверждения, она может быть дополнена новыми гипотезами, которых, однако, не должно быть слишком много, так как это подрывает доверие к теории.

Подтвержденная на практике теория считается истинной вплоть до того момента, когда будет предложена новая теория, лучше объясняющая известные эмпирические факты, а также новые эмпирические факты, которые стали известны уже после принятия данной теории и оказались противоречащими ей.

Итак, наука строится из наблюдений, экспериментов, гипотез, теорий и аргументации. Наука в содержательном плане — это сово­купность эмпирических обобщений и теорий, подтверждаемых на­блюдением и экспериментом. Причем творческий процесс создания теорий и аргументации в их поддержку играет в науке не меньшую роль, чем наблюдение и эксперимент.

Происхождение и эволюция жизни

Одним из наиболее трудных и в то же время интересных в современ­ном естествознании является вопрос о происхождении жизни. Он труден потому, что, когда наука подходит к проблемам развития как создания качественно нового, она оказывается у предела своих воз­можностей как отрасли культуры, основанной на доказательстве и экспериментальной проверке утверждений.

Ученые сегодня не в состоянии воспроизвести процесс возникновения жизни с такой же точностью, как это было несколько миллиардов лет назад. Даже наиболее тщательно поставленный опыт будет лишь модельным экспериментом, лишенным ряда факторов, сопровождавших появление живого на Земле. Трудность ме­тодологическая — в невозможности проведения прямого экспери­мента по возникновению жизни (уникальность этого процесса препятствует использованию основного научного метода).

Вопрос о происхождении жизни интересен не только сам по себе, но и тесной связью с проблемой отличия живого от неживого, а также связью с проблемой эволюции жизни. В чем сущность живого? Как и насколько механизмы эволюции действовали при зарождении жизни?

3 Отличие живого от неживого

Итак, что такое живое и чем оно отличается от неживого. Есть не­сколько фундаментальных отличий в вещественном, структурном и функциональном планах. В вещественном плане в состав живого обязательно входят высокоупорядочные макромолекулярные орга­нические соединения, называемые биополимерами, — белки и нук­леиновые кислоты (ДНК и РНК). В структурном плане живое отли­чается от неживого клеточным строением. В функциональном плане для живых тел характерно воспроизводство самих себя. Устойчи­вость и воспроизведение есть и в неживых системах. Но в живых телах имеет место процесс самовоспроизведения. Не что-то воспроизводит их, а они сами. Это принципиально новый момент.

Также живые тела отличаются от неживых наличием обмена веществ, способностью к росту и развитию, активной регуляцией своего состава и функций, способностью к движению, раздражимос­тью, приспособленностью к среде и т. д. Неотъемлемым свойством живого является деятельность, активность. «Все живые существа должны или действовать, или погибнуть. Мышь должна находиться в постоянном движении, птица летать, рыба плавать и даже расте­ние должно расти» .

Однако строго научное разграничение живого и неживого встречает определенные трудности. Имеются как бы переходные формы от нежизни к жизни. Так, например, вирусы вне клеток дру­гого организма не обладают ни одним из атрибутов живого. У них есть наследственный аппарат, но отсутствуют основные необходимые для обмена веществ ферменты, и поэтому они могут расти и размно­жаться, лишь проникая в клетки организма-хозяина и используя его ферментные системы. В зависимости от того, какой признак мы счи­таем самым важным, мы относим вирусы к живым системам или нет.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.