При анализе динамики развития науки?

Концепция научно-исследовательских программ, предло­женная И. Лакатосом, возникла как попытка установления таких механизмов и структур в динамике науки, которые адек­ватно описывали бы и период «нормальной науки», и меха­низм смены парадигм в науке.

Лакатос предлагает следующую структуру научно-иссле­довательской программы:

1. «Жесткое ядро» программы.

2. «Защитный пояс» вспомогательных гипотез.

3. «Негативная эвристика».

4. «Позитивная эвристика».

Основной единицей научного знания в методологии Лака-тоса является не изолированная теория или совокупность тео­рий, а более емкая формация — научно-исследовательская программа, объединяющая серию теорий в рамках «жесткого ядра» программы. В этом смысле «жесткое ядро» программы сопоставимо с понятием куновской парадигмы. Существова­ние «жесткого ядра» — необходимое условие самого процесса научного исследования, обеспечивающее период «нормаль­ной науки». «Жесткое ядро» программы принимается кон­венционально (по соглашению), однако в рамках данной на­учно-исследовательской программы оно пересмотру не под­лежит.

Теоретической критике и эмпирическому опровержению подвергаются лишь гипотезы «защитного пояса». Пояс пото­му и называется защитным, что изменения в нем не затрагивают «жесткого ядра». С течением времени исследователь­ская программа порождает множество теорий, каждая из ко­торых имеет одно и то же «жесткое ядро». Сменяемость теорий в рамках одной исследовательской программы возможна лишь вследствие изменений вспомогательных гипотез.

Подвергать «жесткое ядро» фальсификации в рамках дан­ной научно-исследовательской программы строго запрещено.

Негативная эвристика представляет собой методологические регулятивы и принципы, призванные исключать любые по­пытки объяснения, не согласованные с «жестким ядром» про­граммы, а также предохранять «жесткое ядро» теории от экс­периментального опровержения. И даже если в рамках про­граммы назревают аномалии при решении проблем, их можно не принимать во внимание, а продолжать исследование тех задач, которые решаемы.

Направление научных разработок определяет позитивная эв­ристика. Она определяет проблемы для исследования, выде­ляет «защитный пояс» вспомогательных гипотез, предвидит ано­малии, вырабатывает план превращения их в подтверждающие примеры или же, фиксируя, оставляет их решение на более позднее время, если они не могут быть устранены изменением вспомогательных гипотез. И лишь когда активная сила пози­тивной эвристики ослабевает, аномалиям может быть уделено большее внимание. Исходным пунктом лакатосовской концеп­ции является поддерживание старой научно-исследовательской программы, ее «жесткого ядра», несмотря на аномалии, до тех пор, пока эта программа прогрессирует, до выдвижения новой, более прогрессивной программы. Научные революции связаны со сменой научно-исследовательских программ, заме­ной «жесткого ядра» старой программы «жестким ядром» но­вой. Все вышеназванные понятия, как-то: культурный фон, стиль мышления, тип научной рациональности, научная кар­тина мира, научная парадигма, научно-исследовательская программа — играют важную роль при исследовании структуры и Динамики естественнонаучного знания, охватывают многие аспекты этого исследования и, безусловно, имеют свой круг Опросов, где каждая из концепций оказывается предпочти­тельней других, «срабатывает» лучшим образом. Но круг этих Опросов так или иначе ограничен, что является следствием ограниченности предложенных методологий либо их недоста­точной структурированностью.

Понятия типа научной рациональности и стиля мышления имеют, по существу, одно и то же содержание, это — близ­кие, даже идентичные понятия. Главная особенность их со­стоит в том, что они отражают уже произошедшие в науке перемены. Они являются достаточно широкими, но практи­чески никак не структурированными. Что, соответственно, и определяет границы функционирования этих понятий в на­уке. При всей привлекательности концепции «парадигмы» Куна, ввиду ее слабой структурированности остаются невыясненными узловые проблемы развития научного знания, а именно, проблема генезиса нового знания, проблема выбора между конкурирующими научными теориями, проблемы кри­териев истинности знания и т.д. Что касается научной карти­ны мира, то в рамках этой концепции вопрос о механизмах смены научных теорий остается также неразрешенным. В этом смысле концепция научно-исследовательских программ обла­дает наибольшими возможностями для описания реального процесса развития научного знания. Она имеет определен­ную структуру, что позволяет проводить содержательный ана­лиз элементов этой структуры, сочетает в себе глубокий ис­торизм и динамизм в понимании научного процесса. Однако формирующийся в настоящее время постнеклассический тип научной рациональности заостряет внимание на характере развития науки как самоорганизующемся процессе. Именно подобного подхода недоставало Лакатосу в предлагаемой им методологии, что и обусловило определенные недостатки его концепции. Научно-исследовательская программа была мо­дифицирована в формацию физических исследовательских про­грамм, в рамках которой наиболее четко удается проследить эволюцию концепций, составляющих содержание физики как наиболее развитой естественнонаучной дисциплины.

Содержание понятия физической исследовательской программы

Физическая исследовательская программа базируется на ос­новных понятиях и отношениях концепции научно-иссле­довательской программы Лакатоса, но с тем важным уточ­нением, что в основе «жесткого ядра» лежит не фундамен­тальная, а базисная теория. Здесь проводится различие между фундаментальной и базисной теорией. Фундаментальная тео­рия является конкретной теорией специального класса явле­ний. Базисная же должна быть представлена в такой обобщен­ной и абстрактной форме, которая допускает ее соединение с достаточно широким классом специальных конкретизации и дополнительных гипотез. То есть базисная теория представля­ет собой синтез нескольких фундаментальных теорий, форми­руется с признаками системообразующей целостности. Имен­но этот фактор лежит в основе отличия базисной теории от фундаментальной. Так что не всякая фундаментальная теория становится базисной. «Жесткое ядро» лакатосовской модели, используя различные гипотезы из защитного пояса, обеспечи­вает развитие какой-то одной конкретной фундаментальной теории. Базисная же теория использует дополнительные гипо­тезы не только для защиты одной теории, но способна соеди­няться с различными объектами исследований, формируя тем самым целый ряд фундаментальных теорий разнокачественных объектов. Так, например, квантовая теория поля как базис­ная теория формирует целый ряд фундаментальных теорий: атомную физику, ядерную физику, физику элементарных час­тиц, физику кварков и т.д. Именно базисные теории дают воз­можность для развертывания в рамках программы концепций, имеющих трансдисциплинарный характер.

Базисная теория, так же как и «жесткое ядро» концепции Лакатоса, включает в себя определенные положения, имеющие сугубо социокультурное происхождение. В содержании научного знания всегда имеются такие образы, происхождение которых внеэмпирично, которые внедряются в науку как бы «извне», являясь элементами культуры данной эпохи. Приме­ром этого может служить атом Демокрита или понятие пустоты. Это так называемые «затравочные образы» теории (С.Н. Жа­ров). Важно то, что «затравочные» образы полностью не «растворяются» даже в содержании развитой теории, а функциони­рует в ней как системообразующее, логически необходимое ядро теоретического образа и формируют соответствующие принци­пы, на основе которых строится научная теория. Механизм ре­волюционных изменений в науке, возникновения новых исследовательских программ связан как раз с пересмотром этих принципов. Потому чрезвычайно важно фиксировать и иссле­довать затравочные образы в базисной теории, существующей научно-исследовательской программы.

14. Какие типы физическихисследовательских программ имениместо в ходе развитияестествознания?

Выделяют 4 физические исследовательские программы, сменяющие друг друга в истории развития науки:

• механистическая исследовательская программа;

• релятивистская исследовательская программа;

• квантово-полевая исследовательская программа;

• современная физическая исследовательская программа — единая теория поля.

Механистическая исследовательская программапредпосылкой своего возникновения имеет механику Ньютона. «Затравоч­ными образами» (С.Н. Жаров) ньютоновской механики выступают атомы (корпускулы) и пустота, а также абсолют­ное пространство и абсолютное время. Исходные принципы механики Ньютона являлись нематематизированными, одна­ко, базируясь на них, он получил математизированные след­ствия, ввел математическую символику для описания фун­даментальных понятий физики и создал фундаментальную те­орию — механику материальной точки. Понятие материальной точки впервые введено Л. Эйлером, он же продолжает дея­тельность Ньютона и рассматривает большое число задач дви­жения свободной точки в пустоте и в среде с сопротивлением, а также исследует движение систем связанных точек. Это пос­ледовательно приводит его к созданию фундаментальной тео­рии — механики твердого тела. Создание базисной теории ме­ханистической исследовательской программы следует связы­вать с именем Ж. Лагранжа и его последователей — У. Гамильтона, П. Лапласа, Якоби и др. Обобщив достижения в области механики точки, связанных точек, движущихся по различным поверхностям, механики твердого тела, гидроди намики, теории машин и др., Лагранж находит общий аналитический методрешения различных механических задач. В дальнейшем базисная теория — аналитическая механика, соединяясь с различными классами различных объектов, приводит формированию фундаментальных теорий, таких как механика небесных тел, гидродинамика, аэродинамика, механика твердого тела, теория упругости и т.д. Механистическая идеологи господствовала на всем горизонте научных исследований вплоть до XX в. Однако возникли физические теории, которые я могли быть интерпретированы в рамках механистической исследовательской программы — это термодинамика и электродинамика. Необходимость устранения возникших несогласованностей и коллизий привела к возникновению новой физической программы — релятивистской.

Релятивистская исследовательская программасвоим возник­новением обязана попытке построения простой, свободной от противоречий электродинамики движущихся тел. Это по­строение было успешно осуществлено А. Эйнштейном в со­зданной им специальной теории относительности (СТО). Те­ория относительности базируется на новом взгляде на приро­ду пространства и времени и является, по существу, новой кинематической теорией, критически переосмысливающей понятия пространства и времени ньютоновской механики. Н смену пространству Евклида в СТО приходит четырехмерное псевдоевклидово пространство Минковского, в котором вре­мя по своему месту в физических уравнениях эквивалент трем пространственным координатам. В специальной теории относительности пространство и время не могут быть рассмотрены независимо друг от друга, а речь идет о четыре мерном пространстве-времени. Четырехмерный формализм позволил создать адекватный математический аппарат обобщенного описания специальной теории относительное, то есть создать базисную теорию релятивистской исследовательской программы. Все фундаментальные физические теории в последствии были переформулированы в четырехмерном формализме.

Несмотря на революционность специальной теории относительности, на возникновение на ее основе новой релятивистской исследовательской программы, включающей в себя ньютоновскую механику как свой предельный случай, релятивистская исследовательская программа не привела к новому типу научной рациональности. Здесь возникает совершенно иной взгляд на пространство-время, однако вся эво­люция физических явлений сохраняет идеал — классическое описание в смысле жесткой причинно-следственной, детер­минированной связи явлений.

Стремление распространить принцип относительности на любые типы движения приводит Эйнштейна к созданию об­щей теории относительности (ОТО).Общая теория отно­сительности лежит в основе космологии — науки о проис­хождении и эволюции Вселенной. Несмотря на широкий ди­апазон и спектр математических обобщений, используемых в построении ОТО, на сегодняшний день она может рассмат­риваться как фундаментальная теория, а именно, как классическая теория гравитации. По всей видимости, только син­тез ОТО и квантовой теории поля приведет к построению ба­зисной теории четвертой из рассматриваемых нами физических исследовательских программ — единой теории поля.

Квантово-полевая исследовательская программа.Гениальная идея, высказанная Максом Планком, о дискретном характере изучения, о корпускулярной природе света привела к возникновению квантовой механики. Квантовая механика фундаментальная теория, позволяющая описывать поведение объектов в микромире. Основополагающей в квантовой механике является идея о том, что корпускулярно-волновая двойственность свойств, установленная для света, имеет универсальный характер и распространяется на все объекты микро мира. Синтез релятивистской исследовательской программы и квантовой теории привел к созданию квантовой электродинамики — фундаментальной теории, описывающей элект­ромагнитные взаимодействия.-

Именно на основе этой фундаментальной теории была в даль­нейшем разработана базисная теория квантово-полевой ис­следовательской программы, описывающей любые взаимодействия микрочастиц — электромагнитные, сильные, слабые. На протяжении всей истории возникновения и становле­ния квантово-полевой исследовательской программы имело место формирование нового неклассического типа научной - рациональности, нового стиля мышления ученых, резко размежевывающегся с привычным классически-механистическим. Единая теория поля.На современном этапе предпринята попытка построения единой теории поля — новой физической исследовательской программы, в которой удалось бы объеди­нить известные четыре типа физических взаимодействий — гравитационное, электромагнитное, сильное и слабое в единое суперсимметричное суперполе. В рамках данной программы предполагается рассмотрение эволюции Вселенной из этого суперсимметричного состояния, в котором вся материя пред­ставлена только физическим вакуумом. Спонтанное наруше­ние симметрии вакуума в процессе расширения Вселенной и приводит к многообразию физического мира. Успех построе­ния единой теории поля связан с возможностью осуществле­ния синтеза общей теории относительности и квантовой тео­рии поля.

Разрабатываемая программа имеет целостно-синергетическую направленность и способствует формированию постнеклассического типа научной рациональности.

15. Основные концепциимеханистической исследовательскойпрограммы

1. Концепция использования математики как языка физи­ческой науки.

В 1687 г. выходит трехтомный труд И. Ньютона «Мате­матические начала натуральной философии», написанный в соответствии с «Началами геометрии» Евклида в духе классического образца того времени. Работа Ньютона стала ос­новой новой методологии естествознания, отводившей мате­матике более значительную и фундаментальную роль, чем это было в работах его предшественников. Вслед за Галилеем Нью­тон считал важнейшим делом в основу получения естествен­нонаучных понятий, принципов и законов заложить не физи­ческие гипотезы, а математические посылки, которые сами были бы выводимы из экспериментов и наблюдений.

Ю. Вигнер в работе «Непостижимая эффективность мате­матики в естественных науках» обращает внимание на чрез­вычайную эффективность математики в естественных науках. Самый важный факт состоит в том, что все картины приро­ды, рисуемые наукой, которые только могут находиться в согласии с данными наблюдений, — картины математичес­кие. Очень нередко чисто математическиерассуждения при­водят к предсказанию нового ряда явлений.

Таким образом, начиная, с формирования механистичес­кой исследовательской программы трансдисциплинарной кон­цепцией естествознания становится концепция матема­тического обоснования явлений природы, являющаяся раз­витием платоновско-пифагорейской традиции описания мира.

2. Концепция пространственно-временных отношений в при­роде.

Пространство и время являются основными категориями в Физике, ибо большинство физических понятий вводятся по средством операциональных правил, в которых используются расстояния в пространстве и время. В то же время пространство и время относятся к фундаментальным понятиям культуры

3. Концепция иерархического строения материи и континуалистского характера движения.

В основу иерархического строения вещества кладется атом Демокрита, который в Новое время рассматривается как экспериментально исследуемая частица. Любая вещь считается состоящей из атомов и может быть разложена на свои составляющие. Атом рассматривается как первичный «кирпичик» вещества, который неделим, неизменен, вечен. Атомистическая (корпускулярная) концепция содержит в себе представление о дискретной структуре вещества, ибо наряду с атомами принимает наличие пустоты между ними.

Механика Ньютона представляет собой синтез различных! методологических установок его предшественников: корпусе кулярная концепция (атомы и пустота) у него связывается с аристотелевской континуалистской концепцией непрерывного! пространства, непрерывного времени и движения. Континуалистская концепция явилась предпосылкой создания аппарата интегрального и дифференциального исчисления и была неоспоримой парадигмой научного сообщества вплоть до открытия Планка (начало XX в.).

4. «Себетождественность» физического объекта, «внеположенность» его в пространстве и во времени.

«Себетождественность» физического объекта — это принцип, который является следствием представлений о непрерывном пустом пространстве и непрерывном времени, в котором выделено индивидуальное тело. «Себетождественность» движущегося тела гарантируется непрерывным изменением координат и непрерывным изменением времени, что позволяет одновременно и зарегистрировать существование тела, и определить его скорость между одним положением и другим. Отсюда вывод: перед нами одно и то же тело, само себе тождественное. Из непрерывности состояний «себетождественного» объекта вытекает существование дифференциальных уравнений, с помощью которых, зная начальные условия, можно с абсолютной достоверностью предсказать все после­дующее движение тела.

5. Детерминированность поведения физического объекта (строгая, однозначная причинно-следственная связь между кон­кретными состояниями объекта). Обратимость всех физических процессов.

Интегрирование дифференциальных уравнений сводится к вычислению траекторий движения частицы, которые дают полное описание поведения частицы как в прошлом, настоя­щем так и в будущем, то есть характеризуются свойствами детерминированности и обратимости.Достаточно точного за­дания начальных условий и уравнений движения тела, чтобы получить полное описание движения частицы. Собственно, основной задачей механики является определение траектории движения тела, то есть установление строгой причинной за­висимости координат (положения тела в пространстве) в за­висимости от времени.

Траектория - это линия, которую описывает тело в про­странстве при своем движении. Подчеркнем, что в механике движение тела происходит по строго определенным траекториям, то есть вследствие «себетождественности», индиви­дуальности физического объекта мы всегда можем одновре­менно измерить и его координату, и его скорость.

6. Механистическая концепция целого и части.Механистическая концепция целого и части предполагает возможность дробления целого на составляющие его элементы вплоть до последнего «кирпичика». При этом элемент целого обладает своими индивидуальными особенностями независи­мо от целостности, в которой он функционирует.

(16.)Причины введения Ньютономпонятий абсолютного пространстваи абсолютного времени

Представление о пустоте у Ньютона связывается с суще­ствованием абсолютного пространства: «Абсолютное про­странство по самой своей сущности, безотносительно к чему бы то ни было внешнему остается всегда одинаковым и не­подвижным». Ньютон определяет также и абсолютное, ис­тинное математическое время: «Абсолютное, истинное ма­тематическое время само по себе и самой своей сущности, безо всякого отношения к чему-либо внешнему протекает рав­номерно и иначе называется длительностью». «Время и про­странство представляют собой как бы вместилища самих себя и всего существующего. Во времени все располагается в смысле порядка последовательности, в пространстве—в смысле по­рядка положения. По самой своей сущности они есть места, приписывать же первичным местам движения нелепо. Вот эти-то места и суть места абсолютные, и только перемещения из этих мест составляют абсолютные движения».

Ньютон подчеркивает, что само по себе движение имеет относительный характер, «относительное движение тела мо­жет быть произведено и изменено без приложения сил к этому телу», то есть в зависимости от системы отсчета, отно­сительно которой это движение рассматривается. При этом система отсчета должна обязательно либо покоиться, либо двигаться равномерно и прямолинейно по отношению к аб­солютному пространству. Понятие силы Ньютон вводит в ка­честве абсолютного элемента. Истинное абсолютное дви­жение, в отличие от относительного, «не может ни произой­ти, ни измениться иначе, как от действия сил, приложенных непосредственно к движущемуся телу». Ньютон дает также динамическую трактовку массы тела как индивидуальной характеристики тела по отношению к нетождественному ему пустому пространству. То есть понятия «силы» и «массы» у Ньютона — это как бы «надпространственные» понятия. Сам факт введения Ньютоном пространства пустого, постулиро­вание им абсолютного пространства были продиктованы труд­ностями, возникшими при объяснении движения тел в не-инерциальных системах отсчета, с невозможностью объясне­ния наличия сил инерции в системах отсчета, движущихся с ускорением, взаимодействием тел. Введение же абсолютного времени, то есть времени, не зависящего от движения, ос­новывается на постулате о мгновенном распространении вза­имодействий в пустоте, что явилось основой построения Нью­тоном теории тяготения.

17. Отличия инерциальныхи неинерциальных систем отсчета.

Принцип инерции

Под системой отсчета понимается тело отсчета, относи­тельно которого рассматривается движение, связанная с те­лом отсчета система координат (например, декартова система координат, состоящая из трех взаимно перпендикулярных про­странственных координатных осей) и заданный способ опре­деления времени.

Принцип инерции Галилея выделяет определенный класс систем отсчета, которые называют инерциальными. Инерциальными являются системы отсчета, в которых выполня­ется принцип инерции (Первый закон Ньютона). Общепри­нятая формулировка Первого закона Ньютона такова: «Су­ществуют системы отсчета, относительно которых всякое тело сохраняет состояние своего движения (состояние покоя или равномерного прямолинейного движения), пока действие всех тел и полей на него компенсировано».Если мы имеем хотя бы одну такую инерциальную систему отсчета, то всякая другая система отсчета, которая движется относительно первой рав­номерно и прямолинейно, также является инерциальной. Все другие системы отсчета называются неинерциальными.