Глава II. Классические технические науки

Одной из главных проблем классических технических наук является степень их самостоятельности относительно классического естествознания. Отношения между ними в философской и научной литературе нередко получают противоречивое истолкование. В одних случаях утверждается, что техническое знание принципиально не отличается от естественнонаучного (представляет собой прикладное естествознание), а в других, напротив, подчеркивается их обособленность и даже несовместимость. Еще одна особенность технических наук, отличающая их от естествознания, состоит в том, что технические науки решают задачи, вытекающие из социально-экономических потребностей людей, а реальные предпосылки для удовлетворительного решения этих задач связаны с достижениями естествознания. Отношение технических наук к естествознанию, как справедливо указывает В.Т.Мещеряков, аналогично отношению явления к лежащей в его основе сущности. Из этого следует, что в единой системе научного знания о мире естественным наукам принадлежит ведущая и определяющая роль и что в этом плане классические технические науки находятся в отношении функционального соответствия классическим естественным наукам. В плане же социальной значимости ведущая роль переходит уже к техническим наукам, а естествознание оказывается в функциональной зависимости от уровня развития технических наук.

Впервые связь этих двух аспектов (искусственного и естественного) была осознана в античной философии в работах Аристотеля, различавшего природу и естественные изменения, с одной стороны, и искусство и деятельность – с другой. «Из различных родов изготовления, – писал он, – естественное мы имеем у тех вещей, у которых оно зависит от природы... природою в первом и основном смысле является сущность вещей, имеющих начало движения в самих себе как таковых...»[13]. Он соединял искусство и деятельность в одно целое с достижением цели и способностью человека действовать в отношении какого-либо предмета. Вот как он задает для искусства связь естественного и искусственного: «При этом здоровое тело, – продолжает он, – получается в результате следующего ряда мысли у врача: так как здоровье заключается в том-то, то надо, если тело должно быть здорово, чтобы было дано то-то, например, равномерность, а если нужно это, тогда требуется теплота (согревание); и так он размышляет все время, пока не приведет к последнему звену, к тому, что он сам может сделать. Начинающееся с этого момента движение, которое направлено на то, чтобы телу быть здоровым, называется затем уже создаванием... Там, где процесс идет от начала и формы, это – мышление, а там, где он начинается от последнего звена, к которому приходит мысль, это – создавание»[14]. Таким образом, Аристотель различает и соединяет в своем рассуждении не только естественную сторону с искусственной, но и подчеркивает опосредствование искусства, создавания (технического действия) мышлением человека и научными знаниями.

Подобный ход мысли мы находим также в «Новом органоне» Ф.Бэкона: «В действии человек не может ничего другого, как только соединять и разделять тела природы. Остальное природа совершает внутри себя сама». П.К.Энгельмейер рассуждает в том же духе: «Природа не преследует никаких целей, в человеческом смысле слова. Природа автоматична. Явления природы между собой сцеплены так, что следуют друг за другом лишь в одном направлении: вода может течь только сверху вниз, разности потенциалов могут только выравниваться. Пусть, например, ряд А-В-С-Д-Е представляет собой такую природную цепь. Является фактическое звено А, и за ним автоматически следуют остальные, ибо природа фактична. А человек, наоборот, гипотетичен, и в этом лежит его преимущество. Так, например, он желал, чтобы наступило явление Е, но не в состоянии вызвать его своею мускульною силой. Но он знает такую цепь А-В-С-Д-Е, в которой видит явление А, доступное для его мускульной силы. Тогда он вызывает явление А, цепь вступает в действие, и явление Е наступает. Вот в чем сущность техники»[15]. В статье «Техника как искусство» Энгельмейер указывает на то, что «техника есть искусство целенаправленного воздействия на природу, другими словами, это есть искусство сознательно вызывать явления, пользуясь законами природы».

Классические технические науки общепринято сопоставлять, с одной стороны, с естественными науками (в качестве образцов при этом берутся физические теории – механика, оптика, теория электричества и т.д.), а, с другой – с инженерными разработками и инженерными знаниями (в этом случае они рассматриваются в контексте инженерных исследований).

В классической (механистической) картине мира техническое и естественнонаучное составляют неразрывное единство. С одной стороны, технические процессы являются образцом для понимания природы, а с другой – естественнонаучное познание практически всегда находит техническое применение. Эти представления значимы не только для лежащей в основе физики классической механики, но и в несколько измененном виде для всех других областей естествознания. Механистическое понимание природы образует в союзе с математическим описанием и экспериментальными методами общую основу классического технознания и классического естествознания.

Становление и развитие классических естественных наук явилось необходимой предпосылкой возникновения классических технических наук, позволившей перейти от эмпирического описания действия тех или иных технических устройств и протекания технологических процессов к пониманию и объяснению их на основе законов природы. Очевидно, что генетические связи естественных и технических наук «различны в разных конкретных научных комплексах, что они развиваются и приобретают различные формы на разных этапах исторического развития наук и в данную историческую эпоху они имеют сложный многоплановый характер, ибо связывают науки – многокомпонентные системы, взаимодействующие друг с другом не только на уровне целого, но и на уровне своих элементов. В связи с последним необходимо различать взаимодействие естественных и технических наук и взаимодействие естественнонаучных и технических знаний как их элементов. Последние могут принадлежать как к одной науке, так и разным, как естественной науке, так и технической»[16]. Общность, относительное единство предмета естественных и технических наук во многих случаях обнаруживается в близости технических наук с науками естественными, например, гидравлики с гидромеханикой, технической механики с теоретической механикой, металловедения с металлофизикой, радиотехники с радиофизикой и т.д.

Классические технические и естественные науки объединены также общностью функций, целевой установкой. Основная функция классического естествознания в отношении к технике и техническому знанию – это исследование процессов, причем такое, которое дает обобщенное фундаментальное описание посредством выявления закона, определяющего процесс. Через описание этих процессов естествознание включается в техническое как его необходимый компонент. Другой путь включения естественнонаучного знания в техническое – это исследование материалов. При этом следует отметить, что исследование свойств материалов в естествознании и в техническом знании не тождественно. Естествознание исследует строение материала в определенном естественном процессе, а также его влияние на этот процесс. Технические науки изучают то же самое в различных технических (производственных) ситуациях и вводят нередко такие характеристики, которыми не пользуется естествознание. Непосредственной целью естествознания является познание истины, раскрытие законов природы. Но есть и другая цель – содействие человеку в практическом использовании познанных законов, выяснение и обоснование применения этих законов. Это является целью уже технических наук.

Методологический аспект связи классических технических и естественных наук независимо от различий в терминах «технические науки» и «прикладные науки» определяется тем, что в число специальных методов технических наук входят специальные методы естественных наук, с помощью которых изучаются соответствующие формы движения материи. В технических науках является необходимым использование законов, управляющих теми или иными формами движения материи. Законы природы, открытые естественными науками, с помощью технических наук служат «второй природе», используются в технике и технологии. Другой методологический аспект связи технических и естественных наук состоит в том, что естественные науки передают техническим наукам свои методы исследования объектов. Во многих случаях технические науки используют даже целые фрагменты естественных наук. Наконец, методологическая ценность использования достижений естествознания в технических науках заключается в том, что естественные науки предоставляют им знание не только о конкретных законах природы и соответствующих методов исследования, но и о всеобщих принципах естествознания (сохранения и превращения энергии, симметрии и т.п.).

Поскольку классические технические науки исторически сформировались в результате развития фундаментальных отраслей естествознания как средство приложения их открытий на практике, то обычно по объекту исследования их сравнивают с естественными науками. Однако, в отличие от естественных наук, технические науки имеют дело главным образом с искусственно созданными (техническими) объектами, т.е. с той частью природы, которая благодаря целесообразной практической деятельности человека стала «очеловеченной». И генетически, и исторически технические науки являются относительно самостоятельными науками, имеющими свой особый предмет исследования, свои цели, задачи и методы.

Классические технические науки полностью укладываются в естественнонаучный прототип, но являются науками специализированными. С одной стороны, общность классических естественных и технических наук не позволяет ставить между ними непроходимую грань и абсолютизировать их различия, а с другой, между ними есть отличия. По своему предназначению и строению классические технические науки не могут быть сведены к естественным наукам, не могут рассматриваться в качестве прикладного естествознания, хотя генетически эти два типа наук тесно связаны друг с другом. Напротив, необходимо видеть их автономность и обособленность, рассматривать их как «партнеров», как самостоятельные научные организмы, имеющие специфические формы теоретического осознания и представления.

Концептуальным ядром классических технических наук являются различные формы знаний: 1) нестрогие, незавершенные, фрагментарные (неполные) теории, теоретические схемы; 2) отдельные законы и гипотезы, не объединенные общим логическим каркасом; 3) методологические и теоретические допущения, специальные философские основания и принципы, образующие теоретический «фон» науки. При этом необходимо учитывать существенные различия между формами теоретического знания и отсутствием пропасти между систематическим эмпирическим описанием и теоретическими исследованиями. Теоретические знания в технических науках должны быть обязательно доведены до уровня практического инженерного воплощения.

В технических науках следует четко различать исследования, которые непосредственно включены в инженерную деятельность (причем вне зависимости от того, в каких формах они совершаются), и теоретические исследования, которые далее мы будем называть вслед за В.Г.Гороховым технической теорией. Поскольку исследование инженерной деятельности непосредственно не является нашей задачей, обратимся сразу к рассмотрению теории.

В философской и научной литературе существует достаточно много различных трактовок понятия «теория». В обобщенном виде его содержание таково: 1) Особая сфера человеческой деятельности и ее результаты, представляющие собой совокупность идей, взглядов, концепций, учений об окружающей реальности. Как мысленная конструкция теория противостоит практике и в то же время находится с ней в органическом единстве. 2) Форма достоверных научных знаний, дающая целостное представление о закономерностях и существенных характеристиках объектов, основывающихся на окружающей реальности.

Формирование теории как технической, так и любой другой научной теории – это эволюционный процесс, характеризующийся длительностью, сложностью и противоречивостью. В процессе ее формирования происходит как появление новых направлений и областей научных исследований в пределах одной и той же теоретической схемы, так и их отпочкование в самостоятельные направления и области научных исследований.

Теорию нельзя получить сразу в готовом виде. Теория – это высший результат научного познания. Теория – это не всякая совокупность знаний о предмете, а строго организованная система знаний, каждый элемент которой органически связан с другими элементами данной системы и непосредственно следует из них. Для того, чтобы достичь относительно завершенного состояния теории, требуются огромные усилия многих поколений ученых.

Знания, содержащиеся в теории, условно можно разделить на эмпирические, раскрываемые, как правило, на первых этапах научного исследования, и теоретические, возникающие преимущественно на более поздних этапах. Однако уже подготовительный этап эмпирической стадии формирования теории (выбор методологических и методических приемов исследования, сбора фактического материала, план проведения исследования и т.п.), а также весь процесс накопления фактов и других эмпирических данных осуществляется не вслепую, не стихийно, а на основе соответствующего понятийного, категориального аппарата, на базе ранее достигнутых теоретических знаний в этой области.

Органическая связь и неразрывное единство теоретических положений и эмпирических данных в процессе формирования теории определяется прежде всего тем, что эмпирия – это материал, который связывает теорию с объективной реальностью, дает возможность оживить теоретические положения, наполнить их конкретным содержанием. В современном научном познании практически нет таких эмпирических данных, которые не были бы связаны с теорией, представляли бы собой «чистую» эмпирию, как и нет научной теории в отрыве от эмпирических данных. Они взаимно предполагают и пронизывают друг друга.

Наряду с эмпирическими данными весьма важное место в формировании научной теории занимает познание логической дедуктивной связи между элементами теоретической системы. Однако все связи между различными элементами теории нельзя свести только к дедуктивным, как это пытаются делать многие позитивисты. Дело в том, что полностью невозможно формализовать ни одну содержательную теорию. Если бы это было возможно сделать, тогда формирование теории можно было бы свести к дедуктивному выведению и вполне обойтись только средствами формальной логики.

Теория охватывает различные стороны действительности, начиная с природы и заканчивая обществом. В силу различия объектов научного исследования существует широкий спектр теорий: естественнонаучные, социальные, технические и др. Особое место в этом ряду занимает интересующая нас техническая теория (в отечественной научной литературе термин «техническая теория» впервые был введен в употребление В.В.Чешевым), возникновение которой было связано с формированием научных методов изучения технических устройств. Поскольку обобщенные знания тех законов и явлений, которые действуют в этих устройствах, дают естественные науки, то построение технической теории (во всяком случае, классического ее типа) зависит, прежде всего, от успехов теоретического естествознания. Так как первые технические науки строились по образцу и как приложение базовых естественнонаучных теорий (прежде всего физики) и лишь на более поздних этапах их развития выделились в самостоятельные дисциплины, то представляется целесообразным определить специфику строения и функционирования технической теории в ее связи с естественнонаучной теорией.

Как известно, в недалеком прошлом техническая практика значительно опережала не только теоретические представления, но и появление соответствующих естественнонаучных предпосылок создания теории. Подобно тому, как техническая практика опережала теорию, так и технологические процессы реализовывались в производстве прежде, чем получали научное объяснение.

Важнейшую роль в формировании классической технической теории сыграло естественнонаучное описание. Чем сложнее и многограннее техническая система, тем разнообразнее естественнонаучные концепции, использующиеся для отражения ее особенностей. Технические знания образуют теорию в том случае, если они представляют модель средств производства, конструктивно однотипных по техническим принципам, рабочему телу, вещественному субстрату, с однородным функциональным назначением, а также модель технологического процесса, основанного на функционировании этих технических средств.

С целью проведения сравнительного анализа процесса формирования естественнонаучной и технической теорий необходимо «сконструировать» своего рода идеальные типы создания технической теории. Рассмотрим в качестве примера следующие пары научных дисциплин (естественнонаучных и технических): для анализа сходства – теоретическую механику и теорию механизмов, а для исследования различий – классическую электродинамику и радиотехнику. Формирование и естественнонаучной, и технической теории, как правило, состоит в использовании какой-либо исходной теоретической модели из уже разработанной научной области с соответствующей ее корректировкой на новый класс явлений. Главное отличие технической теории от естественнонаучной состоит в том, что «процедуры отнесения теоретических моделей к конструктивным схемам реальных инженерных объектов являются в ней специально нормированными. И математический аппарат и естественнонаучное объяснение функционирования инженерных объектов носят в ней подчиненный характер в отличие от естественной науки, в которой главной целью является объяснение и предсказание природных явлений, а экспериментальные и математические построения выполняют вспомогательную роль, хотя в процессе становления и развития экспериментальная и инженерная деятельности и могут переходить друг в друга. Однако для естественной науки всякие инженерные результаты являются побочными. Для технической же науки они органично вплетаются в само “тело” технической теории»[17].

Одной из основных задач функционирования классической технической теории является тиражирование типовых структурных схем с учетом различных инженерных условий и требований, формулировании методических рекомендаций проектировщикам, изобретателям, конструкторам и т.д. Только в этом случае решение инженерно-технических задач и создание новых технических систем заранее будет теоретически обеспечено. Именно в этом заключается конструктивная функция технической теории, ее опережающее развитие относительно инженерной практики, что во многом, по мнению В.Г.Горохова, и определяет ее специфику: абстрактным объектам технической теории обязательно должен соответствовать класс гипотетических технических систем, которые еще не созданы.

Заимствованная из сферы методологического анализа генезиса естественнонаучной теории схема была В.Г.Гороховым модифицирована и конкретизирована для классической технической теории. Формирование классической, или, по его выражению, «первой фазы», технической теории совершается в три этапа:

1) Трансляция исходной теоретической схемы. На этом этапе идеальные объекты и теоретические схемы транслируются из базовой естественнонаучной теории или из смежных естественнонаучных теоретических областей. Например, теоретическая радиотехника сформировалась по образцу базовой естественнонаучной дисциплины – электродинамики. 2) Адаптация этой теоретической схемы. На этом этапе «исходная теоретическая схема, заимствованная из базовой дисциплины, проходит процесс длительной адаптации путем подведения под нее определенного эмпирического материала (конструктивно-технических и технологических знаний) и его обобщения. Этот процесс сопровождается перестройкой исходной модели за счет конструктивного введения новых идеальных объектов и схем»[18]. 3) Модификация этой теоретической схемы. На этом этапе происходит «модификация исходной теоретической модели с четким различением двух слоев теоретических схем: поточной и структурной, отображающей его конструктивные элементы и технологические связи. Затем устанавливается соответствие (эквивалентность) этих слоев и соответствующих им способов инженерного расчета. Параллельно детально разрабатываются отдельные частные теоретические схемы, преобразуются заимствованные из базовой естественнонаучной теории схемы экспериментальных ситуаций в структурные схемы конкретных технических устройств, происходят совершенствование и модификация их конструкции. Объект исследования (и проектирования) новой нарождающейся технической теории рассматривается здесь еще лишь как разновидность объекта исследования базовой естественнонаучной теории. Одновременно происходят развитие и конкретизация ″универсальной″ (онтологической) схемы (специальной научной картины мира) базовой естественной науки в виде ″поточных″ схем формирующейся технической теории»[19].

В кратком виде процесс формирования классической технической теории выглядит так: в начальном пункте уже имеется достаточно развитая, базовая естественнонаучная теория, из которой берутся средства решения различных инженерных задач; в ходе их решения формулируются новые теоретические средства и дальнейшее развитие технической теории продолжается уже относительно самостоятельно. Определяющим же фактором возникновения технической теории является инженерная практика.

Техническую теорию следует рассматривать также в качестве предмета особого философско-методологического анализа, обладающего собственной внутренней структурой. При этом техническая теория, имеющая дело с бурно развивающимися техническими объектами, неизбежно претерпевает изменения своей структуры. В частности, это можно наглядным образом проследить на примере внутридисциплинарных исследований, которые весьма характерны для классической технической теории и которые связаны с интеграцией научно-технических знаний внутри той или иной дисциплины путем дифференциации, вычленения в ней новых областей и направлений научных исследований и включения взаимосвязанных друг с другом процессов: отпочковывания новой области знания от базовой дисциплины и ветвления внутри данного семейства технических наук.

Отпочковывание от базовой естественной науки новой области знания происходит за счет приспособления функциональной (математической), поточной и структурной (экспериментальной) схем с целью описания и проектирования технических систем определенного типа. Механизм отпочковывания выглядит следующим образом: сначала «исходная теоретическая схема, заимствованная из базовой дисциплины, проходит процесс ее длительной адаптации путем наложения на определенный эмпирический материал. Этот процесс сопровождается перестройкой исходной модели за счет конструктивного введения новых идеальных объектов и схем. В условиях формирования новой технической науки процесс адаптации исходной теоретической модели включает попытку описания существующих технических систем с помощью этой модели и выделения частей данных систем, наиболее хорошо представляемых в ней, которые и становятся впоследствии самостоятельным объектом исследования и проектирования новой научно-технической дисциплины»[20].

Если классическая техническая теория заимствовала исходные знания и объекты из естественнонаучной теории и строилась по образцу физической теории, то в неклассических технических науках на первое место вышли математические науки.