Программ и дисциплинарно организованной науки
Магистральной линией науки Нового времени, специфицирующей сущность происходящей в ней научной революции, становится наметившийся еще в античности (у Аристотеля) процесс преодоления дихотомии мира идеализированных конструкций и эмпирического материала и проявившийся в поздней схоластической логике в виде отдельных разработок индуктивной методологии, а также в эпоху Возрождения в ориентации на опытное изучение природы. Причиной тому были не только когнитивные процессы, происходящие в это время в науке, покидавшей «башню из слоновой кости» и нацеленной на предметно-преобразующую деятельность, но и социокультурные предпосылки. Наука, обретая собственную независимость, вместе с этим, а может быть и в силу этого, выходила за рамки абстрактно-теоретических построений, расширяла возможности дедуктивной аргументации, обогащалась прагматическими параметрами и измерениями.
Пересмотр идеалов научного знания сопровождался радикальным переломом в науке XVII века, который явился следствием общего социокультурного прогресса и означал установление новой мировоззренческой парадигмы, предполагающей суверенность науки, ее освобождение от канонического мышления священного писания и трудов отцов церкви и формирование новых критериев истины. «Чистое знание», знание ради знания не устраивало технологически развивающееся общество. В науке происходят мощные аксиологически-целевые трансформации, детерминированные социальными заказами общественной жизни и производства, хотя между социальными процессами и трансформациями в научно- познавательной деятельности конечно же не существует однолинейной, жестко фиксированной связи. Через многоуровневые опосредованные структуры такая связь все-таки заявляла о себе, отражая дух эпохи и предписывая когнитивно-прагматические и операционно-технические параметры научным программам и разработкам, ибо только при достаточно развитом капиталистическом производстве возникают широкие социальные возможности, позволяющие сознательно развивать специальные науки в современном смысле этого слова.
В исследованиях Галилея, рассматривающего опыт, наблюдение, эксперимент с природными явлениями как самое надежное средство отыскания истины, четко выступает новая ценностно-мировоззренческая установка экспериментально-математического естествознания, обусловившая пересмотр идеалов обоснования научного знания. С этих пор научный, точный метод резко отмежевывается от умозрительно-схоластического, ориентирующегося на познание и раскрытие некоторого сверхприродного трансцендентного начала. Для научной аргументации Галилея характерен органический синтез точного целенаправленного эксперимента с количественно-математической обработкой данных опытного исследования, что становится эталоном естествознания конца XVI - начала XVII веков. Природа, с его точки зрения, написана математическим языком и чтобы понять ее необходимо сначала изучить ее язык и знаки - треугольники, круги, шары, конусы, окружности и другие математические фигуры.
Научному трактату Галилей предпочел живой и убедительный диалог, а сухой латыни - образный, эмоциональный итальянский язык. Это определило своеобразный выбор аргументов, расположение материала, использование различных наглядных описаний, примеров. Галилей соглашается с убедительностью чувственного наблюдения, но вместе с тем говорит и о том, что такие наблюдения могут показаться только видимостью, если не подкреплять их рассудком. Внутренний же синтез эмпирического и рационального, исследование эмпирически постижимых явлений с точки зрения бесконечности произошел в индуктивистской «физике принципов» И. Ньютона в его «Математических началах натуральной философии».
Ньютон не только создал гениальные методы, он в совершенстве владел всем известным в его время эмпирическим материалом и был исключительно изобретателен в нахождении математических и физических доказательств. С помощью математического мышления Ньютону удалось логически подойти к количественному, согласующемуся с опытом описанию закономерностей природы. Природа выступила как единая стройная система, в которой все взаимосвязано и эта зависимость описана математическими выражениями.
Идеал классической науки, который воплощен в концепции Ньютона в наиболее «чистом» виде, Ампер выразил следующим образом: Начать с наблюдения фактов, изменять, по возможности, сопутствующие им условия, сопровождая эту первоначальную работу точными измерениями, чтобы вывести общие законы, основанные всецело на опыте, и в свою очередь вывести из этих законов, независимо от каких-либо предположений о природе сил, вызывающих эти явления, математическое выражение этих сил.
Согласие с опытом является для Ньютона идеалом научного знания. Только в том случае, когда математические абстракции становятся экспериментально проверенными и соотнесенными с реальным опытом, они приобретают статус достоверности. Становится ясно, что поиск надежных оснований научного знания не может быть успешным на пути резкой дилеммы эмпирического и рационального. Уже начиная с Галилея, а затем и Ньютона, приоритетным идеалом обоснования научного знания как раз и становится синтез эмпирической и рациональной достоверности относительно обосновываемой картины мира, синтез опытно-экспериментально-индуктивного и безупречно выведенного логико-дедуктивного знания. В целом же это был, как не однажды подчеркивал Эйнштейн, «дедуктивный труд, исключительный по своей грандиозности». «Ньютон был первым, кому удалось найти ясно сформулированную основу, из которой с помощью математического мышления можно было логически придти к количественному, согласующемуся с опытом описанию широкой области явлений» (А. Эйнштейн).
С помощью опытов и наблюдений Ньютон стремится выяснить свойства изучаемых объектов и построить теорию, не прибегая к каким-либо «гипотезам», хотя и сам Ньютон видит недостатки в ориентации на индуктивный метод и своими исследованиями демонстрирует далеко не безразличное отношение к гипотезам. Позицию Ньютона отличает строгая убедительная логика рассуждений, постоянно сочетающая в себе опытно-экспериментальные и рационально-математические компоненты, синтез опытной проверки и рациональных выводов.
Однако, несмотря на высокий уровень теоретичности, на строгую логико-математическую аргументацию, в которой содержались и элементы наглядности, аналогии, примеры, рассчитанные на восприятие научных положений широкой публикой, а также на наличие отвечающих духу времени теологических аргументов, согласно которым бог «присутствует всегда в самих вещах», и мир не мог возникнуть из хаоса только по законам природы, но создан по «замыслу разумного агента», а также на согласие ньютоновских вычислений с астрономическими наблюдениями, т.е. несмотря на то, что теория тяготения была доказана, она у многих вызывала сомнения и была принята научным сообществом далеко не сразу. Причиной этому были инертность и мировоззренческих убеждений и когнитивных идеалов «внешнего оправдания» и «внутреннего совершенства», ибо строго математический анализ астрономических опытных фактов не признавался еще научным сообществом гарантией надежности логического хода рассуждений. Потребовалось более полстолетия, чтобы «приручить» научные академии, в том числе и Парижскую академию наук, к «притяжению», к признанию того, что Ньютон своим законом тяготения создал научную астрономию, разложением света - научную оптику, теоремой о биноме - научную математику и познанием природы сил - научную механику.
Сформированные классической наукой приоритеты научного знания определили его развитие вплоть до научной революции конца XIX - начала XX века. Однако, уже во второй половине XIX столетия возникает необходимость пересмотра ряда методологических принципов и установок классической науки в связи с открытием закона сохранения и превращения энергии, разработкой термодинамики и электродинамики.
Принципы термодинамики (энергия мира постоянна; энтропия стремится к максимуму) знаменовали собой концептуальные изменения в науке и приводили к новым эталонам научного знания. Если в классической механике важнейшими основаниями обоснования были заданность, детерминированность и обратимость, то термодинамика, как первая наука о сложных процессах, «наука о сложности» (И. Пригожин), требует иных подходов. Возникает необходимость в пересмотре самой логической схемы обоснования «если..., то...», основным содержанием которой является заданность, регулярность, детерминированность и обратимость динамической системы, что создает предпосылки не только для полного описания динамической системы как в направлении ее будущего, так и прошлого на основе одного-единственного состояния, так и возможности управления ею, предсказания и активного действия при изменении начальных условий. Сложные же системы, которые описывает термодинамика, состоят из огромного числа частиц и наделены внутренней способностью эволюционировать в сторону увеличения энтропии, что обусловливает бесконечное разнообразие состояний системы и не позволяет с точки зрения динамики воспроизвести любое ее состояние, в результате чего появляется «веер возможностей» ее поведения. Не случайно многие физики, воспитанные на идеалах классической механики, хотя и отдавали дань научной ценности второму начала термодинамики, все же высказывали сомнение в постулатах Томсона и Клаузиуса, а некоторые их них пытались обосновать термодинамику без этих постулатов (А. Этинген, Н.Н. Шиллер, Т.А. Афанасьева-Эренфест и др.).
Синтез динамики и термодинамики требовал перехода от микроскопического уровня к макроскопическому, к формированию такого типа обоснования, который бы позволил обобщить физику движения и траекторий, распространив ее на системы, описываемые термодинамикой.
Впервые такой подход осуществил Больцман, который использует в своем исследовании теорию вероятности поведения сложных систем, состоящих из определенного количества частиц.
Не удивительно, что статистическое обоснование Больцманом второго начала термодинамики как одного из самых общих законов физики, толкование его с точки зрения вероятности и случайности абсолютно не вписывалось в традиционную парадигму со строго заданными параметрами, казалось неприемлемым, непонятным для большинства ученых. Статистическую механику Больцмана воспринимали не более как измышления «математического террориста» и только в конце XIX века работы Больцмана в этом направлении привлекли внимание и вызвали научную дискуссию. Такие ученые, как Э. Цермело, А. Пуанкаре, В. Оствальд, Э. Мах резко отрицательно отнеслись к подходам Больцмана. Такое отношение особенно характерно выразил Э. Мах, который называл учение об атомах, атомистику «шабашем ведьм», писал о своей «антипатии к гипотетико-фиктивной физике» и в соответствии с этим обосновал «свое особое мнение на счет исследований Больцмана касательно второго принципа на основе кинетической теории газов».
Использование основных идей Больцмана о связи энтропии с вероятностью при теоретическом обосновании открытого Планком закона черного излучения (1990 г.), выход «Статистической механики» Гиббса (1902 г.), работы Эйнштейна по статистической механике (1902-1903 гг.), развитие идей Больцмана в работах П. и Т. Эренфестов и М. Смолуховского (1906-1912 гг.) обусловили поворот в отношении теории Больцмана, узаконили статистическое понимание второго начала термодинамики и способствовали дальнейшему развитию статистической физики. С этих пор безраздельно господствующая ньютоновская эра в обосновании научного знания не могла игнорировать закономерности случайного, должна была включать в себя динамические и статистические измерения, учитывать фактор вероятностного подхода при описании сложных явлений и расширять логическую схему «если..., то...», предусматривающую однозначную связь между основаниями и тезисом аргументации. Стало ясно, что законы движения сложной системы несводимы непосредственно к законам движения отдельных частиц. Богатым научным «полигоном» в этом отношении для сбора данных по совершенствованию принципов термодинамики представляла собой химия, в которой изучаемые процессы и эксперименты всегда реализовывались в системах, содержащих большой ансамбль частиц.
Принципиальное значение статистические методы получают лишь в кинетической теории газов. Не случайно Максвелл сравнивал методы массовых явлений в экономической и политической жизни с методами, применяемыми в кинетической теории газов. В кинетической теории, подобно статистическим исследованиям, определяют только средние величины, между которыми устанавливаются определенные отношения. Максвелл не раз подчеркивает, что молекулярные теории имеют большое значение для развития различных способов мышления и познания, которые он довольно четко называет динамическими и статистическими.
С необходимостью пересмотра методологических принципов и установок классической науки, критического отношения к традиционным представлениям о методах и средствах познания, гипотез, роли математики и фактов науки Максвелл столкнулся при формировании теории электромагнитного поля. Хотя он до конца жизни надеялся «привести электрические явления к области динамики» и стремился найти «механический образ» для описания изучаемых явлений, все же в своем творчестве Максвелл выходил за рамки классической парадигмы, не считал, что с механикой Ньютона раз и навсегда установлен правильный путь познания и постоянно обнаруживал эвристический новаторский подход. Физические исследования, писал он, постоянно обнаруживают перед нами новые особенности процессов природы, и мы вынуждены находить новые формы мышления, соответствующие этим особенностям.
По сравнению со своими предшественниками, которые утверждали, что естественные науки, опираясь на опыт, продвигаются своим собственным путем, Максвелл переоценивает и отношение физической науки с философией, подчеркивая, что «в нашей повседневной работе мы приходим к вопросам того же рода, что и метафизики».
Смело введя понятие «тока смещения» и считая, что этот ток, существующий в пространстве, а не в проводнике, также порождает магнитное поле, Максвелл приступил к установлению математических следствий из существования тока смещения. На прочной математической основе Максвелл устанавливает то, о чем Фарадей лишь догадывался посредством физической интуиции, не понимая механизма явления и не признавая существования тока смещения - что электромагнитное поле, т.е. комбинация переменного электрического и переменного магнитного полей распространяются в пространстве.
И хотя для признания теории Максвелла, ее понимания и принятия научным сообществом понадобилось более 25 лет, она все же выступала образцом теоретической аргументации, и в то же время выполняла «прагматические» функции при использовании ее результатов на практике.
Становление дисциплинарного естествознания в конце XVIII - первой половине XIX веков сопровождалось перестройкой механической картины мира, наработкой новых способов аргументации в различных отдельных областях науки, что приводило затем к интеграции этих методов и обогащению науки в целом. Идеалы эволюционного объяснения, формирующиеся в биологии и геологии, механизмы химических превращений, раскрывающие «внутреннюю механику» атомов, свидетельствовали о сложности материального мира, который нельзя уже было объяснить опираясь лишь на законы механики. Если на первых порах редукция к механическим представлениям всех других областей естество - и обществознания была оправданной и необходимой, то уже в первой половине XIX века вследствие становления дисциплинарного естествознания происходит обратный процесс, характеризующийся трансляцией наработанных в отдельных областях способов обоснования научного знания и их интеграцией.
Такой сложный процесс взаимообогащения и интеграции научного знания прослеживается на примере развития экспериментальной, а позже физической химии. Для того, чтобы химические концепции этого времени были приняты научным сообществом и вписаны в культуру, они с необходимостью должны были первоначально опираться на господствующее механистическое мировоззрение. Именно в его рамках строились объяснения, давались определения используемых понятий, осуществлялась интерпретация химических явлений. Только в этом случае они понимались и принимались научным сообществом. В последней трети XIX века осуществляется генезис физической химии, первой «стыковой» науки в истории химии, означавшей утверждение новых «синтезированных» идеалов науки. Подобно вновь возникающему «острову», физическая химия тесно связана с двумя «материками» - физикой и химией.
Физическая химия вводила новый, строгий метод обоснования знания, утверждала принцип, который позволял определить, в каком направлении и до каких пределов пойдет какая-нибудь реакция, давал возможность проникнуть в природу растворов. С этих пор достижения и методы физической химии внедрялись в другие области знания, а также в промышленность, сводя мужей «чистой науки с представителями техники», обогащая науку «прагматическими параметрами».
Постепенно становилось ясно, что «внутренняя механика» атомов содержит в себе такие предпосылки, которые в состоянии привести к разрыву классической механики с многообразным и сложным миром химических процессов, демонстрируя тем самым, что «аксиомы механики» не столь всесильны в «рассуждениях химических». С помощью механистических аргументов «интимная сторона» внутреннего распределения вещества не раскрывалась.
Исследование Менделеева, построенное первоначально на соотношении химизма и механицизма, по существу послужило основой науке, и создало методологические установки становления учения о сложном строении атома.
Динамика классической науки показала, что с позиций механистического мировоззрения все более сложным становилось объяснение разнообразных явлений природы. Долгое время механистическое мировоззрение оказывало науке несомненные услуги, хотя некоторые ученые и видели его ограниченность, и порою скептически относились к его попытке объяснить все явления природы. К началу же ХХ в. скептицизм перерос в уверенность, в глубокое движение, имеющее радикальный разрушительный характер не только для физики, но и для химии, астрономии, теории познания. Период блестящих предсказаний на основе классической механики заканчивался, и теория стала отставать от эксперимента, постепенно утрачивая и объяснительную функцию.
И все же, как бы подытоживая заслуги классической теоретической физики и в целом классической науки, Больцман с гордостью отмечал, что, тем не менее, столетие поработало достаточно. Оно завещает грядущему неожиданное изобилие положительных фактов и великолепную прозрачность, и ясность методов.
Таким образом, «величественный период» классической науки, завершившийся становлением дисциплинарного естествознания, формированием термодинамики и электродинамики, развитием химии, биологии, геологии, физической химии, экономической статистики и других областей приводил к пересмотру традиционных идеалов научного знания. Прежде всего, происходит явный отход от безусловной необходимости классической схемы обоснования «если..., то...», значимой для механистических процессов, где начальные условия задают строго детерминированный, предсказуемый, однозначный результат. Высказанная еще Эпикуром мысль об отклонении атома от прямой линии, его «свободе», необратимом характере развития получает естественнонаучное обоснование благодаря развитию термодинамики и статистической физики. Обоснование научного знания во вновь открытых областях не ограничивалось традиционными динамическими подходами как самыми надежными и «элементарными», описывающими поведение объектов в соответствующей системе строго однозначным образом, а все больше нуждалось в статистическом методе, концепциях случайности, сложности и необратимости.
Для понимания и принятия научных положений приходилось прибегать к философскому анализу статуса различных познавательных процедур и методов научно-познавательной деятельности, а также к прагматически-технологическим, «производственным» средствам и аргументам для обоснования отстаиваемых концепций. Высоко развитая классическая наука подводила ученых к изучению тайн микромира, к революционной ломке общих представлений, понятий, способов обоснования. Этому способствовали великие открытия на рубеже XIX-XX веков.