Научная картина мира. Исторические типы рационального мышления. Понятие парадигмы

Научная картина мира содержит в себе два основных компонента — категориальный и чувственно-образный. Категориальный компонент представлен такими философскими категориями как пространство, время, материя, движение и т.д. Эти категории связываются воедино при помощи основополагающих законов и принципов. Такая система знаний представляет собой костяк, который дополняется понятийным аппаратом отдельных наук. Чувственно-образный компонент — это представление о мире, возникающее на базе категориального. Например, исходя из знаний о строении атомного ядра и электронов была предложена планетарная модель атома, позволяющая при помощи аналогии представить себе, казалось бы, непредставимые, недоступные чувственному познанию вещи.

Научная картина мира начинает формироваться в эпоху Возрождения, когда происходит ряд открытий, позволяющих объяснить многие процессы окружающего мира с помощью научных теорий. Научная картина мира является результатом синтеза знаний на базе определенной теории, именно поэтому до построения классической механики Ньютона такая картина была невозможной. Ньютоновская механика впервые предоставила возможность объяснения явлений, происходящих в различных сферах бытия, с точки зрения единых физических законов. Открытие Галилеем экспериментального метода впервые дало возможность установления таких критериев научного знания, как достоверность и проверяемость. Возрождение не случайно называют эпохой научной. В самом деле, до этого времени человечество пользовалось, по сути, всего двумя физическими принципами — рычаг и колесо. Все механизмы, созданные на протяжении человеческой истории до эпохи Возрождения, основывались именно на них. И только в XII—XVI вв. появляются новые открытия, позволяющие значительно расширить горизонт человеческого знания. Изобретение линзы и изучение ее оптических свойств привело к созданию таких приборов, как телескоп и микроскоп, что позволило человеку увидеть «дальше и глубже». Астрономические наблюдения привели к появлению математически обоснованной гелиоцентрической картины мира. Дальнейшее развитие физики позволило уточнить эту картину — открытие И. Кеплером законов небесной механики привело к изменению представления о концентрических (круговых) орбитах планет — теперь было доказано, что эти орбиты являются эллиптическими. Работы Гука, Гюйгенса и других естествоиспытателей получили свое обобщение и завершение в основополагающем труде И.Ньютона «Математические начала натуральной философии» (1687). Именно это произведение явилось основой для формирования механистической картины мира. Поскольку классическая механика Ньютона впервые позволила рациональным образом — без привлечения высших сил — объяснить все физические явления, она послужила базой для классического типа рациональности. Основными чертами этого типа являются следующие:

1. Пространство и время представляются абсолютными величинами. Абсолютность пространства и времени означает, что эти категории рассматриваются вне связи с процессами, происходящими в пространственно-временном континууме, прежде всего — с движением. Абсолютное пространство мыслится как простое вместилище всех материальных тел, причем его свойства не зависят от характеристик этих тел. Абсолютное пространство неизменно, его параметры не могут изменяться ни при каких обстоятельствах. Абсолютное время, в свою очередь, воспринимается как некая длительность, которая так же не зависит от объекта, на который она направлена.

2. Пространство и время не связаны между собой. Этот тезис механистической картины мира еще раз подчеркивает абсолютность, независимость основных физических категорий — пространства и времени = от любых других объектов, даже друг от друга.

3. Время представляется обратимой величиной. Разумеется, эта характеристика не предполагает возможности вернуться в прошлое. Утверждение об обратимости времени означает лишь возможность узнать состояние механической системы в любой момент времени — как в прошлом, так и в будущем, если нам известны скорость, направление движения и силы, действующие в этой системе. Например, при движении с постоянной скоростью из пункта А в пункт Б какого-либо объекта мы, зная его местоположение в данный момент времени, всегда сможем указать точку, в которой он находился минуту или час назад, а также предсказать его координаты в будущем. Очевидно, что, затратив определенное количество энергии, т.е. приложив силу в течении какого-либо времени, можно вернуть механическую систему в прежнее состояние.

4. Присутствие наблюдателя не влияет на процессы, происходящие в системе. Механическая система не изменяет своих свойств при проводимых в ней измерениях. Отсюда следует, что наблюдатель, проводящий эти измерения, на состояние системы повлиять не может. Образно говоря, спидометр, установленный в автомобиле, не влияет на скорость его движения. На самом деле, из-за сил трения даже спидометр будет несколько замедлять скорость, но величина этого замедления настолько незначительна, что ею вполне можно пренебречь.

5. Информация об изменении, произошедшем в какой-либо точке системы, мгновенно передается во все остальные точки этой системы. Это утверждение получило название принципа дальнодействия.

6. Максимальная скорость не ограничена, она может быть сколь угодно большой. Этот тезис классической рациональности вытекает из предыдущего. С точки зрения ньютоновской механики, не существует запрета на максимальную скорость. Механически скорость является результатом ускорения, которое, в свою очередь, зависит от силы, действующей на тело. Рассуждая с позиций Ньютона, можно сказать, что если возможно воздействовать на материальный объект с какой либо силой бесконечно долгое время, то в результате можно получить бесконечно большую скорость, а, поскольку время является абсолютной величиной, запрета на такое воздействие нет, то и максимальная скорость не может быть ограничена.

7. Принцип дальнодействия приводит к появлению еще одной характеристики классического типа рациональности. Если информация передается мгновенно во все точки системы, следовательно, все явления, в ней происходящие, находятся в жесткой причинно-следственной связи между собой. Каждое из этих явлений может быть рассмотрено в качестве следствия, вытекающего из комплекса определенных причин, и, в свою очередь, является причиной, вызывающей к жизни другие явления. Впервые этот принцип был сформулирован французским ученым Лапласом. Он писал: «…мы должны рассматривать настоящее состояние Вселенной как следствие его предыдущего состояния и как причину последующего.

Ум, которому были бы известны для какого-либо данного момента все силы, одушевляющие природу и относительное положение всех ее составных частей, если бы вдобавок он оказался достаточно обширным, чтобы подчинить эти данные анализу, обнял бы в одной формуле движения всех величественных тел Вселенной наравне с движениями легчайших атомов: не осталось бы ничего, что было бы для него недостоверно, и будущее, так же как прошедшее, предстало бы перед его взором». Выраженный Лапласом тезис получил название принцип детерминизма. Этот принцип, помимо естественнонаучного, имел еще и огромное философское значение. В том виде, в котором он сформулирован, он не допускает проявления случайности. С точки зрения Лапласа, все процессы Вселенной имеют строго определенный круг причин, а то, что мы называем случайностью — всего лишь явление, для которого мы, в силу несовершенства человеческого познавательного механизма, еще не обнаружили свою причину. Случайность — частный случай закономерности, непонятая закономерность. Подобный подход отрицает право человека на изменение своей судьбы и судьбы мира, он является фаталистическим, именно поэтому детерминизм Лапласа получил название жесткого детерминизма.

Период господства механистической картины мира продолжался до середины XIX века, когда, с развитием таких отраслей естествознания как термодинамика, электромагнетизм и др. некоторые положения были пересмотрены. Окончательно появление нового типа рационального мышления было завершено в 10-е годы XX в., когда были опубликованы работы А. Эйнштейна по общей и специальной теории относительности. Этот тип получил название неклассического типа рациональности. Его основными характеристиками являются следующие:

1. Пространство и время — относительные величины. Тезис об относительности пространства и времени утверждает невозможность восприятия этих категорий в отрыве от тех процессов, которые происходят в пространственно-временном континууме. Это утверждение базируется на двух основных моделях окружающего мира, которые возникли в ХIХ в. — математической и физической. В математике в это время происходи переворот, связанный с появлением неклассической геометрии. Исследования Римана, Лобачевского и др. доказали, что помимо привычного нам мира, построенного по принципам геометрии Евклида, возможна и другая организация пространства. Изменение тех или иных аксиом Евклида приводит к появлению непривычных для обыденного сознания, но, тем не менее, непротиворечивых конструкций, по иному описывающих окружающий мир. Происходит отказ от взгляда на трехмерный мир как на единственно возможный, появляются математические доказательства существования иных измерений. Пространство перестает быть абсолютным, т.е. неизменным, замкнутым в самом себе.

С точки зрения физики, пространство и время являются относительным, поскольку их параметры связаны с движением объектов окружающего мира. В работах А. Эйнштейна доказывается зависимость течения времени от скорости наблюдателя, производящего эти измерения. Время перестает быть абсолютной длительностью, т.к. для разных объектов оно течет с разной скоростью, т.е. его движение всегда должно измеряться относительно чего-либо.

2. Пространство и время связаны между собой. Неклассический тип рациональности впервые рассматривает нашу вселенную в качестве единой системы, в которой все элементы являются взаимосвязанными. Мир предстает не в виде набора объектов, «втиснутых» в определенное пространство, эти объекты сами представляют собой участки пространства, его часть, которая оказывает влияние на целое. При этом время включается в эту систему в качестве одной из ее измерений, наравне с длиной, шириной и высотой. Мир представляет собой не трехмерную, а четырехмерную систему.

3. Время представляется необратимой величиной. Необратимость времени означает невозможность установить состояние системы в какой-либо момент прошлого. Эта характеристика связана с развитием термодинамики.

В отличие от механических, термодинамические системы описываются в первую очередь не с точки зрения сил, действующих в ней, а с точки зрения энергии. Второй закон термодинамики утверждает невозможность передачи тепла от менее нагретого тела к более нагретому.[4] Поэтому при соприкосновении объектов, имеющих различную температуру, будет происходить передача тепла от более нагретого тела к менее нагретому, причем такая передача будет происходить до тех пор, пока температуры обоих объектов не станут равными. Такое состояние называется термодинамическим равновесием. Невозможность передачи тепла в обратном направлении приводит к тому, что мы не можем указать, каким было состояние системы до того, как в ней установилось термодинамическое равновесие. Когда температура объектов становится равной, уже нельзя сказать, какой она была для каждого из них пять, десять, двадцать минут назад. Именно так следует понимать тезис о необратимости времени. Необходимо четко представлять себе, что он относится не к реальному течению времени, а к возможности считывания информации о системе.

Термодинамическая составляющая научной картины мира будет рассмотрена более подробно в разделе, посвященном характеристикам систем, в частности, энтропии.

4. Присутствие наблюдателя влияет на процессы, происходящие в системе. Этот постулат появился с развитием электродинамики и квантовой физики. Если измерения, производимые в механической системе, не оказывают влияния на ее состояние, или это влияние настолько незначительно, что им можно пренебречь, то в электромагнитных системах процесс измерения тех или иных характеристик может существенно повлиять на их величины. Даже простейшая операция по измерению напряжения на участке электрической цепи вносит определенную погрешность. Это легко объяснимо — подключение в цепь любого звена, имеющего свое собственное электрическое сопротивление, неизбежно приведет к перераспределению потока электронов, часть из которых будет проходить через это звено. В зависимости от способа подключения (параллельно или последовательно) для снижения погрешности измерений необходимо стремиться, чтобы его сопротивление было либо бесконечно большим (для параллельного подключения), либо бесконечно малым (для последовательного). Очевидно, что в реальных условиях ни первое, ни второе условие не могут быть выполнены, поэтому присутствие наблюдателя, производящего измерения, обязательно будет вызывать появление погрешностей этого измерения, т.е. оказывать влияние на измеряемые процессы, происходящие в системе.

Еще более заметно влияние наблюдателя на процессы, происходящие в квантовых системах. Поставим мысленный эксперимент — представим себе систему, состоящую из зеркальной сферы с абсолютно отражающей внутренней поверхностью, внутри которой находится какое-то количество квантов света — фотонов. До тех пор, пока сфера закрыта, т.е. система является замкнутой, фотоны, отражаясь от зеркальной поверхности, будут двигаться бесконечно. Стоит же появиться наблюдателю — какому-либо счетчику фотонов — как состояние системы измениться. В простейшем случае, когда внутри сферы будет всего один фотон, он будет зарегистрирован этим счетчиком, но для процесса регистрации потребуется затратить количество энергии, как раз равное энергии одного фотона. Таким образом, в результате измерения мы не сможем сказать, что в системе есть фотон, а только лишь то, что в системе был фотон. Следовательно, в результате появления наблюдателя состояние системы изменяется. В общем виде можно сказать, что любой процесс наблюдения и измерения происходит с затратами энергии, в результате чего ее количество в измеряемой системе уменьшается и состояние изменяется.

Постулат о влиянии наблюдателя на исследуемый объект приводит к снятию строгого разделения между субъектом и объектом исследования. В отличие от классической картины мира, где это противопоставление было очень четко выражено, в неклассическом типе рациональности проявляется потребность в рассмотрении объекта и субъекта познания не как двух не связанных друг с другом систем, а как единой системы. Такой подход имеет глубокий философский смысл — человек рассматривается как органическая часть мира, исследователь включен в единую систему познания, он является ее частью, которая при познавательном процессе изменяется сама и изменяет всю систему в целом. Таким образом, данный тезис еще раз подчеркивает принципиальное единство мира, универсальность его законов. Подобное единство открывает возможность для самопознания человека, рассмотрение его самого как универсальный синтез субъекта и объекта, подчеркивает способность человека к анализу самого себя.

5. Максимальная скорость в нашей вселенной ограничена и равна скорости света (300 000 км/с). Этот постулат, обоснованный и математически доказанный Эйнштейном, приводит к двум важнейшим следствиям:

а) Мгновенное распространение энергии или информации невозможно, для передачи необходимо определенное количество времени. Принцип дальнодействия, таким образом, оказывается ложным.

б) Скорость света постоянна и не зависит от скорости и направления движения его источника. Этот факт был установлен экспериментальным путем в исследованиях Майкельсона и Морли. В данном случае мы наблюдаем совершенно иную картину, нежели в механических системах. Если механическая система, содержащая движущийся объект, сама движется относительно другой системы, то скорость движения объекта относительно этой системы будет складываться из векторных сумм скоростей самого объекта и той системы, в которой он находится. Проще говоря, если в поезде, движущемся относительно земли со скоростью 80 км/ч, идет человек со скоростью 5 км/ч, то его скорость относительно земли будет равна либо 85 (в случае движения по ходу поезда), либо 75 (при движении против хода) км/ч. В случае же движения источника света не происходит такого механического сложения скоростей. В самом деле, если какой либо светящийся объект движется со скоростью 1000 км/с, то при механическом сложении получится, что скорость светового потока, движущегося по направлению движения этого объекта, будет уже не 300 000, а 301 000 км/с, однако это запрещено. При движении источника света происходит изменение длины световой волны — при движении по направлению светового луча она уменьшается (свет смещается в синюю часть спектра), при движении в противоположном направлении — увеличивается (происходит смещение в красную часть спектра). Это явление получило название эффект Доплера.Наглядно представить это явление помогает следующая аналогия из привычной механистической картины мира. Представим себе движущийся вертикальный штатив, на котором закреплена пружина:

При ускорении движения штатива скорость свободного конца пружины какое-то время будет оставаться неизменной за счет ее сжатия. Из-за невозможности мгновенной передачи воздействия на все молекулы, составляющие пружину, т.е. из-за инерционности вещества, произойдет ее сжатие — расстояние между витками пружины уменьшится. Это соответствует смещению в синюю область спектра. При движении в обратную сторону, наоборот, будет происходить увеличение длины витка. Разумеется, эта аналогия является очень грубой и на самом деле процессы, происходящие с квантами света, не имеют ничего общего с механическим сжатием пружины, но этот пример помогает ассоциативно воспринять сложное физическое явление — эффект Доплера.

6. С философской точки зрения, жесткий детерминизм Лапласа уступает место диалектическому детерминизму. Законы диалектики, разработанные Гегелем и Марксом, дают иную картину мира, нежели при жестко детерминистском подходе. Самое главное отличие состоит в понимании того, что одно и то же явление может быть вызвано рядом различных причин, и одно и то же основание может вызывать к жизни ряд различных следствий, или не вызывать ни одного из них. Утверждение диалектического детерминизма привело к представлению о мире как вероятностной системе, подчиняющейся статистическим законам. Статистическими называются законы, описывающие системы с большим количеством входящих в нее компонентов. Категория вероятности — одна из ключевых для современного понимания мира как системы. Она характеризует поведение объекта при повторяющихся условиях. Классическая интерпретация вероятности опирается на математическое моделирование азартных игр и представляет собой отношение числа благоприятствующих случаев к общему числу всех равновозможных. Например, при бросании игральной кости, имеющей 6 граней, выпадение каждой из них можно ожидать с вероятностью, равной ¹/₆, т. к. ни одна грань не имеет преимуществ перед другой. Подобная симметричность исходов опыта специально учитывается при организации игр, но сравнительно редко встречается при исследовании объективных событий в науке и практике. Классическая интерпретация вероятности, берущая начало от работ Бернулли и Паскаля, в настоящее время уступила место статистической концепции, в основе которой лежат действительные наблюдения появления некоторого события в ходе длительного опыта при точно фиксированных условиях. Практика подтверждает, что чем чаще происходит событие, тем больше степень объективной возможности его появления, или вероятность. Поэтому статистическая интерпретация вероятности. опирается на понятие относительной частоты, которое может быть определено опытным путём. Вероятность как теоретическое понятие никогда не совпадает с эмпирически определяемой частотой, однако во мн. случаях она практически мало отличается от относительной частоты, найденной в результате длит. наблюдений. Многие статистики рассматривают вероятность как «двойник» относительной частоты, которая определяется при статистическом исследовании результатов наблюдений или экспериментов. Статистические системы описываются величиной вероятности нахождения системы в том или ином состоянии.

Для неклассического типа рациональности характерным является требование применения средств и методов естественных наук для анализа процессов и явлений, происходящих с человеком и с обществом, т.е. в сфере гуманитарных наук. Это требование, выдвинутое в конце ХIХ в., имеет ряд причин. Грандиозные успехи естественных наук в конце XIX — начале ХХ вв., породили глубокое убеждение во всемогуществе науки. Открытия в физике, физиологии, генетике и других естественных науках порождали определенную эйфорию, создалось впечатление, что все тайны мира будут вот-вот раскрыты. В противовес этому, социальная напряженность в различных странах приводила к ряду кризисов, общественное устройство было далеко от идеала, что породило мнение о необходимости подчинения общества законам природы. Казалось, что разумное, гармоничное общественное устройство может быть достигнуто, если законы его построения будут скопированы с законов природы. Наука может все, следовательно, необходим научный (следует понимать — естественнонаучный) подход к человеку и социуму для достижения идеала.

Это заблуждение продолжалось до середины ХХ в., когда произошла смена неклассического типа рациональности постнеклассическим типом.Постнеклассическому типу присущи все характеристики, выдвинутые неклассическим типом рационального мышления, за исключением одного. Естественнонаучные методы уже не ставятся во главу угла.

Для того, чтобы понять такой поворот, необходимо вспомнить некоторые важнейшие события, произошедшие в середине ХХ в. Завершилась Вторая мировая война, было испытано ядерное оружие, прошел Нюрнбергский процесс над фашистскими преступниками. Атомная бомбардировка Хиросимы и Нагасаки доказала, что естественные науки в самом деле могут все, в том числе — уничтожить все человечество. Мир впервые оказался на грани физического уничтожения, причем оно зависело не от природных процессов, а только от воли человека. Естественные науки обернулись совершенно иной стороной, и напрасно определенная часть ученых утверждала, что чистая наука остается в стороне от политических процессов. Требования поставить научные исследования под строгий контроль со стороны общества особенно громко зазвучали после опубликования результатов Нюрнберга, когда стало известно о проводимых нацистскими врачами экспериментах на людях. Постнеклассическая картина мира базируется на основных постулатах, выведенных в ХIХ—ХХ вв., научная состоятельность и достоверность неклассической картины не подвергается сомнению, однако наука должна быть подчиненной обществу, которое должно обладать всеми механизмами контроля.

Очень близким по смыслу к понятиям «картина мира» и «тип рациональности» является категория парадигмы (от греч. παράδειγμα — пример, образец), введенная в научный обиход американским философом Т. Куном. Кун подразумевал под этим наличие определенного «стиля научного мышления», который основан на теориях, гипотезах и мнениях, распространенных в данное время в данном обществе. Парадигму составляют «…признанные всеми научные достижения, которые в течение определенного времени дают модель постановки проблем и их решений научному сообществу». Парадигма не является теорией, хотя базируется на определенных фундаментальных теориях, она определяет направления научных исследований, способы решения научных проблем. Смена одной парадигмы на другую происходит спонтанно, под влиянием новых идей, появившихся в науке, и в атмосфере резкого противодействия сторонников прежней парадигмы.