Развитие естествознания

Глава 1.

Мир, окружающий человека, представляет единое и це­лостное образование, в котором все явления и предметы связаны и взаимодействуют друг с другом. Следовательно, наше представление о мире должно отражаться в единстве всего нашего знания. Единство научного знания формируется в процессе взаимодействия, дифференциации и интеграции знания в ходе развития конкретной науки.

Развитие науки идет не только путем постепенного нако­пления все новых и новых данных, так как в этом случае не происходит отражения целостной картины развития науки. Наиболее радикальные изменения в науке свершаются в пе­риод научных революций, в результате которых пересматри­ваются прежние идеи, методы исследования, переосмысли­ваются результаты (парадигмы науки).

Паради́гма (от греч. παράδειγμα, «пример, модель, образец»):

§ Парадигма (лингвистика)

§ Парадигма (философия)

§ Парадигма программирования

Другие значения:

§ Парадигма в риторике — пример, взятый из истории или мифологии и приведенный с целью сравнения; парабола, басня.

§ Парадигма в методологии науки — совокупность ценностей, методов, подходов, технических навыков и средств, принятых в научном сообществе в рамках устоявшейся научной традиции в определенный период времени.

§ Парадигма в политологии — совокупность познавательных принципов и приемов отображения политической реальности, задающих логику организации знаний, модель теоретического истолкования данной группы социальных явлений.

Переход к новой пара­дигме науки прежде всего связан с дифференциацией и инте­грацией знания. Дифференциация - это очень важный этап в развитии науки. Она направлена на более тщательное и глу­бокое изучение отдельных процессов и явлений в определен­ной области знаний. В результате такого исследования появ­ляются отдельные научные дисциплины, возникают междис­циплинарные связи, которые могут в итоге тоже выделиться в отдельные науки. В Древней Греции не было строгого разде­ления между конкретными областями знаний, не было и от­дельных научных дисциплин. Все знания и методы исследо­вания явлений природы существовали в единой области на­турфилософии. Разделение естественнонаучных дисциплин впервые произошло в эпоху Возрождения. В это время появ­ляется экспериментальное естествознание. Исследование природы начиналось с механических процессов как наиболее простой формы движения материи.

Основы механики заложил Г. Галилей (1562-1642), зани­мавшийся исследованием свободно падающих тел. Галилей сформулировал управляющие механическими процессами законы изложил основы механики. В научную дисциплину механику превратил И. Ньютон (1643-1727). Затем постепен­но формируются физика, химия, биология и другие фунда­ментальные науки о природе. Каждая наука прошла свой путь развития. По мере научного прогресса процесс появления новых научных дисциплин все ускорялся. Несмотря на то, что при этом возрастают точность и глубина наших знаний о яв­лениях природы, одновременно происходит ослабление свя­зей между отдельными научными дисциплинами и даже меж­ду отдельными ветвями одной и той же науки. Таким образом, дисциплинарный подход грозил превратить единую науку в совокупность отдельных, обособленных, узких наук.

Наука сама выработала методы и средства для преодо­ления ограниченности чисто дисциплинарного подхода к изу­чению окружающего мира. Дисциплинарный подход, ориенти­рованный на изучение специфических, частных закономерно­стей конкретных явлений, не способствует открытию более глубоких общих закономерностей, а тем более фундамен­тальных законов, относящихся к взаимосвязанным классам явлений и целых областей природы, раскрывающих единство природы, взаимосвязь и взаимодействие составляющих ее объектов и процессов. Вследствие этого появляется новый подход, который называется интеграционным, или междисци­плинарным. В этом подходе происходит интеграция научного знания, которая совершается в различных формах, начиная применением понятий, теорий и методов одной науки в другой и кончая возникшим в нашем столетии системным методом. В результате такого подхода науки делают большие скачки в своих исследованиях. Так, биология достигла очень больших успехов, начав использовать в своих исследованиях физиче­ские методы. В результате взаимодействия данных наук на их стыке возникла биофизика. Аналогично появились бионика, геохимия, биохимия и другие науки.

Конкретные, частные, специальные приемы и способы исследования в различных науках могут заметно отличаться, но общий подход к познанию, метод исследования остается в сущности тем же самым. Это так называемый системный ме­тод, который дает возможность рассматривать объекты и явления в их взаимосвязи и целостности. Системный метод является наиболее эффективным средством интеграционных исследований. Общие приемы, принципы и методы познания можно охарактеризовать как стратегию исследования, а част­ные приемы и методы, используемые в отдельных науках, как тактику исследования.

Исторически сложилось так, что метод формируется в рамках практической деятельности как требование соблюде­ния определенной последовательности действий в процессе изготовления необходимых предметов и орудий, а также про­изводства материальных благ вообще. С отделением физи­ческого и умственного труда и возникновением науки появля­ется необходимость в изучении способов получения новых знаний, а для анализа и оценки различных методов - особое учение о методе, которое называется методологией.

На эмпирической, или опытной, стадии изучения природы главным образом используются методы, опирающиеся на чувственно наглядные приемы и способы познания. К ним относятся систематические наблюдения, эксперимент и из­мерения.

Наблюдения являются первоначальным источником ин­формации. В науке наблюдения существенно зависят от тео­рии. Ведь прежде чем наблюдать что то, необходимо иметь какую-либо идею, предположение или догадку о том, что сле­дует искать. Поэтому в науке редко бывают открытия, связан­ные со случайным, заранее не предусмотренным наблюдени­ем. Систематичность, контролируемость и тщательность - характерные требования для наблюдения.

Эксперимент - важнейший метод иссле­дования, который специально ставится так, чтобы можно бы­ло наблюдать процессы и явления в условиях, не испыты­вающих влияния посторонних факторов. Явление изолирует­ся от воздействия каких-либо несущественных факторов. Многие естественные науки совершили гигантские скачки в своем развитии именно благодаря эксперименту (атомная и ядерная физика, молекулярная биология, химия и др.). По­этому эксперимент получил наибольшее применение в есте­ственных науках. В настоящее время он значительно услож­нился как по технической оснащенности, так и по теоретиче­скому обоснованию. Это нашло отражение в появлении тео­рии планирования эксперимента и методах статистической обработки результатов.

Измерения не являются особым эмпирическим методом, а составляют необходимое дополнение любого серьезного научного наблюдения и эксперимента. В настоящее время для проведения измерений используется очень сложная тех­ника, в том числе и компьютерная.

На теоретической стадии прибегают к абстракциям и об­разованию понятий, строят гипотезы и теории, открывают законы науки. Процесс исследования обычно начинается с выдвижения проблемы. Воз­никшая проблема или проблемная ситуация требуют четкого определения, какие факты и в чем не согласуются со старыми эмпирическими и теоретическими знаниями. В качестве проб­ного решения проблемы выдвигается гипотеза, которая на последующих стадиях исследования подробно анализируется с точки зрения ее подтверждения имеющимися эмпирически­ми данными и теоретическими знаниями. Затем из гипотезы по правилам логики выводятся следствия, которые допускают эмпирическую проверку непосредственно с помощью наблю­дения и эксперимента.

И.Ньютон: - “Hypothesis non fingo”.

Эмпирическая проверяемость служит важным условием научности гипотезы (наука там - где повторяяемость), так как она допускает возможность вывода следствий из гипотезы и тем самым позволяет фактически сравнить ее с данными опыта или на­блюдений. Если следствие из гипотезы не согласуются с эм­пирическими данными, то отвергается сама гипотеза. Значи­тельно труднее обстоит дело с подтверждением гипотезы, которое не всегда свидетельствует об истинности самой гипо­тезы, так как согласно правилам логики из истинности следст­вия не вытекает истинность самой гипотезы. Можно говорить лишь о той или иной степени вероятности гипотезы, так как при дальнейшей проверке могут быть обнаружены факты, опровергающие гипотезу целиком или частично. Чем больше фактов, подтверждающих гипотезу, тем выше ее вероятность. Но даже и в этом случае вполне возможно обнаружение фак­тов, опровергающих гипотезу. Так, закон всемирного тяготе­ния Ньютона много десятков лет считался непреложной исти­ной, но с разработкой А. Эйнштейном (1879-1955) теории относительности его истинность была нарушена. Дальнейшие же эксперименты, проведенные в связи с проверкой общей теории относительности, выявили и ее приближенный харак­тер.

Особое значение для понимания единства не только естественнонаучного, но и социально-гуманитарного знания имеют новые междисциплинарные методы исследования. Речь идет о системном методе, новой концепции самоорганизации, возникшей в рамках синергетики, а также общей тео­рии информации, впервые появившихся в кибернетике.

Кибернетика, возникшая около полувека назад, является одним из замечательных примеров междисциплинарного ис­следования. Она изучает с единой точки зрения процессы управления в технических, живых и социальных системах. Хотя конкретные процессы управления стали исследовать задолго до возникновения кибернетики, однако каждая наука при этом применяла свои понятия и методы, вследствие чего трудно было выделить наиболее фундаментальные принципы и методы управления. Для этого требовалось подойти к кон­кретным процессам управления с более общей, абстрактной точки зрения и применить современные математические ме­тоды исследования. Одним из результатов такого подхода явилось широкое использование математических моделей и применение компьютеров. Поскольку процесс управления связан с получением, хранением и преобразованием инфор­мации, постольку кибернетика дала мощный толчок и для развития теории информации. Кибернетика является одним из специальных видов концептуальных систем, исследующих разнообразные процессы управления. Отсюда естественно подходят к общему понятию системы и системного подхода.

При системном подходе объекты исследования рас­сматриваются как элементы некоторой целостности или сис­темы, связанные между собой определенными отношениями, которые образуют структуру системы. В результате взаимо­действия этих элементов общие, целостные свойства систе­мы будут качественно отличаться от свойств составляющих ее элементов и не сводиться к их сумме. Такие свойства на­зывают эмерджентными, или возникающими, поскольку они появляются или образуются именно в процессе взаимодейст­вия элементов системы. Свойства системы как целого не сводятся к сумме свойств частей. Так, свойства воды как жид­кости качественно отличаются от свойств образующих ее составных частей: молекул воды, кислорода и водорода. Ки­слород и водород в свободном состоянии представляют со­бой газообразные вещества, свойства молекулы Н₂0 отлича­ются от свойств вещества воды. Вещество NaCI отличается по своим свойствам от молекулы NaCI. И таких примеров можно привести много.