Концепции естествознания

Лекция 1.

Введение.

В мае 1959 года в Кембриджском университете (Англия) известный английский писатель и ученый Чарльз Перси Сноу прочитал лекцию «Две культуры и научная революция», которая вызвала продолжительную и острую дискуссию. Главная мысль сводилась к тому, что между традиционной гуманитарной культурой Европы и новой т.н. научной культурой, производной от научно-технического прогресса ХХ века, растет катастрофический разрыв. По мнению Сноу, вражда «двух культур» может вообще привести к гибели человеческой культуры, если не принять радикальных мер для реорганизации образовательной системы, дающих возможность сблизиться страдающим от излишнего практицизма физикам и проникнутым антиобщественными настроениями индивидуалистам-интеллектуалам.

К настоящему времени сформировались две обширные и относительно самостоятельные области познания, которые различаются по объекту изучения:

1. Естествознание, объектом изучения которого стали все форма живой и неживой природы, включая биологические аспекты жизнедеятельности человека;

2. Гуманитарные и социальные науки, объектом изучения которых являются человеческое сознание, творчество, общественные процессы и их развитие, а также идеальные системы, созданные человеком (языки, право, религия и пр.).

В результате различия объектов познания и относительно независимой эволюции естественные и социогуманитарные науки выработали собственные методы и достигли различающихся уровней развития. Между ними появляются противоречия, связанные с различиями традиций, целей, методов, несовпадения оценок одних и тех же достижений научно-технического прогресса и тенденций развития общества. Совокупность этих противоречий иногда называют проблемой двух культур.

Научный метод в естествознании:

1. стремление к четкости и однозначности понятий;

2. эмпирическая (наблюдательная и экспериментальная) основа научных знаний;

3. инструментальные методы получения информации об изучаемых явлениях природы;

4. стремление к количественным характеристикам явлений и, соответственно, к математическим методам обработки информации; широкое применение методов математического моделирования;

5. логическая (рациональная) основа и хорошо отработанная методика построения теорий;

6. редукционизм – способ объяснять сложные явления путем использования представлений о более простых;

7. представление об относительности, принципиальной неполноте и неокончательности научных знаний, а также о преемственности теорий;

8. стремление к концептуальному единству теоретического описания природы.

Для гуманитарного знания, особенно для искусства, характерны:

1. целостный подход к рассматриваемым явлениями (синтез) – антипод редукционизма;

2. вынужденно приблизительный, не количественный, а качественный характер информации об изучаемых явлениях, трудность формализации, т.е. точного математического описания (своеобразная плата за целостный подход);

3. интерпретация - личностная (эмоциональная) позиция исследователя по отношению к изучаемому явлению, этические и эстетические оценки явлений на основе моральных принципов исследователей, а также их политических приоритетов, что в некоторых случаях может свести на нет значимость исследований;

4. особое значение интуитивного, т.е. нелогического подхода к изучению явлений.

Интуиция в естествознании- угадывание результата, который должен был бы стать итогом логического осмысления определенной информации; эффективна при изучении сложных явлений, а также недостатка эмпирических данных или времени для их осмысления; важна при выдвижении новых научных гипотез.

Роль интуиции состоит в восполнении практической ограниченности рационального, логического подхода. В системе рационального познания практически в большинстве естественнонаучных теорий используется аксиоматический метод: формулируется некоторое количество основных законов (аксиом), из которых путем строгих математических или логических выводов получают остальное содержание теории (классическая механика – законы Ньютона). Однако в математике в 30-40 гг. ХХ века было доказано, что во всякой формально-логической системе обнаруживается утверждение, истинность которого нельзя ни доказать, ни опровергнуть на основе тех аксиом, которые выбраны для логически непротиворечивого построения данной системы (теорема Гёделя). Таким образом, необходимо использовать дополнительные аргументы, в качестве которых могут служить эмпирические исследования или некоторые общенаучные принципы, а также интуитивные догадки, позволяющие компенсировать недостаток эмпирических или логических аргументов.

Способности к рациональному и образному мышлению присущи разным людям в неодинаковой степени, что связано с особенностями строения головного мозга: правое полушарие обеспечивает человеку эмоционально-образное восприятие действительности, а левое полушарие – ее поэтапное, абстрактно-аналитическое углубленное исследование. Это позволяет человеку всесторонне познавать мир.

Аналогично подобное сочетание рационально-аналитического и эмоционально-образного методов характерно и для всей системы научного познания. Сложные современные проблемы человеческой цивилизации требуют комплексного подхода. Несмотря на различия в типах мышления, выработанных методах и традициях наблюдается взаимопроникновение и конвергенция естествознания и гуманитарного знания, проникновения естественнонаучных методов в гуманитарную область и проникновения целостного мировидения в естествознание. Таким образом, наблюдаются позитивные тенденции к сближению двух культур, обусловленные необходимостью решения комплексных проблем науки, а также глобальных проблем современной цивилизации. Культура – это проявление творческого, креативного, начала, вне зависимости от того, в какой сфере это творчество осуществляется, вот почему сближение естественнонаучной и гуманитарной культур объективно закономерно.

Концепции естествознания

– это такие фундаментальные научные идеи, модели и положения, которые проявляют себя во всех естественных науках (Концепция – единый определяющий замысел, ведущая мысль, естествознание – совокупность наук о природе). Следовательно, в курсе КСЕ кроме избранных глав наук о природе изучаются трансдисциплинарные (trans – сквозь, через) концепции в естествознании в целом.

Известный человеку природный мир описывается множеством теорий. Все эти теории образуют единую научную картину мира.

научная картина мира – это целостная система представлений об общих законах устройства мироздания.

Смена научной картины мира – научная революция. Иногда говорят, что научная революция – это смена парадигмы.

Парадигма – это особый способ организации научного знания, задающий то или иное видение мира и соответственно образцы или модели постановки и решения исследовательских задач.

Таких революций в истории науки было несколько.

Первая научная революция произошла в 6 – 4 веках до н.э. Ее часто называют аристотелевской революцией (по имени Аристотеля[1]). В это время из разрозненных знаний об окружающем мире рождается наука, как система знаний, являющаяся результатом деятельности особой группы людей (научного сообщества) по получению новых знаний.

Аристотель:

- Создал формальную логику (учение о доказательстве);

- Дифференцировал научное знание, отделив науки о природе от метафизики (философии) и математики;

- Создал канон[2] организации научного исследования (история вопроса, постановка проблемы, обоснование решения, аргументы «за» и «против»).

Исходным пунктом второй научной революции (ньютоновской) была замена геоцентрической модели мира на гелиоцентрическую модель мира. Вскоре были написаны законы Кеплера[3], закон всемирного тяготения Ньютона[4], законы динамики Ньютона. Все это привело к становлению классического естествознания.

Основные положения классического естествознания:

1. В природе нет случайности. Все в ней закономерно.

2. Если эти закономерности установлены, то они формулируются в однозначно определенной форме. (Лапласовский детерменизм или «демон Лапласа» – «мы должны рассматривать существующее состояние Вселенной как следствие предыдущего состояния и как причину последующего».)

3. классическое естествознание – экспериментальное естествознание. Исследователь и прибор являются внешними по отношению к исследуемому объекту факторами. Они не влияют на результаты измерений.

4. Материя в классическом естествознании может существовать или в виде вещества или в виде поля.

В начале 20 века началась третья (эйнштейновская) глобальная научная революция в естествознании. Она связана с рождением принципиально новых идей: теории относительности и квантовой механики. Если ньютоновская революция связана с заменой геоцентризма на гелиоцентризм, то эйнштейновская революция связана с отказом от всякого центризма вообще (нет выделенных систем отсчета). Квантовая механика утверждала вероятностный характер законов микромира и корпускулярно-волновой дуализм. Так родилось неклассическое естествознание.

Основные положения неклассического естествознания:

1. Случайность – это фундаментальное свойство природы.

2. Окружение (исследователь и прибор) воздействует на изучаемый объект. И это воздействие неконтролируемо.

3. Нет однозначных закономерностей, описывающих процессы, происходящие в микромире. Вместо этого вероятностный прогноз результатов.

4. Материя на микроуровне двуедина.

Классическое и неклассическое естествознание объединяет то, что предмет их познания – это простые системы (замкнутые, изолированные и обратимые во времени).

Подавляющее большинство реальных систем открытые, то есть они обмениваются энергией, веществом и информационными сигналами с окружающей средой. Поэтому в 70 ^е годы 20 столетия возникла и начала развиваться теория сложных самоорганизующихся систем – синергетика. Это было началом четвертой революции в естествознании и переходом к постнеклассическому естествознанию.

Основные идеи синергетики:

1. Принципиально возможно спонтанное (самопроизвольное) возникновение порядка из хаоса в результате процесса самоорганизации.

2. Существование точек бифуркации[5] – переломных моментов. Вблизи точек бифуркации наблюдаются значительные флуктуации. Следовательно, возрастает роль случайных факторов. В точке бифуркации система как бы «колеблется» перед выбором того или иного пути развития. После того, как какой-либо вариант развития системы выбран, возврата нет. В дальнейшем система развивается в выбранном направлении.

Между аристотелевской и ньютоновской революциями прошло 2 тысячелетия. От ньютоновской до эйнштеновской – чуть больше 200 лет. От эйнштеновской революции до возникновения синергетики менее 100 лет.