Становление классической науки

Основные идеи, сформировавшиеся в культуре Ренессанса, были восприняты в XVII веке Ф. Бэконом и Р. Декартом. Они во многом подготовили переворот в естествознании, осуществленный Г. Галилеем и И. Ньютоном, кото­рые и завершили строительство здания классической науки, основой которой стала теоретическая меха­ника.

Френсис Бэкон (1561-1626) дал философское обос­нование нового взгляда на цель и предназначение науки и разработал основные принципы индукции как единственно научного ме­тода исследования. Его афоризм «Знание – сила» в течение почти четырех веков является символом науки.

Конечная цель науки – изобретения и открытия, цель же изобретений и открытий – человеческая польза, т.е. удовлетворение потребностей и улучшение жизни людей, умножение власти человека над природой. Но нау­ка в том виде, какой она была в то время, не способна, по Бэкону, решать эти задачи, поэтому необходимо перестро­ить все ее здание. Для этого следует проделать два рода работ: критическую, направленную на выявление причин человеческих заблуждений и рекомендаций по их преодолению, и позитивную, состоящую в выра­ботке подлинно научного метода.

Главным препятствием на пути познания Бэкон считал засоренность сознания людей так назы­ваемыми идолами (или призраками), различая четыре их вида: 1) идолы рода; 2) идолы пещеры; 3) идолы рынка; 4) идолы театра. Важное место в системе Бэкона занимает также критика схоластического способа мышления, коренной порок которого он усматривал в его умозри­тельно­сти и на выведении частных следствий из не имеющих опытного подтверждения общих положе­ний. Научное же исследование, считал он, должно начинаться с опытного познания, построенного и проверенного на основе эксперимента: «Самое лучшее из доказательств есть опыт, если он коренится в эксперименте». Однако он не был сторонником крайнего эмпиризма, о чем свидетельствует его образное выделений трех путей в науке («путь муравья», «путь паука» и, наконец, наилучший – «путь пчелы»). Бэкон также проводил разграничение опытов на два вида (плодоносные и светоносные). Признавая важность первых, направленным на получение от науки практической пользы, он подчеркивает исключительную значимость вторых: «Раз­ви­тию науки способствуют только те опыты, которые сами по себе не приносят пользы, но содействуют от­крытию причин и аксиом. Следует заботиться о большом запасе данных опытов».

Бэкон, конечно, сознает, что у индукции, как научного метода, есть свои слабости и границы применения: во-пер­вых, человек может иметь контакт лишь с какой-либо частью окружаю­щего его мира, что делает индукцию неполной, во-вторых, ощущения могут давать и ошибочные сведе­ния, в-третьих, даже из-за одного отрицательного результата приходится отказываться от выведенного ранее общего положения. Поэтому он предусматривает для индуктивного ис­следования последовательное прохождение пяти этапов, каждый из которых фиксируется в соответствующей таблице: 1) таблица присутствия – пере­числе­ние всех случаев встречающегося явления; 2) таблица отклонения или отсутствия, куда заносятся все случаи от­сутствия того и иного признака в представленных явлениях; 3) таблица сравнения или степеней – со­поставление увеличения или уменьшения данного признака в одном и том же предмете; 4) таблица отбрасы­вания – исключе­ние отдельных случаев, которые не типичны для данного явления; 5) таблица «сбора плодов» – формирование вывода на основе того общего, что имеется во всех таблицах.

Бэкон иллюстрирует действенность индуктивного метода на примере анализа теплоты, когда, сравнивая многочисленные ситуации, он приходит к выводу, что она всегда связана с движением частиц. Но этот метод применим ко всему эмпирическому научному исследованию, и с тех пор науки, прежде всего те, которые опираются на непосредственные эмпирические исследования, широко используют индуктивный ме­тод, раз­работанный Ф. Бэконом.

Выдающийся вклад в разработку методологии новой науки внес Рене Декарт (1596-1650). При этом путь, разработанный Декартом, весьма отличался от пути, предложенного Бэконом. Если бэконовская методология была эмпирической, то метод Декарта можно назвать рационалистическим. Отдавая долж­ное опытно-экспериментальным исследованиям в естественных науках, Декарт подчеркивал, что науч­ные от­крытия совершаются не вследствие опытов, сколь искусными бы они не были, а вследствие деятельно­сти ума, который направляет и сами опыты.

Рационализм Декарта основывается на том, что он попытался применить ко всем наукам особенности ма­тематического познания, в котором он более всего ценил то, что с ее помощью можно прийти к ясным и точным, т.е. досто­вер­ным выводам, к каковым не может привести опыт.

Суть рационализма Декарта сводится к двум основным положениям. Во-первых, в основе познания долж­ны лежать «врожденные идеи» (интеллектуальная интуиция), во-вторых, разум должен вывести из них на основе дедукции все необходимые следствия. К этому можно прийти лишь через постепенное движение мысли при ясном и отчетливом осознании каждого шага.

Декарт требует начинать исследование с сомнения в истинности всех знаний, которыми рас­по­лагало человечество, кроме тех, которые в силу своей простоты и самоочевидности не могут быть такое сомнение вызывать («Картезианское сомнение»). Этим он ставил цель – помочь человечеству избавиться от всех предрассудков, фантастических и лож­ных представлений, принятых на веру и тем самым расчистить путь для подлинного научного знания.

Интеллектуальная интуиция выступает у Декарта и опреде­ляющим критерием истинности знания. Причем вера его в безошибочность такого критерия была безгранична. Ошибки произрастают никак не от интуиции, а лишь от свободной воли человека.

Рационалистический постулат «Я мыслю, следовательно, существую» является, по мнению Декарта, основой единого науч­ного метода, который должен превратить познание в организационную деятельность, освободив его от случайности, от таких субъективных факторов, как наблюдательность и острый ум, с одной стороны, уда­ча и счастливое стечение обстоятельств – с другой. С этой целью он вырабатывает, наряду с от­меченными выше исходными принципами, ряд правил применения своего метода:

1) «делить каждое из исследуемых мной затруднений на столько частей, сколько это возможно и нужно для лучшего их преодоления»;

2) «придерживаться определенного порядка мышления, начиная с предметов наиболее простых, восходя постепенного к познанию наиболее сложного, предполагая порядок даже там, где объекты мышления вовсе не даны в естественной связи»;

3) «составлять всегда перечни столь полные и обзоры столь общие, чтобы была уверенность в отсутст­вии упущений».

Весьма важную роль в становлении методологии науки Нового времени внес Готфрид Лейбниц (1646-1716), важнейшей заслугой которого явилась разработка (наряду с Ньютоном) дифференциального и интегрального исчисления, имевшая огромное значение для развития математики и применении ее в естествознании. Еще до него был создан ряд приёмов для решения задач на проведение касательных, отыскание экстре­мумов, вычисление квадратур и пр. Однако не было выработано общего метода, позволяющего распростра­нить исследования, касавшиеся главным образом целых алгебраических функций, на любые дробные, ирра­циональ­ные и трансцендентные функции, не были выделены основные понятия математического анализа и его общая символика. Лейбниц свёл частные приёмы матанализа в целостную систему, дал основные правила дифференцирования и интегрирования, подчеркнул взаимообратный характер этих главных операций анализа, предложил способы решения в квадратурах ряда дифференциальных уравнений, применяя для этой за­дачи бесконечные степенные ряды.

В механике Лейбниц впервые ввёл термин «живая сила», рассматривая ее как причину, которая исчер­пывается по мере того, как переходит в действие. Он указал разницу между трением при скольжении и при каче­нии, выдвинул идею барометра.

Вторую глобальную научную революцию историки науки чаще всего связывают с деятельностью Г. Га­лилея, И. Кеплера и особенно И.Ньютона.

Галилео Галилей (1564-1642) прославился своими физическими экспериментами и астрономическими наблюдениями. В центре его научных интересов стояла проблема движе­ния. Открытие им принципа инерции и исследование свободного падения тел имели огромное значение для ста­новления механики как науки.

Но особенно методологически содержательным явилось открытие им принципа относительности. Гали­лей доказывает, что никакими механическими опытами нельзя определить, покоится ли данная так называемая инерциальная система отсчета или движется равномерно и прямолинейно с некоторой скоростью. Все инерци­альные системы отсчета физически равноправны в том смысле, что все законы механики применительно к ним одинако­вы. Что касается равномерного прямолинейного движения, то оно может сохраняться сколь угодно долго. Ут­верждая это, Галилей фактически пользуется идеализацией. В реальной действительности равномер­ное движе­ние в силу постоянных возмущений, воздействующих на любое тело, наблюдать невозможно. В теории же про­сто необходимо использовать идеализации.

Исходным пунктом познания, по Галилею, является чувственный опыт, который, однако, сам по себе не дает достоверного знания. Оно достигается планомерным экспериментированием (реальным или мысленным), опирающимся на строгое математическое описание, т.к. «книга природы напи­сана математическим языком». В отличие от «чистого эмпиризма» Ф. Бэ­ко­на (при всем сходстве их взглядов), Галилей был убежден, что в науке данные опыта никогда не могут быть да­ны в их «девственной первозданности», а всегда нуждаются в определенных теоретических предпосылках. Ина­че говоря, опыт всегда «теоретически нагружен», благодаря чему факты получают соответ­ст­вующую интерпретацию.

Галилей выделял два основных метода экспериментального исследования природы:

1. Аналитический («метод резолюций») – прогнозирование чувственного опыта с использованием средств математики, абстракции и идеализации, с помощью которых выделяются элементы реальности, недос­тупные непосредственному восприятию (например, мгновенная скорость). Иначе говоря, вычленяются пре­дельные фе­номены познания, логически возможные, но не представимые в реальной действительности.

2. Синтетически-дедуктивный («метод композиций») – выработка на базе количественных соотношений некоторых теоретических схем, которые применяются при интерпретации явлений.

Достоверное знание достигается в объяснительной теоретической схеме как единство чувственного и ра­ционального, аналитического и синтетического. Имея в виду способ мышления Галилея и сделанные на его ос­нове открытия, А. Эйнштейн и Л. Инфельд писали, что они были одним из самых важных достижений в ис­тории человеческой мысли и отмечают собой действительное начало физики.

Завершается вторая научная революция творчеством Исаака Ньютона (1643—1727), научное насле­дие которого чрезвычайно глубоко и разнообразно, что сам он объяснял тем, «что стоял на плечах гигантов».

Программа, намеченная Галилеем, была систематически развита Ньютоном в его книге «Математиче­ские начала натуральной философии». Отметим в этой связи четыре наиболее существенных аспекта меха­ники Нью­тона: 1) метод принципов; 2) математический язык; 3) законы и начальные условия; 4) гипотетико-дедуктивную структуру механики.

Ньютон считал, что надо исходить из двух-трех принципов и уже на их основе объяснять все явления. Именно таким методом строятся важнейшие физические теории. В механике Ньютона главным принципом явля­ется первый закон Ньютона, который представляет собой переформулировку принципа относительности Гали­лея. Принцип всегда выражается положениями максимально общего характера. Другими словами, он фиксирует как раз то единое во многом, что так интересовало древних мыслителей. Древние представляли себе это единое очень наглядно, а на самом деле оно состоит в применимости одних и тех же законов к раз­личным явлениям.

Но принципы желательно формулировать математически. Математическое описание удивительно эффективно. Почему? Прежде всего по­тому, что в адекватной форме фиксируется своеобразие физических теоретических конструкций. Широкой примени­мости физических принципов соответствуют математические преобразования, которые оставляют неизменными уравнения, выражающие физические законы. Физик-теоретик в своем стремлении обнаружить физические прин­ципы ищет такие уравнения, которые, с одной стороны, описывали бы экспериментальные факты, а с другой – подчинялись бы определенным преобразованиям, оставляющим их инвариантными. Если это удается, то прин­цип найден.

Наряду с принципами теория содержит законы, которые описывают определенные классы явлений. В теории структура мира как бы разбивается на законы и на начальные условия. Закон всегда один и тот же, а на­чальные и последующие условия весьма изменчивы. В итоге оказывается «схваченным» сложное многооб­разие мира. В механике Ньютона законы справедливы при любых начальных условиях. И хотя в наши дни выяснена зависи­мость законов от начальных условий, незыблемым остается стремление к математическому отображе­нию зако­нов, однако при этом всегда сохраняется и представление о начальных условиях.

Рассмотренное нами строение ньютоновской механики фиксирует то, что в современных выражениях на­зывают гипотетико-дедуктивной структурой научной теории. От принципов на путях дедукции – к экспери­мен­ту. Принципы изобретаются и опровергаются, а потому целесообразно, избегая доктринерства, не отри­цать их в определенной степени гипотетического характера. Ньютон дал гениальный образец гипотетико-дедуктивного построения теории.

Содержание научного метода Ньютона сводится к следующим последовательным действиям:

1) провести наблюдения и эксперименты;

2) посредством индукции вычленить в чистом виде отдельные стороны естественного процесса и сде­лать их объективно наблюдаемыми;

3) понять управляющие этими процессами фундаментальные принципы и закономерности;

4) математически сформулировать взаимосвязи естественных процессов, осуществить математическое вы­ражение этих принципов.

5) путем дедуктивного развертывания фундаментальных принципов построить целостную теоретиче­скую систему.

6) использовать познанные силы природы, подчинив их, в том числе и посредством техники, человече­ским целям.

Сам Ньютон с помощью своего метода решил три кардинальные задачи. Во-первых, четко отделил науку от натурфилософии и дал критику последней («Физика, бойся метафизики!»). Во-вто­рых, разра­ботал классическую механику как целостную систему знаний о механическом движении тел, кото­рая стала эта­лоном научной теории более чем на двести лет и в определенной степени сохраняет свое значение до настояще­го времени. В-третьих, завершил построение новой, революционной для того времени картины мира, сформули­ровав ее основные идеи, принципы и понятия.

Таким образом, теоретическое естествознание, возникшее в эту историческую эпоху, завершило долгий процесс становления науки в собственном смысле этого слова. Превратившись в одну из важнейших ценно­стей цивилизации, наука сформировала внутренние механизмы порождения знаний, которые обеспечили ей система­тические прорывы в новые предметные области. В свою очередь, эти прорывы открывают новые воз­можности для технико-технологических инноваций и для приложения научных знаний в различных сферах человеческой деятельности.