Наука в собственном смысле: главные этапы становления

В соответствии с принятой нами концепцией генезиса науки и периодизации ее истории (гл. II, §1) рассмотрим основные осо­бенности главных этапов становления науки в собственном смысле. Последняя исторически первоначально возникла в форме экс­периментально-математического естествознания. Социально-гу­манитарные науки — в силу определенных причин — возникли и формировались несколько позднее (о них речь будет идти в гл. VIII).

Здесь, однако, заметим следующее. Выбор естествознания (и прежде всего физики) для анализа основных этапов становления науки в собственном смысле обусловлен следующим обстоятель­ством. «В методологических исследованиях строение развитых наук принимается за своего рода эталон, с позиций которого рас­сматриваются все другие системы теоретического знания».

И это вовсе не натурализм или физикализм. Дело в том, что развитое явление (предмет) более полно, глубоко и рельефнее «предъявляет» исследователю свои характеристики, чем явление (предмет) неразвитый, незрелый. «Анатомия человека — ключ к анатомии обезьяны», — говорил Маркс.

История и современное состояние науки показали, что — опять-таки в силу конкретных причин — именно в естествознании об­щие контуры науки как таковой (науки в собственном смысле), ее структура, динамика и т. п. просматриваются наиболее четко, зри­мо и выпукло. Но это никоим образом не означает ни игнорирова­ния или недооценки социально-гуманитарных наук в анализе «на­уки вообще», ни абсолютизации их специфики.

Классическое естествознание и его методология

Хронологически этот период, а значит, становление естество­знания как определенной системы знания, начинается примерно в XVI-—XVII вв. и завершается на рубеже XIX—XX вв. В свою очередь данный период можно разделить на два этапа: этап меха­нистического естествознания (до 30-х гг. XIX в.) и этап зарожде­ния и формирования эволюционных идей (до конца XIX — начала XX в.).

I. Этап механистического естествознания. Начало этого этапа совпадает со временем перехода от феодализма к капитализму в Западной Европе. Начавшееся бурное развитие производительных сил (промышленности, горного и военного дела, транспорта и т. п.) потребовало решения целого ряда технических задач. А это в свою очередь вызвало интенсивное формирование и развитие частных наук, среди которых особую значимость приобрела механика — в силу необходимости решения названных задач.

Активное деятельностное отношение к миру требовало позна­ния его существенных связей причин и закономерностей, а зна­чит, резкого усиления внимания к проблемам самого познания и его форм, методов, возможностей, механизмов и т. п. Одной из ключевых проблем стала проблема метода. Укрепляется идея о возможности изменения, переделывания природы, на основе по­знания ее закономерностей, все более осознается практическая цен­ность научного знания («знание — сила»). Механистическое есте­ствознание начинает развиваться ускоренными темпами.

В свою очередь этап механистического естествознания можно условно подразделить на две ступени — доньютоновскую и нью­тоновскую, — связанные соответственно с двумя глобальными на­учными революциями, происходившими в XVI—XVII вв. и со­здавшими принципиально новое (по сравнению с античностью и средневековьем) понимание мира.

Доньютоновская ступень — и соответственно первая научная революция происходила в период Возрождения, и ее содержание определило гелиоцентрическое учение Я. Коперника (1473—1543).

Это был конец геоцентрической системы, которую Коперник отверг на основе большого числа астрономических наблюдений и расчетов, — это и было первой научной революцией, подрывав­шей также и религиозную картину мира. Кроме того, он высказал мысль о движении как естественном свойстве материальных объек­тов, подчиняющихся определенным законам, и указал на ограни­ченность чувственного познания («Солнце ходит вокруг Земли»). Но Коперник был убежден в конечности мироздания: Вселенная где-то заканчивается твердой сферой, на которой закреплены не­подвижные звезды. Нелепость такого взгляда показал датский астроном Тихо Браге, а особенно Д. Бруно. Он отрицал наличие центра Вселенной, отстаивал тезис о ее бесконечности и о бесчис­ленном количестве миров, подобных Солнечной системе.

Вторую глобальную научную революцию XVII в. чаще всего связывают с именами Галилея, Кеплера и Ньютона, который ее и завершил, открыв тем самым новую — посленьютоновскую сту­пень развития механистического естествознания. В учении Г. Га­лилея (1564—1642) уже были заложены достаточно прочные основы нового механистического естествознания. В центре его на­учных интересов стояла проблема движения. Открытие принципа инерции, исследование им свободного падения тел имели боль­шое значение для становления ь. юлики как науки.

Исходным пунктом познания, по Галилею, является чувствен­ный опыт, который, однако, сам по себе не дает достоверного знания. Оно достигается планомерным и реальным или мыслен­ным экспериментированием, опирающимся на строгое количе­ственно-математическое описание. Критикуя непосредственный опыт, Галилей первым показал, что опытные данные в своей первозданности вовсе не являются исходным элементом познания, что они всегда нуждаются в определенных теоретических предпо­сылках. Иначе говоря. опыт не может не предваряться определен­ными теоретическими допущениями, не может не быть «теорети­чески нагруженным».

Вот почему Галилей, в отличие от «чистого эмпиризма» Ф. Бэ­кона (при всем сходстве их взглядов), был убежден, что «фактуальные данные» никогда не могут быть даны в их «девственной первозданное». Они всегда так или иначе «пропускаются» через определенное теоретическое «видение» реальности, в свете кото­рого они (факты) получают соответствующую интерпретацию. Та­ким образом, опыт — это очищенный в мысленных допущениях и идеализациях опыт, а не просто (и не только) простое описание фактов.

Галилей выделял два основных метода экспериментального исследования природы:

Аналитический («метод резолюций») — прогнозирование чув­ственного опыта с использованием средств математики, абст­ракций и идеализации. С помощью этих средств выделяются элементы реальности (явления, которые «трудно себе пред­ставить»), недоступные непосредственному восприятию (на­пример, мгновенная скорость). Иначе говоря, вычленяются предельные феномены познания, логически возможные, но не представимые в реальной действительности.

Синтетически-дедуктивный («метод композиций») — на базе количественных соотношений вырабатываются некоторые те­оретические схемы, которые применяются при интерпретации явлений, их объяснении.

Достоверное знание в итоге реализуется в объясняющей тео­ретической схеме как единство синтетического и аналитического, чувственного и рационального. Следовательно, отличительное свойство метода Галилея — построение научной эмпирии, кото­рая резко отлична от обыденного опыта.

Оценивая методологические идеи Галилея, В. Гейзенберг от­мечал, что «Галилей отвернулся от традиционной, опиравшейся на Аристотеля науки.своего времени и подхватил философские идеи Платона... Новый метод стремился не к описанию непосред­ственно наблюдаемых фактов, а скорее, к проектированию экспе­риментов, к искусственному созданию феноменов, при обычных условиях не наблюдаемых, и к их расчету на базе математической теории». Гейзенберг выделяет две характерные черты нового ме­тода Галилея: а) стремление ставить каждый раз новые точные эксперименты, создающие идеализированные феномены; б) со­поставление последних с математическими структурами, прини­маемыми в качестве законов природы.

Способ мышления Галилея исходил из того, что одни чув­ства без помощи разума не способны дать нам истинного понима­ния природы, для достижения которого нужно чувство, сопро­вождаемое рассуждением. Имея в виду прежде всего галилеевский принцип инерции, А. Эйнштейн и Л. Инфельд писали: «От­крытие, сделанное Галилеем, и применение им методов научного рассуждения были одним из самых важных достижений в исто­рии человеческой мысли, и оно отмечает действительное начало физики. Это открытие учит нас тому, что интуитивным выводам, базирующимся на непосредственном наблюдении, не всегда можно доверять, т. е. они иногда ведут по ложному следу»².

Иоган Кеплер (1571—1630) установил три закона движения планет относительно Солнца. Кроме того, он предложил теорию солнечных и лунных затмений и способы их предсказания, уточ­нил расстояние между Землей и Солнцем и др. Но Кеплер не объяснил причины движения планет, ибо динамика — учение о силах и их взаимодействии — была создана позже Ньютоном. Вторая научная революция завершилась творчеством Ньютона (1643—1727), научное наследие которого чрезвычайно глубоко и разнообразно, уже хотя бы потому, что, как сказал он сам, «я стоял на плечах гигантов». Главный труд Ньютона — «Математи­ческие начала натуральной философии» (1687) — это, по выраже­нию Дж. Бернала, «библия новой науки», «источник дальнейшего расширения изложенных в ней методов». В этой и других своих работах Ньютон сформулировал понятия и законы классической механики, дал математическую формулировку закона всемирно­го тяготения, теоретически обосновал законы Кеплера (создав тем самым небесную механику), и с единой точки зрения объяснил большой объем опытных данных (неравенства движения Земли, Луны и планет, морские приливы и др.).

Кроме того, Ньютон — независимо от Лейбница — создал диф­ференциальное и интегральное исчисление как адекватный язык математического описания физической реальности. Он был авто­ром многих новых физических представлений — о сочетании кор­пускулярных и волновых представлений о природе света, об иерар­хически атомизированной структуре материи, о механической при­чинности и др. Построенный Ньютоном фундамент, по свидетель­ству Эйнштейна, оказался исключительно плодотворным и до кон­ца XIX в. считался незыблемым.

Научный метод Ньютона имел целью четкое противопостав­ление достоверного естественнонаучного знания вымыслам и умо­зрительным схемам натурфилософии. Знаменитое его высказы­вание «гипотез не измышляю» было лозунгом этого противопос­тавления.

Содержание научного метода Ньютона (метода принципов) сводится к следующим основным «ходам мыслей»:

провести опыты, наблюдения, эксперименты;

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

понять управляющие этими процессами фундаментальные за­кономерности, принципы, основные понятия;

осуществить математическое выражение этих принципов, т. е. математически сформулировать взаимосвязи естественных процессов;

построить целостную теоретическую систему путем дедуктив­ного развертывания фундаментальных принципов, т. е. «прий­ти к законам, имеющим неограниченную силу во всем космо­се» (В. Гейзенберг);

«использовать силы природы и подчинить их нашим целям в технике» (В.Гейзенберг).

С помощью этого метода были сделаны многие важные от­крытия в науках. На основе метода Ньютона в рассматриваемый период был разработан и использовался огромный «арсенал» са­мых различных методов. Это прежде всего наблюдение, экспери­мент, индукция, дедукция, анализ, синтез, математические ме­тоды, идеализация и др. Все чаще говорили о необходимости со­четания различных методов.

Сам Ньютон с помощью своего метода решил три кардиналь­ные задачи. Во-первых, четко отделил науку, от умозрительной натурфилософии и дал критику последней. («Физика, берегись метафизики!») Под натурфилософией Ньютон понимал «точную науку о природе», теоретико-математическое учение о ней. Во-вторых, разработал классическую механику как целостную систе­му знаний о механическом движении тел. Его механика стала классическим образцом научной теории дедуктивного типа и эта­лоном научной теории вообще, сохранив свое значение до настоя­щего времени. В-третьих, Ньютон завершил построение новой ре­волюционной для того времени картины природы, сформулиро­вав основные идеи, понятия, принципы, составившие механичес­кую картину мира. При этом он считал, что «было бы желательно вывести из начал механики и остальные явления природы».

Основное содержание механической картины мира, создан­ной Ньютоном, сводится к следующим моментам.

Весь мир, вся Вселенная (от атомов до человека), понимался как совокупность огромного числа неделимых и неизменных частиц, перемещающихся в абсолютном пространстве и вре­мени, взаимосвязанных силами тяготения, мгновенно пере­дающимися от тела к телу через пустоту (ньютоновский прин­цип дальнодействия).

Согласно этому принципу любые события жестко предопре­делены законами классической механики, так что если бы су­ществовал, по выражению Лапласа, «всеобъемлющий ум», то он мог бы их однозначно предсказывать и предвычислять.

В механической картине мира последний был представлен со­стоящим из вещества, где элементарным объектом выступал атом, а все тела — как построенные из абсолютно твердых, однородных, неизменных и неделимых корпускул — атомов. Главными понятиями при описании механических процессов были понятия «тело» и «корпускула».

Движение атомов и тел представлялось как их перемещение в абсолютном пространстве с течением абсолютного времени. Эта концепция пространства и времени как арены для движу­щихся тел, свойства которых неизменны и независимы от са­мих тел, составляла основу механической картины мира.

Природа понималась как простая машина, части которой под­чинялись жесткой детерминации, которая была характерной особенностью этой картины.

Важная особенность функционирования механической карти­ны мира в качестве фундаментальной исследовательской про­граммы — синтез естественнонаучного знания на основе ре­дукции (сведения) разного рода процессов и явлений к меха­ническим.

Несмотря на ограниченность уровнем естествознания XVII в., механическая картина мира сыграла в целом положительную роль в развитии науки и философии. Она давала естественнонаучное понимание многих явлений природы, освободив их от мифологи­ческих и религиозных схоластических толкований. Она ориенти­ровала на понимание природы из нее самой, на познание есте­ственных причин и законов природных явлений.

Материалистическая направленность механической картины Ньютона не избавила ее от определенных недостатков и ограни-ченностей. Механистичность, метафизичность мышления Нью­тона проявляется, в частности, в его утверждении о том, что ма­терия — инертная субстанция, обреченная на извечное повторе­ние хода вещей, из нее исключена эволюция; вещи неподвижны, лишены развития и взаимосвязи; время — чистая длительность, а пространство — пустое «вместилище» вещества, существующее независимо от материи, времени и в отрыве от них. Ощущая не­достаточность своей картины мира, Ньютон вынужден был апел­лировать к идеям творения, отдавать дань религиозно-идеалисти­ческим представлениям.

Несмотря на свою ограниченность, механическая картина мира оказала мощное влияние на развитие всех других наук на долгое время. Экспансия механической картины мира на новые области исследования осуществлялась в первую очередь в самой физике, но потом — в других областях знаний. Освоение новых областей потребовало развития математического формализма ньютоновской теории и углубленной разработки ее концептуального аппарата.

Развитие многих областей научного познания в этот период определялось непосредственным воздействием на них идей меха­нической картины мира. Так, в эпоху господства алхимии Р. Бойль выдвинул программу, которая переносила в химию принципы и образцы объяснения, сформулированные в механике. Бойль пред­лагал объяснить все химические явления исходя из представле­ний о движении «малых частиц материи» (корпускул).

Механическая картина мира оказывала сильное влияние и на развитие биологии. Так, Ламарк, пытаясь найти естественные при­чины развития организмов, опирался на вариант механической картины мира, включавший идею «невесомых». Он полагал, что именно последние являются источником органических движений и изменения в живых существах. Развитие жизни, по его мне­нию, выступает как «нарастающее движение флюидов», которое и было причиной усложнения организмов и их изменения. До­вольно сильным влияние механической картины мира было и на знание о человеке и обществе (см. об этом тп. VIII).

Однако по мере экспансии механической картины мира на но­вые предметные области наука все чаще сталкивалась с необходи­мостью учитывать особенности этих областей, требующих новых, немеханических представлений. Накапливались факты, которые все труднее было согласовывать с принципами механической кар­тины мира. Она теряла свой универсальный характер, расщепля­ясь на ряд частнонаучных картин, начался процесс расшатывания механической картины мира. В середине XIX в. она окончательно утратила статус общенаучной.

Говоря о механической картине мира, необходимо отличать это понятие от понятия «механицизм». Если первое понятие обо­значает концептуальный образ природы, созданный естествозна­нием определенного периода, то второе — методологическую ус­тановку. А именно — односторонний методологический подход, основанный на абсолютизации и универсализации данной карти­ны, признании законов механики как единственных законов ми­роздания, а механической формы движения материи — как един­ственно возможной.

Успехи механической теории в объяснении явлений приро­ды, а также их большое значение для развития практики — для техники, для конструирования машин, для строительства, море­плавания, военного дела и т. п. и привели к абсолютизации меха­нической картины мира, которая стала рассматриваться в каче­стве универсальной.

Таким образом, естествознание рассматриваемого этапа было механистическим, поскольку ко всем процессам природы прила­гался исключительно масштаб механики. Стремление расчленить природу на отдельные «участки» и подвергать их анализу каждый по отдельности постепенно превращалось в привычку представ­лять природу состоящей из неизменных вещей, лишенных разви­тия и взаимной связи. Так сложился метафизический способ мыш­ления, одним из выражений которого и был механицизм как свое­образная методологическая доктрина.

Механицизм есть крайняя форма редукционизма. Редукцио­низм (лат. reductio — отодвигание назад, возвращение к прежне­му состоянию) — методологический принцип, согласно которому высшие формы могут быть полностью объяснены на основе зако­номерностей, свойственных низшим формам, т. е. сведены к по­следним (например, биологические явления — с помощью физи­ческих и динамических законов).

Само по себе сведение сложного к более простому в ряде слу­чаев оказывается плодотворным — например, применение мето­дов физики и химии в биологии. Однако абсолютизация принци­па редукции, игнорирование специфики уровней (т. е. того ново­го, что вносит переход на более высокий уровень организации) неизбежно ведут к заблуждениям в познании.

Таким образом, небывалые успехи механики породили пред­ставление о принципиальной сводимости всех процессов в мире к механическим. «Поэтому в XIX в. механика прямо отождествля­лась с точным естествознанием. Ее задачи и сфера ее применяе­мости казались безграничными. Еще Больцман утверждал, что мы можем понять физический процесс лишь в том случае, если объясним его механически.

Первую брешь в мире подобных представлений пробила мак-свелловская теория электромагнитных явлений, дававшая мате­матическое описание процессов, не сводя их к механике».

II. Этап зарождения и формирования эволюционных идей — с начала 30-х гг. XIX в. до конца XIX — начала XX в. Уже с конца XVIII в. в естественных науках (в том числе и в физике, которая выдвинулась на первый план) накапливались факты, эмпиричес­кий материал, которые не «вмещались» в механическую картину мира и не объяснялись ею. «Подрыв» этой картины мира шел глав­ным образом с двух сторон: во-первых, со стороны самой физики и, во-вторых, со стороны геологии и биологии.

Первая линия «подрыва» была связана с активизацией иссле­дований в области электрического и магнитного полей. Особенно большой вклад в эти исследования внесли английские ученые М. Фарадей (1791—1867) и Д. Максвелл (1831—1879). Благодаря их усилиям стали формироваться не только корпускулярные, но и континуальные («сплошная среда») представления.

Фарадей обнаружил взаимосвязь между электричеством и маг­нетизмом, ввел понятия электрического и магнитного полей, вы­двинул идею о существовании электромагнитного поля. Максвелл создал электродинамику и статистическую физику, построил тео­рию электромагнитного поля, предсказал существование элект­ромагнитных волн, выдвинул идею об электромагнитной приро­де света. Тем самым материя предстала не только как вещество (как в механической картине мира), но и как электромагнитное поле. Как писал А. Эйнштейн, «первый удар по учению Ньютона о движении как программе для всей теоретической физики нанес­ла максвелловская теория электричества...; наряду с материаль­ной точкой и ее движением появилась нового рода физическая реальность, а именно «поле».

Успехи электродинамики привели к созданию электромагнит­ной картины мира, которая объясняла более широкий круг явлений и более глубоко выражала единство мира, поскольку электриче­ство и магнетизм объяснялись на основе одних и тех же законов (законы Ампера, Ома, Био—Савара—Лапласа и др.). Поскольку электромагнитные процессы не редуцировались к механическим, то стало формироваться убеждение в том, что основные законы мироздания — не законы механики, а законы электродинамики. Механистический подход к таким явлениям, как свет, электричество, магнетизм, не увенчался успехом, и электродинамика все чаще заменяла механику.

Таким образом, работы в области электромагнетизма сильно подорвали механическую картину мира и по существу положили начало ее крушению. С тех пор механистические представления о мире были существенно поколеблены и — будучи не в силах объяс­нить новые явления — механическая картина мира начала схо­дить с исторической сцены, уступая место новому пониманию физической реальности.

Что касается второго направления «подрыва» механической картины мира, то его начало связано с именами английского гео­лога Ч. Лайеля (1797—1875) и французскими биологами Ж Б. Ла-марком (1744-1829) иЖ. Кювье (1769—1832).

Ч. Лайель в своем главном труде «Основы геологии» в трех томах (1830—1833) разработал учение о медленном и непрерывном изменении земной поверхности под влиянием постоянных геологических факторов. Он перенес нормативные принципы биологии в геологию, построив здесь теоретическую концепцию, которая впоследствии оказала влияние на биологию. Иначе говоря, принципы высшей формы он перенес (редуцировал) на познание низших форм. Ч. Лайель — один из основоположников актуалистического метода в естествознании, суть которого в том, что на основе знания о настоящем делаются выводы о прошлом (т. е. настоящее — ключ к прошлому). Однако Земля для Лайеля не развивается в определенном направлении, она просто изменяется случайным, бессвязным образом. Причем изменение — это у него лишь постепенные количественные изменения, без скачка, без перерывов постепенности, без качественных изменений. А это ме­тафизический, «плоскоэволюционный» подход.

Ж. Б. Ламарк создал первую целостную концепцию эволю­ции живой природы. По его мнению, виды животных и растений постоянно изменяются, усложняясь в своей организации в резуль­тате влияния внешней среды и некоего внутреннего стремления всех организмов к усовершенствованию. Провозгласив принцип эволюции всеобщим законом развития живой природы, Ламарк, однако, не вскрыл истинных причин эволюционного развития.

В отличие от Ламарка Ж. Кювье не признавал изменяемости видов, объясняя смену ископаемых фаун так называемой «теори­ей катастроф», которая исключала идею эволюции органического мира. Кювье утверждал, что каждый период в истории Земли за­вершается мировой катастрофой — поднятием и опусканием материков, наводнениями, разрывами слоев и др. В результате этих катастроф гибли животные и растения, и в новых условиях по­явились новые их виды, не похожие на предыдущие. Причину катастроф он не указывал, не объяснял.

Итак, уже в первые десятилетия XIX в. было фактически под­готовлено «свержение» метафизического в целом способа мыш­ления, господствовавшего в естествознании. Особенно этому спо­собствовали три великих открытия: создание клеточной теории, открытие закона сохранения и превращения энергии и разработка Дарвиным эволюционной теории.

Теория клетки была создана немецкими учеными М. Шлей-деном и Т. Шванном в 1838—1839 гг. Клеточная теория доказала внутреннее единство всего живого и указала на единство проис­хождения и развития всех живых существ. Она утвердила общ­ность происхождения, а также единство строения и развития рас­тений и животных.

Открытие в 40-х гг. XIX в. закона сохранения и превращения энергии (Ю. Майер, Д. Джоуль, Э. Ленц) показало, что призна­вавшиеся ранее изолированными так называемые «силы» — теп­лота, свет, электричество, магнетизм и т. п. — взаимосвязаны, переходят при определенных условиях одна в другую и представ­ляют собой лишь различные формы одного и того же движения в природе. Энергия как общая количественная мера различных форм движения материи не возникает из ничего и не исчезнет, а может только переходить из одной формы в другую.

Теория Ч. Дарвина окончательно была оформлена в его глав­ном труде «Происхождение видов путем естественного отбора» (1859). Эта теория показала, что растительные и животные орга­низмы (включая человека) — не богом созданы, а являются ре­зультатом длительного естественного развития (эволюции) орга­нического мира, ведут свое начало от немногих простейших су­ществ, которые в свою очередь произошли от неживой природы. Тем самым были найдены материальные факторы и причины эво­люции — наследственность и изменчивость — и движущие фак­торы эволюции — естественный отбор для организмов, живущих в «дикой» природе, и искусственный отбор для разводимых чело­веком домашних животных и культурных растений.

Впоследствии теорию Дарвина подтвердила генетика, пока­зав механизм изменений, на основе которых и способна работать теория естественного отбора. В середине XX в., особенно в связи с открытием в 1953 г. Ф. Криком и Дж. Уотсоном струк­туры ДНК, сформировалась так называемая систематическая теория эволюции, объединившая классический дарвинизм и до­стижения генетики.

Революция в естествознании конца XIX— начала XX в. и становление идей и методов неклассической науки

Как было выше сказано, классическое естествознание XVII— XVIII вв. стремилось объяснить причины всех явлений (включая социальные) на основе законов механики Ньютона. В XIX в. ста­ло очевидным, что законы ньютоновской механики уже не могли играть роли универсальных законов природы. На эту роль пре­тендовали законы электромагнитных явлений. Была создана (Фарадей, Максвелл и др.) электромагнитная картина мира. Однако в результате новых экспериментальных открытий в области строе­ния вещества в конце XIX — начале XX в. обнаруживалось мно­жество непримиримых противоречий между электромагнитной картиной мира и опытными фактами. Это подтвердил «каскад» научных открытий.

В 1895—1896 гг. были открыты лучи Рентгена, радиоактив­ность (Беккерель), радий (М. и П. Кюри) и др. В 1897 г. англий­ский физик Дж. Томсон открыл первую элементарную частицу — электрон и понял, что электроны являются составными частями атомов всех веществ. Он предложил новую (электромагнитную) модель атомов, но она просуществовала недолго.

В 1911 г. английский физик Э. Резерфорд в экспериментах обнаружил, что в атомах существуют ядра, положительно заря­женные частицы, размер которых очень мал по сравнению с раз­мерами атомов, но в которых сосредоточена почти вся масса ато­ма. Он предложил планетарную модель атома: вокруг тяжелого положительно заряженного ядра вращаются электроны. Резерфорд открыл а- и р-лучи, предсказал существование нейтрона. Но пла­нетарная модель оказалась несовместимой с электродинамикой Максвелла.

Немецкий физик М. Планк в 1900 г. ввел квант действия (по­стоянная Планка) и, исходя из идеи квантов, вывел закон излуче ния, названный его именем. Было установлено, что испускание и поглощение электромагнитного излучения происходит дискрет­но, определенными конечными порциями (квантами). Квантовая теория планка вошла в противоречие с теорией электродинамики Максвелла. Возникли два несовместимых представления о мате­рии: или она абсолютно непрерывна, или она состоит из дискрет­ных частиц. Названные открытия опровергли представления об атоме, как последнем, неделимом «первичном кирпичике» ми­роздания («материя исчезла»).

«Беспокойство и смятение», возникшие в связи с этим в фи­зике, «усугубил» Н. Бор, предложивший на базе идеи Резерфорда и квантовой теории Планка свою модель атома (1913). Он предпо­лагал, что электроны, вращающиеся вокруг ядра по нескольким стационарным орбитам, вопреки законам электродинамики не из­лучают энергии. Электрон излучает ее порциями лишь при пере­скакивании с одной орбиты на другую. Причем при переходе элек­трона на более далекую от ядра орбиту происходит увеличение энергии атома, и наоборот. Будучи исправлением и дополнением модели Резерфорда, модель Н. Бора вошла в историю атомной физики как квантовая модель атома Резерфорда—Бора.

Весьма ощутимый «подрью» классического естествознания был осуществлен А. Эйнштейном, создавшим сначала специальную (1905), а затем и общую (1916) теорию относительности. В целом его теория основывалась на том, что в отличие от механики Нью­тона, пространство и время не абсолютны. Они органически свя­заны с материей, движением и между собой. Сам Эйнштейн суть теории относительности в популярной форме выразил так: «Рань­ше полагали, что если бы из Вселенной исчезла вся материя, то пространство и время сохранились бы, теория относительности утверждает, что вместе с материей исчезли бы пространство и время». При этом четырехмерное пространство-время, в котором отсутствуют силы тяготения, подчиняется соотношениям неэвк­лидовой геометрии.

Таким образом, теория относительности показала неразрыв­ную связь между пространством и временем (она выражена в едином понятии пространственно-временного интервала), а также между материальным движением, с одной стороны, и его про­странственно-временными формами существования — с другой. Определение пространственно-временных свойств в зависимости от особенностей материального движения («замедление» време­ни, «искривление» пространства) выявило ограниченность пред­ставлений классической физики об «абсолютном» пространстве и времени, неправомерность их обособления от движущейся мате­рии. Как писал сам Эйнштейн, нет более банального утвержде­ния, что окружающий нас мир представляет собой четырехмер­ный пространственно-временной континуум.

В связи со своим фундаментальным открытием Эйнштейн произнес знаменитые слова: «Прости меня, Ньютон, — понятия, созданные тобой, и сейчас остаются ведущими в нашем физичес­ком мышлении, хотя мы теперь знаем, что если мы будем стре­миться к более глубокому пониманию взаимосвязей, то мы дол­жны будем заменить эти понятия другими, стоящими дальше от сферы непосредственного опыта».

В 1924 г. было сделано еще одно крупное научное открытие. Французский физик Луи де Бройлъ высказал гипотезу о том, что частице материи присуще и свойства волны (непрерывность), и дискретность (квантовость). Тогда, отмечал автор гипотезы, ста­новилась понятной теория Бора. Вскоре, уже в 1925—1930 гг. эта гипотеза была подтверждена экспериментально в работах Шредингера, Гейзенберга, Борна и других физиков. Это означало пре­вращение гипотезы де Бройля в фундаментальную физическую теорию — квантовую механику. Таким образом, был открыт важ­нейший закон природы, согласно которому все материальные мик­рообъекты обладают как корпускулярными, так и волновыми свой­ствами.

Один из создателей квантовой механики, немецкий физик В. Гейзенберг сформулировал соотношение неопределенностей (1927). Этот принцип устанавливает невозможность — вследствие противоречивой, корпускулярно-волновой природы микрообъек­тов — одновременно точного определения их координаты и им­пульса (количества движения). Принцип неопределенности стал одним из фундаментальных принципов квантовой механики. В философско-методологическом отношении данный принцип есть объективная характеристика статистических (а не динамических) закономерностей движения микрочастиц, связанная с их корпус кулярно-волновой природой. Принцип неопределенностей не «отменяет» причинность (она никуда не «исчезает»), а выражает ее в специфической форме — в форме статистических закономер­ностей и вероятностных зависимостей.

Все вышеназванные научные открытия кардинально измени­ли представление о мире и его законах, показали ограниченность классической механики. Последняя, разумеется, не исчезла, но обрела четкую сферу применения своих принципов — для харак­теристики медленных движений и больших масс объектов мира.

В нашу задачу не входит подробный анализ величайших дос­тижений естествознания неклассического периода Укажем лишь некоторые важнейшие философско-методологические выводы из них.

1. Возрастание роли философии в развитии естествознания и других наук.

Это обстоятельство всегда подчеркивали настоящие творцы науки. Так, М. Борн говорил, что философская сторона науки ин­тересовала его больше, чем специальные результаты. И это не случайно, ибо работа физика-теоретика «...теснейшим образом пе­реплетается с философией и что без серьезного знания философ­ской литературы его работа будет впустую». Весь вопрос, однако, в том, какой именно философии ученый отдает предпочтение.

В. Гейзенберг говорил, что физики-теоретики, хотят они этого или нет, но все равно руководствуются философией, «сознатель­но или неосознанно». Весь вопрос в том,.каковы ее качество и содержание, ибо «дурная философия исподволь губит хорошую физику». Чтобы этого не происходило — ни в физике, ни в дру­гих науках — исследователи должны руководствоваться «хоро­шей» — строго научной философией. Однако — и на это обстоя­тельство справедливо обращал внимание создатель квантовой механики —-«...ученый никогда не должен полагаться на какое-то единственное учение, никогда не должен ограничивать методы своего мышления одной-единственной философией», даже если она диалектико-материалистическая. Абсолютизация последней, канонизация ее — такое же заблуждение, как и ее полное игнори­рование.

2. Сближение объекта и субъекта познания, зависимость зна­ния от применяемых субъектом методов и средств его полу­чения.

Идея научного познания действительности в XVIII—ХГХ вв. было полное устранение познающего субъекта из научной карти­ны мира, изображение мира «самого по себе», независимо от средств и способов, которые применялись при получении необхо­димых для его описания сведений. Естествознание XX века пока­зало неотрывность субъекта, исследователя от объекта, зависи­мость знания от методов и средств его получения. Иначе говоря, картина объективного мира определяется не только свойствами самого мира, но и характеристиками субъекта познания, его кон­цептуальными, методологическими и иными элементами, его ак­тивностью (которая тем больше, чем сложнее объект).

В. Гейзенберг был первым, кто произнес фразу о том, что в общем случае разделение субъекта и объекта его наблюдения не­возможно. Формирование отчетливой философской позиции со­временного рационализма началось именно с квантовой механи­ки, давшей первые наглядные и неопровержимые доказательства включенности человека в качестве активного элемента в единый мировой эволюционный процесс.

После работ Вернадского создавалась реальная возможность нарисовать всю грандиозную картину мироздания как единого про­цесса самоорганизации от микромира до человека и Вселенной. И она нам представляется совсем по-новому и совсем не так, как она рисовалась классическим рационализмом. Вселенная — это не механизм, однажды заведенный Внешним Разумом, судьба которого определена раз и навсегда, а непрерывно развивающаяся и самоорганизующаяся система. А человек не просто активный внутренний наблюдатель, а действующий элемент системы.

Развитие науки показало, что исключить субъективное вооб­ще из познания полностью невозможно, даже там, где «Я», субъект играет крайне незначительную рол. С появлением квантовой ме­ханики возникла «философская проблема, трудность которой со­стоит в том, что нужно говорить о состоянии объективного мира, при условии, что это состояние зависит ет того, что делает наблю­датель»¹. В результате существовавшее долгое время представле ние о материальном мире как о некоем «сугубо объективном», независимом ни от какого наблюдения, оказалось сильно упро­щенным. На деле практически невозможно при построении тео­рии полностью отвлечься от человека и его вмешательства в при­роду, тем более в общественные процессы.

Поэтому, строго говоря, любые явления нельзя рассматри­вать «сами по себе» в том смысле, что их познание предполагает присутствие субъекта, человека. Стало быть, не только в гумани­тарных науках, но «и в естествознании предметом исследования является не природа сама по себе, а природа, поскольку она под­лежит человеческому вопрошанию, поэтому и здесь человек опять-таки встречает самого себя»¹. Без активной деятельности субъек­та получение истинного образа предмета невозможно. Более того, мера объективности познания прямо пропорциональна мере исто­рической активности субъекта. Однако последнюю нельзя абсо­лютизировать, так же как и пытаться «устранить» из познания субъективный момент якобы «в угоду» объективному. Недооцен­ка, а тем более полное игнорирование творческой активности субъекта в познании, стремление «изгнать» из процесса познания эту активность закрывают дорогу к истине, к объективному отра­жению реальности.

Воспроизводя объект так, как он есть «в себе», в формах своей деятельности, субъект всегда выражает так или иначе свое отно­шение к нему, свой интерес и оценку. Так, несмотря на самые строгие и точные методы исследования, в физику, по словам М. Борна, проникает «неустранимая примесь субъективности». Анализ квантово-механических процессов невозможен без актив­ного вмешательства в них субъекта-наблюдателя. Поскольку субъективное пронизывает здесь весь процесс исследования и в определенной форме включается в его результат, это дает «осно­вание» говорить о неприменимости в этой области знания прин­ципа объективности.

Действительно, поведение атомных объектов «самих по себе» невозможно резко отграничить от их взаимодействий с измери­тельными приборами, со средствами наблюдения, которые опре­деляют условия возникновения явлений. Однако развитие науки показало, что «исследование того, в какой мере описание физи­ческих явлений зависит от точки зрения наблюдателя, не только не внесло никакой путаницы или усложнения, но, наоборот, ока­залось неоценимой путеводной нитью при разыскании основных физических законов, общих для всех наблюдений». 3. Укрепление и расширение идеи единства природы, повышение роли целостного и субстанциального подходов.

Стремление выйти из тех или иных односторонностей, выя­вить новые пути понимания целостной структуры мира — важная особенность научного знания. Так, сложная организация биоло­гических или социальных систем немыслима без взаимодействия ее частей и структур — без целостности. Последняя имеет каче­ственное своеобразие на каждом из структурных уровней разви­тия материи. При этом к «целостной реальности» относится не только то, что видно невооруженным глазом — живые системы (особи, популяции, виды) и социальные объекты разных уровней организации. Как писал выдающийся математик Г. Вейль, «...це­лостность не является отличительной чертой только органического мира. Каждый атом уже представляет собой вполне определен­ную структуру; ее организация служит основой возможных орга­низаций и структур самой высокой сложности».

Развитие атомной физики показало, в частности, что объекты, называвшиеся раньше элементарными частицами, должны сегод­ня рассматриваться как сложные многоэлементные системы. При этом «набор» элементарных частиц отнюдь не ограничивается теми частицами, существование которых доказано на опыте.

Субстанциальный подход, т. е. стремление свести все измен­чивое многообразие явлений к единому основанию, найти их «первосубстанцию», — важная особенность науки. Попытки достиг­нуть единого понимания, исходящего из единого основания, на­мерение охватить единым взором крайне разнородные явления и дать им единообразное объяснение не беспочвенны и не умозри­тельны. Так, физика исходит из того, что «...в конечном счете природа устроена единообразно и что все явления подчиняются единообразным законам. А это означает, что должна существовать возможность найти в конце концов единую структуру, лежа­щую в основе разных физических областей».

Это стремление к всеохватывающему объединению, попытки истолковать все физические и другие явления с единой точки зре­ния, понять природу в целом пронизывают всю историю науки. Все ученые, исследующие объективную действительность, хотят постигнуть ее как целостное, развивающееся единство, понять ее «единый строй», «внутреннюю гармонию». Для творцов теории относительности и квантовой физики было характерно «стремле­ние выйти из привычной роли мысли и вступить на новые пути понимания целостной структуры мира..., стремление к цельному пониманию мира, к единству, вмещающему в себя напряжение противоположностей»². Последнее обстоятельство наиболее чет­ко было выражено в принципе дополнительности Н. Бора.

История естествознания — это история попыток объяснить раз­нородные явления из единого основания. Сейчас стремление к единству стало главной тенденцией современной теоретической физики, где фундаментальной задачей является построение еди­ной теории всех взаимодействий, известных сегодня: электромаг­нитного, слабого, сильного и гравитационного. Общепризнанной теории Великого объединения пока нет. Однако «Теория Всего» в широком смысле не может быть ограничена лишь физическими явлениями. И это хорошо понимают широко мыслящие физики. 4. Формирование нового образа детерминизма и его «ядра» — причинности.

История познания показала, что детерминизм есть целостное формообразование и его нельзя сводить к какой-либо одной из его форм или видов. Классическая физика, как известно, основы­валась на механическом понимании причинности («лапласовский детерминизм»). Становление квантовой механики выявило непри­менимость здесь причинности в ее механической форме. Это было связано с признанием фундаментальной значимости нового клас­са теорий — статистических, основанных на вероятностых представлениях. Тот факт, что статистические теории включают в себя неоднозначность и неопределенность, некоторыми философами и учеными был истолкован как крах детерминизма вообще, «исчезновение причинности».

В основе данного истолкования лежал софистический прием: отождествление одной из форм причинности — механистическо­го детерминизма — с детерминизмом и причинностью вообще. При этом причина понималась как чисто внешняя сила, воздей­ствующая на пассивный объект, абсолютизировалась ее низшая — механическая — форма, причинность как таковая смешивалась с «непререкаемой предсказуемостью». «Так смысл тезиса о причин­ности постепенно сузился, пока наконец не отождествился с пре­зумпцией однозначной детерминированности событий в природе, а это в свою очередь означало, что точного знания природы или определенной ее области было бы — по меньшей мере в принци­пе — достаточно для предсказания будущего». Такое понимание оказалось достаточным только в ньютоновской, но не в атомной физике, которая с самого начала выработала представления, по сути дела не соответствующие узкоинтерпретированному понятию причинности.

Как доказывает современная физика, формой выражения при­чинности в области атомных объектов является вероятность, по­скольку вследствие сложности протекающих здесь процессов (двойственный, корпускулярно-волновой характер частиц, влия­ние на них приборов и т. д.) возможно определить лишь движе­ние большой совокупности частиц, дать их усредненную характе­ристику, а о движении отдельной частицы можно говорить лишь в плане большей или меньшей вероятности.

Поведение микрообъектов подчиняется не механико-динами­ческим, а статистическим закономерностям, но это не значит, что принцип причинности здесь не действует. В квантовой физике «исчезает» не причинность как таковая, а лишь традиционная ее интерпретация, отождествляющая ее с механическим детерминиз­мом как однозначной предсказуемостью единичных явлений. По этому поводу М. Борн писал: «Часто повторяемое многими ут­верждение, что новейшая физика отбросила причинность, цели­ком необоснованно. Действительно, новая физика отбросила или видоизменила многие традиционные идеи; но она перестала бы быть наукой, если бы прекратила поиски причин явлений».

Этот вывод поддерживали многие крупные творцы науки и философии. Так, выдающийся математик и философ А. Пуанкаре совершенно четко заявлял о том, что «наука явно детерминистична,- она такова по определению. Недетерминистической науки не может существовать, а мир, в котором не царит детерминизм, был бы закрыт для ученых»¹. Крупный современный философ и логик Г. X. фон Вригг считает несомненным фактом, что каузаль­ное мышление как таковое «не изгоняется из науки подобно зло­му духу». Поэтому философские проблемы причинности всегда будут центральными и в философии, и в науке — особенно в тео­рии научного объяснения.

Однако в последнее время — особенно в Связи с успешным развитием синергетики — появились утверждения о том, что «со­временная наука перестала быть детерминистической» и что «не­стабильность в некотором отношении заменяет детерминизм» (И. Пригожий). Думается, это слишком категорические и «силь­ные» утверждения. 5. Глубокое внедрение в естествознание противоречия и как су­щественной характеристики его объектов, и как принципа их познания.

Исследование физических явлений показало, что частица-вол­на — две дополнительныестороны единой сущности. Квантовая механика синтезирует эти понятия, поскольку она позволяет пред­сказать исход любого опыта, в котором проявляются как корпус­кулярные, так и волновые свойства частиц. Притом проблема вы­бора в данных условиях между этими противоположностями по­стоянно воспроизводится в более глубокой и сложной форме. Та­ким образом, в квантовой механике все особенности микрообъек­та можно понять только исходя из его корпускулярно-волновой природы.

Природа микрочастицы внутренне противоречива (есть диалек­тическое противоречие), и соответствующее понятие должно выра­жать это объективное противоречие. Иначе оно не будет адекватно отражать свой объект, так как он есть в себе, а стало быть, будет выражать лишь часть истины, а не всю ее в целом. С достаточной определенностью проблему синтеза противоположных представ­лений, внутреннего единства противоположностей (волновых и кван­товых свойств света) поставил А. Эйнштейн. Оправдалось глубо­кое научное предвидение творца теории относительности, который предсказывал, что внутреннее противоречие теории должно быть разрешено в ходе дальнейшего развития физического знания. За­фиксированная Эйнштейном полярность волновых и корпускуляр­ных характеристик света привела его к выводу о необходимости синтеза данных противоположностей: «Следующая фаза развития теоретической физики даст нам теорию света, которая будет в ка­ком-то смысле слиянием волновой теории света с теорией истече­ния». Такой фазой и стала квантовая механика.

В ходе дальнейшего развития квантовых представлений было обнаружено, что в процессе объяснения загадок атомных явлений противоречия не исчезают, не «устраняются» из теории. Наобо­рот, происходит их нарастание и обострение. Это свидетельство­вало не о слабости, а о силе новых теоретических представлений, которые предстали не как «логические» противоречия (путаница мысли), а как такие, которые имеют объективный характер, отра­жают реальные противоречия, присущие самим атомным явле­ниям. «Удивительнейшим событием тех лет был тот факт, что по мере этого разъяснения парадоксы квантовой теории не исчезали, а наоборот, выступали во все более явной форме и приобретали все большую остроту... В это время многие физики были уже убеждены в том, что эти явные противоречия принадлежат к внут­ренней природе атомной физики».

Попытки осознать причину появления противоречивых обра­зов, связанных с объектами микромира, привели Н. Бора к фор­мулированию принципа дополнительности. Согласно этому прин­ципу, для полного описания квантово-механических явлений не­обходимо применять два взаимоисключающих (дополнительных) набора классических понятий (например, частиц и волн). Только совокупность таких понятий дает исчерпывающую информацию об этих явлениях как целостных образованиях. Изучение взаимодополнительных явлений требует взаимоисключающих экспери­ментальных установок.

Оценивая великое методологическое открытие Бора, М. Борн писал: «Принцип дополнительности представляет собой совершен­но новый метод мышления. Открытый Бором, он применим не только в физике. Метод этот приводит к дальнейшему освобождению от традиционных методологических ограничений мышле­ния, обобщая важные результаты»¹. В связи с этим Борн отмечал, что атомная физика учит нас не только тайнам материального мира, но и новому методу мышления, 6. Определяющее значение статистических закономерностей по отношению к динамическим.

В законах динамического типа предсказания имеют точно-оп­ределенный, однозначный характер. Это было присуще класси­ческой физике, где «если мы знаем координаты и скорость мате­риальной точки в известный момент времени и действующие на нее силы, мы можем предсказать ее будущую траекторию».

Законы же квантовой физики — это законы статистического характера, предсказания на их основе носят не достоверный, а лишь вероятностный характер. «Квантовая физика отказывается от ин­дивидуальных законов элементарных частиц и устанавливает не­посредственно статистические законы, управляющие совокупно­стями. На базе квантовой физики невозможно описать положе­ние и скорость элементарной частицы или предсказать ее буду­щий путь, как это было в классической физике. Квантовая физи­ка имеет дело только с совокупностями».

Законы статистического характера являются основной харак­теристикой современной квантовой физики. Поэтому метод, при­меняемый для рассмотрения движения планет, здесь практичес­ки бесполезен и должен уступить место статистическому методу, законам, управляющим изменениями вероятности во времени.

В. Гейзенберг подчеркивал, что «законы квантовой механики по необходимости имеют статистический характер... Парадоксаль­ность того обстоятельства, что различные эксперименты выявля­ют то волновую, то корпускулярную природу атомной материи, заставляют формулировать статистические закономерности». Ре­шающая роль последних в квантовой механики обусловлена как корпускулярно-волновым дуализмом, так и открытым Гейзенбергом соотношением неопределенностей. В свою очередь последнее он считал специфическим случаем более общей ситуации дополнительности.

Развитие квантовой механики показало:

а) Предсказания квантовой механики неоднозначны, они дают лишь вероятность того или иного результата.

б) Причинность в лапласовском смысле нарушена, но в более точном квантово-механическом смысле она соблюдается.

в) Причина вероятностного характера предсказаний в том, что свойства микроскопических объектов нельзя изучать, отвле­каясь от способа наблюдения, В зависимости от него элект­рон проявляет себя либо как волна, либо как частица, либо как нечто промежуточное («и—и», а не только «или—или»). Мы неизбежно пользуемся субъективными инструментами для описания объективного.

Таким образом, огромный прогресс наших знаний о строении и эволюции материи, достигнутый естествознанием, начиная со второй половины XIX в., во многом и решающем обусловлен ме­тодами исследований, опирающимися на теорию вероятностей. Поэтому везде, где наука сталкивается со сложностью, с анали­зом сложно-организованных систем, вероятность приобретает важ­нейшее значение. 7. Кардинальное изменение способа (стиля, стуктуры) мышле­ния, вытеснение метафизики диалектикой в науке. Эту сторону, особенность неклассического естествознания под­черкивали выдающиеся его представители. Так, Гейзенберг не­однократно говорил о границах механического типа мышления, о недостаточности ньютоновского способа образования понятий, о радикальных изменениях в основах естественнонаучного мышле­ния, указывал на важность требований об изменении структуры мышления.

Он отмечал, что, во-первых, введению нового, диалектическо­го в своей сущности, мышления «нас вынуждает предмет, что сами явления, сама природа, а не какие-либо человеческие авторитеты заставляют нас изменить структуру мышления». Новая структура мышления позволяет добиться в науке большего, чем старая, т. е. новое оказывается более плодотворным. В-третьих, «фундаменталь­ные сдвиги» в структуре мышления могут занять годы и даже деся­тилетия — что, кстати говоря, и происходит.

Гейзенберг ставил вопрос о том, что наряду с обычной арис­тотелевской логикой, т. е. логикой повседневной жизни, суще­ствует неаристотелевская логика, которую он назвал квантовой. По аналогии с тем, что классическая физика содержится в кванто­вой в качестве предельного случая, «классическая, аристотелев­ская логика содержалась бы в квантовой в качестве предельного случая и во множестве рассуждений принципиально допускалось бы использование классической логики».

Вьщающийся ученый сетовал на то, что «физики до сих пор не применяют квантовую логику систематически», и был твердо уверен в том, что квантовая логика представляет собой более об­щую логическую схему, чем аристотелевская.

Гейзенбергу в этом вопросе вторит французский философ и методолог науки Г. Башляр, который также ратует за введение в науку новой, неаристотелевской логики. Последнюю он рассмат­ривает как логику, «вобравшую в себя движение», ставшую «жи­вой» и развивающейся, в отличие от статичной аристотелевской логики. Процесс изменения в логике он связывает с изменениями в науке: статичный объект классической науки требовал статич­ной логики. Нестатичный (изменяющийся, развивающийся) объект неклассической науки приводит к необходимости введения дви­жения в логику — как на уровне понятийного аппарата, так и ло­гических связей. 8. Изменение представлений о механизме возникновения науч­ной теории. (Об этой особенности см. гл. III, §4.) Что касает­ся постнеклассической науки, то ей далее будет специально посвящена гл. VII.