Эволюция и революция в развитии науки

В книге «Структура научных революций» Т. Кун утверждает, что развитие науки включает два периода: революции и эволюцию. При этом он выделяет период нормальной науки, когда научное сообщество работает в рамках существующей парадигмы, соответствующей эволюционной ветви развития и период вступления в кризисный период революции, когда появляется и объясняется впоследствии аномалия (задача, не решаемая в рамках данной парадигмы). Всё заканчивается появлением новой парадигмы (новой теории и её методологической составляющей и её философской оценки).

Сегодня вряд ли кто возьмётся оспаривать тезис о наличии в истории науки революций. Однако термин «научная революция» при этом может иметь разное содержание.

Самая радикальная его интерпретация заключается в признании одной-единственной революции, которая состоит в победе над невежеством, суевериями и предрассудками, в результате чего и рождается, собственно, наука.

Другое понимание научной революции сводит её к ускоренной эволюции. При этом любая научная теория может быть лишь модифицирована, но не опровергнута.

Самая же экстравагантная точка зрения на природу и характер научных революций разработана К. Поппером. Её называют концепцией перманентной революции. Как мы помним, в соответствии с попперовским принципом фальсификации только та теория может считаться научной, которая в принципе опровержима. При этом опровержимость, так сказать, потенциальная рано или поздно превращается в актуальную, т. е. теория на самом деле терпит неудачу. Это-то и есть по К. Попперу самое интересное в науке – ведь в результате крушения теории возникают новые проблемы. А движение от одних проблем к другим и составляет, по сути, прогресс науки.

Не вступая в дискуссии с вышеприведёнными позициями, попробуем определить общезначимый смысл понятия «научная революция». Слово «революция» означает, как известно переворот.

В применении к науке это должно означать радикальное изменение всех её элементов: фактов, закономерностей, теорий, методов, научной картины мира. Но что значит изменить факты? Твёрдо установленные факты, конечно, изменить нельзя – на то они и факты.

Но в науке имеют значение не сами факты, а их интерпретация, объяснение. Сам по себе факт, не включённый в ту или иную объяснительную схему, науке безразличен. Только вместе с той или иной интерпретацией он получает смысл, становиться «хлебом науки». А вот интерпретация, объяснение фактов подвержены порой самым радикальным переворотам. Наблюдаемый факт движения Солнца по небосводу поддаётся нескольким интерпретациям: и геоцентрической, и гелиоцентрической. А переход от одного способа объяснения к другому и есть переворот (революция).

Объяснительные схемы для фактов поставляют теории. Множество теорий, в совокупности описывающих известный человеку природный мир, синтезируются в единую научную картину мира. Это целостная система представлений об общих принципах и законах устройства мироздания.

Таким образом, о радикальном перевороте (революции) в области науки можно говорит лишь в том случае, когда налицо изменение не только отдельных принципов, методов или теорий, но непременно всей научной картины мира, в которой все базовые элементы научного знания представлены в обобщённом виде.

Поскольку научная картина мира представляет собой обобщённое, системное образование, её радикальное изменение нельзя отнести к отдельному, пусть даже и крупнейшему научному открытию. Последнее может, однако, породить некую цепную реакцию, способную дать целую серию, комплекс научных открытий, которые и приведут в конечном счёте к смене научной картины мира. В этом процессе наиболее важны, конечно, открытия в фундаментальных науках, на которые она опирается. Как правило, это физика и космология. Кроме того, помня о том, что наука – это прежде всего метод, нетрудно предположить, что смена научной картины мира должна означать и радикальную перестройку методов получения нового знания, включая изменения и в самих нормах и идеалах научности.

Таких чётко и однозначно фиксируемых радикальных смен научных картин мира, т. е. научных революций, в истории развития науки вообще и естествознания в частности можно выделить три.

Если их персонифицировать по именам учёных, сыгравших в этих событиях наиболее заметную роль, то три глобальных научных революции должны именоваться: аристотелевской, ньютоновской и эйнштейновской.

Опишем вкратце суть изменений, заслуживших право именоваться научными революциями.

Первая революция.

В VI – IV вв. до н. э. была осуществлена первая научная революция в познании мира, в результате которой и появляется на свет сама наука. Исторический смысл этой революции заключается в отличении науки от других форм познания и освоения мира, в создании определённых норм и образцов построения научного знания. Наиболее ясно наука осознала себя в трудах великого древнегреческого философа Аристотеля. Он создал формальную логику, т.е. фактически учение о доказательстве – главный инструмент выведения и систематизации знания; разработал категориально-понятийный аппарат; утвердил своеобразный канон организации научного исследования (история вопроса, постановка проблемы, аргументы, «за» и «против», обоснование решения); предметно дифференцировал само научное знание, отделив науки о природе от метафизики (философии), математики и т. д. Заданные Аристотелем нормы научности знания, образцы объяснения, описания и обоснования в науке пользовались непререкаемым авторитетом более тысячи лет, а многое (законы формальной логики, например) действительно и поныне. Важнейшим фрагментом античной научной картины мира стало последовательное геоцентрическое учение о мировых сферах. Геоцентризм той эпохи вовсе не был «естественным» описанием непосредственно наблюдаемых фактов. Это был трудный и смелый шаг в неизвестность: ведь для единства и непротиворечивости устройства космоса пришлось дополнить видимую небесную полусферу аналогичной невидимой, допустить возможность существования антиподов, т. е. обитателей противоположной стороны земного шара и т. д. Да и сама идея шарообразности Земли тоже была далеко не очевидной. Получившаяся в итоге геоцентрическая система идеальных, равномерно вращающихся небесных сфер с принципиально различной физикой земных и небесных тел была существенной составной частью первой научной революции. (Конечно, сейчас мы знаем, что она была неверна. Но неверна – не значит ненаучна!)

Вторая революция

Вторая глобальная научная революция приходится на XVI-XVIII вв. Её исходным пунктом считается как раз переход от геоцентрической модели мира к гелиоцентрической. Это, безусловно, самый заметный признак смены научной картины мира, но он мало отражает суть происшедших в эту эпоху перемен в науке. Их общий смысл обычно определяется формулой: становление классического естествознания. Такими классиками первопроходцами признаны: Н. Коперник, Г. Галилей, И. Кеплер, Р. Декарт, И. Ньютон.

В чём заключаются принципиальные отличия созданной ими науки от античной?

Их немало:

1 Классическое естествознание заговорило языком математики. Античная наука тоже ценила математику, однако ограничивала сферу её применения «идеальными» небесными сферами, полагая, что описание земных явлений возможно только качественное, т. е. нематематическое. Новое естествознание сумело выделить строго объективные количественные характеристики земных тел (форма, величина, масса, движение) и выразить их в строгих математических закономерностях.

2 Новоевропейская наука нашла также мощную опору в методах экспериментального исследований явлений со строго контролируемыми условиями. Это подразумевало активное, наступательное отношение к изучаемой природе её созерцание и умозрительное воспроизведение.

3. Классическое естествознание безжалостно разрушило античные представления о космосе как вполне завершённом и гармоничном мире, который обладает совершенством, целесообразностью и пр. На смену им пришла скучная концепция бесконечной, без цели и смысла существующей Вселенной, объединяемой лишь идентичностью законов.

4. Доминантой классического естествознания, да и всей науки Нового времени, стала механика. Возникает мощная тенденция сведения (редукции) всех знаний о природе к фундаментальным принципам и представлениям механики. При этом все соображения, основанные на понятиях ценности, совершенства, целеполагания, были грубо изгнаны из царства научной мысли. Утвердилась чисто механическая картина природы.

5. Сформировался также чёткий идеал научного знания: раз и навсегда установленная абсолютно истинная картина природы, которую можно подправлять в деталях, но радикально передавать уже нельзя. При этом в познавательной деятельности подразумевалась жесткая оппозиция субъекта и объекта познания, их строгая разделённость. Объект познания сам по себе, а субъект познания (тот, кто познаёт) как бы со стороны наблюдает и исследует внешнюю по отношению к нему вещь (объект), будучи при этом ничем не связанным и не обусловленным в своих выводах, которые в идеале воспроизводят характеристики объекта так, как оно есть «на саамом деле».

Таковы особенности второй глобальной научной революции, условно названной ньютоновской. Её итог: механистическая научная картина мира на базе экспериментально-математического естествознания. В общем русле этой революции наука развивалась практически до конца XIX в. За это время было сделано много выдающихся открытий, но они лишь дополняли и усложняли сложившуюся общую картину мира, не покушаясь на её основы.

Третья революция

«Потрясение основ» - третья научная революция – случилась на рубеже XIX – XX вв. В это время последовала целая серия блестящих открытий в физике (открытие сложной структуры атома, явление радиоактивности, дискретного характера электромагнитного излучения и т. д.). Их общим мировоззренческим итогом явился сокрушительный удар по базовой предпосылке механистической картины мира – убеждённости в том, что с помощью простых сил, действующих между неизменными объектами, можно описать все явления природы и что универсальный ключ к пониманию происходящего даёт в конечном счёте механика И. Ньютона.

Наиболее значимыми теориями, составившими основу новой парадигмы научного знания, стали теория относительности (специальная и общая) и квантовая механика. Первую можно квалифицировать как новую общую теорию пространства, времени и тяготения. Вторая обнаружила вероятностный характер законов микромира, а также неустранимый корпускулярно-волновой дуализм в самом фундаменте материи.

Наиболее контрастные её изменения претерпела общая естественно-научная картина мира и способ её построения в связи с появлением этих теорий. Эти изменения состояли в следующем.

1. Ньютоновская естественно-научная революция изначально была связана с переходом от геоцентризма к гелиоцентризму. Эйнштейновский переворот в этом плане означал принципиальный отказ от всякого центризма вообще. Привилегированных, выделенных систем отсчёта в мире нет, все они равноправны. Причём любое утверждение имеет смысл только будучи «привязанным», соотнесённым с какой-либо конкретной системой отсчёта. А это и означает, что любое наше представление, в том числе и вся научная картина мира в целом, релятивны, т. е. относительны.

2 Классическое естествознание опиралась и на другие исходные идеализации, интуитивно очевидные и прекрасно согласующиеся со здравым смыслом. Речь идёт о понятиях траектории частиц, одновременности событий, абсолютного характера пространства и времени, всеобщности причинных связей и т. д. Все они оказались неадекватными при описании микро-и мегамиров и потому были видоизменены. Так что можно сказать, что новая картина мира переосмыслена исходные понятия пространства, времени, причинности, непрерывности и в значительной мере «развела» их со здравым смыслом и интуитивным ожиданиями.

3. Неклассическая естественно-научная картина мира отвергла классическое противопоставление субъекта и объекта познания. Объект познания перестал восприниматься как существующий «сам по себе». Его научное описание оказалось зависимым от определённых условий познания. (Учёт состояния движения систем отсчёта при признании постоянства скорости света; способа наблюдения (класса приборов) при определении импульса или координат микрочастицы и пр.)

4. Изменилось и «представление» естественно-научной картины мира о самой себе: стало ясно, что «единственно верную», абсолютно точную картину не удаётся нарисовать никогда. Любая из таких картин может обладать лишь относительной истинностью. И это верно не только для её деталей, но и для всей конструкции в целом.

Итак, третья глобальная революция в естествознании началась с появления принципиально новых (по сравнению с уже известными) фундаментальных теорий – теорий относительности и квантовой механики. Их утверждение привело к смене теоретико-методологических установок во всём естествознании. Позднее, уже в рамках новорождённой неклассической картины мира, произошли миниреволюции в космологии (концепции нестационарной Вселенной), биологии (становление генетики) и др. В связи с этим нынешнее (конца XX в.) естествознание весьма существенно видоизменило свой облик по сравнению с началом века. Однако исходный посыл, импульс его развития остался прежним – эйнштейновским (релятивистским).

Таким образом, три глобальные научные революции предопределили три длительных стадии развития науки, каждой из которых соответствует своя общенаучная картина мира. Это, конечно, не означает, что в истории науки важны одни лишь революции. На эволюционном этапе также делаются научные открытия, создаются новые теории и методы. Однако бесспорно то, что именно революционные сдвиги, затрагивающие основания фундаментальных наук, определяют общие контуры научной картины мира на длительный период.

Понять роль и значение научных революций важно ещё и потому, что развитие науки имеет однозначную тенденцию к ускорению. Между аристотелевской и ньютоновской революциями лежит историческая пропасть почти в 2 тыс. лет; Эйнштейна от Ньютона отделяют чуть больше 200. Но не прошло и 100 лет со времени формирования нынешней научной парадигмы, как у многих представителей мира науки возникло ощущение близости новой глобальной научной революции. А некоторые даже утверждают, что она уже в разгаре. И они недалеки от истины, т. к. даже простая экстраполяция тенденции ускорения развития науки на ближайшее будущее, позволяет ожидать в самое ближайшее время новых революционных событий в науке.

При этом научные революции (в отличие от социально-политических) учёный мир не пугают. В нём уже утвердилась вера в то, что научные революции, во-первых, необходимый момент «смены курса» в науке, а во-вторых, они не только не исключают, но, напротив, предполагают преемственность в развитии научного знания. Как гласит сформулированный Н. Бором принцип соответствия, всякая новая научная теория не отвергает начисто предшествующую, а включает её в себя на правах частного случая, т. е. устанавливает для прежней теории ограниченную область применимости. И при этом обе теории (и старая, и новая) могут мирно сосуществовать.

Таким образом диалектическое единство прерывности и непрерывности, революционности и стабильности можно считать одной из закономерностей развития науки.

Научные революции

Кризисный период в развитии науки, по Куну, начинается с обнаружения анома­лий. Решая всё новые и новые задачи (головоломки), научное сообщество сталкива­ется, наконец, с такой задачей, которая в принципе не решается в рамках данной па­радигмы. Именно такую задачу Кун и называет аномалией. Как показывает история науки, чаще всего обнаружение первой аномалии не приводит к кризису действую­щей парадигмы. Представители научного сообщества, столкнулись с не решаемой задачей, полагают, что она будет позднее решена в пределах принятой парадигмы (путём усовершенствования технической части парадигмы), либо просто «не замечают» этой задачи. Но развитие науки, в частности, применение господствую­щей парадигмы для решения новых задач, приводит к открытию новых аномалий. Рост числа аномалий, естественно, подрывает авторитет соответствующей парадигмы. Наука вступает в кризисный период своего развития. Так, например, аномалиями, с точки зрения парадигмы классической физики, были проблема «ультрафиолетовой катастрофы», затем проблема фотоэффекта, далее проблема ста­бильности электронных орбит в модели атома, предложенной Н. Бором и т. д. Учё­ные оказываются перед лицом проблем, не решаемых с помощью имеющихся теоре­тических и методологических средств. Единство научного сообщества разрушается. Для решения этих проблем (аномалий) начинается выдвижение и разработка конкурирующих друг с другом гипотез, по сути выходящих за пределы прежней па­радигмы. Учёные оказываются в ситуации выбора: используя экспериментальные данные, общие теоретические и философские соображения, руководствуясь интуицией и ценностными предпочтениями, они пытаются выбрать из разрабаты­ваемых и конкурирующих друг с другом теорий (концепций) наиболее приемлемую. Кризисный период в развитии науки завершается, когда одна из предложенных тео­рий (концепций) начинает доминировать, когда на её основе складывается новая па­радигма, цементирующая научное сообщество. После этого данная наука вновь вступает в период «нормальной науки», научное сообщество вновь начинает решать «головоломки» и т. д.

Таким образом, по Т. Куну, научная революция представляет собой смену пара­дигм. Научная революция, в соответствии с такой точкой зрения, является скачком в развитии науки, является перерывом постепенности. Кун склонен говорить о «несоизмеримости», о несравнимости сменяющих друг друга парадигм. В этом и со­стоит, в первую очередь, его антикумулятивизм. Кун утверждает, что последующая парадигма не есть некоторое улучшение (уточнение, обобщение и т. п.) предшест­вующей парадигмы. Смена парадигм для него – это «переход из одного мира в дру­гой». Новая парадигма даёт новое видение мира: здесь новые объекты, новые факты, новые проблемы, новые методы, новые понятия … Поэтому, по Куну, научная рево­люция (смена парадигм) не ведёт науку к прогрессу.

Разработки К. Поппера, Т. Куна, а также других современных философов науки (И. Лакатоса и П. Фейерабенда в частности) показали, что концепция прямолинейного («наивного») кумулятивизма представляет реальный ход развития науки в слишком упрощённой и оптимистичной форме. Действительно, в развитии науки есть место не только количественным изменениям, но и качественным преобразованиям, не только эволюции, но и революционным скачкам, не только уточнению, детализации и обобщению, но и отбрасыванию привычных представлений, фактов и понятий, не только усовершенствованию теорий (концепций), но и отказу от них. В то же время позиция антикумулятивизма Т. Куна и П. Фейерабенда также является весьма уяз­вимой для критики. Эту критику можно разворачивать, лишь входя в детали разных вариантов антикумулятивистского подхода. Разумеется, мы не можем здесь этим за­ниматься. Отметим только в общей форме, что последовательное развитие антикумулятивизма приводит к абсолютизации роли субъективных факторов в раз­витии науки, к отрицанию значения идеалов и норм научности, тому, что в современной философии науки называется «эпистемологическим анархизмом».

Оглядываясь на историю развития науки в целом или отдельного направления можно сказать, что развитие происходит неравномерно. Этапы спокойного развития науки или научного направления рано или поздно заканчиваются. Теории, какое-то время считавшиеся верными фальсифицируются накопившимися фактами, не укладывающимися в эти теории. Появляются новые теории, на тот момент объясняющие практически все факты. В качестве примера здесь можно привести историю теории строения атома. По господствовавшей до середины XIX века теории считалось, что атомы являются неделимыми структурными элементами вещества. В 80-х годах того-же столетия русский физик Столетов открывает явление фотоэффекта - при облучении светом металлическая пластинка заряжалась положительно, то есть теряла электроны. Теория о неделимых атомах объяснить это явление не могла. Напрашивается вывод, что атомы делимы и состоят из электронов и положительно заряженной основы. Возникают, соответственно, вопросы о том как устроен атом. Дж. Дж. Томпсон предлагает первую модель строения атома, где электроны равномерно распределены в положительно заряженной основе. Появление новых фактов (опыт Резерфорда) фальсифицировало модель Томпсона, появилась планетарная модель, которая была так-же, в свое время заменена моделью Бора. Процесс познания структуры атома продолжается до сих пор и будет продолжаться в будущем. Между возникновением предыдущей и следующей теорий наблюдается, как правило период спокойного развития науки, продолжающийся до появления какого-то количества фактов, противоречащих предыдущей теории. Как правило, факты, появляющиеся в периоды спокойного развития либо подтверждают предыдущую теорию, либо не противоречат ей.

Таким образом в развитии науки хорошо заметны две фазы - фаза спокойного развития науки и фаза научной революции. Совершенно очевидно, что фазой, определяющей дальнейшее направление развития науки является научная революция.

Каков механизм развития научных революций? Откуда проистекают их причины - из “мира идей” или их корни надо искать в социальной среде? Ниже будут приведены основные точки зрения современных философов на механизм научных революций и на развитие науки вообще.

Эволюционная модель строится по аналогии с теорией Дарвина и объясняет развитие науки через взаимодействие процессов “инноваций” и “отбора”. Тулмин выделяет следующие основные черты эволюции науки:

1) Интеллектуальное содержание дисциплины, с одной стороны, подвержено изменениям, а с другой - обнаруживает явную преемственность.

2) В интеллектуальной дисциплине постоянно появляются пробные идеи или методы, однако только немногие из них завоевывают прочное место в системе дисциплинарного знания. Таким образом, непрерывное возникновение интеллектуальных новаций уравновешивается процессом критического отбора.

3) Этот двухсторонний процесс производит заметные концептуальные изменения только при наличии некоторых дополнительных условий. Необходимо существование, во-первых, достаточного количества людей, способных поддерживать поток интеллектуальных нововведений; во-вторых, “форумов конкуренции”, в которых пробные интеллектуальные нововведения могут существовать в течение длительного времени, чтобы обнаружить свои достоинства и недостатки.

4) “Интеллектуальная экология” любой исторической и культурной ситуации определяется набором взаимосвязанных понятий. “В любой проблемной ситуации дисциплинарный отбор “признает” те из “конкурирующих” нововведений, которые лучше всего отвечают “требованиям” местной “интеллектуальной среды”. Эти “требования” охватывают как те проблемы, которые каждый концептуальный вариант непосредственно предназначен решать, так и другие упрочившиеся понятия, с которыми он должен сосуществовать” [8].

Таким образом, вопрос о закономерностях развития науки сводится к двум группам вопросов: во-первых, какие факторы определяют появление теоретических новаций (аналог проблемы происхождения мутантных форм в биологии) и, во-вторых, какие факторы определяют признание и закрепление того или иного концептуального варианта (аналог проблемы биологического отбора).

Далее в своей книге Тулмин рассматривает эти вопросы. При этом необходимым конечным источником концептуальных изменений он считает “любопытство и способность к размышлению отдельных людей”, причем этот фактор действует при выполнении определенного ряда условий. А укрепиться в дисциплинарной традиции, возникающие концептуальные новации могут, пройдя фильтр “отбора”. Решающим условием в этом случае для выживания инновации становится ее вклад в установление соответствия между объяснениями данного феномена и принятым “объяснительным идеалом”.

Научное познание осуществляется в следующих формах: проблема, факт, теория, гипотеза. Всякое научное познание начинается с проблемы. Проблема - объективно возникающий в ходе развития познания вопрос или комплекс вопросов, решение которых представляет существенный практический или теоретический интерес. Проблема в науке - это такая задача или вопрос, решение которых нельзя получить путем логического преобразования имеющегося научного знания. Решение научной проблемы и выход за пределы известного знания, поиск новых фактов, теоретических данных. Простая задача или вопрос предполагают использование готового алгоритма, схемы или рутинного способа получения решения. Проблема в своей основе содержит какое-то противоречие между теорией и практикой, старыми знаниями и новыми фактами и т.п. Решение проблемы начинается с поиска и анализа фактов. Весь ход развития человеческого познания может быть представлен как переход от постановки одних проблем к их решению,а затем постановке новых. Проблема отличается от вопроса,который обладает кажущейся значимостью. В научном познании способы разрешения проблемы совпадают с общими методами и приемами исследования. В силу комплексного характера проблем большое значение приобретают системные методы. Развитие научного познания нередко приводит к проблемам приобретающим форму априорий и парадоксов,для разрешения которых требуется переход на иной философский уровень их рассмотрения. При этом на первый план выступает материалистическая диалектика в своей эмпирическо-методологической функции