Становление современного естествознания

Во-вторых, философия - один из элементов научного поиска, а ее принципы - один из факторов поиска (наряду с опытом, интуицией, фантазией, воображением и т.д.). Поэтому даже при наличии хорошо обоснованных философских принципов положительный результат не гарантирован. Философские методы не всегда проявляются в процессе исследования. Однако в любой науке есть элементы всеобщего значения (законы, категории, понятия и т.д.), которые и делают конкретную науку, по выражению Гегеля, "прикладной логикой". Философия дает конкретным естественным наукам общие методологические принципы, которые функционируют в науке в виде универсальных норм, образующих в совокупности методологическую программу самого высокого уровня.

Итак, философия разрабатывает наиболее общую картину мира, строит определенные универсальные модели реальности, сквозь призму которых ученый смотрит на свой предмет исследования. Философия, синтезируя все знания, представляя мир в его универсальных характеристиках, дает общее видение мира, всеобщую основу для разработки конкретно научных представлений о мире. Философия помогает исследователю выбрать характерную для конкретной науки систему категорий, принципов, понятий и других средств и форм познания, определенные мировоззренческие и ценностные установки и т.д. Она вооружает его знанием общих закономерностей самого познавательного процесса в целом, учением об истине и путях ее достижения, о социокультурном контексте познания и т.п.

1.10 Естествознание и математика

Сущность математики и история ее развития

Наука не может ограничиться констатацией фактов и отдельных эмпирических законов. На определенном этапе ее развития необходим переход от чувственно-эмпирического исследования к рационально-теоретическому. На этой стадии выдвигаются гипотезы для объяснения фактов и эмпирических законов, установленных с помощью наблюдений и экспериментов. В процессе разработки и проверки гипотез приходится обращаться не только к логическим, но и к математическим методам. Поэтому естествознание тесно связано с математикой, которая, исследуя формы и отношения, встречающиеся в природе, обществе, а также в мышлении, отвлекается от содержания и исключает из допускаемых внутри нее аргументов наблюдение и эксперимент. Математику нельзя причислить к естествознанию или общественным наукам: естествознание непосредственно изучает природу, а математика изучает не сами объекты действительности, но математические объекты, которые могут иметь прообразы в действительности [21, 29].

Формирование математики как самостоятельной отрасли научного знания обычно относят к античности. В это время появляются различные представления о соотношении математических образов и реальных природных объектов, следовательно, о соотношении математики и естествознания [13]. Так, Платон считал, что понимание физического мира может быть достигнуто только с помощью математики, ибо "Бог вечно геометризует". Для Платона математика не просто посредник между идеями и данными чувственного опыта - математический порядок он считал точным отражением самой сути реальности. Наименьшие части элемента Земли он ставил в связь с кубом, наименьшие части элемента воздуха - с октаэдром (правильным многогранником с 8 треугольными гранями, 12 ребрами, 6 вершинами, в каждой из которых сходятся 4 ребра), элементы огня - с тетраэдром (правильной треугольной пирамидой, имеющей треугольные 4 грани, 6 ребер, 4 вершины, в каждой из которых сходятся 3 ребра), элементы воды - с икосаэдром (правильным многогранником с 20 треугольными гранями, 30 ребрами, 12 вершинами, в каждой из которых сходятся 5 ребер). Не было элемента, соответствующего додекаэдру (правильному многограннику, имеющему 12 пятиугольных граней, 30 ребер, 20 вершин, в каждой из которых сходятся 3 ребра), и Платон предположил, что существует пятый элемент, который боги использовали, чтобы создать Вселенную. Он конструировал свои правильные тела из двух видов треугольников - равностороннего и равнобедренного прямоугольного. Соединяя их, он получал грани правильных тел, которые можно разложить на треугольники, а из этих треугольников построить новые правильные тела. Например, по Платону, один атом огня и два атома воздуха в сочетании дают один атом воды. С его точки зрения, треугольники нельзя считать материей, т.е. они не имеют пространственного протяжения. А при объединении треугольников в правильные тела возникает частица материи. Поэтому наименьшие частицы материи представляют собой математические формы. Аристотель, подвергая взгляды Платона сомнению, придерживался другого мнения: он считал, что математические предметы не могут существовать отдельно.

Математика интенсивно развивалась в античности. Поворотным событием для дальнейшего развития научного знания стала работа Евклида "Начала", где впервые применялись доказательства. Эта математическая система была преподнесена как идеальная версия того, что составляло содержание реального мира. Значительно расширили математическое знание греки Александрийского периода: Аполлоний ("Конические сечения"), Гиппарх, Менелай, Птолемей, Диофант ("Арифметика") и т.д.

В средневековой Европе главенствующую роль заняла теологическая ветвь науки, а исследование природы любыми средствами, в том числе математическими, трактовалось как предосудительное занятие. Центр научной мысли переместился в Индию, а несколько позже - в арабские страны. В Индии того времени вводятся в широкое употребление десятичная позиционная система счисления и нуль для обозначения отсутствия единиц данного разряда, зарождается алгебра. В арабской культуре сохранялись математические знания древнего мира и Индии. Конец Средневековья (XV в.) в арабских странах отмечен деятельностью Улугбека, который при своем дворе в Самарканде создал обсерваторию, собрал более 100 ученых и организовал долго остававшиеся непревзойденными астрономические наблюдения, вычисление математических таблиц и т.п.

В XVII в. начинается новый период во взаимоотношениях математики и естествознания. Многие отрасли естествознания начинают базироваться на применении экспериментально-математических методов. В результате появляется уверенность в том, что научность (истинность, достоверность) знания определяется степенью его математизации. Так, Г. Галилей утверждал, что книга природы написана на языке математики, а согласно И. Канту, в каждом знании столько истины, сколько есть математики. Логическая стройность, строго дедуктивный характер построений, общеобязательность выводов создали математике славу образца научного знания.

Противоположного мнения о роли математики для раскрытия качественных особенностей придерживался великий писатель, мыслитель и естествоиспытатель И.В. Гёте, который воспринимал неживую природу и все живое (включая человека) как единое целое и придавал большое значение интуиции и опыту. Гёте считал, что световые и другие природные явления должны наблюдаться в их естественном виде, так как эксперимент и количественный анализ мало помогают в понимании подлинной их сущности: он полагал, что эта сущность познается только непосредственным опытом и интуицией.

В XIX в. с резкой критикой экспериментального изучения явлений природы выступил А. Шопенгауэр. Он не только поддерживал подход Гёте, но и вообще отрицал какую-либо пользу от применения математического языка к изучению природы. Даже сами математические доказательства Шопенгауэр называл "мышеловки", считая, что они не дают истинного представления о реальных процессах.

Многие выдающиеся ученые XX в., в особенности физики, говорили о значении математики как важнейшего средства для точного выражения научной мысли. Н. Бор указывал на огромную роль математики в развитии теоретического естествознания и говорил, что математика - это не только наука, но и язык науки. Р. Фейнман отмечал, что математика - это язык плюс мышление, как бы язык и логика вместе. Однако в то же время он считал, что такой науки, как математика, не существует.

Различные варианты тезиса Шопенгауэра о том, что математика не способствует, а затемняет понимание реальных явлений, характерны и для наших дней. Так, иногда противопоставляют объяснение явлений их пониманию, полагая, что количественный язык и методы математики в лучшем случае содействуют объяснению явлений неорганической природы,

но не могут дать ничего ценного в понимании процессов культурно-исторической и духовной жизни. При этом понимание рассматривается как чисто интуитивная деятельность мышления, вследствие чего отрицается возможность использовать для его анализа логико-рациональные, в том числе математические, средства исследования. В настоящее время к применению количественного языка математики особенно критически настроены ученые, занимающиеся исследованием сложных биологических, психических и социальных процессов и привыкшие больше доверять опыту и интуиции, чем их математическому анализу.

Математика как специфический язык естествознания

Как бы то ни было, естествознание все шире использует математический аппарат для объяснения природных явлений [21, 29]. Можно выделить несколько направлений математизации естествознания:

О количественный анализ и количественная формулировка качественно установленных фактов, обобщений и законов конкретных наук;

О построение математических моделей (об этом несколько позже) и даже создание таких направлений, как математическая физика, математическая биология и т.д.;

О построение и анализ конкретных научных теорий, в частности их языка.

Рассмотрим математику как специфический язык науки, отличающийся от естественного языка, где, как правило, используют понятия, которые характеризуют определенные качества вещей и явлений (поэтому их часто называют качественными). Именно с этого начинается познание новых предметов и явлений. Следующий шаг в исследовании свойств предметов и явлений - образование сравнительных понятий, когда интенсивность какого-либо свойства отображается с помощью чисел. Наконец, когда интенсивность свойства или величины может быть измерена, т.е. представлена в виде отношения данной величины к однородной величине, взятой в качестве единицы измерения, тогда возникают количественные, или метрические, понятия.

Прогресс в научном познании часто связан с введением именно количественных понятий и созданием количественного языка, которые и исторически, и логически возникают на основе языка качественных описаний. Количественный язык выступает как дальнейшее развитие, уточнение и дополнение обычного, естественного языка, опирающегося на качественные понятия. Таким образом, количественные и качественные методы исследования не исключают, а скорее дополняют друг друга. Известно, что количественные понятия и язык использовались задолго до того, как возникло экспериментальное естествознание. Однако только после появления последнего они начинают применяться вполне сознательно и систематически. Язык количественных понятий наряду с экспериментальным методом исследования впервые успешно использовал Г. Галилей.

Преимущества количественного языка математики в сравнении с естественным языком состоят в следующем:

О такой язык весьма краток и точен. Например, чтобы выразить интенсивность какого-либо свойства с помощью обычного языка, нужно несколько десятков прилагательных. Когда же для сравнения или измерения используются числа, процедура упрощается. Построив шкалу для сравнения или выбрав единицу измерения, можно все отношения между величинами перевести на точный язык чисел. С помощью математического языка (формул, уравнений, функций и других понятий) можно гораздо точнее и короче выразить количественные зависимости между самыми разнообразными свойствами и отношениями, характеризующими процессы, которые исследуются в естествознании. С этой целью используются методы математики, начиная от дифференциального и интегрального исчисления и кончая современным функциональным анализом.

Опираясь на крайне важные для познания законы науки, которые отображают существенные, повторяющиеся связи предметов и явлений, естествознание объясняет известные факты и предсказывает неизвестные. Здесь математический язык выполняет две функции: с помощью математического языка точно формулируются количественные закономерности, характеризующие исследуемые явления; точная формулировка законов и научных теорий на языке математики дает возможность при получении из них следствий применить богатый математический и логический аппарат.

Все это показывает, что в любом процессе научного познания существует тесная взаимосвязь между языком качественных описаний и количественным математическим языком. Эта взаимосвязь конкретно проявляется в сочетании и взаимодействии естественно-научных и математических методов исследования. Чем лучше мы знаем качественные особенности явлений, тем успешнее можем использовать для их анализа количественные математические методы исследования, а чем более совершенные количественные методы применяются для изучения явлений, тем полнее познаются их качественные особенности".

1.11 Математика в естествознании

Она играет роль универсального языка, специально предназначенного для лаконичной точной записи различных утверждений. Конечно, все, что можно описать языком математики, поддается выражению на обычном языке, но тогда изъяснение может оказаться чересчур длинным и запутанным;

Она служит источником моделей, алгоритмических схем для отображения связей, отношений и процессов, составляющих предмет естествознания. С одной стороны, любая математическая схема или модель - это упрощающая идеализация исследуемого объекта или явления, а с другой - упрощение позволяет ясно и однозначно выявить суть объекта или явления.

Поскольку в математических формулах и уравнениях отражены некие общие свойства реального мира, они повторяются в разных его областях. На этом свойстве построен такой своеобразный метод естественно-научного познания, как математическая гипотеза, когда к готовым математическим формам пытаются подобрать конкретное содержание. Для этого в подходящее уравнение из смежных областей науки подставляют величины другой природы, а затем производят проверку на совпадение с характеристиками исследуемого объекта. Эвристические возможности этого метода достаточно велики. Так, с его помощью были описаны основные законы квантовой механики: Э. Шрёдингер, приняв волновую гипотезу движения элементарных частиц, нашел уравнение, которое формально не отличается от уравнения классической физики колебаний нагруженной струны, дал его членам совершенно иную интерпретацию (квантово-механическую). Это позволило Шрёдингеру получить волновой вариант квантовой механики.

Приложение математики к разным отраслям естествознания

Приложения математики весьма разнообразны. По мнению акад. А.Н. Колмогорова, область применения математического метода принципиально не ограничена [13]. В то же время роль и значение математического метода в различных отраслях естествознания неодинаковы. Дело в том, что математические методы применимы для объектов и явлений, обладающих качественной однородностью и вследствие этого количественно и структурно сравнимых. Именно со сложностью выявления качественной однородности групп объектов и явлений связана трудность получения математических формул и уравнений для объектов естествознания. Чем более сложными и качественно различными являются природные объекты и явления, тем труднее их сравнивать количественно, т.е. тем труднее они поддаются математизации.

Математический метод полностью господствует в небесной механике, в частности в учении о движении планет. Имеющий очень простое математическое выражение закон всемирного тяготения почти полностью определяет изучаемый здесь круг явлений. Каждый результат, полученный на основе математического метода, с высокой точностью подтверждается в действительности.

В физике тоже велика роль математического метода. Почти не существует области физики, не требующей употребления развитого математического аппарата. Основная трудность исследования заключается не в применении математической теории, а в выборе предпосылок для математической обработки и в истолковании результатов, полученных математическим путем.

В химии для исследования закономерностей также широко используются математические методы. Это возможно потому, что при всем различии свойств химических элементов все они обладают и общей характеристикой - атомным весом. Сравнение элементов по этому признаку позволило Д.И. Менделееву построить Периодическую систему элементов. На выделении общих свойств химических веществ и соединений обычно и основывается применение математических методов в химии.

В биологических науках и науках о Земле математические методы часто играют подчиненную роль вследствие множества специфических свойств изучаемых здесь систем. Это затрудняет поиски качественной однородности среди них и соответственно математизацию этих наук. Однако и здесь есть высоко математизированные отрасли, опирающиеся на изучение физических основ природных явлений (геофизика, биофизика и т.д.).

Таким образом, роль математизации в современном естествознании очень велика, и нередко новая теоретическая интерпретация какого-либо явления в естествознании считается полноценной, если удается создать математический аппарат, отражающий основные его закономерности. Однако не следует думать, что все естествознание в итоге будет сведено к математике. Построение различных формальных систем, моделей, алгоритмических схем - лишь одна из сторон развития научного знания, а естествознание развивается, прежде всего, как содержательное знание. Не удается формализовать сам процесс выдвижения, обоснования и опровержения гипотез, научную интуицию. Глубина объяснения и достоверность предсказания зависят в первую очередь от тех конкретных посылок, на которые они опираются, и математизация не может восполнить пробел в отсутствии такого рода посылок. Знаменитый естествоиспытатель Т. Гексли говорил, что математика, подобно жернову, перемалывает то, что под него засыпают, и, как, засыпав лебеду, вы не получите пшеничной муки, так, исписав целые страницы формулами, вы не получите истины из ложных предположений. А, по мнению известного математика акад. Ю.А. Митропольского, применение математики к другим наукам имеет смысл только в единении с глубокой теорией конкретного явления, иначе можно сбиться на простую игру в формулы, за которой нет реального содержания.

2. Наука и научное знание

2.1 Сущность научного знания

Под термином "наука" обычно понимается сфера деятельности людей, функцией которой является выработка и теоретическая систематизация объективных знаний о действительности [17]. В настоящее время наука превратилась в непосредственную производительную силу и в важнейший социальный институт, оказывающий влияние на все сферы жизнедеятельности общества. Сейчас насчитывается более 15 тыс. дисциплин, в научной сфере задействовано свыше 5 млн. профессиональных ученых, количество научных журналов исчисляется несколькими сотнями тысяч.

Основным субъектом науки, т.е. носителем сознательной целенаправленной деятельности в этой области, являются научные работники, коллективы ученых и вспомогательный персонал. Объектами науки принято считать все состояния бытия, которые становятся сферой приложения активности субъекта. Заметим, что объектом науки нередко становятся теоретические конструкции, которым нет непосредственного аналога в природном окружении. Например, в природе нет идеального газа, однако этой конструкцией широко пользуются ученые в конкретных областях естественно-научных исследований. Это существенно отличает науку от обыденного чувственного восприятия действительности.

Упомянем одну особенность науки. Если в искусстве и литературе то или иное произведение настолько тесно связано с автором, его создавшим, что не будь этого автора, произведение просто не существовало бы, то в науке положение принципиально иное. Теории И. Ньютона, Ч. Дарвина, А. Эйнштейна и т.д. отражают черты индивидуальности своих создателей, которые сделали гениальные открытия в области естествознания. Однако эти теории рано или поздно все равно появились бы, поскольку они составляют необходимый этап развития науки. Об этом свидетельствуют факты из истории науки, когда к одним и тем же идеям приходят разные ученые независимо друг от друга.

Основная цель научной деятельности - получение знаний о реальности. Под знанием понимают форму существования и систематизации результатов познавательной деятельности человека, который в своей деятельности отражает (идеально воспроизводит) объективные закономерные связи реального мира. Термин "знание" употребляется в трех основных смыслах:

1) способности, умения, навыки, которые базируются на осведомленности, как что-либо сделать, осуществить;

2) любая познавательно значимая информация;

3) особая познавательная единица, существующая во взаимосвязи с практикой. Следует заметить, что понятия "истинное знание" и "знание" не совпадают, поскольку последнее может быть недоказанным, непроверенным (гипотезы) или неистинным знанием (заблуждение).

Продуктом научной деятельности выступают не только знания. Для их получения необходимы методы наблюдения и экспериментирования , а также средства, при помощи которых они осуществляются. К продуктам науки следует отнести и научный стиль рациональности, который распространяется на все сферы человеческой деятельности. Наконец, наука представляет собой источник нравственных ценностей, ибо профессия ученого предполагает честность и объективность как элементы профессиональной этики.

Достижения современной техники базируются на фундаментальных научных открытиях и научных исследованиях. Взаимосвязь техники и науки - один из главных факторов научно-технической революции, важнейшее условие научно-технического и социального прогресса. Техника в своих новейших формах (лазерные установки, компьютеры, интернет и т.п.) оказывает сильное влияние на культуру человечества, на психологию и сознание людей, их жизненные и ценностные ориентации, бытовые, профессиональные и многие другие условия их повседневного существования.

Научное знание строится и организуется по определенным законам. Отличительные качества научного знания - систематизированность и обоснованность. Для научной систематизации знания (классификации) характерны стремление к полноте, ясное представление об основаниях систематизации и их непротиворечивости. Здесь многое определяет специфический научный метод - процедура получения знания, позволяющая впоследствии его воспроизвести, проверить и передать другому. Элементами научного знания являются факты, закономерности, теории, научные картины мира. Обоснованность, доказательность получаемого знания - характерные признаки научности. Важнейшими способами обоснования эмпирического знания являются проверка наблюдениями и экспериментами, обращение к первоисточникам, статистическим данным. При обосновании теоретических концепций обязательными требованиями, предъявляемыми к ним, выступают их непротиворечивость, соответствие эмпирическим данным, возможность описывать известные явления и предсказывать новые. Обоснование научного знания, приведение его в стройную, единую систему всегда было одним из важнейших факторов развития науки.

Познание как процесс отражения действительности

Процесс отражения и воспроизведения действительности в мышлении субъекта, результатом которого является новое знание о мире, называется познанием. Непосредственные функции научного познания - описание, объяснение и предсказание процессов и явлений действительности, и это позволяет управлять поведением изучаемых объектов и создавать системы с заранее заданным поведением. Описание заключается в фиксировании результатов опыта (эксперимента или наблюдения) с помощью систем обозначения, принятых в науке. В процессе объяснения происходит раскрытие сути изучаемого объекта через постижение закона, которому подчиняется данный объект. Научное предвидение - это определение и описание на основе научных законов явлений природы и общества, которые не известны в данный момент, НО могут возникнуть или быть изучены в будущем. Важнейшей формой научного предвидения является прогнозирование - выработка суждений о состоянии какого-либо объекта или явления в будущем (например, прогноз погоды). Это вероятностное суждение о будущем строится на основе специальных научных исследований и возможно благодаря тому, что мир един, а деление на наблюдаемый и ненаблюдаемый, на изученный и неизученный мир происходит в процессе мышления.

С возрастанием роли науки в жизни общества научное обоснование становится целесообразным и даже необходимым во многих сферах жизни общества, но заметим, что далеко не везде оно возможно и далеко не всегда уместно. Знания приобретаются человеком во всех формах его деятельности - в обыденной жизни, в политике, экономике, искусстве, инженерном деле, однако здесь получение знания не является главной целью. Так, искусство предназначено для создания эстетических ценностей, где на первый план выходит отношение художника к реальности, преломленной через его внутренний мир; экономические реформы оцениваются, прежде всего, с точки зрения их эффективности и практического результата; продуктом инженерной деятельности является проект, разработка новой технологии, изобретение, которые оцениваются с позиции их практической пользы, оптимального использования ресурсов, расширения возможностей преобразования реальности.

Одна из конечных целей научного познания - быть воплощенным на практике, т.е. в целенаправленной деятельности людей по освоению и преобразованию действительности. Часто эта деятельность связана с развитием техники - совокупности искусственных органов, средств (прежде всего орудий труда), предназначенных для усиления и расширения возможностей человека по преобразованию природы и использования в этом процессе ее сил и закономерностей. Основное назначение техники - облегчение и повышение эффективности трудовых усилий человека, освобождение его от работы в опасных условиях, улучшение его жизни в целом.

Познание действительности происходит в трех основных формах - чувственной, рациональной и иррациональной. Чувственное познание включает ощущение, восприятие и представление. С помощью ощущений в сознании человека происходит отражение отдельных свойств внешних предметов и внутренних состояний организма при непосредственном воздействии материальных раздражителей. Восприятие отвечает за отражение в сознании человека внешних предметов и ориентации в окружающем мире. Представления - возникающие в сознании человека образы предметов и явлений внешнего мира или их свойств, которые человек когда-то воспринимал или ощущал.

Рациональные формы познания можно свести к понятиям, суждениям и умозаключениям. Понятия- это форма мышления, отражающая предметы в их существенных признаках. Формы мышления, в которых человек выражает вещь в ее связях и отношениях, называются суждением. Под умозаключением понимается такая форма мышления, посредством которой из одного или нескольких суждений выводится новое суждение.

Среди иррациональных форм познания особое значение для науки имеет интуиция - постижение истины путем непосредственного ее усмотрения без обоснования с помощью доказательства. Иными словами, интуиция может быть определена как субъективная способность выходить за пределы опыта путем мысленного "озарения" или обобщения в образной форме непознанных связей, закономерностей.

Еще на заре истории человечества существовало обыденно-практическое познание, поставлявшее элементарные сведения о природе, о самих людях, условиях их жизни, общении, социальных связях и т.п. Основой такого познания был опыт повседневной жизни, практики людей. При этом большое значение имело мифологическое познание. В рамках мифологии вырабатывались определенные знания о природе, космосе, о самих людях и т.д.

Мифология - основа художественно-образной формы познания, которая в дальнейшем получила развитое выражение в искусстве, хотя оно не решает познавательные задачи, но содержит в себе достаточно мощный познавательный потенциал. Одной из исторически первых форм познания является религиозное познание. Особенности его определяются Тем, что оно обусловлено непосредственной эмоциональной формой отношения людей к господствующим над ними земными силами (природными и социальными).

Критерии отграничения научного знания

Важной проблемой является определение научности знания и отграничения его от других видов знания. Повторим, что понятие "истинное" не эквивалентно понятию "научное". Существует совокупность критериев научности, используя которые можно отличить научное знание от ненаучного. Так, современные физики не обсуждают возможность построения вечного двигателя, а астрономы не относятся всерьез к работам по астрологии. Вместе с тем в теоретических журналах публикуется множество статей, где представлены научные гипотезы - предположительное суждение о связи явлений.

Методология науки для целей отграничения научного знания от ненаучного использует несколько принципов [15]. Наиболее часто говорят о трех из них - рациональности, верификации и фальсификации. Принцип рациональности является основным средством обоснованности знания; он как бы ориентирует исследователя на определенные нормы и идеалы научности, а также эталоны знаний.

Согласно принципу верификации, некое понятие или суждение имеет значение, если оно сводимо к непосредственному опыту или высказыванию о нем, т.е. эмпирически проверяемо. Различают непосредственную верификацию, когда происходит прямая проверка утверждений, формулирующих данные наблюдения и эксперимента, и косвенную верификацию, когда устанавливаются логические отношения между косвенно верифицируемыми утверждениями. Использование принципа верификации дает возможность разделить научное и ненаучное знания, но он плохо справляется с поставленной перед ним задачей, если некоторая система представлений построена таким образом, что практически любой наблюдаемый факт можно объяснить в его пользу (религия, идеология, астрология и т.д.).

Принцип фальсификации предложил известный методолог науки XX в. К. Поппер [8]; суть этого принципа в том, что критерием научного статуса теории является ее фальсифицируемость, или опровержимость, т.е. знание приобретает уровень научного только в том случае, если оно в принципе опровержимо. По представлениям Поппера, эксперименты, направленные на попытку опровергнуть некую теорию, наиболее эффективно подтверждают ее истинность и научность. Так, если все известные вам вороны имеют темный окрас, то направьте, следуя этому принципу, свои поиски не на отыскание еще одной темной вороны, а поищите среди них белую ворону. Важность принципа фальсификации обусловлена следующим. Несложно получить подтверждения, или верификации, почти для каждой теории, если искать только подтверждения. По мнению Поппера, каждая "хорошая" научная теория является некоторым запрещением - она "запрещает" появление определенных событий. Чем больше теория запрещает, тем она лучше. Теория, не опровержимая никаким мыслимым событием, является ненаучной; можно сказать, что неопровержимость представляет собой не достоинство теории, а ее порок. Каждая настоящая проверка теории является попыткой ее фальсифицировать (опровергнуть).

Зачастую ненаучное знание пытаются выдать за научное и представляют в наукообразной форме. Сегодня распространено мнение о том, что современная наука консервативна и ограниченна, поскольку не признает так называемые нетрадиционные, паранаучные концепции - астрологию, парапсихологию, уфологию и т.д. Эти концепции появились не в наше время, а сотни и тысячи лет назад, однако до сих пор соответствующие исследования не считаются научными, так как не дали достоверных, научно установленных фактов. А наука не может наделить статусом научности те исследования, которые не являются обоснованными. Широко известно высказывание по этому поводу Ф. Бэкона: "...правильно ответил тот, который, когда ему показали выставленное в храме изображение спасшихся от кораблекрушения принесением обета и при этом добивались ответа, признает ли теперь он могущество богов, спросил в свою очередь: "А где изображение тех, кто погиб после того, как принес обет?" Таково основание почти всех суеверий - в астрологии, в сновидениях, в поверьях, в предсказаниях и т.п. Люди, услаждающие себя подобного рода суетой, отмечают то событие, которое исполнилось, и без внимания проходят мимо того, которое обмануло, хотя последнее бывает гораздо чаще". Эти паранаучные концепции не приняты научным сообществом, поскольку с точки зрения науки они не пополняют наше знание о действительности.

2.2 Средства и методы науки

Виды средств и методов науки

Естественно-научное познание невозможно без использования соответствующих средств - способов действия и орудий для осуществления какой-либо деятельности. Язык науки является важнейшим средством изучения природы. Он характеризуется специфической лексикой, особой стилистикой, определенностью используемых понятий и терминов, стремлением к четкости и однозначности утверждений, строгой логичностью в изложении всего материала, использованием математических методов.

Прогресс научного познания существенно зависит от развития используемых наукой средств наблюдения и экспериментальных установок. Так, создание радиотелескопов стало революционным событием в постижении Космоса, превратив астрономию во всеволновую. Микроскоп открыл человеку новые миры, а современный электронный микроскоп позволяет видеть даже атомы, которые несколько десятилетий назад считались принципиально ненаблюдаемыми и существование которых еще в начале XX в. вызывало сомнение. Физика элементарных частиц не могла бы развиваться без специальных установок, подобных синхрофазотронам.

Для проведения экспериментов и наблюдений сегодня активно используются космические корабли, подводные лодки, различного рода научные станции, специально организованные заповедники. Научные исследования требуют приборов и эталонов, которые позволяют зафиксировать те или иные свойства реальности и дать им количественную и качественную оценку, что предполагает создание специальных средств обработки результатов наблюдения и эксперимента.

Однако основным средством науки, в частности естествознания, были и остаются ее методы. В научном познании истинным должен быть не только его конечный результат (система научных знаний), но и ведущий к нему путь, т.е. метод [17]. Естествознание и его отрасли имеют не только свой предмет, но и свою систему методов, обусловленных этим предметом. Под методом в самом широком смысле слова понимают путь исследования. Методологией именуют систему определенных принципов, приемов и операций, применяемых в той или иной сфере деятельности (в науке, политике, искусстве и т.п.), а также учение об этой системе.

Метод - совокупность правил, приемов, способов, норм познания и действия. Это есть система предписаний, принципов, требований, которые ориентируют субъекта в решении конкретной задачи, достижении результата в данной сфере деятельности. Метод организует поиск истины, позволяет экономить силы и время, двигаться к цели кратчайшим путем. Основная функция метода - регулирование познавательной и иных видов деятельности. При этом не следует ни недооценивать (или вовсе отвергать) роль метода и методологии в естествознании, ни преувеличивать, абсолютизировать значение метода как простого и доступного "инструмента" научного открытия.

В естествознании постоянно происходит взаимообмен методами и приемами исследования. Например, во второй половине XX в. полезным оказалось применение методов физики и химии к изучению биологических систем и систем, рассматриваемых в рамках наук о Земле. Однако сущность и специфику последних физическими и химическими методами уловить не удается. Для этого нужны свои собственные - геологические, биологические, географические и др. - методы и приемы исследования.

Многообразие видов человеческой деятельности обусловливает и многообразие методов. Методы науки могут быть классифицированы по таким основаниям, как содержание изучаемых объектов, роль и место методов в процессе научного познания и т.п. В современной методологии науки наиболее распространена многоуровневая классификация методов познания, согласно которой все методы научного познания по степени общности и сфере действия разделяются на философские, общенаучные, частнонаучные, дисциплинарные методы, а также методы междисциплинарного исследования.

Среди философских методов выделяют диалектический и метафизический, а также аналитический, феноменологический, герменевтический и др. Общенаучные подходы и методы - системный и структурно-функциональный, кибернетический, вероятностный, моделирование, формализация, синергетический подход и др. - получили широкое развитие в науке XX в., выступая в качестве промежуточной методологии между философскими и фундаментальными принципами специальных наук. Частнонаучные методы - это совокупность способов, принципов познания, исследовательских приемов и процедур, применяемых в той или иной отрасли науки: методы механики, физики, химии, биологии и т.д. Дисциплинарные методы - система приемов, применяемых в той или иной научной дисциплине, входящей в какую-нибудь отрасль науки или возникшей на стыке наук.

Методы междисциплинарного исследования - совокупность ряда синтетических, возникших в результате сочетания элементов различных уровней методологии; они нацелены главным образом на стыки научных дисциплин. Кроме того, в науке на разных ее уровнях широко применяются такие методы и приемы, как наблюдение, эксперимент, сравнение, анализ и синтез, индукция и дедукция, абстрагирование, идеализация, аналогия и др.

Таким образом, в научном познании функционирует сложная, динамичная, целостная, субординированная система методов разных уровней, сфер действия, направленности и т.п., которые используются с учетом конкретных условий. При этом для современной науки все более характерным становится методологический плюрализм - стремление применять самые разнообразные принципы и приемы исследования в их сочетании и взаимодействии.

Характеристика основных методов науки

Рассмотрим основные методы, используемые в науке. Диалектика -учение о наиболее общих законах развития природы, общества и познания и основанный на этом учении метод мышления и действия. В истории философии известны три основные формы диалектики: античная, идеалистическая (немецкая) и материалистическая. Выдвигались различные толкования диалектики: как учения о вечном становлении и изменчивости бытия (Гераклит); искусства диалога, достижения истины путем противоборства мнений (Сократ); метода расчленения и связывания понятий с целью постижения сверхчувственной (идеальной) сущности вещей (Платон); учения о совпадении (единстве) противоположностей (Николай Кузанский, Дж. Бруно); способа разрушения иллюзий человеческого разума, который, стремясь к цельному и абсолютному знанию, неминуемо запутывается в противоречиях (И. Кант); всеобщего метода постижения противоречий (внутренних импульсов) развития бытия, духа и истории (Г.В.Ф. Гегель); учения и метода, выдвигаемых в качестве основы познания действительности и ее революционного преобразования (К. Маркс, Ф. Энгельс, В.И. Ленин). Диалектическая традиция в русской философии XIX-XX вв. нашла воплощение в учениях B.C. Соловьева, П.А. Флоренского, С.Н. Булгакова, Н.А. Бердяева и Л. Шестова. В западной философии XX в. диалектика развивалась преимущественно в русле неогегельянства, экзистенциализма, различных течений религиозной философии.

Метафизика (букв, "после физики") употребляется в трех основных значениях: 1) как синоним философии; 2) как синоним особой философской науки - онтологии, т.е. учения о бытии как таковом, независимо от его частных видов и в отвлечении от вопросов логики и теории познания; 3) философский метод познания, мышления, противостоящий диалектическому методу как своему антиподу.

Самая характерная, существенная черта метафизики как метода - абсолютизация того или иного элемента целого, момента деятельности в любой ее форме. Метафизика (как и диалектика) никогда не была чем-то раз и навсегда данным, она изменялась, выступала в различных исторических формах. Специфика метафизики, характерной для философии и науки XVII-ХГХ вв., - в отрицании всеобщей связи и развития явлений. Этот метод мышления имел объективную основу своего появления - необходимость исследования предметов в их неизменности, устойчивости, вне связи с другими, чем и занималась наука того времени. Исторически вторая форма метафизики не отвергает всеобщую связь явлений, их развитие, но абсолютизирует какой-либо один аспект. Метафизический способ мышления вполне правомерен и необходим везде, где не требуется рассматривать предмет в развитии и во всех его взаимосвязях.

Абстрагирование - мысленное отвлечение от несущественных свойств, связей, отношений предметов и одновременное выделение, фиксирование одной или нескольких интересующих исследователя сторон этих предметов. Известно несколько способов абстрагирования. Абстрагирование отождествления происходит посредством образования понятий через объединение их в особый класс, т.е. путем отождествления предметов, связанных отношениями типа равенства. Изолирующая абстракция - выделение свойств и отношений, неразрывно связанных с предметами, и обозначение их определенными "именами", что придает таким абстракциям статус самостоятельных предметов (например, "белизна", "устойчивость" и т.д.). Абстракция конструктивизации ведет к отвлечению от неопределимости, "зыбкости" границ реальных объектов, "огрублению" действительности и позволяет сформулировать по отношению к этой огрубленной действительности некоторые законы, понять ее "в первом приближении", с тем, чтобы двинуться в познании дальше и глубже. Абстракция актуальной бесконечности используется для отвлечения незавершенности процесса образования бесконечного множества, от невозможности задать его полным списком всех элементов; такое множество просто рассматривается как данное, как существующее. Абстракция потенциальной осуществимости подразумевает отвлечение от реальных границ человеческих возможностей, обусловленных ограниченностью человеческой жизни в пространстве и во времени. Переход на более высокую ступень абстракции путем выявления общих признаков (свойств, отношений, тенденций развития и т.п.) именуется обобщением и влечет за собой появление новых научных понятий, законов, теорий.

Анализ - метод познания, содержанием которого является совокупность приемов и закономерностей расчленения предметов исследования на составные его части. Прямой, или эмпирический, анализ применяется на этапе поверхностного ознакомления с объектом исследования и дает возможность познать явление, однако недостаточен для проникновения в сущность явлений. Возвратный, или элементарно-теоретический, анализ применяется для постижения сущности исследуемого объекта, позволяя познать причинно-следственные связи и закономерности. Структурно-генетический анализ применяется для выявления в сложном явлении таких элементов, которые представляют самое главное в них, некую элементарную единицу, оказывающую решающее влияние на все остальные стороны сущности объекта. Анализу противопоставляется синтез - метод познания, содержанием которого является совокупность приемов и закономерностей соединения отдельных частей предмета в единое целое. Выделяют виды синтеза, аналогичные видам анализа, о которых было сказано выше.

Говоря о степени универсальности методов и области их применения, отметим, что существуют:

методы мышления (теоретические методы), содержащие правила, следуя которым можно получить научное знание;

методы эмпирического исследования - правила наблюдений, экспериментов и т.д.;

методы, которые используются как на эмпирическом, так и на теоретическом уровне исследования.

При выборе того или иного метода исследования необходимо выяснить степень его соответствия следующим критериям, сложившимся в науке: эффективность, простота и надежность, научность, допустимость, экономичность и безопасность. Это позволит оптимизировать процесс познания и получить достоверные знания наиболее простым путем.

Таким образом, средства и методы, используемые в различных отраслях естествознания, не одинаковы. Для каждой отрасли характерны свой особый язык, своя система понятий, своя стилистика и степень строгости рассуждений. Но отрасли естествознания развиваются не изолированно друг от друга, поэтому происходит постоянное взаимопроникновение методов и средств и развитие конкретной отрасли происходит не только за счет выработанных в ней приемов, методов и средств познания, но и за счет постоянного заимствования, но не следует ожидать универсализации методов и средств, используемых в естествознании. Разные отрасли естествознания обладают несомненной спецификой и особенностями своих предметных областей, и, как следствие, различные познавательные задачи будут и в будущем стимулировать появление специфических средств и методов.

2.3. Структура и уровни научного знания

Структура научного знания

В самом простом виде структуру научного знания можно представить в виде следующего ряда: фактический материал; первоначальные обобщения в понятиях и других абстракциях; научные предположения (гипотезы); законы, принципы и теории; философские установки; методы, идеалы и нормы научного познания; социокультурные основания; стиль мышления.

Научное знание можно структурировать и по степени обобщенности материала. Наиболее общую систему научных теорий называют научной картиной мира. Научная картина мира - это целостная система представлений об общих свойствах и закономерностях природы, результат обобщения и синтеза основных научных понятий, принципов, методологических установок. Различают общенаучную картину мира, картины мира наук, близких по предмету исследования (например, естественно-научная картина мира), картины мира отдельных наук (физическая, биологическая, географическая и др.) [17].

В структуре научной картины мира выделяют понятийную и чувственно-образную составляющие. Чувственно-образная составляющая - это совокупность наглядных представлений о тех или иных объектах и их свойствах, например планетарная модель атома, образ Метагалактики в виде расширяющейся сферы и др. Понятийная составляющая представлена философскими категориями (например, "материя", "движение", "пространство", "время" и др.) и принципами (принцип материального единства мира, всеобщей связи и взаимообусловленности явлений, детерминизма и др.), общенаучными понятиями и законами (например, закон сохранения и превращения энергии), а также фундаментальными понятиями отдельных наук ("поле", "вещество", "Вселенная", "биологический вид", "популяция" и др.).

В научную картину мира нецелесообразно включать всю информацию, добытую наукой о различных веществах, свойствах растений и животных, природных и синтетических материалах, технологических процессах, производственных делах, биографических сведениях и т.п. Научная картина мира отличается от научной теории сочетанием абстрактно-теоретических знаний и наглядных представлений, модельных образов. Если картина мира отражает объект, отвлекаясь от процесса получения знания, то теория содержит в себе не только знания об объекте, но и логические средства проверки их истинности. Научная картина мира играет эвристическую роль в процессе построения научных теорий.

Научная картина мира может быть представлена в виде суммы частных картин мира (физической, биологической, географической и т.д.), которые в свою очередь включают соответствующие концепции - определенные способы понимания, трактовки какого-либо предмета, явления, процесса. Научные картины мира и концепции складываются из научных фактов, гипотез, проблем, принципов, законов, теорий и т.д. Научные факты - это факты, установленные путем наблюдения или экспериментов. Гипотеза - вид знания предположительного характера, истинность или ложность которого еще предстоит доказать. Научная проблема - осознанные вопросы, для ответа на которые недостаточно имеющихся знаний. Научные принципы - наиболее общие и важные фундаментальные положения теории. Законы науки - теоретические утверждения, выражающие существенные связи явлений. Научная теория - систематизированные знания в совокупности, объясняющие множество фактов и описывающие посредством системы законов определенный фрагмент реальности.

Уровни научного знания и их соотношение

Научное знание включает в себя два основных взаимосвязанных, но качественно различных уровня - эмпирический и теоретический. Каждый из них выполняет определенные функции и располагает специфическими методами исследования [11, 12, 15, 17].

Фундаментом науки являются твердо установленные факты, полученные эмпирическим, т.е. опытным, путем, например совокупность эмпирических данных, полученных в результате астрономических наблюдений за перемещениями небесных теп. Эмпирические знания являются результатом непосредственного контакта с реальностью в наблюдении или эксперименте. На эмпирическом уровне происходит не только накопление фактов, но и их первичная систематизация и классификация, что позволяет выявлять эмпирические законы и правила, которым подчиняются наблюдаемые явления. На этом уровне исследуемый объект отражается преимущественно в своих внешних связях и проявлениях, в которых выражаются внутренние отношения.

Среди эмпирических методов выделяют несколько основных:

наблюдение - целенаправленное восприятие явлений объективной действительности; необходимо, чтобы наблюдение не вносило какие-либо изменения в изучаемую реальность;

эксперимент - наблюдение за объектами и явлениями в специально созданных и контролируемых условиях, когда изучаемый объект ставится в особые, специфические и варьируемые условия, чтобы выявить его существенные характеристики и возможности их изменения под влиянием внешних факторов;

измерение - выявление количественных характеристик изучаемой реальности. В результате измерения происходит сравнение объектов по каким-либо сходным свойствам или сторонам;

описание - фиксация средствами естественного или искусственного языка сведений об объектах и явлениях;

сравнение - одновременное выявление соотношения и оценка общих для двух или более объектов свойств или признаков.

Информация, полученная в результате применения такого рода процедур, подвергается статистической обработке. При этом источники научной информации и способы ее анализа и обобщения детально описываются, что позволит впоследствии проверить эти результаты.