Превращение экспериментальных методов в основу научного исследования.
Классическая наука — это наука, заложившая основы современного типа научного мышления. Классическая наука связана с новыми критериями научности. Г. Галилей и И. Кеплер, Ф . Бэкон и Р. Декарт, И. Ньютон и Д. Вико и другие мыслители XVII—XVIII вв. противопоставляют новую науку старой. Развитие философской и научной мысли в Новое время было тесным образом связано с утверждением и развитием капитализма. В конце XVI в. капитализм утвердился в Нидерландах, затем в Англии, Франции и других странах. Это привело к бурному развитию науки, техники, культуры, промышленности и торговли. Появление нового буржуазного общества предопределило изменения не только в экономике, политике и социальных отношениях, но и в сознании людей. Важнейшим фактором такого изменения общественного сознания оказывается наука, прежде всего, экспериментально-математическое естествознание. Если кратко охарактеризовать наиболее определяющие особенности, то среди них в первую очередь следует выделить: опору на эксперимент, требование точных математических расчетов, представление о материи как веществе, идеал абсолютного, достоверного знания, свободного от субъективного отпечатка.
Новая наука полагается на опытные основания, ее методом становится эксперимент, позволяющий соединять теорию и факты; она реализует себя как социально значимый вид деятельности, является контролируемой и проверяемой и вырабатывает отвечающий всем этим характеристикам особый язык. Только новоевропейская наука полагается на опыт в строгом смысле слова, и этим опытом является эксперимент. Под экспериментом понимают такой образ действий, который руководствуется положенным в основу законом (идеей, гипотезой, проектом) и нацелен на выявление фактов, подтверждающих или опровергающих его. Связанность эксперимента с фактами придает ему характер такой же непосредственной действительности, какой обладают сами факты. Научный эксперимент в естественных науках проводится с помощью приборов и инструментов, в социально-гуманитарных науках он основывается на источниках, позволяющих в ходе их критики добывать факты. Так, Д. Вико в работе «О научном методе нашего времени» ратует за единство в исторических исследованиях теории («идеального проекта») и фактических данных, таящихся в исторических документах. Объектом изучения в новоевропейской науке становится сама действительность. Действительное входит в науку через ее предмет, новая наука исследует предметные отношения и зависимости. Ни в средневековой, ни в античной науке изучаемое не представало в виде предмета и предметных отношений. Наука фиксирует внимание на таких характеристиках предметов и событий, которые могут быть объективно исследованы, многократно воспроизведены и проконтролированы.
В классической науке формируется механистическая картина мира (основные идеи МКМ были предложены И. Ньютоном). Основное содержание механистической картины мира сводилось к следующему:
- Весь мир, вся Вселенная понималась как огромный сложный механизм, все части которого точно подогнаны друг к другу и подчиняются строгим закономерностям;
- весь мир представлялся состоящим из вещества, где элементарной частью выступал атом, а все тела состоящими из абсолютно твердых, однородных, неизменных и неделимых корпускул-атомов (главными понятиями были «тело» и «корпускула»).
- весь мир представлялся как совокупность огромного числа неделимых и неизменных частиц, перемещающихся в абсолютном пространстве и времени, взаимосвязанных силами тяготения, мгновенно передающихся от тела к телу через пустоту.
- Движение атомов и тел представлялось как их перемещение в абсолютном пространстве с течением абсолютного времени. Движение понимается как процесс пространственного перемещения тел, а не как некое их внутреннее состояние. Время - это чистая длительность, а пространство – это пустое «вместилище» вещества, существующее независимо от материи, времени и в отрыве от них
- Законы механики выражены в виде математических зависимостей. Математизация пространства означает, что оно утрачивает качественные и конкретные свойства, становится количественно исчислимым, абстрактным и формальным. Специфическая природа тел не влияет на законы классической механики в целом. Поэтому фундаментальным для механики является понятие «материальной точки», которая отвлекается от всех телесных признаков.
- Любые события жестко предопределены законами классической механики, исключающими всякую случайность (так наз. «лапласовский детерминизм»). Лаплас в работе «Опыт философии теории вероятностей» сформулировал принцип, суть которого заключается в том, что можно обнять в одной формуле все происходящее в мире; он исключает в мире какую-либо случайность, в нем все необходимо и только необходимо, случайно лишь то, что еще не познано разумом. Поэтому и возможна такая математическая модель, которая позволяет однозначно вычислять прошлое или рассчитывать будущее. Итак, в классической картине мира причинность трактуется по принципу абсолютного (= жесткого) детерминизма. Лапласовский детерминизм — это есть механическая форма причинности.
- Составляющие части мира (элементы) понимаются как естественные объекты. Естественное в данном случае означает противоположное сверхъестественному. Новоевропейская наука любым событиям находит естественные причины, а все, что не носит такого характера, отвергается. Естественные причины, естественные объекты, естественные факторы действуют не только в условиях Земли, но и за ее пределами. Научная картина мира постепенно освобождалась от идеи Бога. Еще Ньютон допускал непосредственное Божественное вмешательство, полагая, что естественных причин недостаточно; и такие фундаментальные положения его механики, как закон всемирного тяготения и сила тяжести, еще связаны с данной идеей. Картина мира как состоящая из естественных объектов, объяснение которым дается на основе исключительно естественных причин, утверждается к середине XVIII в. Таким образом, в классической картине мира мир предстает как совокупность естественных объектов, взаимодействующих на основе естественных причин. Этот мир самодостаточен. В категориальном плане самодостаточность мира выражается понятием «система», ведь ее существование и активное состояние зависят от процессов, происходящих внутри системы.
- Всеобщий характер механического объяснения. Принцип механического объяснения включает два момента: во-первых, все возможные явления мира моделируются как некие разновидности машин; во-вторых, все сферы реального и идеального мира функционируют по законам механики. Например, для Декарта мир — это огромные механические часы, а человек для него — это «земельный механизм», созданный Богом. Лейбниц рассматривал живые тела как «естественные машины», которые в самых своих наименьших частях продолжают оставаться машинами. Механицизм проникает и в толкование человеческого разума. Тот же Лаплас полагал, что в чувствах происходят разные движения-колебания, которые подчиняются законам динамики: сложные идеи образуются из простых, а колебания между противоположными побуждениями подчиняются принципу равновесия сил. Таким образом, фундаментальными положениями картины мира классической науки являются механицизм, математизируемость, детерминизм (лапласовский), естественный характер объектов, причин и факторов, входящих в нее.
- В основе механистической картины мира лежит метафизический подход к изучаемым явлениям природы как не связанным между собой, неизменным и не развивающимся, ибо каждая из частных наук этого периода для исследования своих объектов должна была вырывать их из всеобщей взаимосвязи в мире и изучать изолированно.
- Успешное развитие классической механики привело к тому, что среди ученых возникло стремление объяснять на основе ее законов все явления и процессы действительности, что породило такие характерные черты механической картины мира, как механицизм и редукционизм. Механицизм - методологическая установка, основанная на абсолютизации и универсализации механической картины мира, признании законов механики как единственных законов мироздания, а механической формы движения материи - как единственно возможной. Редукционизм - методологический принцип, согласно которому высшие формы могут быть полностью объяснены на основе закономерностей, свойственных низшим формам, т.е. сведены к последним (наир., биологические явления - с помощью физических и динамических законов); сведение сложного к простому, целого к сумме его частей
Великие открытия в естествознании XVI-XVIII вв. и их роль в развитии науки.
Родоначальником классического естествознания считается Галилео Галилей (1564-1642). Сознавая ограниченность возможностей «голого» опыта, Галилей широко пользовался направленным экспериментом, мысленно реорганизуя реальную ситуацию и адаптируя ее к возможностям эксперимента. Столь же закономерно в арсенал науки входит мысленный эксперимент. Руководствуясь философским принципом единства материального мира, Галилей выдвинул идею: найдя в исследованиях машин и механизмов общие законы механического движения, распространить их затем на небесные движения. С тем же успехом в дальнейшем применялся и противоположный подход, позволяющий на основе астрономических наблюдений не только исследовать небесные тела, но и глубже познать явления и свойства вполне земные, открыть новые химические элементы и т. д. В физике и космологии Галилея происходит переход от неизменных положений («естественных мест») как основы аристотелевской гармонии к неизменным скоростям, массам, силам, к движению как условию подлинно природной гармонии. Он продемонстрировал эффективность применения в эмпирических исследованиях идеализированных объектов — материальной точки, прямолинейного равномерного движения и т.п. Галилеевский метод экспериментирования позволил добиться математизации изучаемых феноменов и тем самым вообще математизации физики. Г. Галилей сформулировал закон падения тел, исследовал закономерности колебаний маятника, ему принадлежит первое использование телескопа, обоснование гелиоцентрической системы. Он явился также первым апологетом нового (экспериментально-математического) естествознания. Он защищал идею автономии науки как особой интеллектуальной деятельности, обосновывал представления о математическом языке, на котором написана книга природы.
Фрэнсис Бэкон (1561-1626), родоначальник эмпиризма, основной задачей науки считал создание нового метода познания, в качестве которого он выдвигает индуктивный метод, метод выхождения от единичных частных фактов к общим логическим понятиям. Согласно Бэкону, изучая конкретные предметы и явления, сравнивая их друг с другом, анализируя различные их стороны, ученый получает богатейший эмпирический материал, необходимый для теоретических выводов и обобщений. Бэкон считал, что познание природы требует использования хорошо организованных опытов, основанных на экспериментах, раскрывающих сущностные связи предмета. Практический опыт в познании необходим еще и для того, чтобы преодолеть существующие в обществе причины заблуждений (идолов), являющимися препятствиями на пути приобретения научных знаний. . Ф. Бэкон также разработал учение о различных видах экспериментирования и о выигрышных ситуациях (Ф. Бэкон называет их «примерами»), возникающих в ходе исследований, таких, как аномалия, альтернативность и т.п. В его изображении научная деятельность есть прежде всего сбор и анализ фактов. Бэкон был далек от математики; его проект — это прежде всего описательное, качественно ориентированное естествознание. Ф. Бэкона можно назвать провозвестником грядущей научно-технической модернизации. Он высказывает прозорливые мысли о том, что наука — дело общества, а не одиночек, что она должна стать социальным институтом с хорошо оснащенной материальной базой.
Рене Декарт (1596-1650), основоположник рационализма, полагал, что единственным источником истинных знаний является рациональное мышление, основанное на дедуктивном методе познания, выражающим движение мысли от общих логических понятий к частным конкретным фактам. Основными правилами дедуктивного метода Декарт считал следующие: 1) начинать с простого и очевидного, без сомнения в исходных посылках; 2) путем дедукции получать все более сложные суждения; 3) постоянно сохранять непрерывность цепи умозаключений; 4) критерием истины следует считать интуицию, с помощью которой усматриваются первые начала знаний, и правильную дедукцию, позволяющую получать следствия из них; 5) расчленять сложную проблему на составляющие ее частные проблемы или задачи. Исходным началом для создания дедуктивного метода познания у Декарта является радикальное сомнение. Несомненным остается только факт самого сомнения, т.е. «Мыслю, следовательно, существую». Метод сомнения Декарта является положительным моментом в познании, так как способствует развитию научных знаний. Программа Р. Декарта — это программа унификации всей науки.
В математике Декарт является одним из создателей аналитической геометрии, т.е. такой, которая позволит изучать движение. Создав систему координат, Декарт внес в математику принцип движения. Декарт пытался обобщить принципы математического мышления до уровня универсальной научной методологии — всеобщей математики. Теперь математика становится формально-рациональным методом, с помощью которого можно «считать» любую реальность, устанавливая в ней меру и порядок с помощью разума. В механике он указал на относительность движения и покоя, сформулировал общий закон действия и противодействия, а также закон сохранения полного количества движения при ударе двух неупругих тел. В космогонии он развил новую для науки идею естественного развития солнечной системы. Основной формой движения космической материи он считал вихревое движение ее частиц. В физиологии Декарт установил схему двигательных реакций, представляющую одно из первых научных описаний рефлекторного акта и, тем самым, оказал значительное влияние на формирование материалистического мировоззрения нового времени.
Исаак Ньютон (1643-1727) в работе «Математические начала натуральной философии» (1687) и др. сформулировал понятия и законы классической механики (закон инерции, дифференциальный закон движения, закон равенства действия и противодействия), дал математическую формулировку закона всемирного тяготения, теоретически обосновал законы Кеплера (создав тем самым небесную механику). Кроме того, Ньютон, независимо от Лейбница, создал дифференциальное и интегральное исчисление как адекватный язык математического описания физической реальности. Он сформулировал идеи оптики, решил основные задачи, связанные с центробежными и центростремительными силами при круговом движении. Ньютон был автором многих новых физических идей о сочетании корпускулярных и волновых представлений о природе света, об иерархической атомизированной структуре материи, о механической причинности и др. Созданный Ньютоном фундамент механической картины мира, по свидетельству Эйнштейна, оказался исключительно плодотворным и до конца XIX в. считался незыблемым.
Бенедикт Спиноза (1632–1677). Придерживался идеи того, что мир – это единая, вечная и бесконечная субстанция, которая является причиной самой себя и обладает бесконечным количеством атрибутов, главные из которых – это протяженность и мышление. По его мнению, ступени познания таковы: чувственный опыт - рассуждения разума - интеллектуальная интуиция. Спиноза - детерминист, в природе существует жесткая необходимость. Центральным понятием теории познания Спинозы является понятие естественного закона: поскольку природа везде одна и та же, постольку и ее сила и способность действовать тоже везде одна и та же, т.е. законы и правила, согласно которым все вещи происходят и превращаются из одной формы в другую, везде и всегда неизменны. Математическая необходимость, с которой действуют естественные законы, исключает цель и случай из сущности вещей. Природа не имеет впереди себя никакой цели.
Готфрид Вильгельм Лейбниц (1646–1716). Собственная онтология Г.В. Лейбница значительно отличается от типично-механистических учений того времени; она проникнута идеями своеобразного энергетизма и панпсихизма. Лейбниц отвергал положение Спинозы о единой субстанции. Он полагал, что существует бесконечное множество субстанций, монад (единиц); они представляют собой единство души и тела, формы и материи. Телу присуща только механическая деятельность, душе - живая. Душа характеризует тело, она целостна и неделима. Бог - чистая форма, форма форм, самая совершенная монада. В мире нет никакого хаоса, а есть гармонический порядок. Примечательно, что современная квантовая физика в известном смысле близка интуициям Г.В. Лейбница: она заново открывает понятия синхронизированности, взаимосогласованности явлений.
В сфере познания Лейбниц различает истины факта и истины разума. Истины факта - эмпирические, случайные; они не всеобщи и не необходимы. Истины разума - это истины, которые основываются на принципе тождества, законе непротиворечия и исключенного третьего, а главное - законе достаточного основания. Этот закон гласит: «ни одно явление не может оказаться истинным и действительным, ни одно утверждение справедливым без достаточного обоснования, почему дело обстоит так, а не иначе». Если отдельное явление природы может быть объяснено механически, то в целом природа требует для своего объяснения признания начала целесообразности. Достаточное основание природе, всему сущему дает Бог - в этом проявляется сформулированное Лейбницем правило: минимум сущности порождает максимум существования. В физике Г.В. Лейбниц, помимо прочего, вышел к исторически первой формулировке закона сохранения энергии (закон сохранения живых сил), ввел один из важнейших вариационных принципов — принцип наименьшего действия. В математике Г.В. Лейбниц (в форме более удачной, чем И. Ньютон) разработал и развил аппарат математического анализа и решил с его помощью ряд трудных проблем. Он явился также предшественником современной математической логики. Он неустанно подчеркивает позитивную роль метафизики в научных исследованиях. Так, метафизика, по Г.В. Лейбницу, формулирует фундаментальные принципы, позволяющие понимать логику строения природы.
Таким образом, научная революция XVI-XVII вв. (в период от Н. Коперника до И. Ньютона и Г.В. Лейбница) разработала основы точного математического естествознания. Она ввела новую онтологию, заменив аристотелевско-схоластические и ренессансные представления теорией бесконечного однородного Космоса, заполненного материальными корпускулами, движущимися по законам механики. В сфере гуманитарного познания возникли светские либерально ориентированные концепции личности, государства, права.
В XVIII в. механика получила унифицированный вид на основе математического анализа. Яркие достижения принадлежат Л. Эйлеру (1707-1783), Ж.Л. Даламберу (1717-1783), Ж.Л. Лагранжу (1736-1813) и др. Так, Л. Эйлер заложил основы вариационного исчисления, Ж.Л. ДАламбер предложил метод сведения задач динамики к статике, а Ж.Л. Лагранж в своей знаменитой «Аналитической механике» (1788) завершил сведение задач механики к чистой математике. Внушительные успехи ньютоновской программы в области эмпирических приложений были достигнуты к середине XVIII в. благодаря работам А. Клеро (1713-1765) по изучению движения Луны и кометы Галлея, а также увенчались открытием в 1846 г. планеты Нептун благодаря расчетам Дж. Адамса и У. Леверье. Математическое естествознание становится универсальным образцом научного знания. Культура той эпохи находится под безусловным влиянием естествознания.
Великие открытия в естествознании XIX в.
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. Ф. Энгельс выделял эти три открытия не только в силу их безусловной научной ценности, но и как доказательства материального единства мира и «диалектики природы».
Теория клетки была создана немецкими учеными М. Шлейденом и Т. Шванном в 1838—1839 гг. Открытие клетки и ее способности к изменениям свидетельствовало о том, что растительные и животные клетки в основе имеют одинаковую структуру. Было установлено, что высшие растительные и животные организмы в своем развитии подчиняются определенным общим законам: в частности, они начинают жизнь с единой клетки, которая дифференцируется, делится, каждая вновь возникшая тоже делится и так строится весь организм. 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 исчезает, 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) — 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.
Труд Дарвина выдвинул две важнейшие идеи — эволюции и естественного отбора, которые оказалось возможным применить не только к другим областям природы, но и к развитию культуры, экономики и т. д.
Во второй половине XIX в. продолжается интенсивное накопление научных знаний. Медико-биологические науки, вставшие на путь экспериментальных исследований, вступают в эпоху ускоренного развития (К. Бернар, Г. Гельмгольц, Л. Пастер и др.). В физике разрабатываются концепции термодинамики, электродинамики, оптики. Физика остается авангардом и образцом научной деятельности для других наук. Внутри же физического «здания» матрицей искомого объединения теорий остается механика, которая служит универсальным способом и стандартом как понимания и объяснения эмпирических феноменов, так и разработки теоретических моделей. Например, необходимость осмыслить открытие таких объектов, как физические поля, трактуется лишь как очередная задача для механики; надежды возлагаются на гипотетический эфир — некую абсолютную передаточную среду, подчиняющуюся хорошо известным принципам и законам механики. Многие крупные физики той эпохи испытывают ощущение, что физика в целом — уже почти завершенная наука.
В конце XVIII - начале XIX вв. намечается тенденция использования научных знаний в производстве, причиной этого было развитие машинной индустрии, пришедшее на смену мануфактурному производству, что вызвало развитие технических наук. Иначе говоря, развитие науки сопровождала промышленная революция, первым этапом которой было появление машин в текстильном производстве - механического ткацкого станка и механической прялки; вторым этапом - изобретение парового двигателя; третьим - создание машиностроения. Технические науки не являются простым продолжением естествознания, его прикладными исследованиями. В технических науках имеется свой слой как фундаментальных, так и прикладных знаний. Возникшие на стыке естествознания и производства технические науки имеют свои специфические черты, отличающие их от естественнонаучного знания.
Классическая наука ХVІІІ-ХІХ вв. руководствовалась идеалом объективного универсального истинного знания. Ее высшим достижением явилось естественно-научное знание, авангардом которого служила математическая физика. Классическая наука представляла собой фундаментальный универсалистский проект, исходивший из веры в существование объективных и неизменных разумных принципов как устройства природы, так и человека и общества, из представлений о наличии однозначной связи единственно возможной теории и реальности. При этом сама наука представлялась как надежное и абсолютно рациональное предприятие.
