1.16. Модели развития науки

Развитие науки определяется внешними и внутренними факторами. К первым относится влияние государства, экономических, культурных, национальных факторов и ценностных установок ученых. Вторые определяются внутренней логикой развития науки. Внутренняя логика имеет свои особенности на каждом из уровней исследования. На эмпирическом уровне происходит кумулятивное накопление знаний, так как даже отрицательный результат наблюдения или эксперимента вносит свой вклад в науку. Теоретический уровень имеет более скачкообразный характер, так как каждая новая теория представляет собой качественное преобразование системы знаний. Как правило, новая теория не отрицает предшествующую полностью, а включает ее в качестве частного случая и показывает границы применения старой теории.

При анализе развития науки, в т.ч. и естествознания, широко используется культурно-исторический подход, в рамках которого были выработаны понятия культурного фона, стиля мышления, типа научной рациональности, научной картины мира. Науковеды искали механизмы, приводящие к научным революциям, пытались объяснить смену стилей мышления, научных картин мира, типов научной рациональности.

Вплоть до последнего времени развитие науки рассматривалось как постепенный процесс накопления знаний, при котором факты, теории, методы исследований слагаются во все возрастающий объем достижений. Однако далеко не все из прошлого науки выдерживает испытание временем и сохраняет актуальность. Это свидетельствует о постоянном переосмыслении накапливаемой информации, ревизии достигнутых результатов, смене приоритетов и направлений научного поиска. Понимание этого привело в начале 60-х годов ХХ века к появлению нового подхода к вопросу о сущности и закономерностях прогресса в науке, который базируется на представлении о скачкообразной смене основных концептуальных схем, моделей постановки проблем и их решений. Правда, о скачкообразном характере развития науки говорили естествоиспытатели еще в XIX веке. Так, Л.Больцман в речи, посвященной Й.Стефану, говорил:

«Задачей теоретической физики является, как говорили раньше, отыскание основных причин явлений, или, как предпочитают говорить теперь, объяснение с единой точки зрения полученных экспериментально результатов, их упорядочение, описание обозримым, ясным и по возможности простым образом, чем облегчается и, пожалуй, впервые становится возможным их понимание, во всем их многообразии…

Неспециалист полагает, пожалуй, что к уже открытым основным законам и причинам явлений добавляют все новые и что знания о природе развиваются таким непрерывным образом. Такое представление – ошибочно. Теоретическая физика развивалась почти всегда скачкообразно. Часто какая-либо теория развивалась десятилетиями и даже столетиями, предлагая довольно наглядную картину известного класса явлений. Затем обнаруживались новые явления, противоречащие этой теории, и попытки их согласовать оказывались тщетными. Возникала борьба между сторонниками старой и совершенно новой точкой зрения, пока последняя не побеждала в конце концов по всей линии. Раньше говорили, что старая теория оказалась ошибочной. Это звучит так, будто новая теория совершенно правильна, и что старая, из-за ее ошибочности, была совершенно бесполезной. Чтобы избежать видимости обоих утверждений, теперь просто говорят, что новая теория лучше, дает более совершенную картину, более целесообразное описание фактов, чем старая. Этим ясно сказано, что и старая теория была полезной тем, что давала частичное отображение фактов, и что не исключена возможность вытеснения новой теории другой, в свою очередь еще более целесообразной. Лучшей иллюстрацией этого может служить развитие теории электричества». [4].

В середине ХХ века в докладе, посвященном Г.А.Лорентцу, Л. де Бройль так характеризовал развитие науки [6]:

«Несмотря на некоторую произвольность деления непрерывного исторического процесса на четко ограниченные отрезки, в истории науки, однако, можно выделить более или менее длительные периоды, во время которых, несмотря на непрекращающийся прогресс науки, основные тенденции науки, а также используемые ею теоретические представления остаются примерно одни и теми же. Эти эпохи относительной стабильности отделены друг от друга краткими периодами кризисов, во время которых под давлением фактов, ранее мало известных или вовсе неизвестных, ученые вдруг ставят под сомнение все принципы, казавшиеся до этого вполне незыблемыми, и через несколько лет находят совершенно новые пути. Такие неожиданные перевороты всегда характеризуют решающие этапы в прогрессивном развитии наших знаний».

Этапы развития науки, связанные с перестройкой оснований науки, получили название научных революций. К основаниям науки относятся идеалы и методы исследования (представления о целях научной деятельности и способах их достижений), научная картина мира (целостная система представлений о мире, его общих свойствах и закономерностях, формирующихся на основе научных понятий и законов), философские идеи и принципы, обосновывающие цели, методы, нормы и идеалы научного исследования. Наиболее известными моделями развития науки (концепциями) являются парадигмальная концепция и концепция научно-исследовательских программ.

Парадигмальная концепция выдвинута американским историком и философом Т.Куном [26]. Парадигма в переводе с греческого означает образец, пример. Под парадигмой Кун понимал «признанные всеми научные достижения, которые в течение определенного времени дают научному сообществу модель постановки проблем и их решений». Парадигма – особый способ организации знания, определенная система знаний, убеждений, ценностей, задающих характер видения мира; система предварительных ориентиров, условий и предпосылок в процессе построения различных теорий. Парадигмы рассматриваются как образцовые достижения прошлого, признаваемые всем научным сообществом в определенный период времени. Парадигма определяет тенденции развития науки и научных исследований, очерчивает круг проблем, имеющих смысл и решение, устанавливает допустимые методы решения этих проблем. По мнению Куна, традиционными парадигмами являются «астрономия Птолемея (или Коперника)», «Аристотелевская (или Ньютоновская) динамика», «корпускулярная (или волновая) оптика» и т.д.

Введение понятия «парадигма» позволяет рассматривать процесс развития науки не как простое накопление знаний, а как процесс, разделенный на этапы, каждый из которых имеет два периода. Развитие науки в пределах парадигмы получило название периода «нормальной» науки. Период «нормальной» науки представляет собой кумулятивный процесс, направленный на постоянное расширение научного знания и его уточнение в рамках общепринятой парадигмы. На этом этапе природу как бы пытаются втиснуть в парадигму. Парадигма является для «нормальной» науки и критерием истины, и критерием значимости, в соответствии с которым определяются приоритетные направления исследований. Период «нормальной» науки характеризуется успешным решением научных проблем в рамках принятой парадигмы. На этом этапе наука характеризуется наличием четкой программы деятельности, что приводит к селекции альтернативных для этой программы и аномальных для нее идей. Все, что не вписывается в парадигму, объявляется ненаучным и незаслуживающим внимания. Кун писал [26]:

«Ученые в русле нормальной науки не ставят себе цели создания новых теорий, обычно к тому же они нетерпимы и к созданию таких теорий другими. Напротив, исследование в нормальной науке направлено на разработку тех явлений и теорий, существование которых парадигма заведомо предполагает».

Второй период – смена парадигм – период научной революции. Смена научных парадигм происходит в связи с кризисом в науке. По мере расширения фронта научных исследований в рамках «нормальной» науки, совершенствования научных средств и методов, в поле зрения ученых все чаще попадают факты, не вписывающиеся в общепринятую парадигму. Если вначале эти факты объявлялись ненаучными, то после того, как информация об аномалиях набирает «критическую массу», происходит научная революция, сопровождающаяся переходом на новую парадигму, для которой характерен принципиально новый взгляд на природу, например смена классической механики на релятивистскую. Рождение новой парадигмы, сопровождающееся разработкой новых целей, ценностных ориентаций, перестройкой методологических, теоретических, мировоззренческих оснований с учетом новых фактов, не укладывающихся в старую теорию, по утверждению Т.Куна, представляет собой научную революцию.

В результате научной революции происходит не столько скачок на более высокий научный уровень знаний, сколько перестройка самих взглядов на проблему. Так, появление генетики привело к радикальному пересмотру сущности наследственности, изменчивости и их эволюционной роли в рамках дарвиновской эволюционной идеи и формированию синтетической теории эволюции. После научной революции вновь наступает период «нормальной» науки, но уже в пределах новой парадигмы. Периоды «нормальной» науки и научной революции сменяют друг друга. Новые парадигмы утверждаются в науке непросто. Т.Кун пишет [26]:

«Решение отказаться от парадигмы всегда одновременно есть решение принять другую парадигму, а приговор, приводящий к такому решению, включает как сопоставление обеих парадигм с природой, так и сравнение парадигм друг с другом».

История науки изобилует примерами острейших противостояний различных направлений в науке, борьбы между сторонниками и противниками теории относительности, квантовой механики, генетики. По этому поводу М.Планк писал [39]:

«Обычно новые научные истины побеждают не так, что их противников убеждают и они признают свою неправоту, а большей частью так, что противники эти постепенно вымирают, а подрастающее поколение усваивает истину сразу».

В качестве примера борьбы идей можно привести историю появления электромагнитной теории Максвелла и специальной теории относительности. К началу XIX века правильность ньютоновской механики представлялась настолько несомненной, что ее стали отождествлять с точным естествознанием. Считалось, что понять физический процесс можно лишь в том случае, если его можно объяснить механически. Максвелловская теория электромагнитных явлений давала математическое описание процессов без сведения их к механике. Ряд физиков делали попытки механически интерпретировать эту теорию, вводя гипотетическую субстанцию – эфир.

Появление в 1905 году специальной теории относительности показало, что в силу допущений относительно свойств пространства и времени, электромагнитную теорию нельзя свести к процессам, подчиняющимся ньютоновским законам. Некоторые естествоиспытатели и философы еще несколько десятилетий защищали позиции ньютоновской механики, опираясь на механическую модель эфира. Но большинство физиков, опираясь на экспериментальные данные, признали правильность электромагнитной теории и специальной теории относительности. Ньютоновская механика стала частным случаем специальной теории относительности, справедливым для движений со скоростями, малыми по сравнению со скоростью света.

Есть ученые, которые предельно широко толкуют понятие «парадигма» как концептуальный и методологический базис науки. В соответствии с этой точкой зрения за всю историю естествознания существовали две глобальные концептуально-методологические конструкции, две парадигмы: ньютоновская и эволюционная. В соответствии с ньютоновской природа в целом качественно не развивается, а все изменения связаны лишь с количественными характеристиками. Наиболее категорично ньютоновская парадигма проявляет себя в динамических теориях, описывающих однозначное, строго определенное начальными условиями поведение объектов. Вплоть до настоящего времени ньютоновская парадигма была характерна для физики, химии и других разделов естествознания, изучающих фундаментальные явления в сравнительно низкоорганизованных структурах.

Иной подход к явлениям природы характерен для эволюционной парадигмы. В соответствии с ней динамика процессов в природе имеет непредсказуемый, уникальный характер. Это не исключает существования определенных закономерностей поведения, но эти закономерности проявляются скорее как тенденции развития, чем как однозначная зависимость от начальных условий. В соответствии с эволюционной парадигмой изменения в природе могут приводить к появлению качественно новых объектов (рождение звезды из газо-пылевого облака, появление человека), обладающих свойствами, которые полностью отсутствовали у структурных единиц, образующих эти объекты. Такое поведение характерно для космических, биологических и социальных процессов. Можно сказать, что ньютоновская парадигма воспринимает природу как «мир существующий», а эволюционная – как мир «возникающий».

Концепция научно-исследовательских программ разработана И.Лакатосом [29]. По этой концепции наука развивается на основе рационального выбора и конкуренции научно-исследовательских программ. Основной единицей научного знания по Лакатосу является не изолированная теория или совокупность теорий, а более емкая формация – научно-исследовательская программа, объединяющая серию теорий в ядро программы. И.Лакатос утверждал: «Если рассмотреть наиболее значительные последовательности теорий, имевшие место в истории науки, то видно, что они характеризуются непрерывностью, связывающей их элементы в единое целое. Эта непрерывность есть не что иное, как развитие некоторой исследовательской программы, начало которой может быть положено самыми абстрактными утверждениями». Программа имеет следующую структуру:

- «жесткое ядро» (неопровержимые исходные положения);

- «защитный пояс» вспомогательных гипотез;

- «негативная эвристика»;

- «позитивная эвристика».

«Жесткое ядро» программы сопоставимо с понятием парадигмы Т.Куна. Ядро программы принимается по соглашению и в рамках данной научно-исследовательской программы изменению не подлежит. Теоретической критике и эмпирическому опровержению подвергаются лишь гипотезы «защитного пояса». «Защитный пояс» состоит из вспомогательных гипотез и допущений, снимающих противоречия с фактами, которые не согласуются с ядром программы. Изменения в «защитном поясе» не затрагивают «жесткого ядра». С течением времени исследовательская программа порождает множество теорий, каждая из которых имеет одно и то же «жесткое ядро». Сменяемость теорий в рамках одной программы возможна лишь вследствие изменения вспомогательных гипотез.

«Негативная эвристика» представляет собой методологические принципы, призванные исключить любые попытки объяснения явлений, не согласованные с «жестким ядром». «Негативная эвристика» запрещает использовать критику, когда речь идет об утверждениях, включенных в жесткое ядро. Вместо этого необходимо прояснять, развивать уже имеющиеся или выдвигать новые «вспомогательные гипотезы», которые образуют «защитный пояс» вокруг ядра. Защищая «жесткое ядро», «защитный пояс» должен приспосабливаться, переделываться или даже полностью заменяться, если того требуют интересы науки. Если в рамках программы возникают аномалии при решении проблем, их не принимают во внимание, а продолжают исследование тех задач, которые решаемы. «Позитивная эвристика» определяет направление научных разработок, правила изменения и развития научно-исследовательской программы, то есть представляет собой ряд положений, на основании которых можно изменять и пересматривать те варианты исследовательской программы, которые оказались под угрозой опровержения. Научно-исследовательская программа, ее «жесткое ядро», несмотря на аномалии, поддерживаются до тех пор, пока эта программа прогрессирует, до выдвижения новой, более прогрессивной программы.

Классическим примером успешной научно-исследова-тельской программы И.Лакатос считал теорию тяготения Ньютона. Это, по мнению Лакатоса, самая успешная из всех когда-либо существовавших исследовательских программ. Когда она возникла, вокруг нее был океан «аномалий», она вступила в противоречие с теориями, подтверждавшими эти «аномалии». Проявив изобретательность и остроумие, ньютонианцы превратили все контраргументы в подкрепляющие теорию тяготения примеры. Делалось это за счет ниспровержения тех исходных «наблюдательных» теорий, на основании которых устанавливались эти «опровергающие» данные. «Жесткое ядро» ньютоновской программы составляли три закона динамики и закон тяготения. Это ядро сторонниками этой программы полагалось не опровергаемым. В качестве примера успешного решения «аномалий» служит открытие двух планет – Нептуна и Плутона.

Главным источником развития науки по Лакатосу является конкуренция научно-исследовательских программ. Научные революции связаны со сменой научно-исследовательских программ, при этом «жесткое ядро» старой программы заменяется «жестким ядром» новой. Всякая научная теория рано или поздно сталкивается с фактами, которые она либо не может объяснить, либо которые ее опровергнут. Тогда наступает фаза вырождения данной теории, и для дальнейшего прогресса знания требуется замена ее на другую. Акт проверки теории на основе противоречащих ей фактов («аномалий») является фальсификацией данной теории. Старая теория, подчеркивает Лакатос, не будет опровергнута до конца, пока не создана новая, более прогрессивная по отношению

к предшествующей, теория. Ее прогрессивность будет заключаться в том, что она не только объясняет как подтверждающие старую теорию факты, так и факты, ей противоречащие, но и предскажет определенное число новых фактов или явлений, часть из которых может быть установлена (открыта) уже при современном уровне техники и знания.

За период становления и развития индустриальной цивилизации некоторые исследователи выделяют четыре научные революции [30]:

1. Становление классического естествознания (XVII – XVIII века), основные принципы которого состояли в признании абсолютно достоверных истин и абсолютно достоверного знания, резком разграничении сферы духа, сознания и сферы косной материи, жесткого детерминизма, в переходе от геоцентрической картины мира к гелиоцентрической. Основным способом познания стали эксперимент и математические методы моделирования реальности.

2. Дисциплинарная организация науки (XIX век). К этому времени относятся возникновение научных картин мира, нередуцируемых к механистической (термодинамическая, электромагнитная, биологическая, химическая), признание идеи развития, концепция эволюционизма.

3. Становление неклассического естествознания (первая половина ХХ века). Основные изменения связаны с возникновением теории относительности и квантовой механики. Отход от классического миропонимания проявляется в новой интерпретации проблем пространства и времени, взаимоотношений субъекта и объекта, категорий причинности, случайности, необходимости.

4. Формирование постнеклассической науки (вторая половина ХХ века). Постнеклассическая наука ориентируется на исследование весьма сложных, исторически развивающихся систем. Ее отличительные особенности: развитие междисциплинарных исследований, принцип системности, синтетическая картина реальности, численный эксперимент, универсальный (глобальный) эволюционизм. Это время характеризуется успехами в области теории строения вещества, нелинейной оптики, физики твердого тела, биологии и генетики, информатики и компьютеризации, космонавтики и др. Научная методология все более активно усваивает базовые постулаты теории самоорганизующихся систем – открытость, нелинейность, диссипативность.

Многие достижения классической науки обязаны использованию в качестве методологического подхода редукционизма – методологического приема, основанного на определении свойств системы путем исследования элементов, которые ее образуют, в замене изучаемой системы ее сильно упрощенной моделью. Согласно редукционизму, мир состоит из частей, закономерности его функционирования определяются закономерностями составляющих частей; высшие формы материи могут быть полностью объяснены на основе закономерностей, свойственных низшим формам, т.е. сведены к низшим формам (например, биологические явления могут быть объяснены с помощью физических и химических законов) [57]. Иначе говоря, редукционизм – это сведение сложных явлений к более простым.

Следует отметить, что редукционизм на определенном этапе оказался эффективной методологической установкой. На базе механистической картины мира, например, удалось с единой точки зрения описать процессы, происходящие как на Земле, так и на небе, свойства твердых, жидких и газообразных тел. Значительные достижения редукционизма можно отметить в любой области науки, любой научной дисциплине [58]. Вместе с тем, редукционизм не учитывает специфику целого по сравнению с его частью, системы – по сравнению с частью системы, реальное усложнение материи в ходе ее исторического развития, игнорирует специфику уровней. Оказалось, что целое нельзя сводить к механической сумме частей, а часть невозможно понять вне целого.

Современное естествознание отказалось от принципа глобального редукционизма. Постнеклассическая наука уделяет больше внимания альтернативной методологии холизма, преимущество которой состоит в том, что она позволяет учитывать те свойства системы, которые проявляются только на уровне ее целостности, но отсутствуют на уровне элементов. Согласно холизму, миром управляет процесс творческой эволюции, создающий новые целостности [57].