Лекция 3. История развития естествознания
Становление естествознания
Наука в ее современном понимании выступает принципиально новым фактором в истории человечества, возникшим в недрах новоевропейской цивилизации в XVI–XVII вв.
Немецкий философ Карл Ясперс (1883–1969) говорит о двух этапах становления науки. Этап I: «становление логически и методически осознанной науки – греческая наука и параллельно зачатки научного познания мира в Китае и Индии»; этап II: «возникновение современной науки, вырастающей с конца Средневековья, решительно утверждающейся с XVII в. и развертывающейся во всей своей широте с XIX в.»[20].
Именно в XVII в. произошло то, что дало основания говорить о научной революции, – радикальная смена основных компонентов содержательной структуры науки, выдвижение новых принципов познания, категорий и методов.
Социальным стимулом развития науки стало растущее капиталистическое производство, которое требовало новых природных ресурсов и машин. Для удовлетворения этих потребностей и понадобилась наука в качестве производительной силы общества. Тогда же были сформулированы и новые цели науки, которые существенно отличались от тех, на которые ориентировались ученые древности.
Греческая наука была умозрительным исследованием (само слово «теория» буквально в переводе с греческого означает «углубленное видение»), мало связанным с практическими задачами. В этом Древняя Греция и не нуждалась, поскольку все тяжелые работы выполняли рабы. Ориентация на практическое использование научных результатов считалась не только излишней, но даже неприличной, и такая наука признавалась низменной.
Только в XVII в. наука стала рассматриваться в качестве способа увеличения благосостояния населения и обеспечения господства человека над природой. Р. Декарт писал: «Возможно вместо спекулятивной философии, которая лишь задним числом понятийно расчленяет заранее данную истину, найти такую, которая непосредственно приступает к сущему и наступает на него с тем, чтобы мы добыли познания о силе и действиях огня, воды, воздуха, звезд, небесного свода и всех прочих окружающих нас тел, причем это познание (элементов, стихий) будет таким же точным, как наше знание разнообразных видов деятельности наших ремесленников. Затем мы таким же путем сможем реализовать и применить эти познания для всех целей, для которых они пригодны, и таким образом эти познания (эти новые способы представления) сделают нас хозяевами и обладателями природы»[21].
Современник Рене Декарта Фрэнсис Бэкон, также много сил потративший для обоснования необходимости развития науки как средства покорения природы, выдвинул знаменитый афоризм «Знание – сила». Ф. Бэкон пропагандировал эксперимент как главный метод научного исследования, нацеленный на то, чтобы пытать мать-природу. Именно пытать. Определяя задачи экспериментального исследования, Ф. Бэкон использовал слово inquisition, имеющее вполне определенный ряд значений – от «расследование», «следствие» до «пытка», «мучение». С помощью такой научной инквизиции раскрывались тайны природы (ср. русское слово «естествоиспытатель»).
Стиль мышления в науке с тех пор характеризуется следующими чертами: 1) опора на эксперимент, поставляющий и проверяющий результаты; 2) господство аналитического подхода, направляющего мышление на поиск простейших, далее неразложимых первоэлементов реальности (редукционизм).
Благодаря соединению этих двух основ возникло причудливое сочетание рационализма и эмпиризма, предопределившее грандиозный успех науки. Отметим как далеко не случайное обстоятельство, что наука возникла не только в определенное время, но и в определенном месте – в Европе XVI в.
Причина возникновения науки – своеобразный тип новоевропейской культуры, соединившей в себе чувственность с рациональностью; чувственность, не дошедшую, как, скажем, в китайской культуре, до чувствительности, и рациональность, не дошедшую до духовности (как у древних греков). Никогда ранее в истории культуры не встречавшееся причудливое сочетание особой чувственности с особой рациональностью и породило науку как феномен западной культуры.
Западную культуру не зря называли рациональной, и ее особая рациональность оказалась очень хорошо увязана с капиталистическим строем. Она позволила все богатство мира свести в однозначно детерминированную систему, обеспечивающую за счет разделения труда и технических нововведений (тоже следствия рационализма) максимальную прибыль. Но у выдающегося социолога XX в. Питирима Сорокина были основания назвать западную культуру чувственной, поскольку она старалась прочно опираться на опыт. Обе черты западной культуры понадобились для развития науки вместе с еще одной, также для нее характерной. «В греческом мышлении ответ на поставленный вопрос дается в результате убеждения в его приемлемости, в современном – посредством опытов и прогрессирующего наблюдения. В мышлении древних уже простое размышление называется исследованием, в современном – исследование должно быть деятельностью»[22].
В науке нашла свое выражение еще одна специфическая черта западной культуры – ее деятельностная направленность. Деятельностной направленности ума благоприятствовал умеренно-континентальный климат данного региона. Таким образом, объединилось влияние природных, социальных и духовных факторов.
Итак, если теперь попытаться дать общее определение науки, то оно будет выглядеть так: наука – это особый рациональный способ познания мира, основанный на эмпирической проверке или математическом доказательстве.
Возникнув после философии и религии, наука в определенной степени – синтез этих двух предшествовавших ей отраслей культуры, результат «существовавшей в Средние века непререкаемой веры в рациональность Бога, сочетающего личную энергию Иеговы с рациональностью греческого философа»[23].
Эволюция науки
Взаимоотношения науки с другими отраслями культуры были отнюдь не безоблачными. Борьба за духовное лидерство принимала довольно жесткие, порой жестокие формы. В Средние века политическая и с нею духовная власть принадлежала религии, и это накладывало отпечаток на развитие науки. Вот что писал русский историк и философ Николай Иванович Кареев (1850–1931) о взаимоотношении науки и религии в то время: «На человеческую мысль была наложена церковью самая строгая опека: занятие наукой и ее преподавание поручалось только церковникам, за которыми, однако, власти бдительно следили… Церковь считала себя вправе силою приводить человека к истине и предавать его светской власти для казни „без пролития крови“, если он упорствовал… Крайний аскетический взгляд на знание приводил даже к отрицанию какой бы то ни было науки как суетного знания, ведущего к гибели»[24].
Наука в основном должна была служить иллюстрацией и доказательством теологических истин. Как писал английский физик Джон Бернал (1901–1971), «вплоть до XVIII в. наука продолжала интересоваться главным образом небом»[25]. Первой наукой стала астрономия. Но именно изучение неба и привело к последующему могуществу науки. Начиная с Коперника стало ясно, что наука – это вовсе не то, что теология и обыденное знание. Борьба между наукой и религией вступила в решающую стадию. За торжество научного мировоззрения отдал жизнь Джордано Бруно, так когда-то за торжество философии и религии пожертвовали собой Сократ и Христос.
И вот парадокс. В начале IV в. до н. э. приговорили к смерти и заставили выпить чашу с ядом древнегреческого философа Сократа, и в том же веке философия победила, появились школы учеников Сократа и платоновская академия. В I веке распяли Христа, и в том же веке его ученики создали церковь, которая через два века победила философию. В 1600 году сожгли Джордано Бруно, и в том же веке наука победила религию. Торжество смерти оборачивалось торжеством духа, который оказывался сильнее смерти. Физическая власть утверждается насилием, духовная – жертвой.
Итак, культура развивается не только эволюционным путем накоплением отдельных достижений, но и революционным – сменой значений ее отраслей. Программа Сократа достичь всеобщего блага посредством философского знания оказалась нереализованной и пала под давлением античного скептицизма. Люди поверили Христу и полтора тысячелетия ждали второго пришествия, но дождались индульгенций и костров инквизиции.
В эпоху Возрождения господство религиозного мышления и церкви было подорвано как изнутри, так и снаружи. Философские и религиозные усилия по созданию общезначимых знания и веры, приносящих людям счастье, не оправдались, но потребность в систематизации и единстве знаний и в счастье осталась, и теперь наука дала надежды на ее реализацию.
Произошел великий поворот в развитии культуры – наука поднялась на ее высшую ступень. В современном виде наука сформировалась в XVI–XVII вв., и тогда же ей удалось одержать победу над другими отраслями культуры и прежде всего над господствовавшей в то время религией. Наука, победив в XVII в. все другие отрасли культуры, сохраняла доминирующую роль до XX в. Своей победой она обязана прежде всего естествознанию, которое лежит в фундаменте научного знания.
С тех пор значение науки неуклонно возрастало вплоть до XX в. и вера в науку поддерживалась ее огромными достижениями. В середине XX в. в результате все укрепляющейся связи науки с техникой произошло событие, равное по масштабу научной революции XVII в., получившее название «научно-техническая революция» и ознаменовавшее новый, третий этап в развитии научного знания.
Естествознание: внутренняя логика и динамика развития
Развитие науки определяется внешними и внутренними факторами. К первым относится влияние государства, экономических, культурных, национальных параметров, ценностных установок ученых. Вторые определяют и определяются внутренней логикой и динамикой развития науки. Не всегда внешние факторы можно четко отделить от внутренних, но тем не менее данное разделение полезно.
Внутренняя динамика развития науки имеет свои особенности на каждом из уровней исследования. Эмпирическому уровню присущ кумулятивный (от лат. «скопление») характер, поскольку даже отрицательный результат наблюдения или эксперимента вносит свой вклад в накопление знаний. Теоретический уровень отличается скачкообразным характером, так как каждая новая теория представляет собой качественное преобразование системы знания. Новая теория, пришедшая на смену старой, не отрицает ее полностью (хотя в истории науки имели место случаи, когда приходилось отказываться от ложных концепций теплорода, электрической жидкости и т. п.), но чаще ограничивает сферу ее применимости, что позволяет говорить о преемственности в развитии теоретического знания.
Вопрос о смене научных концепций – один из самых злободневных в современной методологии науки. В первой половине XX в. основной структурной единицей исследования признавалась теория, а вопрос о ее смене ставился в зависимость от ее верификации (эмпирического подтверждения) или фальсификации (эмпирического опровержения). Главной методологической проблемой считалась проблема сведения теоретического уровня исследований к эмпирическому что в конечном счете оказалось невозможным.
В начале 60-х гг. XX в. американский ученый Томас Кун выдвинул концепцию, в соответствии с которой теория до тех пор остается принятой научным сообществом, пока не подвергается сомнению основная парадигма (установка, образ) научного исследования в данной области. Динамика науки была представлена Куном следующим образом:
Старая парадигма → нормальная стадия развития науки → революция в науке → новая парадигма.
Итак, пока совокупность основных теоретических представлений в данной науке не меняется, мы имеем дело с нормальной наукой. Если они изменились, то значит произошла научная революция в данной отрасли знания.
Парадигмальная концепция развития научного знания затем была конкретизирована с помощью понятия «исследовательская программа» как структурная единица более высокого порядка, чем отдельная теория. В рамках исследовательской программы и обсуждается вопрос об истинности научных теорий.
Еще более высокая структурная единица – естественно-научная картина мира – объединяет в себе самые существенные естественно-научные представления эпохи.
Естественно-научная картина мира
«Первый шаг – создание из обыденной жизни картины мира – дело чистой науки», – писал выдающийся немецкий физик XX в., лауреат Нобелевской премии (1918) Макс Планк (1858–1947). Исторически первой естественно-научной картиной мира Нового времени была механистическая картина, которая напоминала часы: любое событие однозначно определяется начальными условиями, задаваемыми (по крайней мере в принципе) абсолютно точно. В таком мире нет места случайности. В нем возможен «демон Лапласа» – существо, способное охватить всю совокупность данных о состоянии Вселенной в любой момент времени, могло бы не только точно предсказать будущее, но и до мельчайших подробностей восстановить прошлое.
Представление о Вселенной как о гигантской заводной игрушке преобладало в XVII–XVIII вв. Это представление опиралось на религиозную основу, поскольку сама наука вышла из недр христианства. Бог как рациональное существо создал рациональный в своей основе мир. И человек как рациональное существо, созданное Богом по своему образу и подобию, способен познать мир. Такова основа веры классической науки в себя и веры людей в науку. Ограничив значение религии, человек эпохи Возрождения продолжал мыслить религиозно.
Механистическая картина мира предполагала Бога как часовщика и строителя Вселенной и основывалась на следующих принципах: связь теории с практикой; использование математики; эксперимент реальный и мысленный; критический анализ и проверка данных; главный вопрос: «как?», а не «почему?»; нет «стрелы времени» (регулярность, детерминированность и обратимость траекторий).
Но в XIX в. термодинамика провозгласила парадоксальный вывод: «Если бы мир был гигантской машиной, то такая машина неизбежно должна была бы остановиться, так как запас полезной энергии рано или поздно был бы исчерпан».
Главный результат современного естествознания, как писал немецкий физик-теоретик, один из создателей квантовой механики Вернер Гейзенберг (Нобелевская премия, 1932), в том, что оно разрушило неподвижную систему понятий XIX в. и усилило интерес к античной предшественнице науки – философской рациональности Аристотеля. «Одним из главных источников аристотелевского мышления явилось наблюдение эмбрионального развития – высокоорганизованного процесса, в котором взаимосвязанные, хотя и внешне независимые события происходят, как бы подчиняясь единому глобальному плану. Подобно развивающемуся зародышу, вся аристотелевская природа построена на конечных причинах. Цель всякого изменения, если оно сообразно природе вещей, состоит в том, чтобы реализовать в каждом организме идеал его рациональной сущности. В этой сущности, которая в применении к живому есть в одно и то же время его окончательная, формальная и действующая причина, – ключ к пониманию природы… рождение современной науки – столкновение между последователями Аристотеля и Галилея – есть столкновение между двумя формами рациональности»[26].
Итак, можно выделить три картины мира: сущностную преднаучную, механистическую, эволюционную. Современная естественно-научная картина мира основывается на принципе саморазвития. В этой картине присутствует человек и его мысль. Она эволюционна и необратима. В ней естественно-научное знание неразрывно связано с гуманитарным. Об этом мы будем подробно говорить в дальнейшем (табл. 2).
Таблица 2. Новые научные направления и их результаты
Научные революции ХХ века и структурные уровни организации материи
К научным революциям в ХХ в. привели следующие открытия в естествознании
Астрономия: модель Большого взрыва и расширяющейся вселенной
Геология: тектоника литосферных плит.
Физика: смещение точки отсчета от материи к энергии и от вещества к полю
Теория относительности: относительность пространства и времени
Квантовая механика: корпускулярно-волновой дуализм
Синергетика: становление новых структур в неживой природе
Биология: модели происхождения жизни
Генетика: механизм воспроизводства жизни
Экология: взаимодействие живого со средой
Этология: формы поведения организмов
Социобиология: соотношение естественного и социального
Антропология: открытие «Человека умелого»
Кибернетика: управление в неживой и живой природе
Нейрофизиология: модели сознания
Научные революции XX в. позволили сформулировать общие закономерности развития мира
• эволюция природы (от вселенной до кварков);
• самоорганизация (от неживых систем до биосферы);
• системность связи неживой природы, живой природы и человека (в экологии);
• неразрывная связь природных систем с пространством и временем (в теории относительности);
• относительность разделения на субъект и объект (в квантовой механике и синергетике)
Появились новые общенаучные концепции и подходы, например системный (исследование предметов как систем), структурный (исследование уровней организации), вероятностный (применение вероятностных методов).
Научные достижения XX в. позволяют нарисовать следующую современную естественно-научную картину мира (табл. 3).
Таблица 3. Уровни организации материи
Можно построить и более подробную картину, выделив такие уровни организации, как, например, ядро атома, ядро клетки, макромолекула, кристалл, планета, человек, ноосфера.
Наука как эволюционный процесс
Наука не только изучает развитие мира, но и сама выступает как процесс, фактор, результат эволюции. Если мы рассмотрим науку как эволюционный механизм, то увидим, что она становится все более сложно организованной системой, практически не способной к самоорганизации. Необходимость перестройки науки вызвана тем, что мир изменяется (под влиянием науки в том числе) и наука должна реагировать на эти изменения, как реагирует живой организм.
Очевидна необходимость внутренней целостности естествознания и его связи с гуманитарными и техническими науками. Ценность науки определяется не только отдельными достижениями, но и гибкостью ее функционирования как единой системы. Наука должна быть едина, как едина биосфера.
Решая вопрос об эволюции человека, приходим к выяснению роли науки, поскольку наука стала основным фактором эволюции в смысле не только ее вклада в совершенствование разума, но и ее участия в развитии, например, генной инженерии. Наука стала великим Конструктором эволюции Земли, и сама эволюция человека зависит от того, каким образом и в каком направлении будет развиваться наука. Наука может ускорить или затормозить эволюцию человека. Естественные механизмы эволюции под влиянием общественного и технического прогресса перестают действовать, а к новым факторам (к примеру, радиоактивности) человек эволюционно не приспособлен. Наука должна находиться в гармонии с эволюцией мира. Другими словами, должен образоваться контур обратной связи между наукой и другими сторонами жизни, который регулировал бы развитие науки.
Эволюция Вселенной начиная с точки сингулярности шла по пути увеличения разнообразия мира, создания новых частиц, которые не существовали изолированно, а объединялись в новые целостности – атомы, молекулы, клетки… упорядоченно функционирующие по своим законам. Аналогично увеличение разнообразия науки должно сопровождаться интеграцией и ростом упорядоченности, а это и называется становлением науки как целостной интегративно-разнообразной гармоничной системы.
На эволюцию науки в этом направлении дает основание надеяться известное диалектическое положение: познание мира совершенствуется по мере его преобразования
Человек ныне способен конструировать самого себя как генетически, так и меняя окружающую среду. Тут возникают новые перспективы и новая ответственность.
В современной науке наблюдаются важные процессы в качестве реакции на те задачи, которые встают в связи с интенсивным уплотнением системы функциональных связей между природой и обществом. Для современной науки характерны многие новые тенденции, например экологизации. Можно предположить, что наука вскоре станет более органичной частью культуры; вся культура будет развиваться как одно целое и часть биосферы, оборачиваясь экологичной культурой.
В связи с этим большой интерес в XXI в. может представлять изучение несиловых взаимодействий (в природе и человеческом обществе), дальнодействия, сознательного управления разнообразными процессами. Общее значение науки будет зависеть от того, что она даст для решения фундаментальных проблем человека: переход от потребляющей цивилизации к устойчиво развивающейся; контроль за агрессивностью, которая при отсутствии межвидовой борьбы не ведет к эволюции; создание новой структуры личности – любовно-творческой взамен агрессивно-потребительской.