Научная картина мира. Типы, структура, функции

Второй блок оснований науки составляет научная картина мира. В развитии современных научных дисциплин особую роль играют обобщенные схемы — образы предмета исследования, посредством которых фиксируются основные системные характеристики изуча­емой реальности. Эти образы часто именуют специальными картина­ми мира. Термин «мир» применяется здесь в специфическом смыс­ле — как обозначение некоторой сферы действительности, изучаемой в данной науке («мир физики», «мир биологии» и т.п.). Чтобы избе­жать терминологических дискуссий, имеет смысл пользоваться иным названием— картина исследуемой реальности12. Наиболее изучен­ным ее образцом является физическая картина мира. Но подобные картины есть в любой науке, как только она конституируется в каче­стве самостоятельной отрасли научного знания.

Обобщенная характеристика предмета исследования вводится в картине реальности посредством представлений 1) о фундаменталь­ных объектах, из которых полагаются построенными все другие объ­екты, изучаемые соответствующей наукой, 2) о типологии изучаемых объектов, 3) об общих закономерностях их взаимодействия, 4) о про­странственно-временной структуре реальности. Все эти представле­ния могут быть описаны в системе онтологических принципов, по­средством которых эксплицируется картина исследуемой реальности и которые выступают как основание научных теорий соответствую­щей дисциплины. Например, принципы: мир состоит из неделимых корпускул; их взаимодействие осуществляется как мгновенная пере­дача сил по прямой; корпускулы и образованные из них тела переме­щаются в абсолютном пространстве с течением абсолютного време­ни — описывают картину физического мира, сложившуюся во второй половине XVII в. и получившую впоследствии название механиче­ской картины мира.

Переход от механической к электродинамической (последняя чет­верть XIX в.), а затем к квантово-релятивистской картине физической реальности (первая половина XX в.) сопровождался изменением сис­темы онтологических принципов физики. Особенно радикальным он был в период становления квантово-релятивистской физики (пере­смотр принципов неделимости атомов, существования абсолютного пространства — времени, лапласовской детерминации физических процессов).

По аналогии с физической картиной мира можно выделить карти­ны реальности в других науках (химии, биологии, астрономии и т.д.). Среди них также существуют исторически сменяющие друг друга ти­пы картин мира, что обнаруживается при анализе истории науки. На­пример, принятый химиками во времена Лавуазье образ мира хими­ческих процессов был мало похож на современный. В качестве фундаментальных объектов полагались лишь некоторые из известных ныне химических элементов. К ним приплюсовывался ряд сложных соединений (например, извести), которые в то время относили к «простым химическим субстанциям». После работ Лавуазье флогис­тон был исключен из числа таких субстанций, но теплород еще чис­лился в этом ряду. Считалось, что взаимодействие всех этих «простых субстанций» и элементов, развертывающееся в абсолютном прост­ранстве и времени, порождает все известные типы сложных химичес­ких соединений.

Такого рода картина исследуемой реальности на определенном этапе истории науки казалась истинной большинству химиков. Она целенаправляла как поиск новых фактов, так и построение теоретиче­ских моделей, объясняющих эти факты.

Каждая из конкретно-исторических форм картины исследуемой реальности может реализовываться в ряде модификаций, выражаюших основные этапы развития научных знаний. Среди таких моди­фикаций могут быть линии преемственности в развитии того или иного типа картины реальности (например, развитие ньютоновских представлений о физическом мире Эйлером, развитие электродина­мической картины мира Фарадеем, Максвеллом, Герцем, Лоренцем, каждый из которых вводил в эту картину новые элементы). Но воз­можны и другие ситуации, когда один и тот же тип картины мира ре­ализуется в форме конкурирующих и альтернативных друг другу пред­ставлений о физическом мире и когда одно из них в конечном итоге побеждает в качестве «истинной» физической картины мира (приме­рами могут служить борьба Ньютоновой и Декартовой концепций природы как альтернативных вариантов механической картины мира, а также конкуренция двух основных направлений в развитии электро­динамической картины мира: программы Ампера — Вебера, с одной стороны, и программы Фарадея — Максвелла — с другой).

Картина реальности обеспечивает систематизацию знаний в рам­ках соответствующей науки. С ней связаны различные типы теорий научной дисциплины (фундаментальные и частные), а также опытные факты, на которые опираются и с которыми должны быть согласова­ны принципы картины реальности. Одновременно она функциони­рует в качестве исследовательской программы, которая целенаправляет постановку задач как эмпирического, так и теоретического поиска и выбор средств их решения.

Связь картины мира с ситуациями реального опыта особенно от­четливо проявляется тогда, когда наука начинает изучать объекты, для которых еще не создано теории и которые исследуются эмпирически­ми методами. Одной из типичных ситуаций может служить роль элек­тродинамической картины мира в экспериментальном изучении ка­тодных лучей. Случайное обнаружение их в эксперименте ставило вопрос о природе открытого физического агента. Электродинамичес­кая картина мира требовала все процессы природы рассматривать как взаимодействие «лучистой материи» (колебаний эфира) и частиц ве­щества, которые могут быть электрически заряженными или электри­чески нейтральными. Отсюда возникали гипотезы о природе катодных лучей: одна из них предполагала, что новые физические агенты пред­ставляют собой поток частиц, другая рассматривала эти агенты как разновидность излучения. Соответственно этим гипотезам ставились экспериментальные задачи и вырабатывались планы экспериментов, посредством которых была выяснена природа катодных и рентгенов­ских лучей. Физическая картина мира целенаправляла эти экспери­менты, последние же, в свою очередь, оказывали обратное воздействие на картину мира, стимулируя ее уточнение и развитие (например, выяснение природы катодных лучей в опытах Крукса, Перрена, Томсона было одним из оснований, благодаря которому в электродинами­ческую картину мира было введено представление об электронах как «атомах электричества», несводимых к «атомам вещества»).

Кроме непосредственной связи с опытом картина мира имеет с ним опосредованные связи через основания теорий, которые образуют тео­ретические схемы и сформулированные относительно них законы.

Картину мира можно рассматривать в качестве некоторой теорети­ческой модели исследуемой реальности. Но это особая модель, отлич­ная от моделей, лежащих в основании конкретных теорий.

Во-первых, они различаются по степени общности. На одну и ту же картину мира может опираться множество теорий, в том числе и фундаментальных. Например, с механической картиной мира были связаны механика Ньютона — Эйлера, термодинамика и электроди­намика Ампера — Вебера. С электродинамической картиной мира связаны не только основания максвелловской электродинамики, но и основания механики Герца.

Во-вторых, специальную картину мира можно отличить от теорети­ческих схем, анализируя образующие их абстракции (идеальные объек­ты). Так, в механической картине мира процессы природы характеризо­вались посредством таких абстракций, как «неделимая корпускула», «тело», «взаимодействие тел, передающееся мгновенно по прямой и ме­няющее состояние движения тел», «абсолютное пространство» и «абсо­лютное время». Что же касается теоретической схемы, лежащей в осно­вании ньютоновской механики (взятой в ее эйлеровском изложении), то в ней сущность механических процессов характеризуется посредст­вом иных абстракций, таких, как «материальная точка», «сила», «инер-циальная пространственно-временная система отсчета».

Аналогичным образом можно выявить различие между конструк­тами теоретических схем и конструктами картины мира, обращаясь к современным образцам теоретического знания. Так, в рамках фунда­ментальной теоретической схемы квантовой механики процессы ми­кромира характеризуются в терминах отношений вектора состояния частицы к вектору состояния прибора. Но эти же процессы могут быть описаны «менее строгим» образом, например в терминах корпускулярно-волновых свойств частиц, взаимодействия частиц с измери­тельными приборами определенного типа, корреляций свойств мик­рообъектов относительно макроусловий и т.д. И это уже не собственно язык теоретического описания, а дополняющий его и свя­занный с ним язык физической картины мира.

Идеальные объекты, образующие картину мира, и абстрактные объекты, образующие в своих связях теоретическую схему, имеют раз­ный статус. Последние представляют собой идеализации, и их нетож­дественность реальным объектам очевидна. Любой физик понимает, что «материальная точка» не существует в самой природе, ибо в при­роде нет тел, лишенных размеров. Но последователь Ньютона, при­нявший механическую картину мира, считал неделимые атомы реаль­но существующими «первокирпичиками» материи. От отождествлял с природой упрощающие ее и схематизирующие абстракции, в системе которых создается физическая картина мира. В каких именно призна­ках эти абстракции не соответствуют реальности — это исследователь выясняет чаще всего лишь тогда, когда его наука вступает в полосу ломки старой картины мира и замены ее новой.

Будучи отличными от картины мира, теоретические схемы всегда связаны с ней. Установление этой связи является одним из обязатель­ных условий построения теории.

Благодаря связи с картиной мира происходит объективация теоре­тических схем. Составляющая их система абстрактных объектов пред­стает как выражение сущности изучаемых процессов «в чистом виде». Важность этой процедуры можно проиллюстрировать на конкретном примере. Когда в механике Герца вводится теоретическая схема меха­нических процессов, в рамках которой они изображаются только как изменение во времени конфигурации материальных точек, а сила пред­ставлена как вспомогательное понятие, характеризующее тип такой конфигурации, то все это воспринимается вначале как весьма искусст­венный образ механического движения. Но в механике Герца содер­жится разъяснение, что все тела природы взаимодействуют через мировой эфир, а передача сил представляет собой изменение простран­ственных отношений между частицами эфира. В результате теоретиче­ская схема, лежащая в основании механики Герца, предстает уже как выражение глубинной сущности природных процессов.

Процедура отображения теоретических схем на картину мира обеспечивает ту разновидность интерпретации уравнений, выража­ющих теоретические законы, которую в логике называют концепту­альной (или семантической) интерпретацией и которая обязательна для построения теории. Таким образом, вне картины мира теория не может быть построена в завершенной форме.

Картины реальности, развиваемые в отдельных научных дисципли­нах, не являются изолированными друг от друга. Они взаимодейству­ют между собой. В этой связи возникает вопрос: существуют ли более широкие горизонты систематизации знаний, формы их систематизации, интегративные по отношению к специальным картинам реально­сти (дисциплинарным онтологиям)? В методологических исследова­ниях такие формы уже зафиксированы и описаны. К ним относится общая научная картина мира, которая выступает особой формой тео­ретического знания. Она интегрирует наиболее важные достижения естественных, гуманитарных и технических наук — это достижения типа представлений о нестационарной Вселенной и Большом взрыве, о кварках и синергетических процессах, о генах, экосистемах и био­сфере, об обществе как целостной системе, о формациях и цивилиза­циях и т.д. Вначале они развиваются как фундаментальные идеи и представления соответствующих дисциплинарных онтологии, а затем включаются в общую научную картину мира.

И если дисциплинарные онтологии (специальные научные карти­ны мира) репрезентируют предметы каждой отдельной науки (физи­ки, биологии, социальных наук и т.д.), то в общей научной картине мира представлены наиболее важные системно-структурные характе­ристики предметной области научного познания как целого, взятого на определенной стадии его исторического развития.

Революции в отдельных науках (физике, химии, биологии и т.д.), меняя видение предметной области соответствующей науки, посто­янно порождают мутации естественнонаучной и общенаучной картин мира, приводят к пересмотру ранее сложившихся в науке представле­ний о действительности. Однако связь между изменениями в карти­нах реальности и кардинальной перестройкой естественнонаучной и общенаучной картин мира не однозначна. Нужно учитывать, что но­вые картины реальности вначале выдвигаются как гипотезы. Гипоте­тическая картина проходит этап обоснования и может весьма дли­тельное время сосуществовать рядом с прежней картиной реальности. Чаше всего она утверждается не только в результате продолжительной проверки опытом ее принципов, но и благодаря тому, что эти принци­пы служат базой для новых фундаментальных теорий.

Вхождение новых представлений о мире, выработанных в той или иной отрасли знания, в общенаучную картину мира не исключает, а предполагает конкуренцию различных представлений об исследуемой реальности.

Картина мира строится коррелятивно схеме метода, выражаемого в идеалах и нормах науки. В наибольшей мере это относится к идеа­лам и нормам объяснения, в соответствии с которыми вводятся онто­логические постулаты науки. Выражаемый в них способ объяснения и описания включает в снятом виде все те социальные детерминации, которые определяют возникновение и функционирование соответствующих идеалов и норм научности. Вместе с тем постулаты научной картины мира испытывают и непосредственное влияние мировоз­зренческих установок, доминирующих в культуре некоторой эпохи.

Возьмем, например, представления об абсолютном пространстве механической картины мира. Они возникали на базе идеи однородно­сти пространства. Напомним, что эта идея одновременно послужила и одной из предпосылок становления идеала экспериментального обос­нования научного знания, поскольку позволяла утвердиться принципу воспроизводимости эксперимента. Формирование же этой идеи и ее утверждение в науке исторически связаны с преобразованием миро­воззренческих смыслов категории пространства на переломе от Сред­невековья к Новому времени. Перестройка всех этих смыслов, начав­шаяся в эпоху Возрождения, была сопряжена с новым пониманием человека, его места в мире и его отношения к природе. Причем модер­низация смыслов категории пространства происходила не только в на­уке, но и в самых различных сферах культуры. В этом отношении по­казательно, что становление концепции гомогенного, евклидова пространства в физике резонировало с процессами формирования но­вых идей в изобразительном искусстве эпохи Возрождения, когда жи­вопись стала использовать линейную перспективу евклидова прост­ранства, воспринимаемую как реальную чувственную достоверность природы.

Представления о мире, которые вводятся в картинах исследуемой реальности, всегда испытывают определенное воздействие аналогий и ассоциаций, почерпнутых из различных сфер культурного творчест­ва, включая обыденное сознание и производственный опыт опреде­ленной исторической эпохи.

Формирование картин исследуемой реальности в каждой отрасли науки всегда протекает не только как процесс внутринаучного харак­тера, но и как взаимодействие науки с другими областями культуры.

Вместе с тем, поскольку картина реальности должна выразить глав­ные сущностные характеристики исследуемой предметной области, постольку она складывается и развивается под непосредственным воз­действием фактов и специальных теоретических моделей науки, объ­ясняющих факты. Благодаря этому в ней постоянно возникают новые элементы содержания, которые могут потребовать даже коренного пе­ресмотра ранее принятых онтологических принципов. Развитая наука дает множество свидетельств именно таких, преимущественно внутри-научных, импульсов эволюции картины мира. Представления об анти­частицах, кварках, нестационарной Вселенной и т.п. выступили ре­зультатом совершенно неожиданных интерпретаций математических выводов физических теорий и затем включались в качестве фундамен­тальных представлений в научную картину мира.

 

Философские основания науки

Рассмотрим теперь третий блок оснований науки. Включение научно­го знания в культуру предполагает его философское обоснование. Оно осуществляется посредством философских идей и принципов, которые обосновывают онтологические постулаты науки, а также ее идеалы и нормы. Характерным в этом отношении примером может служить обоснование Фарадеем материального статуса электрических и магнитных полей ссылками на принцип единства материи и силы.

Экспериментальные исследования Фарадея подтверждали идею, что электрические и магнитные силы передаются в пространстве не мгновенно по прямой, а по линиям различной конфигурации от точ­ки к точке. Эти линии, заполняя пространство вокруг зарядов и ис­точников магнетизма, воздействовали на заряженные тела, магниты и проводники. Но силы не могут существовать в отрыве от материи. По­этому, подчеркивал Фарадей, линии сил нужно связать с материей и рассматривать их как особую субстанцию

Не менее показательно обоснование Н. Бором нормативов квантово-механического описания. Решающую роль здесь сыграла аргумента­ция Н. Бора, в частности его соображения о принципиальной «макроскопичности» познающего субъекта и применяемых им измерительных приборов. Исходя из анализа процесса познания как деятельности, ха­рактер которой обусловлен природой и спецификой познавательных средств, Бор обосновывал принцип описания, получивший впоследст­вии название принципа относительности описания объекта к средст­вам наблюдения.

Как правило, в фундаментальных областях исследования развитая наука имеет дело с объектами, еще не освоенными ни в производстве, ни в обыденном опыте (иногда практическое освоение таких объектов осуществляется даже не в ту историческую эпоху, в которую они были открыты). Для обыденного здравого смысла эти объекты могут быть непривычными и непонятными. Знания о них и методы получения таких знаний могут существенно не совпадать с нормативами и пред­ставлениями о мире обыденного познания соответствующей истори­ческой эпохи. Поэтому научные картины мира (схема объекта), а так­же идеалы и нормативные структуры науки (схема метода) не только в период их формирования, но и в последующие периоды перестройки нуждаются в своеобразной стыковке с господствующим мировоззре­нием той или иной исторической эпохи, с категориями ее культуры.

Такую «стыковку» обеспечивают философские основания науки. В их состав входят, наряду с обосновывающими постулатами, также идеи и принципы, которые обеспечивают эвристику поиска. Эти принципы обычно целенаправляют перестройку нормативных струк­тур науки и картин реальности, а затем применяются для обоснования полученных результатов — новых онтологии и новых представлений о методе. Но совпадение философской эвристики и философского обоснования не является обязательным. Может случиться, что в про­цессе формирования новых представлений исследователь использует одни философские идеи и принципы, а затем развитые им представ­ления получают другую философскую интерпретацию, и только так они обретают признание и включаются в культуру. Таким образом, философские основания науки гетерогенны. Они допускают вари­ации философских идей и категориальных смыслов, применяемых в исследовательской деятельности.

Философские основания науки не следует отождествлять с общим массивом философского знания. Из большого поля философской проблематики и вариантов ее решений, возникающих в культуре каж­дой исторической эпохи, наука использует в качестве обосновываю-щих структур лишь некоторые идеи и принципы.

Формирование и трансформация философских оснований науки требует не только философской, но и специальной научной эрудиции исследователя (понимания им особенностей предмета соответствующей науки, ее традиций, ее образцов деятельности и т.п.). Оно осуще­ствляется путем выборки и последующей адаптации идей, выработан­ных в философском анализе, к потребностям определенной области научного познания, что приводит к конкретизации исходных фило­софских идей, их уточнению, возникновению новых категориальных смыслов, которые после вторичной рефлексии эксплицируются как новое содержание философских категорий. Весь этот комплекс иссле­дований на стыке между философией и конкретной наукой осуществ­ляется совместно философами и учеными-специалистами в данной науке. В настоящее время этот особый слой исследовательской дея­тельности обозначен как философия и методология науки. В историче­ском развитии естествознания особую роль в разработке проблемати­ки, связанной с формированием и развитием философских оснований науки, сыграли выдающиеся естествоиспытатели, соединившие в сво­ей деятельности конкретно-научные и философские исследования (Де­карт, Ньютон, Лейбниц, Эйнштейн, Бор и др.).

Гетерогенность философских оснований не исключает их систем­ной организации. В них можно выделить по меньшей мере две взаимо­связанные подсистемы: во-первых, онтологическую, представленную сеткой категорий, которые служат матрицей понимания и познания исследуемых объектов (категории «вещь», «свойство», «отношение», «процесс», «состояние», «причинность», «необходимость», «случай­ность», «пространство», «время» и т.п.), во-вторых, эпистемологичес­кую, выраженную категориальными схемами, которую характеризуют познавательные процедуры и их результат (понимание истины, метода, знания, объяснения, доказательства, теории, факта и т.п.).

Обе подсистемы исторически развиваются в зависимости от типов объектов, которые осваивает наука, и от эволюции нормативных структур, обеспечивающих освоение таких объектов. Развитие фило­софских оснований выступает необходимой предпосылкой экспан­сии науки на новые предметные области.

Таким образом, основания науки предстают особым звеном, кото­рое одновременно принадлежит внутренней структуре науки и ее ин­фраструктуре, определяющей связь науки с культурой.

Лекция 3. ИСТОРИЯ НАУКИ