Становление экспериментальной науки и динамика развития техники. Экспериментальная наука Критерии выбора теорий

Оформление психологии как экспериментальной науки

Переход от знания к науке, который для ряда областей должен быть отнесен к XVIII в., а для некоторых (как-то механика) еще к XVII в., в психологии совершается к середине XIX в. Лишь к этому времени многообразные психологические знания оформляются в самостоятельную науку, вооруженную собственной, специфической для ее предмета методикой исследования и обладающей своей системой, т.е. специфической для ее предмета логикой построения относящихся к нему знаний.
Методологические предпосылки для оформления психологии как науки подготовили главным образом те, связанные с эмпирической философией, течения, которые провозгласили в отношении познания психологических, как и всех других, явлений необходимость поворота от умозрения к опытному знанию, осуществленного в естествознании в отношении познания физических явлений. Особенно значительную роль сыграло в этом отношении материалистическое крыло эмпирического направления в психологии, которое связывало психические процессы с физиологическими.
Однако, для того чтобы переход психологии от более или менее обоснованных знаний и воззрений к науке действительно осуществился, необходимо было еще соответствующее развитие научных областей, на которые психология должна опираться, и выработка соответствующих методов исследования. Эти последние предпосылки для оформления психологической науки дали работы физиологов первой половины XIX в.
Опираясь на целый ряд важнейших открытий в области физиологии нервной системы (Ч. Белла, показавшего наличие различных чувствующих и двигательных нервов и установившего в 1811 г. основные законы проводимости,22 И.Мюллера, Э.Дюбуа-Реймона, Г.Гельмгольца, подвергших измерению проведение возбуждения по нерву), физиологи создали целый ряд капитальных трудов, посвященных общим закономерностям чувствительности и специально работе различных органов чувств (работы И.Мюллера и Э.Г.Вебера, работы Т.Юнга, Г.Гельмгольца и Э.Геринга по зрению, Г.Гельмгольца по слуху и т.д.). Посвященные физиологии органов чувств, т.е. различным видам чувствительности, эти работы в силу внутренней необходимости переходили уже в область психофизиологии ощущений.
Особенное значение для развития экспериментальной психологии приобрели исследования Э.Г.Вебера, посвященные вопросу об отношении между приростом раздражения и ощущением, которые были затем продолжены, обобщены и подвергнуты математической обработке Г.Т.Фехнером (см. дальше). Этим трудом были заложены основы новой специальной области экспериментального психофизического исследования.
Результаты всех этих исследований объединил, отчасти дальше развил и систематизировал в психологическом плане в своих «Основах физиологической психологии» (1874) В.Вундт. Он собрал и усовершенствовал в целях психологического исследования методы, выработанные первоначально физиологами.
В 1861 г. В.Вундт изобретает первый элементарный прибор специально для целей экспериментального психологического исследования. В 1879 г. он организует в Лейпциге лабораторию физиологической психологии, в конце 80-х гг. преобразованную в Институт экспериментальной психологии. Первые экспериментальные работы Вундта и многочисленных учеников были посвящены психофизиологии ощущений, скорости простых двигательных реакций, выразительным движениям и т.д. Все эти работы были, таким образом, сосредоточены на элементарных психофизиологических процессах; они целиком еще относились к тому, что сам Вундт называл физиологической психологией. Но вскоре эксперимент, проникновение которого в психологию началось с элементарных процессов, лежащих как бы в пограничной между физиологией и психологией области, стал шаг за шагом внедряться в изучение центральных психологических проблем. Лаборатории экспериментальной психологии стали создаваться во всех странах мира. Э.Б.Титченер выступил пионером экспериментальной психологии в США, где она вскоре получила значительное развитие.
Экспериментальная работа стала быстро шириться и углубляться. Психология превратилась в самостоятельную, в значительной мере экспериментальную науку, которая все более строгими методами начала устанавливать новые факты и вскрывать новые закономерности. За несколько десятилетий, прошедших с тех пор, фактический экспериментальный материал, которым располагает психология, значительно возрос; методы стали разнообразнее и точнее; облик науки заметно преобразился. Внедрение в психологию эксперимента не только вооружило ее очень мощным специальным методом научного исследования, но и вообще иначе поставило вопрос о методике психологического исследования в целом, выдвинув новые требования и критерии научности всех видов опытного исследования в психологии. Именно поэтому введение экспериментального метода в психологию сыграло такую большую, пожалуй, даже решающую роль в оформлении психологии как самостоятельной науки.
Наряду с проникновением экспериментального метода значительную роль в развитии психологии сыграло проникновение в нее принципа эволюции.
Эволюционная теория современной биологии, распространившись на психологию, сыграла в ней двойную роль: во-первых, она ввела в изучение психических явлений новую, очень плодотворную точку зрения, связывающую изучение психики и ее развития не только с физиологическими механизмами, но и с развитием организмов в процессе приспособления к среде. Еще в середине XIX в. Г.Спенсер строит свою систему психологии, исходя из принципа биологической адаптации. На изучение психических явлений распространяются принципы широкого биологического анализа. Сами психические функции в свете этого биологического подхода начинают пониматься как явления приспособления, исходя из той роли функции, которые они выполняют в жизни организма. Эта биологическая точка зрения на психические явления получает в дальнейшем значительное распространение. Превращаясь в общую концепцию, не ограничивающуюся филогенезом, она вскоре обнаруживает свою ахиллесову пяту, приводя к биологизации человеческой психологии.
Эволюционная теория, распространившаяся на психологию, привела, во-вторых, к развитию прежде всего зоопсихологии. В конце прошлого столетия благодаря ряду выдающихся работ (Ж.Леба, К.Ллойд-Моргана, Л.Хобхауза, Г.Дженнингса, Э.Л.Торндайка и другие) зоопсихология, освобожденная от антропоморфизма, вступает на путь объективного научного исследования. Из исследований в области филогенетической сравнительной психологии (зоопсихологии) возникают новые течения общей психологии и в первую очередь поведенческая психология. <…>
Проникновение в психологию принципа развития не могло не стимулировать и психологических исследований в плане онтогенеза. Во второй половине XIX в. начинается интенсивное развитие и этой отрасли генетической психологии – психологии ребенка. В 1877 г. Ч.Дарвин публикует свой «Биографический очерк одного ребенка». Около того же времени появляются аналогичные работы И.Тэна, Э.Эггера и других. Вскоре, в 1882 г., за этими научными очерками-дневниками, посвященными наблюдениям за детьми, следует продолжающая их в более широком и систематическом плане работа В.Прейера «Душа ребенка». Прейер находит множество последователей в различных странах. Интерес к детской психологии становится всеобщим и принимает интернациональный характер. Во многих странах создаются специальные исследовательские институты и выходят специальные журналы, посвященные детской психологии. Появляется ряд работ по психологии ребенка. Представители каждой сколько-нибудь крупной психологической школы начинают уделять ей значительное внимание. В психологии ребенка получают отражение все течения психологической мысли.
Наряду с развитием экспериментальной психологии и расцветом различных отраслей генетической психологии как знаменательный в истории психологии факт, свидетельствующий о значимости ее научных исследований, необходимо еще отметить развитие различных специальных областей так называемой прикладной психологии, которые подходят к разрешению различных вопросов жизни, опираясь на результаты научного, в частности экспериментального, исследования. Психология находит себе обширное применение в области воспитания и обучения, в медицинской практике, в судебном деле, хозяйственной жизни, военном деле, искусстве. <…>
Кризис методологических основ психологии
Оформившаяся как самостоятельная наука в середине XIX в., психология по своим философским основам была наукой XVIII в. Не Г.Т.Фехнер и В.Вундт – эклектики и эпигоны в философии, а великие философы XVII-XVIII вв. определили ее методологические основы. Оформление психологии как экспериментальной дисциплины у Вундта происходило уже в условиях назревавшего кризиса ее философских основ.
Поэтому в корне должна быть отвергнута та очень распространенная точка зрения, которая превращает оформление экспериментальной физиологической психологии у Фехнера и Вундта в кульминационный пункт развития психологии, приближаясь к которому психология все шла вверх и начиная с которого она, переходя в состояние кризиса, стала неуклонно спускаться вниз. Внедрение в психологию экспериментального метода и выделение психологии как особой экспериментальной дисциплины является бесспорно существенным этапом в развитии психологической науки. Но становление новой психологической науки не может быть стянуто в одну точку. Это длительный, еще не закончившийся процесс, в котором должны быть выделены три вершинные точки: первая должна быть отнесена к тому же XVIII в. или переломному периоду от XVII к XVIII в., который выделил Ф.Энгельс для всей истории науки, вторая – ко времени оформления экспериментальной физиологической психологии в середине XIX в.; третья – к тому времени, когда окончательно оформится система психологии, сочетающая совершенство методики исследования с новой подлинно научной методологией. Первые камни этого нового здания заложил в своих ранних работах К.Маркс.
Для развития психологии во второй период характерно отсутствие больших оригинальных систем, в какой-либо мере сравнимых с теми, которые создал XVIII в. или начало XIX в., подчинение психологии таким построениям, как эклектическая «индуктивная метафизика» В.Вундта, прагматическая философия У.Джемса или эмпириокритицизм Э.Маха и Р.Авенариуса, и нарастающая борьба с идеалистических позиций против стихийно-материалистических тенденций, сенсуалистических и механистических принципов, на которых первоначально строится экспериментальная физиологическая психология; под конец этого периода борьба эта приводит психологию к явному кризису. Наряду с этим происходит дальнейшее развитие специальных экспериментальных исследований и совершенствование техники исследования.
Развитие экспериментального исследования почти все относится собственно к этому периоду. В предшествующий период произошло лишь самое зарождение психофизики и психофизиологии, или физиологической психологии. Развитие выходящего за рамки психофизиологии экспериментального исследования, начинающегося с работы Э.Эббингауза о памяти (1885), исследования Е.Мюллера о памяти и внимании и т.д., относится главным образом к концу XIX в. (80-е и 90-е гг.). К этому же времени относится развитие зоопсихологии (классический труд Э.Л.Торндайка выходит в 1898 г.). Особенно значительное развитие психологии ребенка, начинающееся с труда В.Прейера (1882), относится главным образом к еще более позднему времени (труд В.Штерна «Психология раннего детства» в 1914 г., работы К.Грооса, К.Бюлера и других в последующие годы).
Физиологическая, экспериментальная психология по своим основным наиболее прогрессивным методологическим принципам и философским традициям была, как мы видели, к моменту своего оформления еще наукой XVIII в. <…> Борьба против методологических принципов, на которых было первоначально воздвигнуто здание экспериментальной психологии, начинается уже на рубеже XX в. Она идет по многим линиям, повсюду в этой борьбе продолжается противопоставление одной противоположности другой. Господствующему первоначально в физиологической психологии сенсуализму различных толков противопоставляется рационализм (психология «чистого мышления» вюрцбургской школы и А.Бине: снова Декарт против Локка); механистическому атомизму в психологии – ассоцианизму – целостность различных видов (целостная психология берлинской школы, лейпцигской и т.д.) и принцип активности («апперцепция», «творческий синтез» у ; Лейбниц против Декарта); натурализму физиологическому (в психофизиологии) или биологическому (Дарвин, Спенсер) – различные формы спиритуалистической «психологии духа» и идеалистической «социальной психологии» (французская социологическая школа в психологии). Далее поднимаются новые противоречия: интеллектуализму – сенсуалистическому и рационалистическому – начинают противопоставляться различные формы иррационализма; разуму, который обожествляла французская революция XVIII в., – темные глубинные влечения, инстинкты. Наконец, с разных сторон начинается борьба против лучших прогрессивных моментов картезианского понятия сознания с его ясным и отчетливым знанием; против него, с одной стороны, выдвигается диффузное чувствоподобное переживание психологии лейпцигской школы (К.Беме и немецкие мистики против Декарта); против него, с другой стороны, выступают различные разновидности психологии бессознательного (психоанализ и т.д.). Против него, наконец, доводя кризис до крайних пределов, выступает поведенческая психология, которая отвергает не только специфическое понятие сознания, но и психику в целом: «Человек-машина» Ж.О.Ламетри пытается преодолеть все противоречия человеческого духа, вовсе упразднив его (рефлекс против сознания, Декарт против Декарта).
Эта борьба в своих основных тенденциях является идеологической борьбой, но опорные точки для тех конкретных форм, которые она принимает в практике психологического исследования, дают противоречия между конкретным фактическим материалом, который вскрывает поступательный ход научного психологического исследования, и теми методологическими основами, из которых исходила психология.
Борьба по всем этим направлениям, начинаясь на рубеже XX в., тянется в зарубежной психологии по сегодняшний день. Но в разные периоды господствующими оказываются разные мотивы. Здесь приходится различать прежде всего период до 1918 г. (до окончания первой мировой войны и победы Великой социалистической революции в России) и последующий период. Во второй из этих периодов психология вступает в полосу открытого кризиса; в первый он подготовляется. Уже и в первый из этих периодов начинают складываться многие из направлений, которые станут господствующими в последующий период, – и иррационалистический интуитивизм А.Бергсона, и психоанализ З.Фрейда, и психология духа В.Дильтея, и т.д., но характерными для этого периода являются главным образом направления, ведущие борьбу против сенсуализма и отчасти механистического атомизма ассоциативной психологии, которая является на первых порах господствующим направлением психологии (Г.Спенсер, А.Бэн – в Англии, И.Тэн, Т.А.Рибо – во Франции, Е.Мюллер, Т.Циген – в Германии, М.М.Троицкий – в России). В этот период господствует еще тенденция рационалистического идеализма. В последующий период, в послевоенные годы, которые становятся и для психологии годами острого кризиса, господствующими все в большей мере становятся иррационалистические, мистические тенденции.
Антисенсуалистические тенденции выявляются сначала в связи с постановкой в психологии проблемы мышления – в наиболее тонкой форме у А.Бине во Франции, у Д.Э.Мура и Э.Эвелинга в Англии, в наиболее заостренно идеалистической форме в Германии, у представителей вюрцбургской школы, находящейся под непосредственным влиянием идеалистической философии Э.Гуссерля, воскрешающего платоновский идеализм и «реализм» схоластической философии. Вюрцбургская школа строит психологию мышления на основе «экспериментального самонаблюдения». Основная цель ее – показать, что мышление в своей основе – чисто духовный акт, несводимый к ощущениям и независимый от чувственно-наглядных образов; стержнем его является «интенция» (направленность) на идеальный объект, основным содержанием – непосредственное «схватывание» отношений. Таким образом, вюрцбуржцы возрождают в рамках «экспериментальной психологии» идеи рационалистической философии, так же как их противники осуществляют принципы философии эмпиризма. При этом оба направления при всем их антагонизме объединены общим метафизическим подходом к вопросу о соотношении мышления и ощущения. Сенсуалистическая психология стоит на позициях вульгарного метафизического эмпиризма, для которого нет перехода от ощущения к мышлению. Тем самым приходится либо вовсе отрицать качественную специфичность мышления, сводя мышление к ощущениям, либо рассматривать мышление в отрыве от ощущения. Постановка проблемы мышления в плане психологического исследования неизбежно должна на этой основе привести к рационалистическому противопоставлению мышления ощущению, вообще чувственной наглядности.
Вслед за борьбой против сенсуалистического принципа начинается борьба и против механистически-атомистического принципа ассоциативной психологии, против «психологии элементов» и ее тенденции, навеянной идеалами механистического естествознания, разлагать все сложные образования сознания на элементы и рассматривать их как результат сцепления, ассоциации этих элементов. Еще В.Вундт пытается учесть качественное своеобразие целого по отношению к элементам, вводя понятие апперцепции и творческого синтеза, противопоставляемого им простой внешней ассоциации. К этому нововведению вынуждают Вундта экспериментальные факты. Так, уже первые психологические работы по слуховым ощущениям, а именно исследования К.Штумпфа (1883), показали, что тоны, сливаясь, а не внешне лишь ассоциируясь, образуют многообразные целостные структуры, выступающие как новые специфические качества, несводимые на качества входящих в них элементов. Затем X.Эренфельс (1890) показал это на зрительных восприятиях и впервые ввел для обозначения этого специфического нового качества целого термин «Gestaltqualitat». Последующие исследования о восприятии музыкальных тонов и ряд других исследований вскрыли обширный фактический материал, который не вмещался в рамки психологии элементов и принуждал к тому, чтобы выйти за ее пределы.
Сначала этот выход за пределы механистической психологии элементов совершается по преимуществу путем противопоставления механизму ассоциаций различных форм «творческого синтеза» как проявлений духовной активности (), «переходных состояний сознания» (Джемс) и т.п. В последующий послевоенный период кризиса этот же вопрос о целостных образованиях, несводимых на сумму элементов, разрешается исходя уже из существенно иных позиций структурного формализма (гештальтпсихология) и иррационалистической комплектности (лейпцигская школа).
Борьба против ассоциаций как основного объяснительного принципа экспериментальной психологии находит себе выражение и в другой очень симптоматической тенденции – тенденции вовсе отказаться от объяснения более сложных осмысленных («духовных») психических явлений и ограничиться описанием тех форм, в которых эти духовные явления даны («описательная психология» В.Дильтея). Но и эти тенденции (наметившиеся еще у Вундта, противопоставляющего физиологической психологии историческую психологию народов, изучающую высшие духовные образования – речь, мышление и т.д.) выступают на передний план уже в последующие послевоенные годы – в период кризиса.
В годы, следующие за окончанием первой мировой войны, кризис принимает острые формы. Так же как кризис в физике, о котором писал В.И.Ленин в «Материализме и эмпириокритицизме», в математике и т.д., это кризис, связанный с идеологической борьбой за методологические основы науки. Рушатся методологические основы, на которых было первоначально воздвигнуто здание экспериментальной психологии; все большее распространение получает в психологии отказ не только от эксперимента, но и вообще от задач научного объяснения («понимающая психология» Э.Шпрангера); психологию захлестывает волна витализма, мистицизма, иррационализма. Идущий из глубин организма инстинкт (А.Бергсон), «горме» (у У.Мак-Дугалла) вытесняет интеллект. Центр тяжести переносится от высших исторически сложившихся форм сознания к доисторическим, примитивным, «глубинным» ее основам, от сознания – к бессознательному, инстинктивному. Сознание низводится на роль маскировочного механизма, лишенного реального влияния на поведение, управляемое бессознательными влечениями (). Наряду с этим механицизм принимает крайние формы, приходя к полному отрицанию психики и сознания человека; человеческая деятельность сводится к совокупности неосознанных рефлекторных реакций (поведенческая психология). В психологии народов и в учении о личности, в характерологии господствующими в зарубежной буржуазной психологии становятся реакционные расовые фаталистические теории (Э.Кречмер, Э.Иенш); в психологии ребенка широко распространяется педология, в педагогической и вообще прикладной психологии – тестология. <…>

Становление экспериментальной науки и динамика развития техники. Первые успехи в развитии естественных наук, философская мысль подготовили становление экспериментальной науки и материализма 17-18 вв. Переход от ренессансной науки и философии с её истолкованием природы как многокачественной, живой и даже одушевлённой к новому этапу в их развитии - к экспериментально-математическому естествознанию и механистическому материализму - совершился в научной деятельности английского философа Ф. Бэкона, итальянского учёного Г. Галилея.

Таким образом, к XVIII веку были созданы предпосылки качественно новой эпохи в развитии техники, впрочем, как и всего человечества.

При производстве предметов материальной культуры люди перешли от сложных орудий труда и машин, приводимых в движение естественными силами природы водой, ветром, ручной тягой и т.д к орудиям труда, действующим при помощи двигателя. Однако и здесь не обошлось без переходных форм. Например, первая изобретенная производственная машина прядильный станок Джона Уайета в 1735 г. приводилась в движение с помощью запряжённого осла 2 . Итак, к XVIII веку возникла проблема создания технологических машин, в первую очередь для текстильного производства.

Переход к машинной технике требовал создания двигателей, не зависящих от местных источников энергии воды, ветра. Первым двигателем, использующим тепловую энергию топлива, была поршневая пароатмосферная машина прерывистого действия, появившаяся в конце XVII - начале XVIII вв. проекты французского физика Д. Папена и английского механика Т. Севери, усовершенствованные в дальнейшем Т. Ньюкоменом в Англии и М. Тривальдом в Швеции.

В 1760 г. хозяин прядильной мануфактуры в Серпейске Калужской губернии Родион Глинков построил 30-веретёную машину для прядения льна с приводом от водяного колеса и мотальную машину, заменившую 10 человек. Проект универсального парового двигателя был предложен в 1763 г. механиком Колывано-Воскресенских заводов Иваном Ивановичем Ползуновым, который сдвоил в своей машине цилиндры, получив двигатель непрерывного действия.

Вполне развитую форму универсальный тепловой двигатель получил в 1784 г. в паровой машине английского изобретателя механика Джеймса Уатта. В 1785 г. паровая машина впервые была поставлена для привода текстильного предприятия, а к концу века в Англии и Ирландии работало уже более трёхсот машин. В России в 1798-1799 гг. паровые машины были установлены на Александровской мануфактуре в Петербурге и на Гумешевском заводе на Урале. Во второй половине XIX в. в процессе дальнейшего совершенствования энергетической базы производства были созданы два новых типа теплового двигателя паровая турбина и двигатель внутреннего сгорания.

Параллельно с развитием тепловых двигателей совершенствовалась конструкция первых гидравлических двигателей, особенно гидротурбин проекты французского инженера Б. Фурнерона, американского А. Пелтона, австрийского В. Карплана.

Создание мощных гидротурбин позволило строить гидроэнергетические агрегаты большой мощности до 600 МВт и создавать крупные ГЭС в местностях, где имеются большие реки, водопады. Важнейшие сдвиги в развитии энергетической базы промышленного производства были связаны с изобретением двигателей электрических. В 1831 г. английский физик М. Фарадей открыл явление электромагнитной индукции, а в 1834 русский учёный Якоби создал первый электрический двигатель постоянного тока, пригодный для практических целей.

В 1888-1889 гг. инженер М.О. Доливо-Добровольский создал трёхфазную короткозамкнутую асинхронную электрическую машину. В первом учебнике по механике были учтены только 134 различных механизма, хотя их число на начало XIX в. было около 200, из которых почти половина было изобретено в XVIII в. И.И. Артоболевский в своём знаменитом справочнике Механизмы в современной технике, получившем мировое распространение, учёл на конец третьей четверти XX в. 4746 механизмов. Таким образом, подчёркивает А.Н. Боголюбов, за 170 лет с 1800 по 1970 гг. количество механизмов возросло почти в 24 раза, в то время как с XVII по XIX вв. оно всего лишь удвоилось.

В первой половине XX в. были созданы новые типы практически пригодных двигателей - газовая турбина, реактивный двигатель, ядерная силовая установка. К сегодняшнему дню техника стремительно развивается. Очень быстро после создания первого двигателя человечество вступило в фазу интенсивного развития автоматического производства, дальнейшего проникновения в закономерности построения и взаимодействия органической и неорганической материи, освоения околоземного пространства, создания искусственного интеллекта.

Ниже приводятся две таблицы 2 , которые в некоторой степени отражают динамику развития научно-технических достижений. Открытие Воплощение в жизнь, годы Количество лет Фотография Телефон Радио Телевидение Радар Атомная бомба Транзистор Мазер 1727-1839 1820-1876 1867-1902 1922-1934 1925-1940 1936-1945 1948-1953 1956-1961 112 56 35 12 15 6 5 5 Удалось предвидеть Не удалось предвидеть Автомобили Летательные аппараты Паровые двигатели Подводные лодки Космические корабли Телефоны Роботы Лучи смерти Искусственную жизнь Рентгеновские лучи Ядерную энергию Электронику Звукозапись Квантовую механику Теорию относительности Сверхпроводники Спектральный анализ Геологические часы Имеются, однако, и печальные факты в истории развития техники.

К ним относятся потери некоторых замечательных знаний или произведений рук человеческих. Это происходило когда человек или сообщество людей уничтожали информацию и произведения либо намеренно, либо с целями разрушения и наживы.

К наиболее известным примерам утраты знания являются секреты Ш Особого способа изготовления булатной стали, отличающейся своеобразной структурой и видом узором поверхности, высокой твёрдостью и упругостью 1, ст. Булат от перс. пулад - сталь. Узорчатость, связана с особенностями выплавки и кристаллизации. С древнейших времён упоминается Аристотелем идёт на изготовление холодного оружия исключительной стойкости и остроты - клинков, мечей, сабель, кинжалов и др. Литой булат, полученный в 40-х годах XIX в. на Златоустовском заводе П. П. Аносовым уступает лучшим старинным восточным образцам.

Ш Приготовления очень прочных и стойких к действию кислот чёрного и красного лаков, которые служили главными цветами в античной вазописи. Кроме того, утрачены книжная сокровищница сгоревшей Александрийской библиотеки большая часть семи чудес света и т. д. Имеются примеры и другого характера, отражающие влияние отдельных личностей на уровень развития общества.

К ним относится вышеприведённый факт, что одна из величайших цивилизаций древности - цивилизация майя не имела человека, который изобрел бы колесо. 3. Причины, побуждающие развитие техники Завершая краткую историю развития техники с древнейших времён необходимо сказать об основных причинах движущих это развитие. Ведь без общественного заказа часть достижений человеческой мысли либо не была востребованной, либо так и осталась на бумаге.

Вот, что по этому поводу пишет известный механик, математик, историк механики Н.Д. Моисеев 3 Действительно, рассуждал Моисеев, в развитии математики, механики, химии существуют вычисления, измерения, экспериментальные данные, логические рассуждения, в механико-математических науках - аксиомы, теоремы, их доказательства, т.е. совокупность материала, не зависящего от мировоззрения естествоиспытателя и от социальных запросов общества.

В то же время в каждой эпохе при выборе того или иного состава аксиом, того или иного способа трактовки результатов опытов, того или иного контекста теории учёный вынужден иногда подсознательно руководствоваться той или иной методологией, которая связана с определённой системой философских знаний. Возникновение того или иного учения, как правило, отвечает насущным запросам производства, экономической жизни общества. Например, почему именно в XVII веке выдающиеся ученые обратились к изысканию точного хронометра или часов.

Галилей, Гюйгенс, Гук и другие предлагают фрагменты или окончательные проекты маятниковых часов и хронометров с пружинным балансиром. Вряд ли их побуждало к этому точное выполнение режима дня - завтрака, обеда и ужина или другие подобные заботы. Проблема астрономической ориентации корабля в открытом океане, связанная с чередой Великих географических открытий вот, что вдохновляло математиков и механиков на эпохальные изобретения.

К этим проектам ими разрабатывалась новейшая инфинитезимальная теория малых колебаний математического и физического маятника или пружинного балансира. В свою очередь, на великие кругосветные путешествия бесстрашных моряков устремляла не столько любознательность, сколько жажда наживы тех торгово-промышленных деятелей, которые финансировали эти недешёвые экспедиции. С фактом первоначального накопления капитала кратчайший способ ограбления колоний в XVI - XVII веках согласится любой Таким образом, реальный фактор и насущные запросы общественного развития вызывали дальнейшие умственные технические, теоретические и философские рассуждения, осмысливающие исторические события. Здесь затронут вопрос внутренних взаимоотношений общества. Человек отдельно, также как и человеческое сообщество являются сложнейшими системами и для их развития в полной мере справедливы основные законы диалектики.

Всё человечество мысленно можно представить в виде планеты, на которой каждый занимает своё положение в соответствии с его жизненными ценностями.

При этом кто-то будет на полюсах, кто-то в разных местах экватора, а кто-то между ними. Для одного полюса характерны только духовные ценности гармония человека с самим собой, обществом, природой познание мира ради истины и овладение новыми тайнами природы на благо человечества. Для другого полюса характерны только материальные ценности удовлетворение всех желаний философия Ницше, достижения в области комфорта и наслаждений, всё остальное интересует только постольку, поскольку оно способствует приобретению предыдущего перечисленного.

Однако, несмотря на полную противоположность полюсов, всё в совокупности представляет собой целостную жизнеспособную систему. Ведь помимо борьбы между этими полюсами за свои взгляды на этот мир существует ещё и их единство. Оно выражается в зависимости друг от друга. В части техники одни способны постичь тайны природы и максимум создать лишь опытные образцы изобретений, но не могут полноценно внедрить их в жизнь другие отличаются большей активностью и в борьбе за материальные блага а иногда за выживание, имея определённую власть, в силу своего менталитета, могут стимулировать деятельность первых, однако сами, как правило, не способны к созданию нового из-за разрозненности знаний, связанной отсутствием системного взгляда.

Такой человек, даже будучи от природы талантливым, в совершенстве может освоить какие-либо разделы человеческого знания, однако, не способен воспринимать это знание в совокупности, как систему, что не позволяет ему прогнозировать дальнейшее развитие интересующих его процессов и в том числе предвидеть отрицательные для него же последствия. В результате такого взаимодействия развитие техники и вообще материальной культуры идёт не просто быстро, а иногда с ускорением.

Т.е. стимулируется развитие в основном материальной культуры. 4.

Конец работы -

Эта тема принадлежит разделу:

Развитие техники от простейших орудий труда до космонавтики

Техника от греч. tйchne - искусство, мастерство, умение, совокупность средств человеческой деятельности, создаваемых для осуществления процессов.. Основное назначение техники ранее было - частичная или полная замена.. Техника позволяет на основе познания законов природы существенно повысить эффективность трудовых усилий человека..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

В последней трети XVI - начале XVII в. происходит буржуазная революция в Нидерландах, сыгравшая важную роль в развитии капиталистических отношений в протестантских странах. С середины XVII в. (1642-1688) буржуазная революция развертывается в Англии, наиболее развитой в промышленном отношении европейской стране. Эти ранние буржуазные революции были подготовлены развитием мануфактурного производства, пришедшего на смену ремесленному труду. Переход к мануфактуре способствовал быстрому росту производительности труда, поскольку мануфактура базировалась на кооперации работников, каждый из которых выполнял отдельную функцию в расчлененном на мелкие частичные операции процессе производства.

Развитие нового - буржуазного - общества порождает изменения не только в экономике, политике и социальных отношениях, оно меняет и сознание людей. Важнейшим фактором такого изменения обшественного сознания оказывается наука, и прежде всего экспериментально-математическое естествознание, которое как раз в XVII в. переживает период своего становления: не случайно XVII век обычно называют эпохой научной революции.

В XVII в. разделение труда в производстве вызывает потребность в рационализации производственных процессов, а тем самым - в развитии науки, которая могла бы эту рационализацию стимулировать.

Развитие науки Нового времени, как и социальные преобразования, связанные с разложением феодальных общественных порядков и ослаблением влияния церкви, вызвало к жизни новую ориентацию философии. Если в Средние века она выступала в союзе с богословием, а в эпоху Возрождения - с искусством и гуманитарным знанием, то теперь она опирается главным образом на науку.

Начало современному этапу развития науки было положено великими основателями экспериментального и теоретического естествознания, к числу которых причисляют обычно Коперника, Кеплера, Галилея и Ньютона. Обоснование польским астрономом Николаем Коперником, который был каноником собора во Фраенбурге, гелиоцентрической модели солнечной системы получило название коперниканского переворота в мировоззрении. Немец Иоганн Кеплер придал этому перевороту строгую математическую форму, дав миру уравнения эллиптического движения планет вокруг солнца. А уже в следующем, ХVII веке итальянец Галилео Галилей развил экспериментальное естествознание, создал первые измерительные приборы. Англичанин Исаак Ньютон, резюмировал результаты предшественников в знаменитых одноименных законах, будучи одновременно великим теоретиком и замечательным экспериментатором. Это был апофеоз прометеевского прозрения, осознания неограниченных возможностей разума, вырвавшегося на широкий простор научных исследований.

Для понимания проблем, которые стояли перед философией XVII в., надо учитывать, во-первых, специфику нового типа науки - экспериментально-математического естествознания, основы которого закладываются в этот период. И во-вторых, поскольку наука занимает ведущее место в мировоззрении этой эпохи, то и в философии на первый план выходят проблемы теории познания - гносеологии.

Античная и средневековая физика, основы которой заложил Аристотель, не была математической наукой: она опиралась, с одной стороны, на метафизику, а с другой - на логику. Одной из причин того, почему при изучении природных явлений ученые не опирались на математику, было убеждение, что математика не может изучать движение, составляющее главную характеристику природных процессов. В XVII в. усилиями И. Кеплера, Г. Галилея и его учеников - Б. Кавальери и Э. Торричелли - развивается новый математический метод бесконечно малых, получивший впоследствии название дифференциального исчисления. Этот метод вводит принцип движения в саму математику, благодаря чему она оказывается подходящим средством для изучения физических процессов.

Одной из философских предпосылок создания метода бесконечно малых было учение Николая Кузанского о совпадении противоположностей, которое оказало влияние на Галилея и его учеников.

Оставалась, однако, еще одна проблема, которую предстояло решить для того, чтобы стала возможной механика. Согласно античному и средневековому представлению, математика имеет дело с идеальными объектами, какие в чистом виде в природе не встречаются; напротив, физика изучает сами реальные, природные объекты, а потому строго количественные методы математики в физике неприемлемы. Одним из тех, кто взялся за решение этой проблемы, был опять-таки Галилей. Итальянский ученый пришел к мысли, что реальные физические объекты можно изучать при помощи математики, если удастся на основе эксперимента сконструировать идеальные модели этих физических объектов. Так, изучая закон падения тел, Галилей строит эксперимент, вводя понятия абсолютно гладкой (т. е. идеальной) плоскости, абсолютно круглого (идеального) тела, а также движения без сопротивления (движения в пустоте) и т. д. Изучение идеальных образований можно осуществить с помощью новой математики. Таким путем происходит сближение физического объекта с математическим, составляющее предпосылку классической механики.

Совершенно очевидно, что эксперимент имеет мало общего с непосредственным наблюдением, к которому по преимуществу обращалось естествознание предшествующего периода. Неудивительно, что проблема конструирования идеальных объектов, составляющая теоретическую основу эксперимента, стала одной из центральных также и в философии XVII в.

Телеологическое рассмотрение природы было в XVII в. препятствием на пути нового естествознания, а потому и оказывалось предметом наиболее острой критики со стороны ведущих мыслителей этой эпохи. Наука должна открывать механическую причинность природы, а потому следует ставить природе не вопрос "для чего?", а вопрос "почему?".

Первая научная революция в естествознании XVI – XVII веков, ее особенности. Становление классической науки. Ф. Бэкон и Р. Декарт – основоположники философии и методологии науки Нового времени.

Френсис Бэкон - считается основателем опытной науки Нового времени. Он был первым философом, поставившим перед собой задачу создать научный метод. В его философии впервые сформулированы главные принципы, характеризующие философию Нового времени.

С самого начала своей творческой деятельности Бэкон выступил против господствовавшей в то время схоластической философии и выдвинул доктрину "естественной" философии, основывающейся на опытном познании. Взгляды Бэкона сформировались на основе достижений натурфилософии Возрождения и включали в себя натуралистическое миросозерцание с основами аналитического подхода к исследуемым явлениям и эмпиризмом. Он предложил обширную программу перестройки интеллектуального мира, подвергнув резкой критике схоластические концепции предшествующей и современной ему философии.

Понимание науки у Бэкона включало, прежде всего, новую классификацию наук, в основные принципы которой он положил такие способности человеческой души, как память, воображение (фантазия), разум. Критерий успехов наук - те практические результаты, к которым они приводят. Поэтому Бэкон проводит различение двух видов опыта: плодоносного и светоносного. Первый - это такие опыты, которые приносят непосредственную пользу человеку, светоносный - те, цель которых состоит в познании глубоких связей природы, законов явлений, свойств вещей. Второй вид опытов Бэкон полагал более ценными, так как без их результатов невозможно осуществить плодоносные опыты. Недостоверность получаемого нами знания обусловлена, считает Бэкон, сомнительной формой доказательства, которая опирается на силлогистическую форму обоснования идей, состоящую из суждений и понятий.

Опытно-индуктивный метод Бэкона состоял в постепенном образовании новых понятий путем истолкования фактов и явлений природы. Только с помощью такого метода, по мнению Бэкона можно открывать новые истины, а не топтаться на месте.

В индуктивный метод Бекона в качестве необходимых этапов входят сбор фактов и их систематизация. Бэкон выдвинул идею составления 3-х таблиц исследования: таблиц присутствия, отсутствия, и промежуточных ступеней.

В индуктивный метод Бэкона входит и проведение эксперимента. При этом важно варьировать эксперимент, повторять его, перемещать из одной области в другую, менять обстоятельства на обратные и связывать с другими. После этого можно перейти к решающему эксперименту.

В теории познания, для Бэкона, главное - исследовать причины явлений. Причины могут быть разными - или действующими, которыми занимается физика, или конечными, которыми занимается метафизика.

Методология Бэкона в значительной степени предвосхитила разработку индуктивных методов исследования в последующие века, вплоть до XIX века однако Бэкон в своих исследованиях недостаточно подчеркивал роль гипотезы в развитии знания, хотя в его времена уже зарождался гипотетико-дедуктивный метод осмысления опыта, когда выдвигается то или иное предположение, гипотеза и из нее выводятся различные следствия. При этом дедуктивно осуществляемые выводы постоянно соотносятся с опытом. В этом отношении большая роль принадлежит математике, которой Бэкон не владел в достаточной степени, да и математическое естествознание в то время только формировалось.

Несмотря на то, что он придавал большое значение науке и технике в жизни человека. Бэкон считал, что успехи науки касаются лишь "вторичных причин", за которыми стоит всемогущий и непознаваемый Бог. При этом Бэкон все время подчеркивал, что прогресс естествознания, хотя и губит суеверия, но укрепляют веру. Он утверждал, что "легкие глотки философии толкают порой к атеизму, более же глубокие возвращают к религии".

Влияние философии Бэкона на современное ему естествознание и последующее развитие философии огромно. Его аналитический научный метод исследования явлений природы, разработка концепции необходимости ее экспериментального изучения сыграли свою положительную роль в достижениях естествознания последующих веков. Логический метод Бэкона дал толчок развитию индуктивной логики. Классификация наук Бэкона была положительно воспринята в истории наук и даже положена в основу разделения наук французскими энциклопедистами. Хотя углубление рационалистической методологии в дальнейшем развитии философии снизило после смерти Бэкона его влияние в XVII веке, в последующие века идеи Бэкона приобрели свое новое звучание. Они не потеряли своего значения вплоть до XX века. Некоторые исследователи даже рассматривают его как предшественника современной интеллектуальной жизни и пророка прагматической концепции истины. Имеется в виду его высказывание: "Что в действии наиболее полезно, то и в знании наиболее истинно".

Декарт - французский философ и математик, являясь одним из основоположников "новой философии", основатель картезианства, был глубоко убежден, что на истину "... натолкнется скорее отдельный человек, чем целый народ". При этом он отталкивался от "принципа очевидности", при котором всякое знание должно было проверяться с помощью естественного "света разума". Это предполагало отказ от всех суждений принятых на веру.

Великий философ, предложивший свою систему координат в математике - декартова - прямоугольная система координат (хотя у Декарта были и косоугольными и произвольными), предложил и точку отсчета для общественного сознания. По Декарту научное знание должно было быть построено, как единая система, в то время как до сих пор оно было лишь собранием случайных истин.

Самосознание у Декарта не замкнуто на себя и открыто Богу, который выступает источником мышления: все смутные идеи - продукт человека (а поэтому ложны), все ясные идеи идут от Бога, следовательно истинны. Материя по Декарту делима до бесконечности (атомов и пустоты не существует), а движение объяснял с помощью понятия вихрей. Данные предпосылки позволили Декарту отождествить природу с пространственной протяженностью, таким образом, оказалось возможным изучение природы представить как процесс ее конструирования (как, например, геометрические объекты). В отличие от Бэкона, Декарт ищет обоснование знания не столько в сфере его практической реализации, сколько в сфере самого знания.

Науку по Декарту конструирует некоторый гипотетический мир и этот вариант мира (научный) равносилен всякому другому, если он способен объяснить явления, данные в опыте т.к. это Бог является "конструктором" всего сущего, и он мог воспользоваться для осуществления своих замыслов и этим (научным) вариантом конструкции мира. Такое понимание мира Декартом как системы тонко сконструированных машин снимает различие между естественным и искусственным. Впоследствии аналогичный принцип был заложен в теорию моделирования разума - кибернетику: "Ни одна система не может создать систему сложнее себя самой". Таким образом, если мир - механизм, а наука о нем - механика, то процесс познания есть конструирование определенного варианта машины мира из простейших начал, которые находятся в человеческом разуме. В качестве инструмента Декарт предложил свой метод, в основу которого легли следующие правила: 1. Начинать с простого и очевидного; 2. Путем дедукции получать более сложные высказывания; 3. Действовать таким образом, чтобы не упустить ни одного звена (непрерывность цепи умозаключений) для чего нужна интуиция, которая усматривает первые начала, и дедукция, которая дает следствия из них.

Как истинный математик Декарт поставил математику основой и образцом метода, и в понятии природы оставил только определения, которые укладываются в математические определения - протяжение (величина), фигура, движение. Важнейшими элементами метода являлись измерение и порядок. Понятие цели Декарт изгнали из своего учения т.к. было устранено понятие души (как посредника между неделимым умом (духом) и делимым телом). Декарт отождествил ум и душу, называя воображение и чувство модусами ума. Устранение души в ее прежнем смысле позволило Декарту противопоставить две субстанции природу и дух, и превратить природу в мертвый объект для познавания (конструирования) и использования человеком, но при этом возникла серьезная проблема философии Декарта - связи души и тела, и раз все есть суть механизмы - попытался решить ее механистически: в "шишковидной железе" (где находится вместилище души по Декарту) механические воздействия, передаваемые органами чувств достигают сознания.

«Роджер Бэкон , развивая взгляды Гроссетеста , своего учителя, настаивал на том, что истины (заключения) любого вида - интуиции, основанные на авторитете, теологии, естествознания, даже если они используют математические доказательства, должны проверяться на опыте и поэтому необходимо создание универсальной экспериментальной науки.

Обычного дедуктивного доказательства никогда не достаточно. Оно может решить проблему, но не способно убедить ум, который признаёт свидетельство либо прямой инспекции (внешнего опыта, или эксперимента), либо внутренней интуиции сверхприродных истин.

«Установив основания мудрости латинян в обладании знанием языков математики и оптики, теперь я намереваюсь обратиться к основаниям опытной науки, поскольку без опыта ничто не может быть познано достаточным образом. В самом деле, имеются два познания: с помощью аргументации и с помощью опыта. Аргумент даёт заключение и вынуждает нас соглашаться с заключением, но не даёт твёрдой уверенности и не устранит сомнение так, чтобы разум успокоился в созерцании истины, если он не обнаружит её опытным путем, ибо многие обладают аргументами в отношении познаваемого, но поскольку не имеют о нём опыта, его отвергают, а потому не следуют благу и не избегают вреда».

Универсальная экспериментальная наука, считает Бэкон, совершенно неизвестна основной массе исследователей. Поэтому он может убедить других в её полезности, только «показав одновременно её силу и её особенности». Таких особенностей, названных прерогативами, он насчитывает три. Они призваны подчеркнуть существенное преимущество экспериментальной науки перед спекулятивными и творческими науками.

Первое преимущество состоит в том, что универсальная экспериментальная наука «...исследует наиболее важные заключения всех прочих наук. Ибо они знают, как открыть свои принципы с помощью эксперимента, но к своим заключениям приходят на основании доказательств, основанных на этих же принципах. Если же они хотят получить конкретную и полную проверку своих заключений, необходимо чтобы они получали ее с помощью данной благородной науки. Действительно, математика обладает универсальным опытом в проверке своих заключений с помощью построения фигур и счёта, который применим ко всем наукам и данной экспериментальной науке, поскольку ни одну науку нельзя познать без математики. Но если мы обратимся к результатам, которые характерны именно для данной дисциплины, совершенны и убедительны для неё, необходимо учитывать аргументы науки, называемой экспериментальной»".

Иными словами, первая прерогатива требует, чтобы дедуцированные из объяснительных принципов следствия любой науки подвергались независимой и прямой экспериментальной проверке. Это увеличивает их надёжность и повышает достоверность самих объяснительных принципов. Для Аристотеля , напомним, было достаточно одной дедукции в качестве объяснения или предсказания наблюдаемого явления.

В качестве показательного примера использования первой прерогативы А. Кросби называет попытку открытия Бэконом причины радуги. Сначала Бэкон собрал все явления, схожие с радугой. В это множество попали: преломление солнечного света в кристаллах, в капельках росы на листьях, в водяных брызгах от вращающегося мельничного колеса, от вёсел. Затем он исследовал само явление радуги, обратив внимание на то, что она всегда появляется в облаках или тумане. Объединив наблюдение, астрономическую теорию и измерения с помощью астролябии, он установил, что радуга возникает в противоположной стороне от Солнца, что в центре радуги глаз наблюдателя и Солнце располагаются всегда на прямой линии и что имеется явная связь между высотой радуги и высотой Солнца над горизонтом. Бэкон показал, что лучи, возвращающиеся от радуги в глаз, образуют угол в 42 градуса с лучами, исходящими от Солнца в сторону радуги. Чтобы объяснить все эти факты, он принял точку зрения Аристотеля , изложенную последним в Метеорологии, что радуга - это основание конуса, вершину которого образует Солнце, и осью, исходящей от него через глаз наблюдателя к центру радуги. В зависимости от высоты Солнца меняется основание конуса, т. е. размер радуги. Это объясняет различие размеров радуги в разное время года. Кроме того, из теории Бэкона следует, что размеры и цвета радуги различны для разных наблюдателей. Радуга движется вместе с наблюдателем относительно неподвижных деревьев, домов и т. п. Поэтому для тысячи наблюдателей, расположенных в один ряд, доказывает Бэкон, на самом деле существует тысяча различных радуг.

Второе преимущество состоит в том, что всеобщая экспериментальная наука способна активно и систематически использовать эксперимент для увеличения объема эмпирических данных всех наук и познаваемых явлений. Тем самым она способна открывать истины, которые недоступны из-за их частной природы другим наукам. «Оно (второе достоинство - Прим. И.Л. Викентьева) заключается в том, что только эта госпожа теоретических наук может представить великие истины в рамках этих наук, каковых истин данные науки сами по себе никоим образом достичь не могут. Поэтому данные истины не относятся к сущности спекулятивных наук, но находятся всецело вне их, хотя формулируются в их рамках, поскольку не являются их началами и заключениями».

Согласно третьему преимуществу, всеобщая экспериментальная наука способна создавать новую технику сбора и анализа данных, испытания гипотез, хранения и модификации старых средств и умений, конструирования новых. «Третье достоинство этой науки заключено в её особых свойствах, благодаря которым она своей собственной силой исследует тайны природы, не соотносясь с другими науками. И таковое состоит в двух вещах: в познании будущего, прошедшего и настоящего, а также в удивительных вещах, в коих она превосходит в способности суждения мнения общепринятой астрономии... И эта мудрость изобретена в качестве идеального лекарства против человеческого невежества и неблагоразумия: в самом деле, трудно обрести точные и удовлетворительные астрономические инструменты и ещё сложнее - достоверные таблицы, те, именно в которых указаны уравненные движения планет. И сложно пользоваться этими таблицами, а ещё сложнее - инструментами. Но эта опытная наука находит определения и пути, с помощью которых легко отвечает на любой вопрос, насколько это возможно для отдельной способности философии, и посредством коих показывает нам формы сил небесных тел и импрессии небесных тел в этом мире - без всяких трудностей, присущих общепринятой астрономии».

Таким образом, только универсальная экспериментальная наука способна в полной мере исследовать секреты природы, открывать знание прошлого и будущего. Бэкон полагает, что три прерогативы вместе очерчивают метод научного познания более эффективный и надежный, чем аристотелевский. Новый метод делает акцент на систематическом сборе данных, существенном расширении класса проверяемых следствий, творческом характере эксперимента, на отсутствии принципиальных границ между опытом, интеллектом и изобретением в науке.

Предвосхищая теорию идолов Френсиса Бэкона , которая подробно анализируется ниже, Роджер Бэкон указывает на четыре возможных причины ошибочной интерпретации результатов наблюдения и эксперимента. Это - авторитет, обычай (привычка), мнение необразованного большинства и невежество, выдаваемое за знание. Последняя причина, считает Бэкон, самая опасная, так как она лежит в основе всех остальных».

Светлов В.А., История научного метода, М., «Академический Проект»; «Деловая книга», 2008 г., с. 48-52.

На рубеже XVI и XVII столетий, когда закладывались основы новой математики, были заложены также основы экспериментальной физики. Ведущая роль принадлежит здесь Галилею (1564–1642), который не только сделал многочисленные открытия, составившие эпоху, но в своих книгах, письмах и беседах учил современников новому методу получения знаний. Воздействие Галилея на умы было огромно. Другим человеком, сыгравшим важную роль в становлении экспериментальной науки, был Френсис Бэкон (1561–1626), выступивший с философским анализом научного знания и метода индукции.

В отличие от древних греков европейские ученые отнюдь не относились с презрением к эмпирическому знанию и практической деятельности. В то же время они полностью овладели теоретическим наследием греков и уже вступили на путь собственных открытий. Сочетание этих аспектов и породило новый метод. Бэкон пишет:

Те, кто занимались науками, были или эмпириками, или догматиками. Первые, подобно муравью, только собирают и пользуются собранным. Вторые, подобно пауку, из самих себя создают ткань. Пчела же избирает средний способ, она извлекает материал из цветов сада и поля, но располагает и изменяет его собственным умением. Не отличается от этого и подлинное дело философии. Ибо она не основывается исключительно или преимущественно на силах ума и не откладывает в сознание нетронутым материал, извлекаемый из естественной истории и из механических опытов, но изменяет его и перерабатывает в разуме. Итак, следует возложить добрую надежду на более тесный и нерушимый (чего до сих пор не было) союз этих способностей опыта и рассудка .

13.2. Научный метод

Понятие эксперимента предполагает наличие теории. Без теории эксперимента нет, есть только наблюдение. С кибернетической (системной) точки зрения эксперимент - это управляемое наблюдение ; управляющей системой является научный метод, который, опираясь на теорию, диктует постановку эксперимента. Таким образом, переход от простого наблюдения к эксперименту есть метасистемный переход в сфере опыта, и это первый аспект возникновения научного метода; второй его аспект - осознание научного метода как чего-то, стоящего над теорией, иначе говоря, овладение общим принципом описания действительности с помощью формализованного языка, о чем мы говорили в предыдущей главе. В целом возникновение научного метода - это единый метасистемный переход, который создает новый уровень управления, включающий управление наблюдением (постановка эксперимента) и управление языком (разработка теории). Новая метасистема - это и есть наука в современном смысле слова. В рамках этой метасистемы между экспериментом и теорией устанавливаются тесные связи - прямые и обратные. Бэкон описывает их так:

Наш путь и наш метод... состоят в следующем: мы извлекаем не практику из практики и опыт из опыта (как эмпирики), но причины и аксиомы из практики и опытов, а из причин и аксиом - снова практику и опыт, как истинные Истолкователи Природы .

Теперь мы можем дать окончательный ответ на вопрос, что же произошло в Европе в начале XVII в.: произошел крупнейший метасистемный переход, захвативший как языковую, так и неязыковую деятельность. В сфере неязыковой деятельности он предстал в виде экспериментального метода. В сфере языковой деятельности он дал начало новой математике, которая развивается путем метасистемных переходов (эффект лестницы) по линии все углубляющегося самоосознания в качестве формализованного языка, служащего для создания моделей действительности. Этот процесс мы описали в предыдущей главе, не выходя за пределы математики. Теперь мы можем завершить его описание указанием на ту систему, в рамках которой этот процесс становится возможным. Эта система - наука в целом с научным методом в качестве управляющего устройства, т. е. (расшифровывая эту краткую форму выражения) совокупность всех человеческих существ, занимающихся наукой и овладевших научным методом, вместе со всеми используемыми ими предметами. В главе 5, говоря об эффекте лестницы, мы обращали внимание, что он проявляется в том случае, когда существует метасистема Y , которая продолжает оставаться метасистемой по отношению к системам ряда X , X" , X"" , ..., где каждая следующая система образуется путем метасистемного перехода от предыдущей, и которая, оставаясь метасистемой, как раз и обеспечивает возможность метасистемных переходов меньшего масштаба от Х к X" , от X" к X"" и т. д. Такая система Y обладает внутренним потенциалом развития; мы назвали ее ультраметасистемой . При развитии материального производства ультраметасистемой Y является совокупность человеческих существ, обладающих способностью превращать орудие труда в предмет труда. При развитии точных наук ультраметасистемой Y является совокупность людей, овладевших научным методом, т. е. обладающих способностью создавать модели действительности с помощью формализованного языка.

Мы видели, что у Декарта научный метод, взятый в его языковом аспекте, послужил рычагом для реформы математики. Но Декарт не только реформировал математику; развивая тот же аспект того же научного метода, он создал множество теоретических моделей, или гипотез, для объяснения физических, космических и биологических явлений. Если Галилея можно назвать основоположником экспериментальной физики, а Бэкона - ее идеологом, то Декарт - и основоположник, и идеолог теоретической физики. Правда, модели Декарта были чисто механическими (других моделей тогда и не могло быть) и несовершенными, большая часть вскоре устарела. Однако это не так важно, как важно то, что Декарт утвердил принцип построения теоретических моделей. В XIX в., когда были накоплены первоначальные познания в физике и усовершенствован математический аппарат, этот принцип показал всю свою плодотворность.

Мы не сможем здесь даже в беглом обзоре коснуться эволюции идей физики и ее достижений, так же как идей и достижений других естественных наук. Мы остановимся на двух аспектах научного метода, имеющих универсальное значение, а именно на роли общих принципов в науке и на критериях выбора научных теорий, а затем рассмотрим некоторые следствия достижений новейшей физики ввиду их важного значения для всей системы науки и мировоззрения вообще. В заключение этой главы мы обсудим некоторые перспективы развития научного метода.

13.3. Роль общих принципов

Бэкон выдвинул программу постепенного введения теоретических положений («причин и аксиом») все большей и большей общности, начиная с эмпирических единичных данных. Этот процесс он назвал индукцией (т. е. введением) в отличие от дедукции (выведения) теоретических положений меньшей общности из положений большей общности (принципов). Бэкон был большим противником общих принципов, он говорил, что разум нуждается не в крыльях, которые поднимали бы его ввысь, а в свинце, который притягивал бы его к земле. В период «первоначального накопления» опытных фактов и простейших эмпирических закономерностей, а также в качестве противовеса средневековой схоластике эта концепция еще имела некоторое оправдание, но в дальнейшем оказалось, что крылья разуму все-таки нужнее свинца. Во всяком случае, так обстоит дело в теоретической физике. В подтверждение предоставим слово такому несомненному авторитету в этой области, как Альберт Эйнштейн. В статье «Принципы теоретической физики» он пишет:

Для применения своего метода теоретик в качестве фундамента нуждается в некоторых общих предположениях, так называемых принципах, исходя из которых он может вывести следствия. Его деятельность, таким образом, разбивается на два этапа. Во-первых, ему необходимо отыскать принципы, во-вторых, развивать вытекающие из этих принципов следствия. Для выполнения второй задачи он основательно вооружен еще со школы. Следовательно, если для некоторой области, т. е. совокупности взаимозависимостей, первая задача решена, то следствия не заставят себя ждать. Совершенно иного рода первая из названных задач, т. е. установление принципов, могущих служить основой для дедукции. Здесь не существует метода, который можно было бы выучить и систематически применять для достижения цели. Исследователь должен, скорее, выведать у природы четко формулируемые общие принципы, отражающие определенные общие черты множества экспериментально установленных фактов.

В другой статье («Физика и реальность») Эйнштейн высказывается весьма категорически:

Физика представляет собой развивающуюся логическую систему мышления, основы которой можно получить не выделением их какими-либо индуктивными методами из пережитых опытов, а лишь свободным вымыслом.

Слова о «свободном вымысле» означают, конечно, не то, что общие принципы совершенно не зависят от опыта, а то, что они не определяются опытом однозначно. Пример, который Эйнштейн часто приводит, таков. Небесная механика Ньютона и общая теория относительности Эйнштейна построены на одних и тех же опытных фактах. Однако они исходят из совершенно различных, в некотором смысле даже диаметрально противоположных общих принципов, что проявляется и в различном математическом аппарате.

Пока «этажность» здания теоретической физики была невелика, и следствия из общих принципов выводились легко и однозначно, люди не осознавали, что при установлении принципов они имеют определенную свободу. В методе проб и ошибок расстояние между пробой и ошибкой (или успехом) было так невелико, что они не замечали, что пользуются методом проб и ошибок, а полагали, что непосредственно выводят (хотя это и называлось не дедукцией, а индукцией) принципы из опыта. Эйнштейн пишет:

Ньютон, творец первой обширной плодотворной системы теоретической физики, еще думал, что основные понятия и принципы его теории вытекают из опыта. Очевидно, именно в таком смысле нужно понимать его изречение «hypotheses non fingo» (гипотез не сочиняю).

Но со временем теоретическая физика превратилась в многоэтажную конструкцию, и вывод следствий из общих принципов стал делом сложным и не всегда однозначным, ибо часто оказывалось необходимым делать в процессе дедукции дополнительные предположения, чаще всего «непринципиальные» упрощения, без которых невозможно было бы довести расчет до числа. Тогда стало ясно, что между общими принципами теории и фактами, допускающими непосредственную проверку на опыте, существует глубокое различие: первые суть свободные конструкции человеческого разума, вторые - исходный материал, который разум получает от природы. Правда, переоценивать глубину этого различия все-таки не следует. Если отвлечься от человеческих дел и стремлений, то окажется, что различие между теориями и фактами исчезает, - и те и другие являются некоторыми отражениями или моделями действительности вне человека. Различие заключается в уровне, на котором происходит овеществление модели. Факты, если они полностью «деидеологизированы», определяются воздействием внешнего мира на нервную систему человека, которую мы вынуждены рассматривать (пока) как не допускающую переделки, поэтому мы и относимся к фактам как к первичной реальности. Теории - это модели, овеществленные в языковых объектах, которые целиком в нашей власти, поэтому мы можем отбросить одну теорию и заменить ее другой с такой же легкостью, как заменяем устаревший инструмент на более совершенный.

Возрастание абстрактности (конструктности) общих принципов физических теорий, их отдаление от непосредственных опытных фактов приводит к тому, что в методе проб и ошибок все труднее становится найти пробу, имеющую шансы на успех. Разум начинает просто нуждаться в крыльях для воспарения, о чем и говорит Эйнштейн. С другой стороны, увеличение дистанции от общих принципов до проверяемых следствий делает общие принципы в известных пределах неуязвимыми для опыта, на что также часто указывали классики новейшей физики. Обнаружив расхождение между следствиями теории и экспериментом, исследователь оказывается перед альтернативой: искать причины расхождения в общих принципах теории или же где-то на пути от принципов к конкретным следствиям. Вследствие дороговизны общих принципов и больших затрат, необходимых для перестройки теории в целом, сначала всегда пробуют второй путь. Если удается достаточно изящным способом модифицировать вывод следствий из общих принципов так, что они согласуются с экспериментом, то все успокаиваются и проблема считается решенной. Но иногда модификация выглядит явно, как грубая заплата, а порой заплаты наслаиваются друг на друга и теория начинает трещать по всем швам; тем не менее, ее выводы согласуются с данными опыта и она продолжает сохранять свою предсказательную силу. Тогда возникают вопросы: как следует относиться к общим принципам такой теории? Надо ли стремиться заменить их какими-то другими принципами? При какой степени «залатанности» имеет смысл отбрасывать старую теорию?

13.4. Критерии выбора теорий

Прежде всего, заметим, что ясное осознание научных теорий как языковых моделей действительности значительно снижает остроту конкуренции между научными теориями по сравнению с наивной точкой зрения (родственной платонизму), согласно которой языковые объекты теории лишь выражают какую-то реальность и поэтому каждая теория либо «на самом деле» истинна, если эта реальность «на самом деле» существует, либо «на самом деле» ложна, если эта реальность вымышленная. Эта точка зрения порождена перенесением положения, которое имеет место для языка конкретных фактов, на язык понятий-конструктов. Когда мы сравниваем два конкурирующих утверждения: «в этом стакане - чистый спирт» и «в этом стакане - чистая вода», мы знаем, что эти утверждения допускают опытную проверку и то из них, которое не подтвердилось, теряет всякий модельный смысл, всякую долю истинности; оно на самом деле ложное и только ложное. Совсем иначе обстоит дело с утверждениями, выражающими общие принципы научных теорий. Из них выводится множество проверяемых следствий, и если некоторые из них оказываются ложными, то обычно говорят, что к данной сфере опыта исходные принципы (или способы вывода следствий) неприменимы; обычно удается установить и формальные критерии применимости. Поэтому общие принципы в некотором смысле «всегда истинны», точное понятие истинности и ложности неприменимы к ним, а применимо лишь понятие о большей или меньшей их полезности для описания действительных фактов. Подобно аксиомам математики, общие принципы физики - это абстрактные формы, в которые мы стремимся втиснуть природные явления. Конкурирующие принципы отличаются тем, насколько хорошо они это позволяют сделать.

Но что значит хорошо?

Если теория - это модель действительности, то, очевидно, она тем лучше, чем шире область ее применимости и чем больше предсказаний она может сделать. Это и есть первый критерий для сравнения теорий - критерий общности и предсказательной силы теории.

Эти критерии довольно очевидны. Если рассматривать научные теории как нечто стабильное, не подверженное развитию и улучшению, то, пожалуй, трудно было бы выдвинуть в дополнение к этим критериям какие-либо еще. Но человечество непрерывно развивает и улучшает свои теории и это порождает еще один критерий - динамический, который и оказывается решающим. Об этом критерии хорошо сказано Филиппом Франком в книге «Философия науки», и мы приведем его слова.

Если мы посмотрим, какие теории действительно предпочитались из-за их простоты, то найдем, что решающим основанием для признания той или иной теории было не экономическое и не эстетическое, а скорее то, которое часто называлось динамическим. Это значит, что предпочиталась та теория, которая делала науку более динамичной, т. е. более пригодной для экспансии в область неизвестного. Это можно уяснить с помощью примера, к которому мы часто обращались в этой книге: борьба между коперниковской и птолемеевской системами. В период между Коперником и Ньютоном очень много оснований приводилось в пользу как одной, так и другой системы. В конце концов, однако, Ньютон выдвинул теорию движения, которая блестяще объясняла все движения небесных тел (например, комет), в то время как Коперник, так же как и Птолемей, объяснял только движения в нашей планетной системе... Однако законы Ньютона основывались на обобщении коперниковской теории, и мы вряд ли можем представить себе, как они могли бы быть сформулированы, если бы он исходил из птолемеевской системы. В этом, как и во многих других отношениях, теория Коперника была более «динамичной», т. е. имела большее эвристическое значение. Можно сказать, что теория Коперника была математически более «простой» и более динамичной, чем теория Птолемея .

Эстетический критерий, или критерий красоты теории, о котором упоминает Франк, трудно защищать как самостоятельный, независимый от других критериев. Однако он приобретает большое значение как интуитивный синтез всех указанных критериев. Теория представляется ученому красивой, если она достаточно обща и проста и он предчувствует, что она окажется динамичной. Конечно, он может при этом и ошибиться.

13.5. Физика микромира

В физике, как и в чистой математике, по мере возрастания абстрактности теорий укоренялось понимание их языкового характера. Решающий толчок этот процесс получил после того, как в начале XX в. физика вторглась в пределы мира атомов и элементарных частиц и были созданы теория относительности и квантовая механика. Особенно большую роль сыграла квантовая механика. Эту теорию вообще невозможно понять, если не напоминать себе постоянно, что она представляет собой лишь языковую модель микромира, а не изображение того, как он выглядел бы «на самом деле», если бы можно было бы увидеть в микроскоп с чудовищным увеличением, и что такого изображения нет и быть не может. Поэтому представление о теории как о языковой модели действительности стало составной частью современной физики, стало необходимым физикам для успешной работы. В результате среди физиков стало меняться и внутреннее отношение к характеру своей деятельности. Если раньше физик-теоретик ощущал себя открывателем чего-то существовавшего до него и независимо от него, подобно мореплавателю, открывающему новые земли, то сейчас он ощущает себя, скорее, создателем чего-то нового, подобно мастеру, искусно владеющему своей профессией и создающему новые здания, машины, инструменты. Это изменение проявилось даже в оборотах речи. О Ньютоне говорят по традиции, что он «открыл» исчисление бесконечно малых и небесную механику; о современном ученом скажут, что он «создал», или «предложил», или «разработал» новую теорию; выражение «открыл» прозвучит архаично. Это, конечно, нисколько не ущемляет достоинства теоретиков, ибо созидание – занятие не менее почетное и вдохновляющее, чем открытие.

Почему же квантовая механика потребовала осознания «языковости» теорий?

Согласно первоначальной атомистической концепции атомы представлялись просто очень маленькими частицами вещества, маленькими тельцами, имеющими, в частности, определенную форму и цвет, от которых зависят физические свойства и цвет больших скоплений атомов. Атомная физика начала XX в. перенесла понятие атома («неделимый») на элементарные частицы - электроны и протоны (к которым вскоре добавился нейтрон), а слово «атом» стало обозначать конструкцию, состоящую из атомного ядра (оно, по первоначальной гипотезе, являлось скоплением протонов и электронов), вокруг которого вращаются электроны, как планеты вокруг Солнца. Такое представление о строении вещества считалось гипотетическим, но чрезвычайно правдоподобным. Сама гипотетичность понималась в том смысле, о котором мы говорили выше: планетарная модель атома должна быть либо истинной, либо ложной. Если она истинна (а в этом почти не было сомнений), то электроны - это «на самом деле» маленькие частички вещества, которые описывают определенные траектории вокруг ядра. Правда, по сравнению с атомами древних элементарные частицы уже стали утрачивать некоторые, казалось бы, совершенно необходимые для частиц вещества свойства. Стало ясно, что понятие цвета совершенно неприменимо к электронам и протонам; не то, чтобы мы не знали, какого они цвета, а просто вопрос этот не имеет смысла, ибо цвет есть результат взаимодействия со светом по крайней мере атома в целом, а точнее - скопления многих атомов. Возникали также сомнения относительно понятий о форме и размерах электронов. Но святая святых представления о материальной частице - наличие у частицы в каждый момент времени определенного положения в пространстве - оставалось несомненным и само собой разумеющимся.

13.6. Соотношение неопределенностей

Квантовая механика разрушила это представление. Она была вынуждена это сделать под напором новых экспериментальных данных. Оказалось, что элементарные частицы ведут себя при определенных условиях не как частицы, а как волны, но при этом они не «размазываются» по большой области пространства, а сохраняют свои малые размеры и свою дискретность, размазывается же лишь вероятность их обнаружения в той или иной точке пространства.

Рис. 13.1. Дифракция электронов

Рассмотрим в качестве иллюстрации . На нем изображена электронная пушка, посылающая электроны определенного импульса на диафрагму, за которой расположен экран. Диафрагма сделана из непрозрачного для электронов материала, но имеет два отверстия, через которые электроны и попадают на экран. Экран покрыт веществом, которое светится под действием электронов, так что в том месте, куда попал электрон, происходит вспышка. Поток электронов из пушки достаточно редкий, так что каждый электрон проходит через диафрагму и фиксируется на экране независимо от других. Расстояние между отверстиями в диафрагме во много раз больше размеров электронов, полученных любыми оценками, но сравнимо по порядку с величиной h /p , где h - константа Планка, а p - импульс электрона, т. е. произведение его скорости на массу.

Таковы условия эксперимента. Результатом его является распределение вспышек на экране. Первый вывод из анализа результатов эксперимента таков: электроны попадают в различные точки экрана, и предсказать, в какую точку попадет каждый электрон, невозможно, можно только предсказать вероятность попадания в ту или иную точку, т. е. среднюю плотность вспышек после попадания в экран очень большого числа электронов.

Но это еще полбеды. Можно представить себе, что различные электроны пролетают в разных местах отверстий в диафрагме, испытывают различной силы влияния со стороны краев отверстий и поэтому отклоняются по-разному. Настоящие неприятности возникают тогда, когда мы начинаем исследовать среднюю плотность вспышек на экране и сравнивать ее с теми результатами, которые получаются, когда мы закрываем одно из отверстий в диафрагме. Если электрон - это маленькая частица материи, то, попадая в район диафрагмы, он либо поглощается, либо проходит через одно из двух отверстий. Так как отверстия диафрагмы расположены симметрично относительно электронной пушки, в среднем половина электронов проходит через каждое отверстие. Значит, если мы закроем одно из отверстий и пропустим через диафрагму миллион электронов, а затем закроем второе отверстие, но откроем первое и пропустим еще миллион электронов, то мы должны получить такую же среднюю плотность вспышек, как если бы мы пропустили через диафрагму с двумя отверстиями два миллиона электронов. Но оказывается, что это не так! При двух отверстиях распределение получается иным, оно содержит максимумы и минимумы, как при дифракции волн.

Рассчитать среднюю плотность вспышек можно с помощью квантовой механики, связав с электронами так называемую волновую функцию, представляющую собой некое воображаемое поле, интенсивность которого пропорциональна вероятности наблюдаемых событий.

У нас отняло бы слишком много места описание всех попыток согласовать представление об электроне как об «обычной» частице (такие частицы стали называть классическими в отличие от квантовых) с экспериментальными данными об их поведении. Этому вопросу посвящена обширная литература, как специальная, так и популярная. Все такие попытки оказались безуспешными. Выяснились следующие две вещи.

Во-первых, если одновременно измеряется координата квантовой частицы (любой, не обязательно электронов) по некоторой оси х и импульс в этом направлении р , то ошибки измерения, которые мы обозначим через x ; и p соответственно, подчиняются соотношению неопределенностей Гейзенберга:

∆x × ∆p ≥ h .

Никакими ухищрениями обойти это соотношение нельзя. Чем точнее мы пытаемся измерить координаты, тем больше оказывается разброс по величине импульса р , и наоборот. Соотношение неопределенностей есть универсальный закон природы, но, так как постоянная Планка h весьма мала, при измерениях с телами макроскопического размера оно роли не играет.

Во-вторых, представление о том, что на самом деле квантовые частицы движутся по каким-то вполне определенным траекториям, т. е. в каждый момент времени на самом деле имеют вполне определенные координату и скорость (а значит, и импульс), которые мы просто не можем точно измерить, наталкивается на непреодолимые логические трудности. Напротив, принципиальный отказ от приписывания квантовой частице реальной траектории и принятие положения, что самое полное описание состояния частиц - это задание ее волновой функции, приводят к логически безупречной, а математически простой и изящной теории, которая блестяще согласуется с экспериментальными фактами; в частности, из нее немедленно вытекает соотношение неопределенностей. Эта теория - квантовая механика. В уяснении физических и логических основ квантовой механики и в ее философском осмыслении главную роль сыграла деятельность крупнейшего ученого-философа нашего времени Нильса Бора (1885–1962).

13.7. Наглядные и знаковые модели

Итак, у электрона не существует траектории. Самое большое, что можно сказать об электроне, - это указать его волновую функцию, квадрат которой даст нам вероятность обнаружения электрона вблизи той или иной точки пространства. В то же время мы говорим, что электрон - материальная частица определенных (и очень маленьких) размеров. Смешение этих двух представлений, которого потребовали опытные факты, оказалось делом очень нелегким, и до сих пор все еще находятся люди, которые отвергают обычную интерпретацию квантовой механики (принятую вслед за школой Бора подавляющим большинством физиков) и желают во что бы то ни стало вернуть квантовым частицам их траекторию. Откуда же такая настойчивость? Ведь экспроприация у электронов цвета прошла совершенно безболезненно, а с логической точки зрения признание неприменимости к электрону понятия траектории принципиально ничем не отличается от признания неприменимости понятия цвета. Различие здесь в том, что при отказе от понятия цвета мы проявляем известную долю лицемерия. Мы говорим, что у электрона нет цвета, а сами представляем его в виде этакого серенького (или блестящего - это дело вкуса) шарика. Отсутствие цвета мы заменяем на произвольный цвет, и это нисколько не мешает использованию нашей модели. По отношению к положению в пространстве этот фокус не проходит. Представление об электроне, который в каждый момент где-то находится, мешает пониманию квантовой механики и приходит в противоречие с опытными данными. Здесь мы вынуждены полностью отказаться от наглядно-геометрического представления о движении частицы. Это и вызывает болезненную реакцию. Мы настолько привыкли соединять пространственно-временную картину с истинной реальностью, с тем, что существует объективно и независимо от нас, что нам очень трудно поверить в объективную реальность, которая не укладывается в эти рамки. И мы снова и снова спрашиваем себя: но ведь если электрон не «размазан» в пространстве, то на самом деле он где-то должен находиться?

Нужна упорная работа мысли, чтобы признать и прочувствовать бессмысленность этого вопроса. Прежде всего, надо отдать себе отчет в том, что все наши знания и теории суть вторичные модели действительности, т. е. модели первичных моделей, каковыми являются данные чувственного опыта. Эти данные несут на себе неизгладимый отпечаток устройства нашей нервной системы, а так как пространственно-временные понятия заложены в самых нижних этажах нервной системы, все наши ощущения и представления, все продукты нашего воображения не могут выйти за рамки пространственно-временных картин. Тем не менее, эти рамки можно до известной степени расширить. Но это надо делать не путем иллюзорного движения «вниз» к объективной действительности, «какая она есть независимо от наших органов чувств», а путем движения «вверх», т. е. построения вторичных знаковых моделей действительности.

Разумеется, знаки теории сохраняют непрерывное пространственно-временное бытие, как и первичные данные опыта. Но в отношениях между теми и другими, т. е. в семантике теории, мы можем позволить себе значительную свободу, если будем руководствоваться логикой новых экспериментальных фактов, а не привычной пространственно-временной интуицией. И мы можем построить такую знаковую систему, которая в своем функционировании никак не связана наглядными представлениями, а подчинена единственно условию адекватного описания действительности. Квантовая механика и является такой системой. Квантовая частица в этой системе - не серенький или блестящий шарик и не геометрическая точка, а некоторое понятие, т. е. функциональный узел системы, который вместе с другими узлами обеспечивает описание и предвидение реальных опытных фактов: вспышек на экране, показаний приборов и т. д.

Возвратимся к вопросу о том, как «на самом деле» движется электрон. Мы видели, что из-за соотношения неопределенностей эксперимент в принципе не может дать на него ответа. Значит, в качестве «внешней части» физической модели действительности этот вопрос бессмыслен. Остается приписать ему чисто теоретический смысл. Но тогда он теряет непосредственную связь с наблюдаемыми явлениями и выражение «на самом деле» становится чистым надувательством! Всегда, когда мы выходим за пределы сферы восприятия и объявляем, что «на самом деле» имеет место то-то и то-то, мы движемся не вниз, а вверх - строим пирамиду языковых объектов и только вследствие обмана зрения нам кажется, что мы углубляемся в область, лежащую ниже чувственного опыта. Выражаясь метафорически, плоскость, отделяющая чувственный опыт от реальности, является абсолютно непроницаемой и, пытаясь разглядеть, что под нею, мы видим лишь перевернутое отражение пирамиды теорий. Это не значит, что истинная реальность непознаваема и наши теории не являются ее моделями; надо помнить только, что все эти модели лежат по сию сторону чувственного опыта и бессмысленно сопоставлять отдельным элементам теорий призрачные «реальности» по ту сторону, как это делал, например, Платон. Представление об электроне как о маленьком шарике, движущемся по траектории, - такая же конструкция, как и сцепление знаков квантовой теории. Оно отличается только тем, что включает пространственно-временную картину, которой мы по привычке приписываем призрачную реальность с помощью бессмысленного в данном случае выражения «на самом деле».

Переход к сознательному построению знаковых моделей действительности, не опирающихся на какие-либо наглядные представления о физических объектах, - большое философское завоевание квантовой механики. Фактически физика стала знаковой моделью со времен Ньютона и именно своей знаковости она была обязана успехами (численные расчеты); однако наглядные представления присутствовали в качестве необходимого элемента. Теперь они стали необязательными, и это расширило класс возможных моделей. Те, кто хотят во что бы то ни стало вернуть наглядность, хотя видят, что теория лучше работает без нее, призывают на деле просто к сужению класса моделей. Вряд ли им это удастся. Их можно сравнить с тем чудаком, который в паровоз запрягал лошадь, ибо хотя он и видел, что повозка движется без лошади, признать такое положение нормальным было выше его сил. Знаковые модели - это паровоз, который вовсе не нуждается в лошади наглядных представлений для каждого из своих понятий.

13.8. Крушение детерминизма

Второй важный результат квантовой механики, имеющий общефилософское значение, - это крушение детерминизма. Детерминизм - это понятие философское. Этим именем называют воззрение, согласно которому все события, происходящие в мире, имеют вполне определенные причины и происходят с необходимостью, т. е. не произойти не могут. Попытки уточнить это определение обнаруживают в нем логические дефекты, которые мешают точной формулировке этого воззрения в виде научного положения без введения каких-либо дополнительных представлений об объективной реальности. В самом деле, что значит «события имеют причины»? Разве можно указать какое-то «конечное» число причин данного события и сказать, что других причин нет? И что значит, что событие «не могло не произойти»? Если только то, что оно произошло, то утверждение обращается в тавтологию.

Однако философский детерминизм может получить более точное истолкование в рамках научной теории, претендующей на универсальное описание реальности. И действительно, он получил такое истолкование в рамках механицизма - научно-философской концепции, возникшей на базе успехов классической механики в приложении к движениям небесных тел. Согласно механистической концепции мир - это трехмерное евклидово пространство, заполненное множеством элементарных частиц, которые движутся по некоторым траекториям. Между частицами действуют силы, зависящие от их расположения друг относительно друга, а движение частиц подчиняется законам механики Ньютона. При таком представлении о мире его точное состояние (т. е. координаты и скорости всех частиц) в некоторый фиксированный момент времени однозначно определяет точное состояние мира в любой другой момент. Знаменитый французский математик и астроном П.Лаплас (1749–1827) выразил это положение следующими словами:

Ум, которому были бы известны для какого-либо данного момента все силы, одушевляющие природу, и относительное положение всех ее составных частей, если бы вдобавок он оказался достаточно обширным, чтобы подчинить эти данные анализу, обнял бы в одной формуле движения величайших тел Вселенной наравне с движениями мельчайших атомов: не осталось бы ничего, что было бы для него недостоверным, и будущее, так же как и прошедшее, предстало бы перед его взором .

Эта концепция получила название лапласовского детерминизма . Она является законным и неизбежным следствием механистической концепции мира. Правда, с современной точки зрения формулировка Лапласа нуждается в некотором уточнении, так как мы не можем признать законными понятия всеведущего разума и абсолютной точности измерения. Но ее легко модернизировать, практически не меняя смысла. Мы говорим, что если известны с достаточной точностью координаты и импульсы всех частиц в достаточно большом объеме пространства, то можно рассчитать поведение любой системы в любом заданном интервале времени с любой заданной точностью. Из этой формулировки, как и из первоначальной формулировки Лапласа, можно сделать вывод, что все будущие состояния Вселенной предопределены. Неограниченно повышая точность и охват измерений, мы неограниченно удлиняем сроки предсказаний. Так как никаких принципиальных ограничений на точность и охват измерений, т. е. таких ограничений, которые вытекали бы не из ограниченности человеческих возможностей, а из природы объектов измерения, не существует, мы можем представить себе предельный случай и заявить, что на самом деле все будущее мира определено уже сейчас и абсолютно однозначно. Здесь выражение «на самом деле» приобретает вполне отчетливый смысл; наша интуиция легко признает законность этого «на самом деле» и сопротивляется его дискредитации.

Итак, механистическая концепция мира приводит к представлению о полной детерминированности явлений. Но это противоречит субъективному ощущению свободы выбора, которым мы обладаем. Отсюда два выхода: признать ощущение свободы выбора «иллюзорным» или же признать механистическую концепцию негодной в качестве универсальной картины мира. Сейчас уже трудно сказать, в какой пропорции разделялись на эти две точки зрения мыслящие люди «доквантовой» эпохи. Если подходить к вопросу с современной позиции, то, даже не зная ничего о квантовой механике, надо решительно встать на вторую точку зрения. Мы понимаем сейчас, что механистическая концепция, как и любая иная концепция, является лишь вторичной моделью мира по отношению к первичным данным опыта, поэтому непосредственные данные опыта всегда обладают приоритетом перед любой теорией. Ощущение свободы выбора есть первичный опытный факт, как и другие первичные факты духовного и чувственного опыта. Теория не может отвергнуть этого факта, она может лишь сопоставить с ним какие-то новые факты - процедура, которую мы при выполнении определенных условий называем объяснением факта. Объявить свободу выбора «иллюзорной» так же бессмысленно, как объявить человеку, у которого болит зуб, что его ощущение «иллюзорно». Зуб может быть совершенно здоров, а ощущение боли - быть результатом раздражения определенного участка мозга, однако от этого оно не становится «иллюзорным».

Квантовая механика разрушила детерминизм. Прежде всего, оказалось ложным представление об элементарных частицах как о маленьких тельцах, движущихся по определенным траекториям, а, следовательно, рухнула и вся механистическая картина мира - такая понятная, привычная и, казалось бы, совершенно несомненная. Физики XX в. уже не могут ясно и убедительно, как это умели физики XIX в., рассказать людям, что на самом деле представляет собой мир, в котором они живут. Но детерминизм рухнул не только как часть механистической концепции, но и как часть любой картины мира. В принципе можно было бы представить себе такое полное описание (картину) мира, которое включает лишь реально наблюдаемые явления, но дает однозначные предсказания всех явлений, которые когда-либо будут наблюдаться. Теперь мы знаем, что это невозможно. Мы знаем, что существуют ситуации, в которых принципиально невозможно предсказать, какое из множества мыслимых явлений осуществляется в действительности. Более того, эти ситуации являются согласно квантовой механике не исключением, а общим правилом; строго детерминированные исходы являются как раз исключением из правила. Квантово-механическое описание действительности - существенно вероятностное описание, а однозначные предсказания оно включает лишь как предельный случай.

В качестве примера рассмотрим опыт с дифракцией электронов, изображенный на . Условия опыта полностью определены, когда заданы все геометрические параметры установки и начальный импульс электронов, испускаемых пушкой. Все электроны, вылетающие из пушки и попадающие на экран, находятся в равных условиях и описываются одной волновой функцией. Между тем они поглощаются (дают вспышки) в разных точках экрана, и заранее предсказать, в какой точке даст электрон вспышку, невозможно; нельзя даже предсказать, отклонится ли он на нашем рисунке вверх или вниз, можно указать только вероятность попадания в различные участки экрана.

Позволительно, однако, задать вопрос: почему мы уверены, что если квантовая механика не может предсказать точку попадания электрона, то и никакая будущая теория не сможет сделать этого?

На этот вопрос мы дадим не один, а целых два ответа; вопрос вполне заслуживает такого внимания.

Первый ответ можно назвать формальным. Он таков. Квантовая механика основана на том принципе, что описание с помощью волновой функции является максимально полным описанием состояний квантовой частицы. Этот принцип в виде вытекающего из него соотношения неопределенностей подтвержден огромным числом экспериментов, интерпретация которых содержит понятия только низкого уровня, непосредственно связанные с наблюдаемыми величинами. Выводы квантовой механики, включающие более сложные математические расчеты, подтверждены еще большим числом экспериментов. И нет решительно никаких указаний на то, что мы должны усомниться в этом принципе. Но он равнозначен невозможности предсказаний точного исхода опыта. Например, чтобы указать точку на экране, куда попадает электрон, надо знать о нем больше, чем дает волновая функция.

Второй ответ мы начнем с того, что попытаемся понять, почему нам никак не хочется согласиться с невозможностью предсказания точки, куда попадет электрон. Столетия развития физики приучили людей к мысли, что движение неодушевленных тел регулируется исключительно внешними по отношению к ним причинами и что путем достаточно тонкого исследования эти причины можно всегда обнаружить, подсмотреть их. Это убеждение было вполне оправдано, пока считалось возможным подсматривать за системой, не влияя на нее, что имело место в опытах над макроскопическими телами. Представьте себе, что на рассеиваются не электроны, а пушечные ядра и что вы изучаете их движение. Вы видите, что в одном случае ядро отклоняется вверх, а в другом - вниз, и вы не желаете верить, что это происходит само по себе, а убеждены, что различие в поведении ядер объясняется какой-то реальной причиной. Вы снимаете полет ядра на кинопленку или предпринимаете еще какие-то действия и, в конце концов, находите такие явления A 1 и A 2 , связанные с полетом ядра, что при наличии A 1 ядро отклоняется вверх, а при наличии A 2 - вниз. И вы говорите, что A 1 - причина отклонения ядра вверх, а A 2 - причина отклонения вниз. Возможно, что ваша камера окажется несовершенной или вам просто надоест исследование и вы не найдете искомой причины. Но вы все-таки останетесь в убеждении, что на самом деле причина существует, т. е. если бы вы получше посмотрели, то явления A 1 и A 2 были бы обнаружены.

Как же обстоит дело в опыте с электронами? Вы снова видите, что электрон в одних случаях отклоняется вверх, в других - вниз и в поисках причины пытаетесь проследить за его движением, подсмотреть за ним. Но тут оказывается, что вы не можете подсмотреть за электроном, не влияя на его судьбу самым катастрофическим образом. Чтобы «увидеть» электрон, надо направить на него поток света. Но свет взаимодействует с веществом порциями, квантами, которые подчиняются тому же самому соотношению неопределенностей, что и электроны, и другие частицы. Поэтому с помощью света, а также с помощью любых других средств исследования выйти за пределы соотношения неопределенностей не удается. Пытаясь уточнить координату электронов с помощью фотонов, мы либо сообщаем ему такой большой и неопределенный импульс, который портит весь эксперимент, либо измеряем координату так грубо, что не узнаем о ней ничего нового. Таким образом, явлений A 1 и A 2 , т. е. причин, по которым электрон в одних случаях отклоняется вверх, а в других случаях вниз, не существует в действительности. А утверждение, что «на самом деле» какая-то причина есть, теряет всякий научный смысл.

Итак, существуют явления, у которых причин нет, точнее, существует ряд возможностей, из которых одна осуществляется без всякой причины. Это не значит, что принцип причинности вообще следует отбросить: в том же опыте если отключить электронную пушку, то вспышки на экране вообще исчезнут и причиной их исчезновения будет отключение пушки. Но это значит, что его надо существенно ограничить по сравнению с тем, как он понимался в классической механике и как он до сих пор понимается обыденным сознанием. У некоторых явлений причин нет, их надо принимать просто как нечто данное. Таков уж мир, в котором мы живем.

Второй ответ на вопрос о причинах нашей уверенности в существовании непредсказуемых явлений состоит в том, что с помощью соотношения неопределенностей мы уясняем себе не только массу новых фактов, но и природу того перелома в отношении причинности и предсказуемости, который происходит при вторжении в микромир. Мы видим, что вера в абсолютную причинность проистекала из молчаливого предположения о наличии бесконечно тонких средств исследования, «подсматривания» за объектом. Но, дойдя до элементарных частиц, физики обнаружили, что существует минимальный квант действия, измеряемый постоянной Планка, и это создает порочный круг при попытках детализировать сверх меры описание одной частицы с помощью другой. И абсолютная причинность рухнула, а вместе с ней и детерминизм. С общефилософской точки зрения представляется вполне естественным, что если не существует бесконечной делимости материи, то не существует и бесконечной детальности описания, так что крушение детерминизма представляется более естественным, чем если бы он сохранился.

13.9. «Сумасшедшие» теории и метанаука

Успехи квантовой механики, о которых мы говорили выше, относятся главным образом к описанию нерелятивистских частиц, т. е. частиц, движущихся со скоростями, много меньшими, чем скорость света, так что эффектами, связанными с теорией относительности (релятивистскими эффектами), можно пренебречь. Именно нерелятивистскую квантовую механику мы имели в виду, когда говорили о ее полноте и логической стройности. Нерелятивистская квантовая механика достаточна для описания явлений атомного уровня, но физика элементарных частиц высоких энергий требует создания теории, совмещающей идеи квантовой механики и теории относительности. До сих пор на этом пути достигнуты лишь частичные успехи; единой и последовательной теории элементарных частиц, объясняющей огромный материал, накопленный экспериментаторами, не существует. Попытки построить новую теорию путем непринципиальных исправлений старой теории не приводят к значительным результатам. Создание удовлетворительной теории элементарных частиц упирается в чрезвычайную своеобразность этой области явлений, происходящих как бы в совсем ином мире и требующих для своего описания совершенно необычных понятий, в самой основе расходящихся с привычной нам понятной схемой.

В конце 50-х годов Гейзенберг предложил новую теорию элементарных частиц, ознакомившись с которой Бор сказал, что она вряд ли окажется верной, потому что она «недостаточно сумасшедшая». Теория действительно не получила признания, а меткое замечание Бора стало известно всем физикам и даже попало в популярную литературу. Словечко «сумасшедшая» естественным образом ассоциировалось с эпитетом «странный», применяемым к миру элементарных частиц. Но означает ли «сумасшедшая» только «странная», «необычная»? Пожалуй, если бы Бор сказал «недостаточно необычная», афоризма не получилось бы. Слово «сумасшедшая» вносит оттенок «шальная», «взявшаяся неизвестно откуда» и блестяще характеризует нынешнюю ситуацию в теории элементарных частиц, когда всеми признается необходимость глубокой перестройки теории, но, как к ней приступить, неизвестно.

Возникает вопрос: неужели «странность» мира элементарных частиц, неприменимость к нему нашей интуиции, выработанной в макромире, обрекает нас отныне и навечно на блуждание в темноте?

Вдумаемся в природу возникших трудностей. Принцип создания формализованных языковых моделей действительности не пострадал при переходе к изучению микромира. Но если колесики этих моделей - физические понятия - брались в своей основе из нашего повседневного макроскопического опыта и лишь уточнялись путем формализации, то для нового «странного» мира нужны новые «странные» понятия, которые взять неоткуда и которые придется, следовательно, изготовлять заново, да еще и соединить их должным образом в целостную схему. На первом этапе исследования микромира одно из таких колесиков - волновая функция нерелятивистской квантовой механики - было изготовлено сравнительно легко, опираясь на уже существовавший математический аппарат, служивший для описания макроскопических явлений (механика материальной точки, механика сплошных сред, теория матриц). Физикам просто повезло: они нашли прообразы необходимого им колесика в двух (совершенно различных) колесиках макроскопической физики и составили из них «кентавра» - квантовое понятие волны-частицы.

Однако нельзя все время рассчитывать на везение. Чем глубже мы проникаем в микромир, тем сильнее отличаются необходимые понятия-конструкты от привычных понятий макроскопического опыта и тем меньше вероятность соорудить их с ходу, без всяких инструментов, без всякой теории. Следовательно, мы должны подвергнуть научному анализу саму задачу построения научных понятий и теорий, т. е. совершить очередной метасистемный переход . Чтобы квалифицированно построить определенную физическую теорию, нам нужна общая теория построения физических теорий (метатеория), в свете которой прояснится путь решения нашей конкретной задачи. Сравнение наглядных моделей старой физики с лошадью, а абстрактных знаковых моделей с паровозом, можно развить следующим образом. Лошади предоставлены в наше распоряжение природой. Они растут и размножаются сами по себе, и чтобы использовать их, не нужно знать их внутреннее устройство. Но паровоз мы должны построить сами. Для этого мы должны понять принципы его устройства и физические законы, лежащие в их основе, а также иметь какие-то инструменты для работы. Пытаясь построить теорию «странного» мира, не имея метатеории физических теорий, мы уподобляемся человеку, который задумал построить паровоз голыми руками или построить самолет, не имея представления о законах аэродинамики.

Итак, созрел очередной метасистемный переход. Физика требует... хочется сказать «метафизики», но, к счастью для нашей терминологии, нужная нам метатеория является таковой по отношению к любой естественнонаучной теории, имеющей высокую степень формализации, поэтому ее правильнее назвать метанаукой . Этот термин обладает тем недостатком, что создает впечатление, будто метанаука есть нечто, принципиально лежащее вне науки, в то время как в действительности новый уровень иерархии, создаваемый этим метасистемным переходом, надо, конечно, включить и в общее тело науки, расширяя тем самым это тело. Ситуация здесь такая же, как с термином метаматематика; ведь метаматематика - это тоже часть математики. Но поскольку термин «метаматематика» был все-таки принят, можно считать приемлемым и термин «метанаука». Впрочем, поскольку важнейшая часть метанаучного исследования - исследование понятий теории, можно предложить также термин концептология .

Основную задачу метанауки можно сформулировать так. Дана некая совокупность или некий генератор фактов. Каким образом построить теорию, эффективно описывающую эти факты и делающую правильные предсказания?

Если мы хотим, чтобы метанаука вышла за рамки общих рассуждений, то надо строить ее как полноценную математическую теорию, а для этого ее объект - естественнонаучная теория - должен предстать в формализованном (пускай упрощенном - такова цена формализации) виде, подвластном математике. Представленная в таком виде научная теория есть формализованная языковая модель, механизм которой составляет иерархическая система понятий - точка зрения, которую мы приводили на протяжении всей книги. С этой точки зрения создание математической метанауки представляется очередным и естественным метасистемным переходом, совершая который мы делаем предметом изучения формализованные языки в целом, причем не только в отношении их синтаксиса, но также - и главным образом - с точки зрения семантики, с точки зрения их приложения к описанию действительности. К этому шагу нас подводит весь путь развития физико-математической науки.

Впрочем, до сих пор мы в своих рассуждениях исходили из потребностей физики. А как обстоит дело с точки зрения чистой математики?

Если физики-теоретики знают, что им нужно, но сделать могут немного, то «чистых» математиков можно, скорее, упрекнуть в том, что они сделать могут много, но не знают, что им нужно. Нет спору, многие чисто математические работы нужны для придания связности и стройности всему зданию математики, и смешно было бы требовать от каждой работы немедленных «практических» приложений. Но все-таки математика создается для познания действительности, а не с эстетическими или спортивными целями, подобно шахматам, и даже самые высокие ее этажи нужны, в конечном счете, лишь постольку, поскольку они способствуют достижению этой цели.

Вероятно, рост здания математики ввысь нужен всегда и представляет собой безусловную ценность. Но математика разрастается также и вширь, и все труднее становится определить, что не нужно, а что нужно, и если нужно, то в какой степени. Математическая техника развита сейчас настолько, что сконструировать в рамках аксиоматического метода несколько новых математических объектов и исследовать их свойства стало чуть ли не таким же обыкновенным, хотя и не всегда легким делом, как для древнеегипетских писцов произвести вычисления над дробями. Но, кто знает, понадобятся ли эти объекты? Возникает потребность в теории приложения математики, а это по существу и есть метанаука. Следовательно, развитие метанауки - это направляющая и организующая задача по отношению к более конкретным математическим задачам.

До создания эффективной метанауки пока еще далеко. Сейчас трудно представить даже ее общие контуры. Чтобы они прояснились, необходимо выполнить еще много подготовительных работ. Физики должны овладеть «бурбакизмом», прочувствовать игру математических структур, которая приводит к возникновению богатых аксиоматических теорий, пригодных для детального описания реальности. Они должны вместе с математиками научиться раскладывать знаковые модели на отдельные кирпичики, чтобы складывать из них нужные им блоки. И, конечно, необходимо развитие техники проведения формальных выкладок над произвольными символьными выражениями (а не только числами) с помощью электронных вычислительных машин. Подобно тому, как переход от арифметики к алгебре происходит только после полного освоения техники арифметических вычислений, так и переход к теории создания произвольных символьных систем требует высокой техники действий над символьными выражениями, требует практического снятия проблемы выполнения громоздких формальных выкладок. Внесут ли новые методы вклад в разрешение тех конкретных трудностей, которые стоят сейчас перед теорией элементарных частиц, или же они будут раньше разрешены ручными, «дедовскими» методами, неизвестно, да это, в конце концов, и не важно, ибо, несомненно, появятся новые трудности. Так или иначе, вопрос о создании метанауки стоит на повестке дня. Рано или поздно он должен быть решен, и тогда люди получат новое оружие для покорения самых странных фантастических миров.

Bacon F. Novum Organum , Great books of the western world. Encyclopedia Britannica, 1955. Aphorism 95. P. 126.

Bacon F. Ор. cit. Aphorism 117. Р. 131.

Cм. сборник: Эйнштейн А. Физика и реальность . М.: Наука, 1965. Следующие ниже цитаты взяты также из этого сборника.

Frank P. Philosophy of science . Englewood Cliffs (New Jersey): Prentice-Hall, 1957.

Лаплас П. Опыт философии теории вероятностей . М., 1908. С. 9.