История науки полна сообщений о случайных событиях: случайно были открыты гальванические элементы, радиоактивность, лучи Рентгена, радиоизлучение Галактики, пенициллин, фуксин, почти все химические элементы и многое другое. Более того: почти в каждом экспериментальном открытии есть элемент случайности. Открытие есть обнаружение чего-то нового, неизвестного, необъяснимого с точки зрения существующих научных представлений. Поэтому открытие и оказывается делом случая.
Но случайность и необходимость находятся в неразрывном единстве. В объективной действительности нет таких явлений, которые были бы только необходимыми или только случайными, были бы лишены случайных признаков или необходимой связи. Там, где есть необходимость, всегда есть и случайность, и наоборот: случайность – это скрытая необходимость. Необходимость вообще проявляется через массу случайностей, поэтому наличие случайностей того или иного рода в научных открытиях не может служить аргументом для отрицания закономерностей в развитии науки.
Развитие науки зависит от многих причин, среди которых можно выделить следующие:
• потребности материального производства;
• практические потребности общества;
• экономический строй;
• уровень развития культуры;
• формы общественного сознания;
• достигнутый уровень самой науки.
Значимость этих причин различна. Первичные знания возникали не из теоретических стремлений, а из непосредственных нужд и действий, как бы ощупью, без определенного плана. Поэтому их необходимо было привести в систему, установить взаимосвязь явлений, простейшие закономерности. Так возникли первые зачатки науки как особой отрасли умственной деятельности в рабовладельческих обществах древних Египта, Ассирии, Вавилонии, Греции, Рима. В XVI–XVII веках в ходе исторического развития наука превратилась в производительную силу и важнейший социальный институт, оказывающий влияние на все сферы общества. Объем научной деятельности с XVII века удваивается примерно каждые 10-15 лет. Сюда входят рост открытий, число научных работников, объем научной информации.
Велика роль практики в развитии естествознания. Рассмотрим примеры, когда практические потребности привели к развитию той или иной области естествознания, вылились в целые научные направления.
1. Необходимость руководить земледелием, определять время начала земледельческих работ, потребности мореплавания, связанные с ориентацией ночью в длительных морских путешествиях требовали измерения времени, которое было связано с изучением видимого движения Солнца и других небесных светил. Это способствовало развитию астрономии.
2. Астрономия может развиваться только используя знания математики, что выдвинуло вперед эту науку, причем прежде всего стали развиваться арифметика и элементарная геометрия. Строительство жилищ ставило перед геометрией практические задачи.
3. Человека и животных одолевали различные болезни, с которыми нужно было бороться. Это положило начало развитию медицины и ветеринарии.
4. В то же время успешное лечение болезней человека и животных было невозможно без знаний физиологии, анатомии, ботаники. Таким образом, медицина и ветеринария вызвали к жизни эти науки.
5. Для развития ремесел требовалась наука, которая исследовала бы свойства тел и формы проявления сил природы. Практические потребности, таким образом, стимулировали возникновение и развитие физики.
6. Голландию можно считать страной, где зародилась такая наука, как гидростатика. В этой стране огромное количество озер и рек, поэтому гидротехнические сооружения имели здесь колоссальное значение. А сооружать порты, каналы, плотины невозможно было без знания законов и положений гидростатики.
7. Стремление получить совершенный тип парового двигателя привело к созданию паровой машины Уатта, а желание повысить коэффициент полезного действия паровой машины послужило основой для развития термодинамики Сиди Карно.
8. Широкое распространение паровых машин оказало существенное влияние на открытие закона сохранения и превращения энергии.
9. Оптика тоже оказалась под влиянием практических потребностей. С тех пор как Галилей продемонстрировал значение зрительной трубы для мореплавания, эта область физики стала бурно развиваться. Были созданы бинокли. Желание заглянуть внутрь вещества способствовало появлению микроскопов, а стремление получше рассмотреть звезды – телескопов.
10. История науки убедительно доказывает,– как только обнаруживается практическая потребность в том или ином открытии, сразу начинается интенсивное развитие соответствующей области науки. Так, например, исследование строения атома и атомного ядра шло сравнительно медленно до 1939 г. Итальянский физик Э. Ферми, впервые обнаруживший деление ядер урана, даже не заявил об открытии. Оно было сделано немецкими физиками О. Ганом и Ф. Штрассманом. Когда же обнаружилось, что можно использовать колоссальные запасы энергии, выделяющиеся при распаде атомных ядер, для промышленных и военных целей, размах исследований увеличился в десятки и сотни раз.
11. Огромная отрасль науки – кибернетика – была создана не из чистой любознательности, хотя и вобрала в себя достижения логики. Во время второй мировой войны возникла необходимость наладить средства противовоздушной обороны. Н. Винеру и Дж. Биглоу поручили изучить возможности автоматической регулировки стрельбы орудий. Решению этой проблемы и обязана своим появлением кибернетика.
12. Роль практических потребностей велика в становлении химии. Металлургия и производство лекарств требовали бурного ее развития. Изучение металлов стало вообще источником самых блестящих открытий. Решение проблем горения способствовало созданию целой новой отрасли знания – математической теории и физики горения и взрыва.
13. Развитие хлопчатобумажной промышленности связано с возникновением новых отраслей химической промышленности – производства серной кислоты, соды и хлора, которые были необходимы для обработки хлопка (серная кислота – для соды, а сода – для мыла, без которого невозможна промывка окрашенных тканей). Создание взрывчатых веществ потребовало производства азотной кислоты из чилийской селитры и серной кислоты, следовательно, стали развиваться и эти новые отрасли химической промышленности. Однако не во всех науках, разумеется, можно обнаружить столь очевидную зависимость от практических потребностей.
Люди связаны определенными общественными условиями. Уровень социального развития общества ограничивает возможности ученого. Каждый исследователь – дитя своего времени, поэтому научные открытия совершались людьми, чьи мысли направлялись потребностями века. Например, телефон не был создан раньше XIX века, так как в этом не было необходимости. Рыночные отношения, интенсивно развивающиеся в этом веке, требовали быстрой и качественной информации по телефонным каналам между абонентами, удаленными друг от друга практически на любое расстояние. В 1876 г. А. Г. Белл изобрел телефонный аппарат, а первая телефонная станция была создана в 1878 г. в Нью-Хейвене. Таким образом, телефон был крайне необходим и не мог не появиться именно в это время.
Относительная самостоятельность развития естествознания – не выдумка философов, а закономерность его развития. Она находит свое выражение в стремлении к систематизации накопленного знания, упорядочению этих знаний. Практическое решение возникающих задач может быть осуществлено лишь по мере достижения определенных ступеней самого процесса познания природы. Относительная самостоятельность развития естествознания проявляется в том, что сам процесс познания совершается от явлений – к сущности и от менее глубокой сущности – к более глубокой. В науке одни научные идеи вытекают из других. Так, например, раз физики начали "ковыряться" в атомном ядре, это непременно привело бы к созданию атомной бомбы, что и наблюдалось в действительности. Все физические теории в оптике связаны с развитием учения о природе света, которое прошло сложный и далеко не гладкий путь:
1. Первые теории о природе света были предложены И. Ньютоном (1672-1676) – свет как поток корпускул (частиц) – корпускулярная теория света, – и X. Гюйгенсом (1678) – волновая теория света. Обе теории опирались на одни и те же факты, и каждая по-своему, но одинаково хорошо объясняла их.
2. Изучение света привело к открытию явлений дифракции и интерференции света О. Френелем и Араго (1815-1818), которые склонили чашу весов в сторону волновой теории, так как объяснялись именно с этой точки зрения.
3. Исследования явления поляризации света и доказательство поперечности световых волн О. Френелем (1815-1821) также опирались на эту теорию. Впоследствии эти явления нашли широкое применение в науке и технике.
4. Однако открытие в 1887 г. Г. Герцем явления фотоэффекта и исследование его А. Г. Столетовым в 1888 г. показало, что первый закон фотоэффекта не может быть объяснен с волновой точки зрения.
5. В 1865 г. Дж. Максвелл установил электромагнитную природу света, в 1905 г. А. Эйнштейн создал квантовую теорию света. Обнаружение примерно в это же время Л. де Бройлем волновых свойств у элементарных частиц (дифракции электрона) позволило установить, что свет обладает двойственной природой, т.е. ему присущи и волновые и квантовые свойства, что получило название корпускулярно-волнового дуализма.
Таким образом, относительно независимые исследования привели к более глубокой сущности, но это было установлено не из потребностей производства, хотя в дальнейшем получило колоссальное применение.
Помимо относительной самостоятельности развития науки существует проблема преемственности научных знаний. Наука – продукт деятельности многих поколений людей, она отражает преемственность в развитии материальной культуры. При этом содержание прежних знаний о природе получает дальнейшее развитие и обобщение.
Так, например, одно из основных положений молекулярно-кинетической теории во времена М. Ломоносова гласило: "Все вещества состоят из молекул и атомов". В дальнейшем ученые установили, что молекулы и атомы, в свою очередь, состоят из более мелких элементарных частиц и этот процесс деления все больше углубляется. То есть открытые в конце XIX – начале XX веков такие составные части атома, как электрон, протон, нейтрон, многими физиками рассматривались как абсолютно простые бесструктурные точечные образования, но дальнейшее развитие физики показало чрезвычайную сложность элементарных частиц.
Другой пример. В связи с новыми открытиями в области биологии, раскрытием молекулярных механизмов наследственности и изменчивости, объяснением роли нуклеиновых кислот потребовалось не только дополнение научного аппарата, но и уточнение некоторых теоретических положений о жизнедеятельности.
Зададимся вопросом, что же и как использует наука из предыдущего опыта? Это:
• добытые факты;
• методы исследований;
• гипотезы, теории, понятия.
Наука развивает их дальше. Каждая наука опирается на законы (например, в основе динамики лежат три закона Ньютона); есть законы сохранения энергии, массы и т.д. Эти законы неизбежно переносятся из одной системы в другую. А в новых системах появляются новые законы. Так, например, в микромире появляются законы сохранения спина, барионного, т.е. ядерного заряда, странности и т.п.
Преемственность в развитии идей и принципов естествознания, теорий и понятий, методов и приемов исследования отражает неразрывность всего познания природы. Непонимание этого влечет за собой нигилистическое отношение к естествознанию предшествующих эпох, к утрате способности находить исторические корни современных воззрений.
При соблюдении принципов преемственности содержание прежних знаний о природе получает дальнейшее развитие и обобщение, преодолеваются прежние универсализация, абсолютизация законов и принципов, носящих в действительности лишь ограниченный характер.
Новые идеи, принципы, гипотезы, теории, законы не сразу утверждаются в науке и получают признание (вспомним, например, волновую и квантовую природу света И. Ньютона и X. Гюйгенса). Ученый не сразу находит искомое, идет не прямым путем, а преодолевает ряд заблуждений, ошибок, неправильных взглядов и, наконец, приходит к истине. Эти ошибки и заблуждения в процессе познания не только возможны, но и неизбежны. Никогда не ошибается только очень осторожный ученый, но зато он никогда и не открывает ничего нового.
Развитие техники и возникновение новых средств и методов исследования приводят к открытиям ранее неизвестных в науке явлений, фактов, не укладывающихся в рамки старых представлений. Поэтому необходимым условием развития естествознания является свобода критики, беспрепятственное обсуждение любых спорных вопросов, неясностей, открытое столкновение мнений с целью выяснения истины путем свободных дискуссий, что и способствует творческому решению возникающих проблем. Вот почему огромное значение имеют всякого ранга конференции, школы-семинары, где ученые обмениваются мнениями и сообщают о последних достижениях в той или иной отрасли знаний.