Феномен научных революций

Научные революции и смена типов научной рациональности

В динамике научного знания особую роль играют этапы развития, связанные с перестройкой исследовательских стратегий, задаваемых основаниями науки. Эти этапы получили название научных революций.

Основания науки обеспечивают рост знания до тех пор, пока общие черты системной организации изучаемых объектов учтены в картине мира, а методы освоения этих объектов соответствуют сложившимся идеалам и нормам исследования.

Но по мере развития науки она может столкнуться с принципиально новыми типами объектов, требующими иного видения реальности по сравнению с тем, которое предполагает сложившаяся картина мира. Новые объекты могут потребовать и изменения схемы метода познавательной деятельности, представленной системой идеалов и норм исследования. В этой ситуации рост научного знания предполагает перестройку оснований науки. Последняя может осуществляться в двух разновидностях: а) как революция, связанная с трансформацией специальной картины мира без существенных изменений идеалов и норм исследования; б) как революция, в период которой вместе с картиной мира радикально меняются идеалы и нормы науки.

В истории естествознания можно обнаружить образцы обеих ситуаций интенсивного роста знаний. Примером первой из них может служить переход от механической к электродинамической картине мира, осуществленный в физике последней четверти XIX столетия в связи с построением классической теории электромагнитного поля. Этот переход, хотя и сопровождался довольно радикальной перестройкой видения физической реальности, существенно не менял познавательных установок классической физики (сохранилось понимание объяснения как поиска субстанциональных оснований объясняемых явлений и жестко детерминированных связей между явлениями; из принципов объяснения и обоснования элиминировались любые указания на средства наблюдения и операциональные структуры, посредством которых выявляется сущность исследуемых объектов и т.д.).

Примером второй ситуации может служить история квантово-релятивистской физики, характеризовавшаяся перестройкой классических идеалов объяснения, описания, обоснования и организации знаний.

Новая картина исследуемой реальности и новые нормы познавательной деятельности, утверждаясь в некоторой науке, затем могут оказать революционизирующее воздействие на другие науки. В этой связи можно выделить два пути перестройки оснований исследования: 1) за счет внутридисциплинарного развития знаний; 2) за счет междисциплинарных связей, "прививки" парадигмальных установок одной науки на другую.

Оба эти пути в реальной истории науки как бы накладываются друг на друга, поэтому в большинстве случаев правильнее говорить о доминировании одного из них в каждой из наук на том или ином этапе ее исторического развития.

Перестройка оснований научной дисциплины в результате ее внутреннего развития обычно начинается с накопления фактов, которые не находят объяснения в рамках ранее сложившейся картины мира. Такие факты выражают характеристики новых типов объектов, которые наука втягивает в орбиту исследования в процессе решения специальных эмпирических и теоретических задач. К обнаружению указанных объектов может привести совершенствование средств и методов исследования (например, появление новых приборов, аппаратуры, приемов наблюдения, новых математических средств и т.д.).

В системе новых фактов могут быть не только аномалии, не получающие своего теоретического объяснения, но и факты, приводящие к парадоксам при попытках их теоретической ассимиляции.

Пересмотр картины мира и идеалов познания всегда начинается с критического осмысления их природы. Если ранее они воспринимались как выражение самого существа исследуемой реальности и процедур научного познания, то теперь осознается их относительный, преходящий характер. Такое осознание предполагает постановку вопросов об отношении картины мира к исследуемой реальности и понимании историчности идеалов познания. Постановка таких вопросов означает, что исследователь из сферы специально научных проблем выходит в сферу философской проблематики. Философский анализ является необходимым моментом критики старых оснований научного поиска.

Но кроме этой, критической функции, философия выполняет конструктивную функцию, помогая выработать новые основания исследования. Ни картина мира, ни идеалы объяснения, обоснования и организации знаний не могут быть получены чисто индуктивным путем из нового эмпирического материала. Сам этот материал организуется и объясняется в соответствии с некоторыми способами его видения, а эти способы задают картина мира и идеалы познания. Новый эмпирический материал может обнаружить лишь несоответствие старого видения новой реальности, но сам по себе не указывает, как нужно перестроить это видение.

Перестройка картины мира и идеалов познания требует особых идей, которые позволяют перегруппировать элементы старых представлений о реальности и процедурах ее познания, элиминировать часть из них, включить новые элементы с тем, чтобы разрешить имеющиеся парадоксы и ассимилировать накопленные факты. Такие идеи формируются в сфере философского анализа познавательных ситуаций науки. Они играют роль весьма общей эвристики, обеспечивающей интенсивное развитие исследований. В истории современной физики примерами тому могут служить философский анализ понятий пространства и времени, а также анализ операциональных оснований физической теории, проделанный Эйнштейном и предшествовавший перестройке представлений об абсолютном пространстве и времени классической физики.

Философско-методологические средства активно используются при перестройке оснований науки и в той ситуации, когда доминирующую роль играют факторы междисциплинарного взаимодействия. Особенности этого варианта научной революции состоят в том, что для преобразования картины реальности и норм исследования некоторой науки в принципе не обязательно, чтобы в ней были зафиксированы парадоксы. Преобразование ее оснований осуществляется за счет переноса парадигмальных установок и принципов из других дисциплин, что заставляет исследователей по-новому оценить еще не объясненные факты (если раньше считалось, по крайней мере большинством исследователей, что указанные факты можно объяснить в рамках ранее принятых оснований науки, то давление новых установок способно породить оценку указанных фактов как аномалий, объяснение которых предполагает перестройку оснований исследования). Обычно в качестве парадигмальных принципов, "прививаемых" в другие науки, выступают компоненты оснований лидирующей науки. Ядро ее картины реальности образует в определенную историческую эпоху фундамент общей научной картины мира, а принятые в ней идеалы и нормы обретают общенаучный статус. Философское осмысление и обоснование этого статуса подготавливает почву для трансляции некоторых идей, принципов и методов лидирующей дисциплины в другие науки.

Парадигмальные принципы, модифицированные и развитые применительно к специфике объектов некоторой дисциплины, затем могут оказать обратное воздействие на те науки, из которых они были первоначально заимствованы. В частности, развитые в химии представления о молекулах как соединении атомов затем вошли в общую научную картину мира и через нее оказали значительное воздействие на физику в период разработки молекулярно-кинетической теории теплоты.

На современном этапе развития научного знания в связи с усиливающимися процессами взаимодействия наук способы перестройки оснований за счет "прививки" парадигмальных установок из одной науки в другие все активнее начинают влиять на внутридисциплинарные механизмы интенсивного роста знаний и даже управлять этими механизмами.

8.2. Внутридисциплинарные революции

Внутридисциплинарные научные революции – происходящие в рамках отдельных научных дисциплин. Причинами подобных революций чаще всего служат переходы к изучению новых объектов и применение новых методов исследования.

Наибо­лее знакомыми революциями такого типа являются революции, ко­торые происходят в рамках отдельных научных дисциплин. Рево­люции подобного типа связаны с качественными преобразованиями концептуальной структуры и изменениями картины мира, которые можно наблюдать в истории отдельных наук. Выше в качестве ил­люстрации мы рассматривали революции, которые происходили в рамках такой развитой науки, как физика.

Первая революция в ней произошла с возникновением механи­ки, когда в противовес натурфилософским представлениям антич­ности и схоластическим воззрениям средних веков был осуществ­лен переход к экспериментальному изучению простейшей формы движения материи — механического перемещения земных и небесных тел в пространстве с течением времени. Усилиями таких выдающихся ученых, как Галилей, Кеплер и Ньютон были созданы такие новые на­учные дисциплины, как земная и небесная механика. Одновременно с применением принципов механики к изучению новых явлений и процессов происходило создание механистической картины мира, в основе которой лежали онтологические представления механики Ньютона (рассмотрение тела как материальной точки, движущейся под воздействием силы, мгновенное действие сил в пустом про­странстве, абсолютность пространства и времени и другие).

Однако теоретические принципы и картина мира механики ока­зались явно неприменимыми для исследования электрических и маг­нитных явлений. Новые открытия Эрстеда и Фарадея свидетельство­вали о неразрывной взаимосвязи между электричеством и магнетиз­мом. Они и привели Максвелла к созданию новой электромагнитной теории поля. В связи с этим изменилась и научная картина мира. Место вещества заняло в ней электромагнитное поле, а мгновенная передача сил на расстояние была заменена конечной скоростью пе­редачи воздействия поля от одной точки к ближайшей другой точке.

Революционные изменения, связанные с возникновением теории относительности, коренным образом изменили прежние, классические представления о пространстве и времени. Они опровергли абсолют­ный характер пространства и времени и доказали их относительность, а самое главное — установили взаимосвязь между полями тяготения и геометрией пространства-времени (общая теория относительности).

Переход к исследованию мира мельчайших частиц материи и воз­никновение квантовой механики привели к полному отказу от клас­сических принципов науки и революционному изменению не только прежних научных взглядов, но и мировоззренческих представлений о материи, причинности, необходимости и случайности, возможно­сти и действительности. Все это существенно усложнило научную картину мира.

Аналогичные революционные преобразования происходили не только в развитии физики, но также в химии, в науках о Земле (геология, палеонтология), биологии и других естественных, техни­ческих и социально-гуманитарных науках. Не приводя дальнейших примеров, попытаемся выявить наиболее характерные признаки ре­волюционных изменений, которые происходят в рамках отдельных научных дисциплин.

Внутридисциплинарными механизмами научных революций ча­ще всего служат переходы к изучению новых объектов и применение новых методов исследования. Хотя этому процессу может предшест­вовать изобретение новых средств наблюдения, эксперимента и из­мерения, но подлинные революционные преобразования возникают в результате перехода к исследованию новых объектов. Поскольку же прежние методы объяснения оказываются не в состоянии объяснить свойства новых объектов, то в связи с этим возникают также и но­вые методы их объяснения сначала в форме гипотез, а затем теорий и других концептуальных систем.

Попытка объяснить электрические и магнитные явления с по­мощью принципов механики как невесомых электрических и маг­нитных жидкостей, привела, как мы видели, к парадоксам и проти­воречиям. Поэтому ученые отказались от сведения их к движению вещества и ввели понятие электромагнитного поля.

Введение нового объекта исследования совершенно преобразует картину мира соответствующей дисциплины: вместо вещества в меха­нике выступает поле в электродинамике и элементарные частицы — в квантовой механике. В большей или меньшей степени преобра­зуются также и основания науки, т.е. идеалы, цели, нормы ее иссле­дования. Если идеалами классической физики было точное и одно­значное описание явлений с помощью детерминистических законов механики и электродинамики, то в неклассической физике вследст­вие корпускулярно-волнового дуализма квантовых частиц использу­ются вероятностно-статистические законы. Если в классической фи­зике предполагалось, что точность измерения с развитием измери­тельной техники может безгранично увеличиваться, то в квантовой физике устанавливается определенный предел точности измерения. Согласно принципу неопределенности Гейзенберга, координаты и импульс микрочастицы не могут быть одновременно измерены с высокой степенью точности. Если в классической физике корпус­кулярные и волновые свойства не могут принадлежать одному и тому же объекту, то в квантовой физике все элементарные частицы обладают одновременно корпускулярными и волновыми свойствами (дуализм волны и частицы). Для описания такой новой ситуации Н. Бором был введен особый принцип дополнительностисогласно которому такой дуализм микрообъектов связан с использованием разных приборов для обнаружения корпускулярных и волновых свойств микрообъектов. Эти свойства являются дополнительными друг к другу, поэтому полное представление о них может быть дос­тигнуто только с учетом этой их особенности.

8.3. Научные революции и междисциплинарные взаимодействия

Междисциплинарные научные революции – происходящие в результате взаимодействия и обмена научными идеями между различными научными дисциплинами. На ранних этапах истории науки такое взаимодействие осуществлялось путем переноса научной картины мира наиболее развитой научной дисциплины на новые, еще складывающиеся дисциплины. В современной науке междисциплинарное взаимодействие осуществляется иначе. Теперь каждая наука обладает самостоятельной картиной мира, поэтому междисциплинарное взаимодействие происходит при анализе общих черт и признаков прежних теорий и концепций.

В процессе развития науки происходит постоянное взаимодействие между разными научными дисципли­нами, которое находит свое проявление в обмене научными идеями и методами исследования. На первых этапах истории науки такое взаимодействие осуществляется путем переноса парадигмы и науч­ной картины мира наиболее развитой и сформировавшейся науч­ной дисциплины на новые, еще складывающиеся дисциплины. Та­кие процессы имели место в XVII—XVIII вв., когда лидирующей наукой в естествознании была механика. Поэтому ее теоретические принципы, законы и методы исследования — короче, парадигма — стала переноситься на другие немеханические области, начиная от химии и кончая биологией и социологией.

Еще в XVII в. Р. Бойль, опираясь на атомистическую традицию, стал рассматривать химические реакции как результат взаимодейст­вия мельчайших частиц реагирующих веществ, подчиняющихся за­конам механики Ньютона. Но под влиянием опытных данных он вынужден был допустить, что в реакциях разложения, соединения и замещения атомные частицы остаются неизменными.

Позднее А. Лавуазье разработал более ясную концепцию о взаи­модействии химических элементов, которую можно было назвать од­ной из первых химических картин мира. В ней химическими эле­ментами он называет вещества, которые не могут быть подвержены дальнейшему разложению на составные части. Но самым главным отличием его системы от других было обращение к представлению о химическом «сродстве» элементов, которое характеризует их способ­ность вступать в химические реакции. Хотя в системе Лавуазье со­хранялись многие механические представления, тем не менее она учитывала целый ряд особенностей химических элементов и их спо­собности вступать в реакции друг с другом благодаря определенному «сродству» между собой.

Начало научной химии обычно связывают с учением Д. Дальтона, который построил эту науку на понятиях и принципах атомно-молекулярной теории физики. Он рассматривал химические элементы как особые разновидности атомов, обладающие различным атомным весом, а химические реакции — как процесс соединения, разделе­ния и замещения атомов. Такие представления сближаются с со­временными понятиями химического элемента как совокупности атомов определенного вида или их изотопов, а прежнее «сродство» или валентность элементов рассматривают как результат взаимодей­ствия электронных оболочек атомов.

Сложнее обстояло дело с перенесением механистических прин­ципов на живые существа, принципиально отличные от тел неорга­нической природы. Поэтому здесь для объяснения обращались к механистическим представлениям о разнообразных невесомых флюи­дах, которые использовались для объяснения электрических сил. Так, например, предшественник Ч. Дарвина в создании эволюци­онной теории Ж.-Б. Ламарк считал, что в результате взаимодейст­вия электрических флюидов и теплорода в живом организме созда­ется специфический нервный флюид, который обусловливает все его жизненные процессы, поведение, ощущения и действия.

Таким образом, механическая парадигма и картина мира при формировании и становлении новых естественнонаучных дисциплин выступали в качестве важнейшего фактора междисциплинарного воздействия. Даже социально-гуманитарные науки не избежали тако­го влияния, о чем свидетельствуют труды Ж.О. Ламетри, сравнивав­шего человека с машиной, П. Гольбаха, считавшего возможным объяснить общественные процессы с помощью универсальных ме­ханических законов, А. Сен-Симона, полагавшего закон всемирно­го тяготения Ньютона основой новой науки и философии.

В современной науке междисциплинарное взаимодействие чаще всего происходит совсем иначе. Если раньше парадигма и картина мира лидирующей науки, как мы видели, переносилась на только что формирующиеся науки, то теперь каждая наука обладает как собственной парадигмой, так и самостоятельной картиной мира. Поэтому в настоящее время говорят о междисциплинарной парадигме исследования, которая возникает из анализа и синтеза некоторых общих черт и признаков прежних теорий, концепций и частных па­радигм исследования.

В качестве конкретного примера обратимся к истории форми­рования такого междисциплинарного направления исследований, какой стала кибернетика, как общая парадигма управления в тех­нических системах, живых организмах и обществе. В ней наиболее отчетливо виден новый подход к исследованию различных по кон­кретному содержанию систем управления. Хотя отдельные теории управления существовали и в технике, и в биологии, и в социаль­но-экономических науках, тем не менее, единый, междисциплинарный подход дал возможность раскрыть более глубокие и общие закономерности управления, которые заслонялись массой второсте­пенных деталей при конкретном исследовании частных систем управления.

В рамках кибернетики впервые было ясно показано, что про­цесс управления с самой общей точки зрения можно рассматривать как процесс накопления, передачи и преобразования информации. Само же управление можно отобразить с помощью определенной последовательности алгоритмов, или точных предписаний, посредст­вом которых осуществляется достижение поставленной цели. Вскоре после этого алгоритмы были использованы для решения различных других задач массового характера, например, управления транспорт­ными потоками, технологическими процессами в металлургии и ма­шиностроении, организации снабжения и сбыта продукции, регули­ровании движения и многочисленных других процессов.

Появление быстродействующих компьютеров явилось той необ­ходимой технической базой, с помощью которой можно было обра­батывать разнообразные алгоритмически описанные процессы. Ал­горитмизация и компьютеризация целого ряда производственно-технических, управленческих и других процессов явилась, как из­вестно, одной из составных частей современной научно-технической революции, связавшей воедино новые достижения науки с результа­тами развития техники.