Билет № 5. Процесс естественно-научного познания.

Общие сведения. В основе естественно-научного познания окружающего мира лежит сложная творческая работа, включающая сочетающиеся сознательные и подсознательные элементы. О важной роли подсознательных элементов говорили многие выдающиеся ученые. В частности, А. Эйнштейн подчеркивал: «Нет ясного логического пути к научной истине, ее надо угадать некоторым интуитивным скачком мышления». Особенности и специфика сознательных и подсознательных элементов придают индивидуальный характер решению разными учеными даже одной и той же естественно-научной проблемы. «И хотя представители различных школ считают свой стиль единственно правильным, разные направления дополняют и стимулируют друг друга; истина же не зависит от того, каким способом к ней приближаться», — так считал советский физик-теоретик академик А. Б. Мигдал (1911—1991). Несмотря на индивидуальность и специфику решения научных задач, все же можно назвать вполне определенные правила научного познания: — ничего не принимать за истинное, что не представляется ясным и отчетливым;

— трудные вопросы делить на столько частей, сколько нужно для их разрешения; начинать исследование с самых простых и удобных для по- знания вещей и восходить постепенно к познанию трудных и сложных;

— останавливаться на всех подробностях, на все обращать внимание, чтобы быть уверенным, что ничего не упущено.

Эти правила впервые сформулировал Рене Декарт, французский философ, математик, физик и физиолог. Они составляют сущность метода Декарта, в одинаковой мере применимого как для естественно-научного, так и для гуманитарного познания.

Естественно-научные знания играют важную и определяющую роль в процессе познания. Так, английский физик Дж. К. Максвелл утверждал: «Что касается материальных наук, то они кажутся мне прямой дорогой к любой научной истине... Сумма знаний берет значительную долю своей ценности от идей, полученных путем проведения аналогий с материальными науками...»

Достоверность научных знаний. В процессе развития естествознания всегда возникал и возникает вопрос: в какой мере можно доверять научным результатам, т.е. вопрос о достоверности научных результатов и качестве работы ученого. Приходится констатировать, что научная продукция на своем пути к истине переполнена ошибочными результатами. Вне зависимости от их характера и природы ошибочные результаты не только сдерживают поступательный процесс познания, но и могут в ряде случаев привести к авариям, катастрофам и трагическим последствиям.

Например, относительно недавно американский космический аппарат для исследования Марса потерпел аварию. Причина ее в том, что компьютерные программы для управления тормозными двигателями и для расчета траектории составлялись с учетом разных единиц измерения тяги. Иногда результаты исследований оказываются ошибочными не в том объективном смысле, что некоторые утверждения и представления со временем дополняются, уточняются и уступают место новым и что все естественно-научные экспериментальные результаты сопровождаются вполне определенной абсолютной ошибкой, а в гораздо более простом смысле, когда ошибочные формулы, неверные доказательства, несоответствие фундаментальным законам естествознания и т.п. приводят к неправильным результатам.

Для проверки качества научной продукции проводится ее контроль: экспертиза, рецензирование и оппонирование. Каждый из них направлен на определение достоверности научных результатов. Приведем некоторые цифры, характеризующие эффективность контроля предлагаемых патентуемых материалов. В результате экспертизы 208 975 заявок на изобретения, поданных в Национальный совет изобретений США, выявлено, что всего лишь 8615 (около 4%) из них не противоречило здравому смыслу, а реализовано только 106 (менее 0,05%) заявок. Поистине, как у поэта: «...изводит единого слова ради тысячи тонн словесной руды». До недавнего времени в отечественных академических и центральных отраслевых журналах после рецензирования публиковалась примерно одна из пяти представленных к публикации работ. Добросовестное оппонирование позволяет существенно сократить поток несостоятельных кандидатских и докторских диссертаций.

Вместе с тем следует признать, что экспертиза, рецензирование и оппонирование далеки от совершенства. Можно привести не один пример, когда великие научные идеи отвергались как противоречащие общепринятым взглядам, — это и квантовая гипотеза Макса Планка (1858—1947), и постулаты Нильса Бора (1885—1962) и др. Обобщая свой опыт участия в научной дискуссии и оценивая мнения многих оппонентов, Макс Планк писал: «Великая научная идея редко внедряется путем постепенного убеждения и обращения своих противников, редко бывает, что Саул становится Павлом. В действительности дело происходит так, что оппоненты постепенно вымирают, а растущее поколение с самого начала осваивается с новой идеей...» Научной полемики сознательно избегал Чарлз Дарвин. Об этом на склоне своих лет он писал: «Я очень рад, что избегал полемики, этим я обязан Лейелю... [своему учителю] он убедительно советовал мне никогда не ввязываться в полемику, так как от нее не выходит никакого прока, а только тратится время и портится настроение». Однако дискуссию по существу нельзя полностью исключать как средство постижения истины. Вспомним известное изречение: в споре рождается истина.

В науке и, в особенности, в естествознании есть внутренние механизмы самоочищения. Результаты исследований в областях, мало кому интересных, конечно, редко контролируются. Достоверность их не имеет особого значения: они все равно обречены на забвение. Результаты интересные, полезные, нужные и важные волей-неволей всегда проверяются и многократно. Например, «Начала» Ньютона не были его первой книгой, в которой излагалась сущность законов механики. Первой была книга «Мотус», подвергшаяся жесткой критике Роберта Гука. В результате исправлений с учетом замечаний Гука и появился фундаментальный труд «Начала».

Следует признать, что существующие способы контроля научной продукции малоэффективны, и для науки контроль не столь уж важен, может быть, в сущности и не нужен. Он нужен в большей степени обществу, государству, чтобы не тратить деньги на бесполезную работу исследователей. Большое количество ошибок в научной продукции говорит о том, что приближение к научной истине — сложный и трудоемкий процесс, требующий объединения усилий многих ученых в течение длительного времени. Около двадцати веков отделяют законы статики от правильно сформулированных законов динамики. Всего лишь на десятке страниц школьного учебника умещается то, что добывалось в течение двадцати веков. Действительно, истина гораздо дороже жемчуга.

Истина — предмет познания. Часто встречающееся утверждение: главная цель естествознания — установление законов природы, открытие скрытых истин — явно или неявно предполагает, что истина где-то уже существует в готовом виде, ее надо только найти, отыскать как некое сокровище. Великий философ древности Демокрит еще в V в. до н.э. говорил: «Истина скрыта в глубине (лежит на дне морском)». Что же означает открыть естественно-научную истину в современном понимании?

Это, во-первых, установить причинно-следственную связь явлений и свойств объектов природы, во-вторых, подтвердить экспериментом, опытом истинность полученных теоретических утверждений и, в-третьих, определить относительность естественно-научной истины.

Одна из задач естествознания — объяснить явления, процессы и свойства объектов природы. Слово «объяснить» в большинстве случаев означает «понять». Что обычно подразумевает человек, говоря, например: «Я понимаю свойство познаваемого объекта». Как правило, это означает: «Я знаю, чем обусловлено данное свойство, в чем его сущность и к чему оно приведет». Так образуется причинно-следственная связь: причина — объект — следствие. Количественное описание такой связи служит основой научной теории, характеризующейся четкой логической структурой и состоящей из набора принципов или аксиом и теорем со всеми возможными выводами. По такой схеме строится любая математическая теория. При этом, конечно, предполагается создание специального научного языка, терминологии, системы научных понятий, имеющих однозначный смысл и связанных между собой строгими законами логики.

Так достигается математическая истина. Истинный естествоиспытатель не должен ограничиваться теоретическими утверждениями или выдвинутыми гипотезами для объяснения наблюдаемых явлений или свойств. Он должен подтвердить их экспериментом, опытом и связать их с «действительным ходом вещей». Только так можно приблизиться к естественно-научной истине, которая, как теперь понятно, принципиально отличается от математической истины. После проведения эксперимента, опыта наступает завершающая стадия естественно-научного познания, на которой устанавливаются границы истинности полученных экспериментальных результатов или границы применимости законов, теорий или отдельных научных утверждений.

Результат любого эксперимента, как бы он тщательно не проводился, нельзя считать абсолютно точным. Неточность экспериментальных результатов обусловливается двумя факторами: объективным и субъективным. Один из существенных объективных факторов — динамизм окружающего нас мира: вспомним слова Гераклита — «Все течет, все изменяется; в одну и ту же реку нельзя войти дважды». Другой объективный фактор связан с несовершенством технических средств эксперимента.

Эксперимент проводит человек, органы чувств и интеллектуальные способности которого далеки от совершенства: errare humanum est — ошибаться свойственно человеку (известное латинское выражение) — это и есть субъективный фактор неточности естественно-научных результатов.

Выдающийся естествоиспытатель академик В. И. Вернадский (1863—1945) с уверенностью утверждал: «В основе естествознания лежат только научные эмпирические факты и научные эмпирические обобщения». Напомним: эмпирический подход основан на эксперименте и опыте как определяющих источниках естественно-научного познания.

Вместе с тем он указывал и на ограниченность эмпирических знаний. Теоретические утверждения без эксперимента носят гипотетический характер. Только при подтверждении экспериментом из них рождается истинная естественно-научная теория. Научная теория и эксперимент, или, в обобщенном представлении, наука и практика — вот два кита, на которых держится ветвистое древо познания. «Влюбленные в практику без науки словно кормчий, ступающий на корабль без руля или компаса; он никогда не уверен, куда плывет... Наука — полководец, а практика — солдат», — так сказал Леонардо да Винчи (1452—1519).

Сформулируем три основных положения естественно-научного познания:

1) в основе естественно-научного познания лежит причинно-следственная связь;

2) истинность естественно-научных знаний подтверждается экспериментом, опытом;

3) любое естественно-научное знание относительно.

Эти положения соответствуют трем стадиям естественно-научного познания. На п е р в о й с т а д и и устанавливается причинно-следственная связь в соответствии с принципом причинности. Первое и достаточно полное определение причинности содержится в высказывании Демокрита (р.ок. 470 или 460 г. до н.э.): «Ни одна вещь не возникает беспричинно, но все возникает на каком-нибудь основании и в силу необходимости». В современном понимании причинность означает связь между отдельными состояниями видов и форм материи в процессе ее движении и развития. Возникновение любых объектов и систем, а также изменение их свойств во времени имеют свои основания в предшествующих состояниях материи в процессе ее движения и развития; эти основания называются причинами, а вызываемые ими изменения — следствиями. Причинно-следственная связь — основа не только естественно-научного познания, но и любой другой деятельности человека.

В т о р а я с т а д и я познания заключается в проведении эксперимента и опыта. Естественно-научная истина — это объективное содержание результатов эксперимента и опыта. Критерий естественно-научной истины — эксперимент, опыт. Эксперимент и опыт — высшая инстанция для естествоиспытателей: их приговор не подлежит пересмотру.

Любые естественно-научные знания (понятия, идеи, концепции, модели, теории, экспериментальные результаты и т. п.) ограничены и относительны. Определение границ соответствия и относительности естественно-научных знаний — это т р е т ь я с т а д и я естественно-научного познания. Например, установленная граница соответствия, называемая иногда интервалом адекватности, для классической механики означает, что ее законы описывают движение макроскопических тел, скорости которых малы по сравнению со скоростью света в вакууме. Как уже отмечалось, в основе естествознания лежит эксперимент, который в большинстве случаев включает измерения. Подчеркивая важную роль измерений, Д.И. Менделеев (1834—1907) писал: «Наука началась тогда, когда люди научились мерить; точная наука немыслима без меры». Измерений абсолютно точных не бывает, и в этой связи задача ученого-естествоиспытателя заключается в установлении интервала неточности. При совершенствовании методов измерений и технических средств эксперимента повышается точность измерений и тем самым сужается интервал неточности и экспериментальные результаты приближаются к абсолютной истине. Развитие естествознания — это последовательное приближение к абсолютной естественно-научной истине.