Картина мира в системе научного знания

Новые возможности решения вопроса о соотношении научной картины мира и теории открывались в процессе анализа структуры науки под углом зрения организации идеальных объектов, образующих смысл различных типов высказываний ее языка[51]. В этом подходе язык науки рассматривался в качестве гетерогенной иерархически организованной системы, где высказывания непосредственно формулируются относительно идеальных объектов, репрезентирующих в познании реальные объекты, их свойства, связи и отношения. Тогда различным слоям эмпирического и теоретического языка должны соответствовать различные типы идеальных объектов, которые выступают в качестве абстракций, характеризующих исследуемую реальность. Все эти идеальные объекты системно организованы: они образуют сложную иерархическую систему, уходящую корнями в практику.

На эмпирическом уровне изучаемая предметная область представлена вначале структурой реальных экспериментов и ситуаций наблюдения, которые неявно выделяют из переплетения множества связей и отношений действительности отдельные связи, являющиеся предметом исследования. Затем эти же связи фиксирует эмпирическая схема, посредством отношений эмпирических объектов и формулируемых относительно этих объектов фактофиксирующих высказываний.

Эти же связи представлены в теоретическом языке отношениями конструктов частных и фундаментальных теоретических схем и формулировками соответствующих знаков.

Получается, что на разных уровнях исследования одной и той же реальности она предстает в качественно специфических образах и формах описания.

Чем дальше движется познание от реальных экспериментов и наблюдений к их теоретическим описаниям, тем сложнее и специфичнее становится язык этого описания.

И здесь возникает важная эпистемологическая и методологическая проблема: что позволяет соотносить эти различные описания и модели с одной и той же исследуемой реальностью? Что связывает все эти языки описания в целостную систему языка науки?

Ответ на эти вопросы и приводит к обнаружению в системе научного знания особой подсистемы идеальных объектов, образующих в своих связях дисциплинарную онтологию (специальную научную картину мира).

Она вводит представления о главных системно-структурных характеристиках предмета соответствующей науки. Отображение на нее как эмпирических, так и теоретических схем обеспечивает связь представленных в этих схемах различных образов реальности и их отнесение к единой предметной области.

Наиболее изученным образцом картины исследуемой реальности является физическая картина мира. Но подобные картины есть в любой науке, как только она конституируется в качестве самостоятельной отрасли научного знания.

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

Аналогично, когда после успехов максвелловской теории в физике утвердилась электродинамическая картина мира, которая сменила механическую, господствовавшую в науке более двух с половиной столетий, то в ней все процессы природы описывались посредством введения особой системы абстракций (идеальных объектов), в качестве которых выступали неделимые атомы и электроны (атомы электричества); мировой эфир, состояния которого рассматривались как электрические, магнитные и гравитационные силы, распространяющиеся от точки к точке в соответствии с принципом близкодействия, абсолютное пространство и время.

Эту картину можно рассматривать в качестве предельно обобщенной модели тех природных объектов и процессов, которые были предметом физического исследования в последней трети XIX века.

За счет отнесения к этой картине эмпирических и теоретических схем классической электродинамики они обретали объективированный статус и воспринимались как отражение характеристик природы.

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

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

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

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

Выявление сложной исторически развивающейся организации идеальных объектов языка науки позволяет по-новому сформулировать проблему соотношения теории и научной картины мира. Теперь она конкретизируется в виде вопросов о различии картины мира и теоретических схем как ядра теории и об особенностях их взаимодействия.

Можно указать на два основных признака, по которым проводится это различие: во-первых, по характеру идеальных объектов, образующих картину мира и теоретические схемы, а следовательно, по специфике языковых средств, которые используются при описании одной и той же реальности; во-вторых, по широте охвата и характеру обобщения изучаемых явлений.

Абстрактные объекты теоретических схем и конструкты картины мира — это разные типы идеальных объектов. Если относительно первых формулируются законы, то относительно вторых — принципы. Абстрактные объекты теоретических схем представляют собой идеализации, и их нетождественность действительности очевидна, тогда как конструкты картины мира также будучи идеализациями, онтологизируются, отождествляются с действительностью. Каждый физик понимает, что материальная точка — это идеализация, поскольку в природе нет тел, лишенных размеров. Но физики XVIII—XIX столетия, принимавшие механическую картину мира, полагали, что неделимый атом реально существует в природе и является ее первокирпичиком.

Аналогичным образом абстракции точечного заряда и векторов электрической и магнитной напряженности в точке достаточно отчетливо выступают в качестве идеализаций. Но электрон (атом электричества), представленный в электродинамической картине мира в виде очень малого заряженного сферического тела, электромагнитное поле как состояние эфира — все эти объекты воспринимались большинством физиков в конце XIX века в качестве реальных субстанций, фрагментов самой природы, существующей независимо от человеческого познания.

Между тем эти абстракции, функционирующие в качестве элементов физической картины мира последней трети XIX века, также представляли собой идеализации, нетождественные действительности, схематизирующие ее. Их границы обнаружились в процессе становления квантовой и релятивистской физики. Выяснилось, что мировой эфир, как его представляли физики конца XIX века, является такой же вымышленной сущностью, как теплород или флогистон. Представление о чистой непрерывности электромагнитного поля и чистой дискретности электронов также претерпело изменения — в физическую картину мира были включены идеи корпускулярно-волнового дуализма как частиц, так и полей.

Теоретические схемы, отличаясь от картины мира, в то же время всегда связаны с ней. Эти связи обеспечиваются особыми процедурами отображения, в процессе которых устанавливается соответствие между признаками идеальных объектов теоретических схем и картины мира. Можно проиллюстрировать такое соответствие на примере соотношения ядра классической теории электромагнитного поля с электродинамической картиной мира.

Благодаря связям между конструктами картины мира и абстрактными объектами теоретических схем они часто могут обозначаться одним термином, который в разных контекстах обретает различные смыслы.

Например, термин “электрон” в законах электродинамики Максвелла—Лоренца обозначал элементарный точечный электрический заряд. Но как описание соответствующего элемента физической картины мира он вводился по признакам “быть крайне малой электрически заряженной частицей, которая присутствует во всех телах”[52], “быть сферическим телом, по объему которого равномерно распределен электрический заряд”[53], “взаимодействовать с эфиром так, что эфир остается неподвижным при движении электронов”[54]. Образы электрона как точечного заряда и как сферической малой заряженной частицы (“атома электричества”) соответствовали различным идеальным объектам и различным смыслам термина “электрон”.

Описание связей между признаками абстрактных объектов теоретических схем и идеальных объектов, образующих картину мира, включается в качестве одного из типов определений в содержание научных понятий. Примером может служить определение в ньютоновской физике массы как количества материи, поскольку полагалось, что в неделимых корпускулах (атомах), из которых построены тела, количество материи сохраняется в соответствии с признаком неделимости и неразрушимости атомов. Научные понятия включают в себя многообразие определений, и их развитие осуществляется как взаимодействие всех типов определений, в том числе возникающих при соотнесении теоретических схем с научной картиной мира[55].

Вот почему на уровне понятий четко нельзя провести различие между картиной мира и теорией, но его можно провести, принимая во внимание специфику идеальных объектов теоретических схем и картины мира, связи которых между собой и с опытом решающим образом влияют на развитие понятийного аппарата науки.

Процедуры отображения теоретических схем на картину мира являются обязательным условием построения теории и обеспечивают ее дальнейшее функционирование, ее применение к объяснению и предсказанию новых фактов. В случае, если законы теории формулируются на языке математики, отображение теоретических схем на картину мира обеспечивает их семантическую (концептуальную) интерпретацию, а отображение на ситуации реального опыта — эмпирическую интерпретацию уравнений.

Эмпирическая интерпретация задает рецептуру связей с опытом величин, фигурирующих в уравнениях. Но только одной этой интерпретации недостаточно для признания теории. Без концептуальной интерпретации ее математического аппарата она не считается завершенной.

В классической физике эти два типа интерпретации возникали совместно, поскольку теория создавалась на базе предварительно введенной и обоснованной опытом картины мира. В современной физике они могут быть разделены во времени. Так случилось, например, при построении квантовой механики. Фундаментальный конструкт ее теоретической схемы “вектор состояния” (-функция) некоторое время не имел эмпирической интерпретации, которая была затем найдена М.Борном. Но именно после этого во многом обострились дискуссии, в которых обсуждались проблемы корпускулярно-волнового дуализма, природы электрона, вопросы, что же отражает -функция в физической реальности? Все они относились к проблематике концептуальной интерпретации и стимулировали развитие квантово-релятивистской картины физического мира.

Картина мира всегда характеризуется большей широтой охвата изучаемых явлений, чем любая отдельно взятая теория. Поэтому на одну и ту же картину мира может отображаться несколько теоретических схем, составляющих ядро различных теорий, в том числе и фундаментальных.

Так, с механической картиной мира были связаны фундаментальные теоретические схемы, лежащие в основании ньютоновской механики, термодинамики, электродинамики Ампера. С электродинамической картиной физического мира соотносились теоретические схемы электродинамики Максвелла—Лоренца и механики Герца. Современная квантово-релятивистская картина мира объединяет все накопленное многообразие фундаментальных физических теорий, классическую и квантовую механику, специальную и общую теорию относительности, термодинамику, классическую и квантовую электродинамику.

Специальная научная картина мира (дисциплинарная онтология) через теоретические схемы опосредованно связана с опытом. Но она имеет и непосредственные связи с эмпирическим уровнем знаний.

Ситуации эксперимента, в которых обнаруживаются и изучаются те или иные явления, представляют собой разновидности деятельности человека. Чтобы интерпретировать эту деятельность в терминах естественного процесса, ее необходимо увидеть как взаимодействие природных объектов, существующих независимо от человека. Именно такое видение задает картина исследуемой реальности. Через отношение к ней ситуации реального эксперимента и их эмпирические схемы обретают объективированный статус. И когда, например, Био и Савар обнаруживали в экспериментах с магнитной стрелкой и прямолинейными проводниками с током, что магнитная стрелка реагирует на электрический ток, то они истолковывали этот феномен как порождение током магнитных сил, применяя тем самым при интерпретации результатов эксперимента представление физической картины мира о существовании электрических и магнитных сил и их распространении в пространстве.

Связи с опытом картины исследуемой реальности состоят не только в том, что она участвует в интерпретации и объяснении результатов опыта, но и в том, что эта картина непосредственно обосновывается опытными фактами.

Основные признаки ее идеальных объектов обязательно должны получить опытное подтверждение, и это является одним из условий их онтологизации. Даже если речь идет об идеализированных признаках, например, о неделимости атома, или абсолютном пространстве и времени в механической картине мира, можно в принципе обнаружить некоторые условия опыта, в которых эти допущения имеют смысл. В диапазоне энергий механического воздействия, с которыми имела дело физика XVII—XIX столетия, действительно невозможно было обнаружить делимость атома.

Что же касается представлений об абсолютном пространстве и времени, то они имели основания в многочисленных наблюдаемых фактах изучения механического движения, свидетельствующих о сохранении пространственных и временных интервалов при переходе от одной инерциальной системы отсчета к другой. Позднее было установлено, что измерительные процедуры с помощью часов и линеек, в рамках которых фиксировались эти характеристики пространственных и временных интервалов, были основаны на идеализирующем допущении о мгновенной передаче сигнала, применяемого наблюдателями при синхронизации часов. Такое допущение было идеализацией, которая имела основание в том, что скорость протекания механических процессов значительно меньше скорости света, который неявно применяется в качестве сигнала, несущего информацию наблюдателям о ходе часов в различных системах отсчета. В силу этого можно было пренебречь конечной скоростью распространения взаимодействия[56].

Выяснение места специальной научной картины мира (дисциплинарной онтологии) в структуре научного знания (ее связи с теориями и опытом) вводит представление о целостной системе знаний научной дисциплины. Специальная картина мира выступает особым системообразующим звеном в многообразии теоретических и эмпирических знаний, которые образуют ту или иную дисциплину (отрасль науки). Именно связи картины мира со всеми типами этих знаний позволяют рассматривать ее как особую форму их систематизации.

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

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

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

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

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

Нетрудно, например, обнаружить, что представления об электрическом флюиде и теплороде, включенные в механическую картину мира в XVIII веке складывались во многом под влиянием предметных образов, почерпнутых из сферы повседневного опыта и производства соответствующей эпохи. Здравому смыслу XVIII столетия легче было согласиться с существованием немеханических сил, представляя их по образу и подобию механических, например, представляя поток тепла как поток невесомой жидкости — теплорода, падающего наподобие водяной струи с одного уровня на другой и производящего за счет этого работу так же, как вода в гидравлических устройствах. Но вместе с тем введение в механическую картину мира представлений о различных субстанциях — носителях сил — содержало и момент объективного знания. Представление о качественно различных типах сил было первым шагом на пути к признанию несводимости всех видов взаимодействия к механическому. Оно способствовало формированию особых, отличных от механического, представлений о структуре каждого из таких видов взаимодействия.

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

Из поля значимых наглядных образов, вырабатываемых в различных сферах культуры, наука постоянно черпает те или иные фрагменты, которые входят в ткань ее картин исследуемой реальности. Образы Вселенной как простой машины, доминировали в развитии механической картины мира XVII—XVIII столетий (мир как часы, мир-механизм), перекликаясь с привычными представлениями о предметных структурах техники эпохи первой промышленной революции.

В современных научных картинах мира все чаще возникают образы самоорганизующегося автомата, которые выступают своеобразной апелляцией к наглядности технических устройств, являющихся сложными саморегулирующимися системами, которые применяются в различных областях техники второй половины XX века.

Сочетание разнородных, но вместе с тем взаимосогласующихся обоснований (эмпирических, теоретических, философских, мировоззренческих) определяет принятие специальных научных картин мира культурой соответствующей исторической эпохи и их функционирование в качестве научных онтологий.

Наглядность представлений научных картин мира обеспечивает их понимание не только специалистами в данной области знания, но и учеными, специализирующимися в других науках, и, даже более широко образованными людьми, не занимающимися непосредственно научной деятельностью. Когда говорят о достижениях науки, влияющих на культуру эпохи, то в первую очередь речь идет не о специальных результатах теоретических и эмпирических исследований, а об их аккумуляции в представлениях научной картины мира. Только в такой форме они могут обрести общекультурный, мировоззренческий смысл.

Даже если взять идеи, которые историческая ретроспекция позволяет зафиксировать как мировоззренчески значимые, то многие из них в первоначальной своей формулировке возникали в качестве специализированных положений, понятных только узкому кругу ученых.

Возьмем, например, утверждение: в формуле ds²=g_mndx_mdx_n величины g_mn, являющиеся непрерывными функциями координат и определяющие метрику четырехмерного многообразия (пространства-времени), одновременно описывают и поле тяготения[57]. Это утверждение выражает основную физическую идею общей теории относительности (ОТО). Но в такой формулировке оно не вызовет широкого человеческого интереса у тех, кто не имеет отношения к теоретической физике. Только перевод данного утверждения на язык физической картины мира и его последующая философская интерпретация обнаруживают глубокие мировоззренческие смыслы, заключенные в эйнштейновском открытии. Включаясь в научную картину мира и получая философское истолкование, представления ОТО о взаимных корреляциях между геометрией физического пространства-времени и характером поля тяготения начинают конфронтировать со свойственным здравому смыслу пониманием пространственно-временнóй структуры мира. Они требуют перестройки укоренившихся в европейской культуре со времени Галилея и Ньютона представлений об однородном, бесконечном эвклидовом пространстве и однородном квазиэвклидовом времени Вселенной, представлений, которые через систему обучения и воспитания превратились в своеобразный мировоззренческий постулат обыденного сознания.

Специальные научные понятия и представления могут обрести мировоззренческий статус и затем отрезонировать в других сферах культуры только через процедуру их соотнесения с научной картиной мира, при этом часто вызывая ее перестройку.

Так обстояло дело не только с теорией относительности, но и со всеми другими открытиями науки, которые меняли научную картину мира и через нее оказывали влияние на систему мировоззренческих установок, ориентирующих человеческую жизнедеятельность.

Общекультурный смысл специальных научных картин мира и возможности их понимания исследователями, работающими в различных науках, выступают условием их синтеза в целостную общенаучную картину мира.