Специфика естественных и технических наук

Выявление специфики технических наук осуществляется обычно следующим образом: технические науки сопоставляются с естественными (и общественными) науками и параллельно рассматривается соотношение фундаментальных и прикладных исследований. При этом могут быть выделены следующие пози­ции:

(1) технические науки отождествляются с прикладным есте­ствознанием;

(2) естественные и технические науки рассматриваются как равноправные научные дисциплины;

(3) в технических науках выделяются как фундаментальные, так и прикладные исследования.

Технические науки и прикладное естествознание

Технические науки нередко отождествляются с прикладным естествознанием[196]. Однако в условиях современного научно-технического развития такое отождествление не соответствует действительности. Технические науки составляют особый класс научных (научно-технических) дисциплин, отличающихся от естественных, хотя между ними существует достаточно тесная связь. Технические науки возникали в качестве прикладных об­ластей исследования естественных наук, используя, но и значи­тельно видоизменяя заимствованные теоретические схемы, раз­вивая исходное знание. Кроме того, это не был единственный способ их возникновения. Важную роль сыграла здесь матема­тика. Нет оснований также считать одни науки более важными и значимыми, чем другие, особенно если нет ясности, что при­нять за точку отсчета.

По мнению Дж. Агасси, разделение науки на фундаменталь­ную и прикладную по результатам исследования слишком три­виально. "Существует, конечно, пересечение, — писал он. — То исследование, которое известно как фундаментальное и которое является чистой наукой в ближайший отрезок времени, в конце концов применяется. Иными словами, фундаментальное иссле­дование — это поиск некоторых законов природы с учетом использования этих законов'*. Это пересечение показывает, что данное разделение не является единственным, но все же, с точки зрения Лгасси, оно является достаточным, только имеет иное основание. Он выделил в науке два рода проблем — дедуцируемости

и применимости — и показал различия в работе ученых-прикладников и изобретателей. В прикладной науке, в отличие от "чистой", проблемой дедуцируемости является поиск начальных условий, которые вместе с данными теориями дают условия, уточняемые практическим рассмотрением. С его точки зрения, "изобретение — это теория» а не практическая деятель­ность, хотя и с практическим концом"[197].

Строго говоря, термин "прикладная наука" является некор­ректным. Обозначая техническую науку в качестве прикладной, исходят обычно из противопоставления "чистой" и прикладной науки. Если цель "чистой" науки — "знать", то прикладной — "делать". В этом случае прикладная наука рассматривается лишь как применение "чистой" науки, которая открывает законы» до­стигая тем самым понимания и объяснения природы[198]. Однако, такой подход не позволяет определить специфику технических наук, поскольку и естественные, и технические науки могут быть рассмотрены как с точки зрения выработки в них новых знаний, так и с позиции приложения этих знаний для решения каких-либо конкретных задач, в том числе — технических. Кроме того, естественные науки могут быть рассмотрены как сфера приложения ~ например, математики. Иными словами, разделение наук по сфере практического применения является относительным.

По мнению Марио Бунге, разделение наук на "чистые" и прикладные все же имеет определенный смысл: "эта линия дол­жна быть проведена, если мы хотим объяснить различия в точке зрения и мотивации между исследователем, который ищет но­вый закон природы, и исследователем, который применяет из­вестные законы к проектированию полезных приспособлений: тогда как первый хочет лучше понять вещи, последний желает через них усовершенствовать наше мастерство"[199].

Как показывают конкретные исторические примеры, в ре­альной жизни очень трудно отделить использование научных знаний от их создания и развития. Как правило, инженеры со­знательно или несознательно используют и формулируют общие утверждения или законы; математика выступает для них обыч­ным аналитическим средством и языком. Инженеры постоянно выдвигают гипотезы и проектируют эксперименты для лабораторной

или натурной проверки этих гипотез. Все это обычно маркируется и воспринимается как наука...[200]

Инженеры используют не столько готовые научные знания, сколько научный метод. Кроме того, в самих технических на­уках постепенно формируется мощный слой фундаментальных исследований, теперь уже фундаментальные исследования с прикладными целями проводятся в интересах самой техники[201]. Всё это показывает условность проводимых границ между фун­даментальными и прикладными исследованиями. Поэтому сле­дует говорить о различии фундаментальных и прикладных ис­следований и в естественных, и в технических науках, а не о противопоставлении фундаментальных и прикладных наук, не­изменно относя к первым из них — естественные, а ко вторым — технические науки.

Технические и естественные науки — равноправные партнеры

Сегодня всё большее число философов техники придержива­ются той, по нашему мнению, единственно верной точки зре­ния, что технические и естественные науки должны рассматри­ваться как равноправные научные дисциплины. Каждая техничес­кая наука — это отдельная и относительно автономная дисцип­лина, обладающая рядом особенностей. Технические науки — часть науки и, хотя они не должны далеко отрываться от техни­ческой практики, не совпадают с ней. Техническая наука обслу­живает технику, но является прежде всего наукой, т.е. направ­лена на получение объективного, поддающегося социальной трансляции знания.

Как показал Э. Лейтон, становление технических наук свя­зано с широким движением в XIX веке — приданием инженер­ному знанию формы, аналогичной науке. Среди результатов этой тенденции было формирование профессиональных об­ществ, подобных тем, которые существовали в науке, появление исследовательских журналов, создание исследовательских лабо­раторий и приспособление математической теории и экспери­ментальных методов науки к нуждам инженерии[202]. Таким обра­зом, инженеры XX века заимствовали не просто результаты на­учных исследований, но также методы и социальные институты научного сообщества. С помощью этих средств они смогли сами

генерировать специфические, необходимые для их профессио­нального сообщества знания. "Современная техника включает ученых, которые "делают" технику и техников, которые работа­ют как ученые". Их работа (если они работают, например, в университете и не выполняют практических обязанностей) явля­ется "чистой" наукой, хотя свои результаты они публикуют в соответствующих технических журналах. "Старая точка зрения, что фундаментальная наука генерирует все знания, которые тех­ник затем применяет, просто не помогает в понимании особен­ностей современной техники"[203].

Действительно, сегодня никого не удивит тот факт, что "целевые исследования, которые проводятся в промышленных лабораториях исследователями, получившими инженерное обра­зование, приводят к важным научным прорывам или что учёные, работающие в университетах или академических цен­трах, приходят к важным технологическим открытиям"[204]. Поэтому технические науки должны в полной мере рассматри­ваться как самостоятельные научные дисциплины, наряду с об­щественными, естественными и математическими науками. Вместе с тем они существенно отличаются от последних по специфике своей связи с техникой,

Технические и естественные науки имеют одну и ту же пред­метную область инструментально измеримых явлений. Хотя они могут исследовать одни и те же объекты, но проводят исследо­вание этих объектов различным образом.

Технические явления в экспериментальном оборудовании естественных наук играют решающую роль, а большинство фи­зических экспериментов является искусственно созданными си­туациями. Объекты технических наук также представляют собой своеобразный синтез "естественного" и "искусственного". Искусственность объектов технических наук заключается в том, что они являются продуктами сознательной целенаправленной человеческой деятельности. Их естественность обнаруживается прежде всего в том, что все искусственные объекты в конечном итоге создаются из естественного (природного) материала. Естественнонаучные эксперименты являются артефактами, а технические процессы — фактически видоизмененными природ­ными процессами[205]. Осуществление эксперимента — это дея­тельность по производству технических эффектов и может быть отчасти квалифицирована как инженерная, т.е. как конструирование

машин, как попытка создать искусственные процессы и состояния, однако с целью получения новых научных знаний о природе или подтверждения научных законов, а не исследова­ния закономерностей функционирования и создания самих тех­нических устройств. Поэтому, указывая на инженерный харак­тер физического эксперимента, не следует при этом упускать из вида тот факт» что и современная инженерная деятельность бы­ла в значительной степени видоизменена под влиянием разви­того в науке Нового времени мысленного эксперимента. Естественнонаучный эксперимент — это не столько конструи­рование реальной экспериментальной установки, сколько преж­де всего идеализированный эксперимент, оперирование с иде­альными объектами и схемами. Так, Галилей был не только изобретателем и страстным пропагандистом использования тех­ники в научном исследовании, но он также переосмыслил и преобразовал техническое действие в физике. Быстрое расшире­ние сферы механических искусств "обеспечило новые контро­лируемые, почти лабораторные ситуации, в которых он мог од­ним из первых наблюдать естественные явления... ... нелегко различимые в чистом состоянии природы"[206]. Цель физики — изолировать теоретически предсказанное явление, чтобы получить его в чистом виде. Вот почему физические науки открыты для применения в инженерии, а технические устройства могут быть использованы для экспериментов в физике.

Технические науки к началу XX столетия составили сложную иерархическую систему знаний — от весьма систематических наук до собрания правил в инженерных руководствах. Некоторые из них строились непосредственно на естествозна­нии (например, сопротивление материалов и гидравлика) и ча­сто рассматривались в качестве особой отрасли физики, другие (как кинематика механизмов) развивались из непосредственной инженерной практики. И в одном, и в другом случае инженеры заимствовали как теоретические и экспериментальные методы науки, так и многие ценности и институты, связанными с их использованием. К началу XX столетия технические науки, вы­росшие из практики, приняли качество подлинной науки, при­знаками которой являются систематическая организация зна­ний, опора на эксперимент и построение математизированных теорий. В технических науках появились также особые фунда­ментальные исследования.

Таким образом, естественные и технические науки — равно­правные партнеры. Они тесно связаны как в генетическом

аспекте, так и в процессах своего функционирования. Именно из естественных наук в технические были транслированы первые исходные теоретические положения, способы представления объектов исследования и проектирования, основные понятия» а также был заимствован самый идеал научности, установка на теоретическую организацию научно-технических знаний, на построение идеальных моделей, математизацию. В то же время нельзя не видеть, что в технических науках все заимствованные из естествознания элементы претерпели существенную трансформацию, в результате чего и возник новый тип организации теоретического знания. Кроме того, технические науки со своей стороны в значительной степени стимулируют развитие естественных наук, оказывая на них обратное воздействие,

Однако сегодня такой констатации уже недостаточно. Для определения специфики технического знания и технических на­ук необходимо анализировать их строение. На этой основе мо­жет быть затем пересмотрена и углублена и сама классификация наук. Не совсем корректно распространенное утверждение, что основой технических наук является лишь точное естествозна­ние, Это утверждение может быть признано справедливым лишь по отношению к исторически первым техническим наукам. В настоящее время научно-технические дисциплины представляют собой широкий спектр различных дисциплин — от самых аб­страктных до весьма специализированных, которые ориентиру­ются на использование знаний не только естественных наук (физики, химии, биологии и т.д.), но и общественных (например, экономики, социологии, психологии и т.п.). Относительно некоторых научно-технических дисциплин вооб­ще трудно сказать, принадлежат ли они к чисто техническим наукам или представляют какое-то новое, более сложное един­ство науки и техники. Кроме того, некоторые части технических наук могут иметь характер фундаментального, а другие ~- при­кладного исследования. Впрочем, то же справедливо и для есте­ственных наук. Творческие и нетворческие элементы имеют ме­сто равно как в естественных, так и в технических науках. Нельзя забывать, что сам процесс практического приложения не является однонаправленным процессом, он реализуется как последовательность итераций и связан с выработкой новых зна­ний.

Фундаментальные я прикладные исследования в технических науках

Прикладное исследование ~ это такое исследование, результа­ты которого адресованы производителям и заказчикам и кото­рое направляется нуждами или желаниями этих клиентов, фун­даментальное — адресовано другим членам научного сообщества. Современная техника не так далека от теории, как это иногда кажется. Она не является только применением существующего научного знания, но имеет творческую компоненту. Поэтому в методологическом плане техническое исследование (т.е. иссле­дование в технической науке) не очень сильно отличается от научного. Дтя современной инженерной деятельности требу­ются не только краткосрочные исследования, направленные на решение специальных задач, но и широкая долговременная программа фундаментальных исследований в лабораториях и институтах, специально предназначенных для развития техни­ческих наук. В то же время современные фундаментальные ис­следования (особенно в технических науках) более тесно связа­ны с приложениями, чем это было раньше.

Для современного этапа развития науки и техники характерно использование методов фундаментальных исследо­ваний для решения прикладных проблем. Тот факт, что иссле­дование является фундаментальным, еще не означает, что его результаты нсутилитарны. Работа же, направленная на приклад­ные цели, может быть весьма фундаментальной. Критериями их разделения являются в основном временной фактор и степень общности. Вполне правомерно сегодня говорить'и о фундамен­тальном промышленном исследовании.

Вспомним имена великих ученых, бывших одновременно инженерами и изобретателями: Д. У. Гиббс — химик-теоретик — начал свою карьеру как механик-изобретатель; Дж. фон Нейман начал как инженер-химик, далее занимался абстрактной матема­тикой и впоследствии опять вернулся к технике; Н. Винер и К. Шеннон были одновременно и инженерами и первоклас­сными математиками. Список может быть продолжен: Клод Луис Навье, инженер французского Корпуса мостов и дорог, проводил исследования в математике и теоретической механике;

Вильям Томсон (лорд Кельвин) удачно сочетал научную карьеру с постоянными поисками в сфере инженерных и технологичес­ких инноваций; физик-теоретик Вильгельм Бьёркнес стал прак­тическим метеорологом...

Хороший техник ищет решения, даже если они еще не пол­ностью приняты наукой, а прикладные исследования и разработки

все более и более выполняются людьми с исходной подго­товкой в области фундаментальной науки.

Таким образом, в научно-технических дисциплинах необхо­димо четко различать исследования, включенные в непосред­ственную инженерную деятельность (независимо от того, в ка­ких организационных формах они протекают), и теоретические исследования, которые мы будем далее называть технической теорией.

Для того, чтобы выявить особенности технической теории, ее сравнивают прежде всего с естественнонаучной. Г. Сколимовский писал: "техническая теория создает реальность, в то время как научная теория только исследует и объясняет ее"[207]. По мнению Ф. Раппа, решительный поворот в развитии технических наук состоял "в связывании технических знаний с математико-естественнонаучными методами"[208]. Этот автор различает также "гипотетико -дедуктивный метод" (идеализированная абстракция) естественнонаучной теории и "проективно-прагматический метод" (общая схема действия) технической науки[209].

Г. Бёме отмечал, что "техническая теория составляется так, чтобы достичь определенной оптимизации"[210]. Для современной науки характерно ее "ответвление в специальные технические теории". Это происходит за счет построения специальных моде­лей в двух направлениях: формулировки теорий технических структур и конкретизации общих научных теорий. Можно рас­смотреть в качестве примера становление химической техноло­гии как научной дисциплины, где осуществлялась разработка специальных моделей, которые связывали более сложные техни­ческие процессы и операции с идеализированными объектами фундаментальной науки. По мнению Бёме, многие первые на­учные теории были, по сути дела, теориями научных инструмен­тов, т.е. технических устройств; например, физическая оптика — это теория микроскопа и телескопа, пневматика — теория насо­са и барометра, а термодинамика — теория паровой машины и двигателя.

Марио Бунге подчеркивал, что в технической науке теория — не только вершина исследовательского цикла и ориентир для дальнейшего исследования, но и основа системы правил, пред­писывающих ход оптимального технического действия. Такая теория либо рассматривает объекты действия (например, маши­ны), либо относится к самому действию (например, к решениям,

которые предшествуют и управляют производством или использованием машин). Бунге различал также научные законы., описывающие реальность, и технические правила, которые опи­сывают ход действия, указывают, как поступать, чтобы достичь определенной цели (являются инструкцией к выполнению дей­ствий). В отличие от закона природы, который говорит о том, какова форма возможных событий,, технические правила являют­ся нормами. В то время, как утверждения, выражающие законы, могут быть более или менее истинными,, правила могут быть бо­лее или менее эффективными. Научное предсказание говорит о том, что случится или может случиться при определенных об­стоятельствах. Технический прогноз, который исходит из техни­ческой теории, формулирует предположение о том, как повли­ять на обстоятельства, чтобы могли произойти определенные события или, напротив, их можно было бы предотвратить[211].

Наибольшее различие между физической и технической тео­риями заключается в характере идеализации; физик может сконцентрировать свое внимание на наиболее простых случаях (например, элиминировать трение, сопротивление жидкости и т.д.), но всё это является весьма существенным для технической теории и должно приниматься ею во внимание. Таким образом, техническая теория имеет дело с более сложной реальностью, поскольку не может элиминировать сложное взаимодействие физических факторов, имеющих место в машине. Техническая теория является менее абстрактной и идеализированной, она более тесно связана с реальным миром инженерии. Специаль­ный когнитивный статус технических теорий выражается в том, что технические теории имеют дело с искусственными устрой­ствами, или артефактами, в то время как научные теории отно­сятся к естественным объектам. Однако противопоставление естественных объектов и артефактов еще не дает реального ос­нования для проводимого различения. Почти все явления, изу­чаемые современной экспериментальной наукой, созданы в ла­бораториях и в этом плане представляют собой артефакты.

По мнению Э. Лейтона, техническую теорию создает особый слой посредников — "ученые-инженеры" или "инженеры-уче­ные". Ибо для того, чтобы информация перешла от одного со­общества (ученых) к другому (инженеров), необходима ее серьезная переформулировка и развитие. Так, Максвелл был одним из тех ученых, которые сознательно пытались сделать вклад в технику (и он действительно оказал на нее большое влияние). Но потребовались почти столь же мощные творческие усилия британского инженера Хэвисайда, чтобы преобразовать

электромагнитные уравнения Максвелла в такую форму, которая могла быть использована инженерами[212]. Таким посредником был, например, шотландский ученый-инженер Рэнкин — ведущая фигура в создании термодинамики и прикладной механики, которому удалось связать практику построения паровых двигателей высокого давления с научными законами. Для такого рода двигателей закон Бойля—Мариотта в чистом виде не применим. Рэнкин доказал необходимость развития промежуточной формы знания — между физикой и техникой. Действия машины должны основываться на теоретических понятиях, а свойства материалов выбираться на основе твердо установленных экспериментальных данных. В паровом двигателе изучаемым материалом был пар, а законы действия были законами создания и исчезновения теплоты, установленными в рамках формальных теоретических понятий. Поэтому работа двигателя в равной мере зависела и от свойств пара (устанавливаемых практически), и от состояния теплоты в этом паре. Рэнкин сконцентрировал свое внимание на том, как законы теплоты влияют на свойства пара. Но в соответствии с его моделью, получалось, что и свойства пара могут изменить действие теплоты. Проведенный анализ действия расширения пара позволил Рэнкину открыть причины потери эффективности двигателей и рекомендовать конкретные мероп­риятия, уменьшающие негативное действие расширения. Модель технической науки, предложенная Рэнкиным, обеспе­чила применение теоретических идей к практическим проблемам и привела к образованию новых понятий на основе объе­динения элементов науки и техники[213].

Технические теории в свою очередь оказывают большое об­ратное влияние на физическую науку и даже в определенном смысле на всю физическую картину мира. Например, (по сути, — техническая) теория упругости была генетической основой модели эфира, а гидродинамика -- вихревых теорий материи.

Таким образом, в современной философии техники исследо­вателям удалось выявить фундаментальное теоретическое иссле­дование в технических науках и провести первичную классифи­кацию типов технической теории. Разделение исследований в технических науках на фундаментальные и прикладные позво­ляет выделить и рассматривать техническую теорию в качестве предмета особого философско-метод алогического анализа и пе­рейти к изучению ее внутренней структуры.

Голландский исследователь П. Кроес утверждал, что теория, имеющая дело с артефактами, обязательно претерпевает изме­нение своей структуры. Он подчеркивал, что естественнонауч­ные и научно-технические знания являются в равной степени знаниями о манипуляции с природой, что и естественные, и технические науки имеют дело с артефактами и сами создают их. Однако между двумя видами теорий существует также фун­даментальное отличие, и оно заключается в том, что в рамках технической теории важнейшее место принадлежит проектным характеристикам и параметрам[214].

Исследование соотношения и взаимосвязи естественных и технических наук направлено также на то, чтобы обосновать возможность использования при анализе технических наук ме­тодологических средств, развитых в философии науки в процес­се исследования естествознания. При этом в большинстве работ анализируются в основном связи, сходства и различия физичес­кой и технической теории (в ее классической форме), которая основана на применении к инженерной практике главным обра­зом физических знаний.

Однако за последние десятилетия возникло множество техни­ческих теорий, которые основываются не только на физике и могут быть названы абстрактными техническими теориями (на­пример, системотехника, информатика или теория проекти­рования), для которых характерно включение в фундаменталь­ные инженерные исследования общей методологии. Для трак­товки отдельных сложных явлений в технических разработках могут быть привлечены часто совершенно различные, логически не связанные теории. Такие теоретические исследования стано­вятся по самой своей сути комплексными и непосредственно выходят не только в сферу "природы", но и в сферу "культуры". "Необходимо брать в расчет не только взаимодействие техни­ческих разработок с экономическими факторами, но также связь техники с культурными традициями, а также психологическими, историческими и политическими факторами"[215]. Таким образом, мы попадаем в сферу анализа социального контекста научно-технических знаний.

Теперь рассмотрим последовательно:

во-первых, генезис тех­нических теорий классических технических наук и их отличие от физических теорий;

во-вторых, особенности теоретико-методологического синтеза знаний в современных научно-технических дисциплинах и,

в-третьих, развитие современной инженерной деятельности и необходимость социальной оценки техники.

Глава 12

ФИЗИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ И ТЕХНИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ. ГЕНЕЗИС КЛАССИЧЕСКИХ ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК