Дифференциация, интеграция и математизация в развитии науки

1. в организации исследований «на стыке» смежных научных дисциплин, где, как говорится, и скрываются самые интересные и многообещающие научные проблемы;
2.   в разработке трансдисциплинарных научных методов, имеющих значение для многих наук;
3. в поиске «объединительных» теорий и принципов, к которым можно было бы свести бесконечное разнообразие явлений природы (гипотеза «Великого объединения» всех типов фундаментальных взаимодействий в физике, глобальный эволюционный синтез в биологии, физике, химии);
4. в разработке теорий, выполняющих общеметодологические функции в естествознании (общая теория систем, кибернетика, синергетика);
5. в изменении характера решаемых современной наукой проблем – они по большей части становятся комплексными, требующими участия сразу нескольких дисциплин (экологические проблемы, проблемы возникновения жизни и т.д.).

Интеграция естественно-научного знания стала, по-видимому, ведущей  закономерностью его развития.

 

4. Математизация в развитии науки

Леонардо да Винчи, Эммануил Кант, Карл Маркс и другие философы, пытаясь определить, что же такое наука, пришли к выводу, что в любом учении научного ровно столько, сколько в нем математического. Поэтому процесс математизации неизбежен для преобразования любой отрасли знания в науку.

Простейшие в современном  понимании математические начала, включающие элементарный арифметический счет и  простейшие геометрические измерения, служат отправной точкой естествознания.

 «Тот, кто хочет  решить вопросы без помощи  математики, ставит неразрешимую  задачу. Следует измерять то, что  измеримо, и делать измеримым  то, что таковым не является», - утверждал один из основоположников  естествознания Галилео Галилей.

«В каждом знании столько истины, сколько есть математики», - вторил ему И. Кант. Логическая стройность, строго дедуктивный характер построений, общеобязательность выводов математики создали ей славу образца научного знания.

4.1 Влияние математики на развитие естествознания

Один из первых ключевых моментов влияния математики на развитие естествознания - признание гелиоцентрической системы мира. Сейчас ни у кого не вызывает удивления утверждение о том, что Земля вращается вокруг Солнца, но во времена Коперника (XVI век) общепринятой была геоцентрическая система. Изучая движение небесных тел, Коперник предложил гелиоцентрическую гипотезу, а основным аргументом в ее пользу было то, что при этом возникают “чудесные математические упрощения”. В средние века одним из основополагающих принципов развития любой науки был принцип, сформулированный Уильямом Оккамом в начале XIV века, “бритва Оккама”, который гласил, что “природа довольствуется простотой и не терпит пышного великолепия излишних причин”. Коперник сам не дожил до признания учеными его гипотезы, но основным аргументом в ее пользу и сейчас является заметное упрощение уравнений движения планет.

Математика, начиная с XVII в. заняла ведущее место в физической науке, что привело к значительному увеличению результативности этой науки. Это произошло благодаря двум “гигантам”: Декарту и Галилею. Они как бы реформировали саму природу научной деятельности. Они критически пересмотрели понятия, которыми должна оперировать наука, по-новому определили цели и задачи научной деятельности и даже изменили саму методологию науки.

Декарт сделал вывод  о том, что именно математический метод открывает перед человеком  путь к постижению законов природы, и обосновал его. Он писал о  математике “Это более мощный инструмент познания, чем все остальные, что дала нам человеческая деятельность, ибо он служит источником всего остального”.

Галилей также предложил  свою философию естествознания. Она  имела немало общего с философией Декарта, но оказалась более радикальным  и эффективным руководством к  действию, Галилей придерживался мнения о том, что природа сотворена по математическому плану. Он писал: “Философия природы написана в величайшей книге,… но понять ее сможет лишь тот, кто сначала выучит язык и постигнет письмена, которыми она начертана. А написана эта книга на языке математики”.

Дерзкий новаторский  подход Галилея, развитый его последователями, состоял в том, чтобы получить количественные описания явлений, представляющих научный интерес, независимо от каких  бы то ни было физических объяснений, т.е. Галилей предлагает выводить формулы, описывающие поведение физических тел, не вдаваясь в причины такого поведения. Сама по себе эта идея поначалу не производит особого впечатления. Тем не менее, именно эти формулы оказались наиболее ценным знанием, которое людям удалось получить о природе. Поразительные практические и теоретические достижения современной науки стали возможны вследствие того, что человечество накопило количественное описательное знание и научилось пользоваться им.

4.2 Причины увеличения темпов математизации

Одна из качественных особенностей развития науки – увеличение темпов математизации наук. Попытаемся проанализировать причины все увеличивающихся темпов математизации наук с точки зрения общей теории познания.

Таких причин, по крайней  мере, две. Первая – это все возрастающие темпы развития, углубления каждой конкретной науки.

Хорошо известно высказывание К. Маркса о том, что наука достигает  совершенства лишь постольку, поскольку  ей удается пользоваться математикой. Действительно, на каком-то этапе развития, достигнув определенной степени глубины, любая наука начинает сначала робко, а затем все более и более основательно использовать математические методы.

Вторая причина –  расширение границ самой математики. Ведь то, что называется математикой  в наши дни, очень отличается, скажем, от определения, которое можно было дать математике в середине прошлого века. Границы математики сегодня очень раздвинулись, и это дает возможность использовать математические методы в других науках.

4.3 «Выгоды» от использования математики

И хотя современная математика весьма далека от идеала безупречной  обоснованности и логического совершенства, но ее значение для естествознания не только сохраняется, но и усиливается.

«Выгоды» естествознания от использования математики многообразны. Во многих случаях математика выполняет роль универсального языка естествознания, специально предназначенного для лаконичной и точной записи различных утверждений. Все, что можно описать языком математики, поддается выражению и на обычном языке. Но изъяснение в этом случае может оказаться столь длинным и запутанным, что это сильно усложнит жизнь. Математический же язык краток и компактен.

Однако главное достоинство  математики, столь привлекательное  для ученых-естественников, заключается  в том, что она способна служить источником моделей, алгоритмических схем для связей, отношений и процессов, составляющих предмет естествознания. Конечно, любая математическая схема или модель – это «упрощающая идеализация» исследуемого объекта. Но упрощение – не только огрубление, искажение. Это ведь одновременно и выявление ясной и однозначной сути объекта, с которой легко и просто работать.

4.4 Математическая гипотеза

Поскольку в математических формулах и уравнениях воспроизведены некие общие соотношения свойств реального мира, они имеют обыкновение повторяться в разных его областях. На этом соображении построен такой своеобразный метод естественно-научного познания, как математическая гипотеза. В ней идут не от содержания гипотезы к математическому ее оформлению, а наоборот, пробуют к уже готовым математическим формам подобрать некое конкретное содержание. Для этой цели из смежных областей науки выбирается какое-нибудь подходящее уравнение, в него подставляются величины другой природы (при этом возможно и частичное видоизменение самого уравнения) и производится проверка на совпадение с «поведением» исследуемого объекта.

Конечно сфера применения такой математической «игры» ограничена теми родственными науками, где уже  существует достаточно богатый математический арсенал. Но там, где она применима (например, в физике), ее эвристические возможности весьма велики. Так, с помощью этого метода были описаны основные законы квантовой механики. Австрийский физик Э. Шредингер, поверив в волновую гипотезу движения элементарных частиц, сумел найти соответствующее уравнение, которое формально ничем не отличалось от хорошо известного классической физике уравнения колебания нагруженной струны. Но дав членам этого уравнения совершенно иную интерпретацию (квантово-механическую), в итоге сумел получить волновой вариант квантовой механики, в котором знаменитое уравнение заняло центральное место.

4.5 Роль математики в развитии

Роль математики в  современном естествознании трудно переоценить. Достаточно сказать, что  ныне новая теоретическая интерпретация какого-либо явления считается полноценной, если удается создать математический аппарат, отражающий основные закономерности этого явления.

5. Заключение

В принципе можно согласиться  с тем, что ныне интегративные  процессы в естествознании стали ведущей силой его развития. Наука стала целостным системным образованием, и проблема состоит теперь в достижении еще большей организованности и упорядоченности. Однако разобщение еще далеко не преодолено, а на отдельных участках оно даже усиливается. Процессы дифференциации научного знания продолжаются.

Дифференциация и интеграция в развитии естествознания – не взаимоисключающие, а взаимодополнительные тенденции.

Развитие науки постоянно  сопровождается ее математизацией. Математика превратилась в абсолютно необходимого помощника всех крупнейших исследований нашего времени. Более того, оказалось, что на определенных этапах развития знаний математика является единственным средством познания.

Однако это не означает, что следует ограничиваться только математическими доказательствами. Построение различных формальных систем, моделей, алгоритмических схем – лишь одна из сторон развития научного знания. Английский физик Дж. К. Максвелл (1831 – 1879) считал, что «следуя (только) математическому методу, мы совершенно теряем из виду объясняемые явления и поэтому не можем прийти к более широкому представлению об их внутренней связи».

Развивается же наука  прежде всего как содержательное, т.е. неформализованное, неалгоритмизированное  знание. Процесс выдвижения, обоснования и опровержение гипотез, организацию экспериментов, научную интуицию и гениальные догадки в процессе познания формализовать не удается.

 

6. Список использованной литературы

 

1. Садохин А.П. Концепции современного естествознания: учебник для студентов вузов. – М.:ЮНИТИ-ДАНА, 2006 г. – 447с.
2. Горелов А.А. Концепции современного естествознания. – М.: Центр, 1997 г. – 208 с.
3. Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания. – М.: Высшая школа, 2001г. – 336 с.
4. Философия и методология науки. – М., 2000г.
5. Лавриенко В.Н., Ратников В.П. Концепция современного естествознания. – М.: ЮНИТИ, 1997 г.