Концепции современного естествознания

                          Элементы, изложенной выше структуры  научного познания, являются не  только его формами, но и  способами, методами этого познания. Научный метод  -  это теоретически обоснованная система действий, способствующих достижению намеченной цели. Первым  назначение метода в Новое время указал Декарт в работе «Рассуждения о методе» В последствии роль метода в научном исследовании только повышалась. Сформировался особый раздел научного знания – общая методология, разрабатывающая общие  принципы осуществления процесса научного исследования. В то же время каждая наука имеет не только свой особый предмет исследования, но адекватную ему методологию – теоретическое учение о совокупности  используемых в ней методов. Единство предмета и метода познания обосновал еще в начале 19 века немецкий философ Гегель. 

                            Прежде всего, следует разделять методологии естественнонаучного и гуманитарного познания, существенное различие которых обусловлено различием их предметов. Соответственно основным уровнем научного исследования выделяются эмпирические и теоретические методы. К первым относятся: наблюдения – целенаправленное восприятие явлений действительности; описание – фиксация средствами естественного или искусственного языка информации об объектах; измерение – сравнение объектов по сходным сторонам или свойствам; эксперимент – наблюдение в специально созданных и контролируемых условиях, что позволяет его неоднократно воспроизводить, эмпирическое обобщение -  фиксация повторяющихся в определенном порядке эмпирических фактов. К научно-теоретическим методам  относятся: формализация – построение абстрактно- математических моделей, раскрывающих сущность изучаемых процессов; аксиоматизация – построение теорий на основе аксиом – утверждений, доказательства истинности которых, не требуется; гипотетико-дедуктивный метод – создание системы гипотез, из которых выводится утверждение об эмпирических фактах.

                         Разделив методы, применяемые во всех областях науки и методы, специфические для ее отдельных разделов, мы получаем общенаучные и конкретно-научные методы. К числу общенаучных методов принадлежат: анализ – расчленение целостного явления на составные элементы с целью их более глубокого изучения; синтез – соединение ранее выделенных элементов явления в единое целое; абстрагирование – отвлечение от не существенных для данного исследования свойств и отношений изучаемого явления с одновременным выделением важных для нас свойств и отношений; обобщение – установление общих свойств и признаков объектов; индукция – метод исследования, в котором общий вывод строится на обобщении отдельных фактов; дедукция – способ рассуждения, посредством которого из общих посылок с необходимостью следует конкретное заключение; аналогия - сопоставление объектов на основе их сходства в каких либо признаках; моделирование – изучение объекта путем создания и исследования его копии (модели), замещающей оригинал с определенных сторон, интересующих исследователя; классификация – разделение изучаемых объектов на группы по выбранному признаку.

                            Огромное значение в современной науке приобрели статистические методы, позволяющие определять средние значения  больших совокупностей изучаемых объектов. Трудно переоценить роль математических методов в естествознании. Особенное значение для понимания единства естественнонаучного и гуманитарного знания имеют новейшие междисциплинарные методы исследования: системный, синергетический, метод универсального эволюционизма, требующий исходить в познании природы  Вселенной и всех ее состояний из признания ее сущности как самоорганизующегося Универсума. 

                          С начала  своего возникновения наука    неуклонно расширяла свои функции  и  увеличивала свою роль в жизни общества. За истекший период своего существования наряду с описанием и объяснением явлений действительности наука стала выполнять функцию непосредственной производительной силы,  и сегодня результаты научных исследований лежат в основе любого промышленного производства и всех социальных реформ. Объем научной информации, производимый мировой наукой, постоянно возрастает. В количественном отношении объем научной продукции возрастает по экспоненциальному закону, т.е. каждые 15 лет он увеличивается в 2,72 раза. Развиваясь в среднем экспоненциально, наука, однако, время от времени резко меняет темпы накопления и систематизации знаний. Периоды плавного накопления новой информации внезапно  сменяются лавинообразным появлением принципиально новых идей, гипотез и теорий, которые радикально изменяют, казалось бы, незыблемые представления об окружающей реальности. Картина мира  в итоге переписывается заново. Такова внутренняя логика развития научного знания, сочетающая эволюционные и революционные процессы и соответствующая известному закону диалектики – перехода количественных изменений в качественные и обратно. Источником таких революционных потрясений в научной теории является борьба различных и часто противоположных научных концепций, гипотез, что также соответствует диалектическому закону единства и борьбы противоположностей, противоречивому характеру самого объективного мира.

                         Однако, такое обще диалектическое представление о процессе развития науки, отбросив самую первую концепцию  эволюции - кумулятивную, определявшую научный прогресс как суммирование открытых, проверенных и потому абсолютных, неизменных  истин, раз и навсегда вошедших  в теоретическое  содержание науки,  не дает понимание конкретного механизма  этого процесса. Развитие науки определяется внешними  и внутренними факторами. К первым относится воздействие политических, экономических, культурных, природных условий. Вторые определяются  внутренней логикой развития науки, имеющей свои особенности на каждом из ее уровней. Эмпирическому уровню присущ кумулятивный характер, т.к. даже отрицательный результат наблюдения или эксперимента вносит свой вклад в накопление знаний. Теоретический  уровень отличается  более скачкообразным характером, т.к. каждая новая теория представляет собой качественное преобразование системы знаний.

                         Вопрос о механизме смены научных концепций, определяющий  внутреннюю логику развития науки является весьма актуальным в современной научной методологии. В первой половине 20 века   влиятельной являлась, философии науки – неопозитивизм. Основной, структурной единицей исследования признавалась теория, и вопрос о ее смене ставился в зависимость от ее верификации (эмпирического подтверждения) или  фальсификации  (эмпирического опровержения). Главной методологической проблемой считалась проблема сведения теоретического уровня исследований к эмпирическому,  что, в конечном счете, оказалось невозможным.

                         Один из крупнейших, западных философов 20 века Карл Поппер, выдвинувший «принцип фальсификации» как основной критерий научности, рассматривал развитие научного знания как непрерывный процесс смены одних теорий другими, в результате их беспощадной критики путем нахождения контр примеров. Каждая теория «уязвима» для критики и может быть отвергнута. Поэтому смена теорий дело обычное, является историей  «перманентных научных революций», своего рода дарвиновской селекцией.

                         В начале 60-х годов 20 века американский ученый Томас Кун расширил рамки подхода, включив  в исследование развития  науки социокультурные и психологические факторы, тем самым,  выйдя  за  пределы строгих логических правил. Он выдвинул концепцию, в соответствии с которой теория до тех пор остается общепризнанной научным сообществом, пока не подвергается сомнению основная парадигма (образец, установка, образ) научного исследования в данной области, которая сама теорией не является, т.к. не выполняет функции объяснения, а задает общее направление построения всевозможных теорий. Такими парадигмами стали общенаучные и, даже общекультурные установки, базирующиеся на аристотелевской физике, ньютоновской механике, максвелловской электромагнитной теории, эйнштейновской теории относительности. Развитие научного знания в рамках парадигмы было названо нормальным, а с появлением новой парадигмы  -  новый экстраординарный этап  приращения такого знания и был  поименован научной революцией. Возникновение новой парадигмы логически не объяснимо, т.к. она никоим образом не вытекает из предыдущего знания. Здесь имеет место непредсказуемый скачок, взлет познания с неоднозначной детерминацией. Таким образом, научная революция как смена парадигм не подлежит рационально-логическому объяснению. Мнение о том, что новая парадигма включает старую, как частный случай, Кун считает ошибочным, провозглашая несоизмеримость парадигм.

                          Альтернативная модель, выдвинутая английским философом Имре Лакатосом  и базирующаяся на методологии научно-исследовательских программ, принципиально отличается от парадигмальной модели,   утверждением, что выбор одной из конкурирующих программ должен производиться на рациональной основе. Исследовательская программа рассматривается не как основополагающая теория, а как последовательность трансформирующихся теорий, исходящих из единых принципов. Научная революция – это  победа конкурирующей, обладающей большей эвристической силой программы. Согласно Лакатосу в науке почти никогда не бывает периодов безраздельного господства, какой либо одной «программы», но всегда сосуществование и соперничество различных «программ» и теорий.

                         Существуют и другие концепции развития науки: эволюционная модель Стивена Тулмина  (постпозитивизм), теория фазовых переходов Эрхарда Эзера (функционализм).

                         Наивысшей, структурной единицей и результатом научного познания, является естественнонаучная картина мира, объединяющая в себе наиболее существенные естественнонаучные представления эпохи. Смене научных картин мира необходимо предшествовали научные революции, представлявшие собой радикальный переворот всей иерархической структуры науки и всех ее элементов, а именно: способов и методов получения  научных фактов; их обобщения и интерпретации; выведения и проверки  гипотез, законов, теорий; определения критериев научности знаний.

                       Выше были рассмотрены  научные  революции, вызвавшие кардинальную  смену естественнонаучной картины мира. За этот огромный исторический период относительно самостоятельно и независимо от них  произошли  крупные технические и промышленные революции. В середине 20 века  научная революция осуществилась  в нерасторжимом диалектическом единстве с революцией технической, что вызвало первый  в истории общества  феномен  научно-технической революции, продолжающейся и в наши дни.  

Тема 2. Актуальные методологические проблемы современной физики и ее место в естествознании.

1. Расширяющаяся Вселенная. Основные, структурные уровни организации материи: микро -, макро,, мега- миры в их особенностях и взаимосвязях.                         

                          Люди всегда хотели знать, откуда и каким образом возник мир. Во всех культурах существовали мифологические и религиозные картины мира. С появлением науки постепенно выстраиваются  теоретические представления  о происхождении Вселенной, под которой, в дальнейшем, будет пониматься   вся физическая реальность, окружающая человечество.                    Вселенную в целом изучает космология, т.е. наука о космосе. В Древней Греции  космос понимался как порядок и гармония, противоположность хаосу и беспорядку. Следовательно, космология открывает упорядоченность нашего мира, законы его структуры, функционирования и развития. На их основе строятся  гипотетические модели Вселенной, которые всегда будут вероятностными в силу бесконечности Вселенной. В истории науки остались аристотелевско - птолемеевская, коперникианская, бруновская, ньютоновская модели мира. Современная релятивистская модель однородной изотропной нестационарной горячей расширяющейся Вселенной построена на эмпирической базе открытий внегалактической астрономии и на основе общей теории относительности и релятивистской теории тяготения А.Эйнштейна.

                          В основе этой модели лежат  два предположения: а) свойства  Вселенной одинаково во всех  ее точках (однородность) и направлениях (изотропность); б) наилучшим, известным описанием гравитационного поля,  является уравнение ОТО. Из этого следует так называемая кривизна пространства  -  времени и связь этой кривизны с плотностью массы вещества (энергии). В зависимости от кривизны пространства различают: а) открытую модель, в которой кривизна отрицательна или равна нулю; б) замкнутую модель с положительной кривизной.

                         Нестационарность Вселенной определяется  двумя постулатами СТО: а) принципом  относительности, утверждающим, что  во всех инерционных системах  все законы сохраняются вне  зависимости от того, с какими скоростями, равномерно и прямолинейно движутся эти системы друг относительно друга; б) экспериментально подтвержденным постоянством скорости света. Петроградский ученый А.Фридман в 1922 году установил, что искривленное пространство не может быть стационарным – оно должно или расширяться или сжиматься. Этот вывод подтвердился открытием в 1929 году американским астрономом Эдвином Хабблом «красного смещения», которое было истолковано как явление разбегания галактик,  т.е. расширения Вселенной. Красное смещение надежно подтвердило теоретический вывод о нестационарности области нашей Вселенной с линейными размерами порядка нескольких миллиардов парсек на протяжении нескольких миллиардов лет. В то же время кривизна пространства Вселенной не может быть измерена, оставаясь теоретической гипотезой. Остается не решенным вопрос о замкнутости, т.е. бесконечности Вселенной. Но  будучи замкнутой, т.е. конечной,  Вселенная – безгранична, допуская  безграничное движение внутри себя.

                        Модель расширяющейся Вселенной включает утверждение о ее начальном состоянии   (сингулярная точка ), характеризующимся 10 в 13 степени градусов К , 10 в 93 степени грамм/ см  куб. Такое состояние так называемой «стандартной» Вселенной (впервые названо так Г.А.Гамовым) неизбежно привело к взрыву, который произошел одновременно везде, заполнив с самого начала все пространство, причем каждая частица материи устремилась прочь от любой другой частицы. Предположительно такой Большой Взрыв произошел примерно 12 – 20 млрд. лет назад и сопровождался сначала быстрым, а потом более умеренным расширением и соответственно постепенным охлаждением Вселенной. «Горячесть» начального состояния была подтверждена открытием в 1965 году реликтового излучения фотонов и нейтрино, образовавшихся на ранней стадии расширения Вселенной.