Доступные металлические двери в Раменское от производителя.
    Главная
    Теория познания
    Динамика науки
    Контакты

Феномен научных революций

В динамике научного знания особую роль играют этапы развития, связанные с перестройкой исследовательских стратегий, задаваемых основаниями науки. Эти этапы получили название научных революций.
Основания науки обеспечивают рост знания до тех пор, пока общие черты системной организации изучаемых объектов учтены в картине мира, а методы освоения этих объектов соответствуют сложившимся идеалам и нормам исследования.
Но по мере развития науки она может столкнуться с принципиально новыми типами объектов, требующими иного видения реальности по сравнению с тем, которое предполагает сложившаяся картина мира. Новые объекты могут потребовать и изменения схемы метода познавательной деятельности, представленной системой идеалов и норм исследования. В этой ситуации рост научного знания предполагает перестройку оснований науки. Последняя может осуществляться в двух разновидностях: а) как революция, связанная с трансформацией специальной картины мира без существенных изменений идеалов и норм исследования; б) как революция, в период которой вместе с картиной мира радикально меняются идеалы и нормы науки.
В истории естествознания можно обнаружить образцы обеих ситуаций интенсивного роста знаний. Примером первой из них может служить переход от механической к электродинамической картине мира, осуществленный в физике последней четверти XIX столетия в связи с построением классической теории электромагнитного поля. Этот переход, хотя и сопровождался довольно радикальной перестройкой видения физической реальности, существенно не менял познавательных установок классической физики (сохранилось понимание объяснения как поиска субстанциональных оснований объясняемых явлений и жестко детерминированных связей между явлениями; из принципов объяснения и обоснования элиминировались любые указания на средства наблюдения и операциональные структуры, посредством которых выявляется сущность исследуемых объектов и т.д.).
Примером второй ситуации может служить история квантово-релятивистской физики, характеризовавшаяся перестройкой классических идеалов объяснения, описания, обоснования и организации знаний.
Новая картина исследуемой реальности и новые нормы познавательной деятельности, утверждаясь в некоторой науке, затем могут оказать революционизирующее воздействие на другие науки. В этой связи можно выделить два пути перестройки оснований исследования: 1) за счет внутридисциплинарного развития знаний; 2) за счет междисциплинарных связей, "прививки" парадигмальных установок одной науки на другую.
Оба эти пути в реальной истории науки как бы накладываются друг на друга, поэтому в большинстве случаев правильнее говорить о доминировании одного из них в каждой из наук на том или ином этапе ее исторического развития.
Перестройка оснований научной дисциплины в результате ее внутреннего развития обычно начинается с накопления фактов, которые не находят объяснения в рамках ранее сложившейся картины мира. Такие факты выражают характеристики новых типов объектов, которые наука втягивает в орбиту исследования в процессе решения специальных эмпирических и теоретических задач. К обнаружению указанных объектов может привести совершенствование средств и методов исследования (например, появление новых приборов, аппаратуры, приемов наблюдения, новых математических средств и т.д.).
В системе новых фактов могут быть не только аномалии, не получающие своего теоретического объяснения, но и факты, приводящие к парадоксам при попытках их теоретической ассимиляции.
Примером тому могут служить парадоксы, возникшие в модели излучения абсолютно черного тела и предшествовавшие идеям квантовой теории. Известно, что важную роль в ее развитии сыграло открытие Планком дискретного характера излучения. Само это открытие явилось результатом очень длительных теоретических исследований, связанных с решением задачи излучения и поглощения электромагнитных волн нагретыми телами. Для объяснения этих явлений в физике была построена конкретная теоретическая модель - абсолютно черного тела, излучающего и поглощающего электромагнитное поле. На базе этой модели, которая уточнялась и конкретизировалась под влиянием опыта, были найдены конкретные законы, один из которых описывал излучение тел в диапазоне коротких электромагнитных волн, а другой - длинноволновое электромагнитное излучение.
Задача синтеза этих законов была решена Максом Планком, который, используя уравнения электродинамики и термодинамики, нашел обобщающую формулу закона излучения абсолютно черного тела. Но из полученного Планком закона вытекали крайне неожиданные следствия: выяснилось, что абсолютно черное тело должно излучать и поглощать электромагнитную энергию порциями - квантами, равными hn, где h - это постоянная Планка, а n - частота излучения. Так возникла критическая ситуация: если принять положение, что электромагнитное поле носит дискретный характер, то это противоречило принципу тогдашней научной картины мира, согласно которому электромагнитное излучение представляет собой непрерывные волны в мировом эфире. Причем принцип непрерывности электромагнитного поля лежал в фундаменте электродинамики Максвелла и был обоснован огромным количеством опытов.
Итак, получилось, что, с одной стороны, следствие закона, проверяемого опытом, а с другой стороны, принцип, входящий в научную картину мира и подтвержденный еще большим количеством фактов, противоречат друг другу. Такого рода парадоксы являются своеобразным сигналом того, что наука натолкнулась на какой-то новый тип процесса, существенные черты которого не учтены в представлениях принятой научной картины мира.
Парадокс в частности привел к постановке проблемы: как же реально "устроено" электромагнитное поле, является ли оно непрерывным или дискретным? Показательно, что все началось с конкретной задачи, которая была подсказана принципами физической картины мира, но затем вопрос встал о правомерности самих этих принципов, т.е. частная задача переросла в фундаментальную проблему. Макс Планк, нашедший обобщающую формулу закона излучения абсолютно черного тела, эту проблему не смог разрешить. Он не хотел отказываться от старых принципов и стремился устранить парадокс за счет введения некоторых поправок в модель абсолютно черного тела, модернизировать ее так, чтобы конкретная теория, которую он разрабатывал, не противоречила бы ранее утвердившейся научной картине мира.
Кстати, в науке часто так бывает, что ученый, который делает открытие, не может дать ему верное истолкование. Введенные Планком дополнительные предположения, так называемые ad hoc гипотезы, которые предназначались для спасения старой картины мира, в конечном счете не решали проблему. Более того, они просто переводили парадокс на иной уровень, поскольку введение в состав теории все новых ad hoc гипотез приводит к противоречиям с фундаментальным идеалом теоретического объяснения, который требует объяснения возрастающего многообразия явлений, исходя из как можно меньшего числа постулатов. Если безгранично увеличивать количество объясняющих постулатов, то в пределе может возникнуть ситуация, когда для каждого нового факта будет вводиться новый принцип, что эквивалентно разрушению самой идеи теоретического объяснения.
Разрешил парадоксы теории А. Эйнштейн, предложив изменить представления научной картины мира о структуре электромагнитного поля, используя идею корпускулярно-волнового дуализма. Интересно, что Эйнштейн проделал работу в этой области примерно в то же время, когда создавал специальную теорию относительности. Обе эти теории были связаны с радикальной ломкой сложившейся научной картины мира, и само покушение на принципы научной картины мира было подготовлено предшествующим развитием науки и культуры.
Пересмотр картины мира и идеалов познания всегда начинается с критического осмысления их природы. Если ранее они воспринимались как выражение самого существа исследуемой реальности и процедур научного познания, то теперь осознается их относительный, преходящий характер. Такое осознание предполагает постановку вопросов об отношении картины мира к исследуемой реальности и понимание историчности идеалов познания. Постановка таких вопросов означает, что исследователь из сферы специально научных проблем выходит в сферу философской проблематики. Философский анализ является необходимым моментом критики старых оснований научного поиска.
Но кроме этой, критической функции, философия выполняет конструктивную функцию, помогая выработать новые основания исследования. Ни картина мира, ни идеалы объяснения знаний не могут быть получены чисто индуктивным путем из нового эмпирического материала. Сам этот материал организуется и объясняется в соответствии с некоторыми способами его видения, а эти способы задают картина мира и идеалы познания. Новый эмпирический материал может обнаружить лишь несоответствие старого видения новой реальности, но сам по себе не указывает, как нужно перестроить это видение.
Перестройка картины мира и идеалов познания требует особых идей, которые позволяют перегруппировать элементы старых представлений о реальности и процедурах ее познания, элиминировать часть из них, включить новые элементы с тем, чтобы разрешить имеющиеся парадоксы и ассимилировать накопленные факты. Такие идеи формируются в сфере философского анализа познавательных ситуаций науки. Они играют роль весьма общей эвристики, обеспечивающей интенсивное развитие исследований.
          Философско-методологические средства активно используются при перестройке оснований науки и в той ситуации, когда доминирующую роль играют факторы междисциплинарного взаимодействия. Особенности этого варианта научной революции состоят в том, что для преобразования картины реальности и норм исследования некоторой науки в принципе не обязательно, чтобы в ней были зафиксированы парадоксы. Преобразование ее оснований осуществляется за счет переноса парадигмальных установок и принципов из других дисциплин, что заставляет исследователей по-новому оценить еще не объясненные факты. Обычно в качестве парадигмальных принципов, "прививаемых" в другие науки, выступают компоненты оснований лидирующей науки.
Показательным примером в этом отношении могут служить революции в химии XVII - первой половине XIX столетия, связанные с переносом в химию из физики идеалов количественного описания, представлений о силовых взаимодействиях между частицами и представлений об атомах. Идеалы количественного описания привели к разработке в химии XVII - XVIII вв. конкретных методов количественного анализа, которые, в свою очередь, взрывали изнутри флогистонную концепцию химических процессов ( флогистон – по представлению химиков конца 17-18 веков, - это гипотетическая составляющая веществ, которую они теряют при горениии). Представления о силовых взаимодействиях и атомистическом строении вещества, заимствованные из механической картины мира, способствовали формированию новой картины химической реальности, в которой взаимодействия химических элементов интерпретировались как действие "сил химического сродства" (А. Лавуазье, К. Бертолле), а химические элементы были представлены в качестве атомов вещества (первый гипотетический вариант этих представлений в химии был предложен Р. Бойлем еще в XVII столетии, а в начале XIX в. благодаря работам Дальтона атомистические идеи получили эмпирическое обоснование и окончательно утвердились в химии).
Парадигмальные принципы, модифицированные и развитые применительно к специфике объектов некоторой дисциплины, затем могут оказать обратное воздействие на те науки, из которых они были первоначально заимствованы. В частности, развитые в химии представления о молекулах как соединении атомов затем вошли в общую научную картину мира и через нее оказали значительное воздействие на физику в период разработки молекулярно-кинетической теории теплоты.
Научная революция как выбор новых стратегий исследования
Перестройка оснований исследования означает изменение самой стратегии научного поиска. Однако всякая новая стратегия утверждается не сразу, а в длительной борьбе с прежними установками и традиционными видениями реальности.
Процесс утверждения в науке ее новых оснований определен не только предсказанием новых фактов и генерацией конкретных теоретических моделей, но и причинами социокультурного характера.
Новые познавательные установки и генерированные ими знания должны быть вписаны в культуру соответствующей исторической эпохи и согласованы с лежащими в ее фундаменте ценностями и мировоззренческими структурами.
В период научной революции имеются несколько возможных путей роста знания, которые, однако, не все реализуются в действительной истории науки. Можно выделить два аспекта нелинейности роста знаний.
Первый из них связан с конкуренцией исследовательских программ в рамках отдельно взятой отрасли науки. Победа одной и вырождение другой программы направляют развитие этой отрасли науки по определенному руслу, но вместе с тем закрывают какие-то иные пути ее возможного развития.
Рассмотрим в качестве примера борьбу двух направлений в классической электродинамике Ампера-Вебера, с одной стороны, и Фарадея-Максвелла, с другой. Максвелл, создавая теорию электромагнитного поля, длительное время не получал новых результатов, по сравнению с теми, которые давала электродинамика Ампера-Вебера. Внешне все выглядело как вывод уже известных законов в новой математической форме. Лишь в конечном итоге, открыв фундаментальные уравнения электромагнетизма, Максвелл получил знаменитые волновые решения и предсказал существование электромагнитных волн. Их экспериментальное обнаружение привело к триумфу максвелловского направления и утвердило представления о близкодействии и силовых полях как единственно верную основу физической картины мира.
Однако в принципе эффекты, которые интерпретировались как доказательство электромагнитных волн, могли быть предсказаны и в рамках амперовского направления. Известно, что в 1845 г. К. Гаусс в письме к В. Веберу указывал, что для дальнейшего развития теории Ампера-Вебера следует в дополнение к известным силам действия между зарядами допустить существование других сил, распространяющихся с конечной скоростью. Г. Риман осуществил эту программу и вывел уравнение для потенциала, аналогичное лоренцовским уравнениям для запаздывающих потенциалов. В принципе это уравнение могло бы лечь в основу предсказания тех эффектов, которые были интерпретированы в парадигме максвелловской электродинамики как распространение электромагнитных волн. Но этот путь развития электродинамики предполагал физическую картину мира, в которой постулировалось распространение сил с различной скоростью в пустом пространстве. В такой картине мира отсутствует эфир и представление об электромагнитных полях. И тогда возникает вопрос: как могла бы выглядеть в этой нереализованной линии развития физики теория электронов, каков был бы путь к теории относительности.
Физическая картина мира, в которой взаимодействие зарядов изображалось бы как передача сил с конечной скоростью без представлений о материальных полях, вполне возможна. Показательно, что именно такой образ электромагнитных взаимодействий Р. Фейнман использовал как основу для новой формулировки классической электродинамики, опираясь на которую он развил идею построения квантовой электродинамики в терминах интегралов по траекториям. В какой-то мере можно расценивать фейнмановскую переформулировку классической электродинамики как воспроизведение в современных условиях ранее нереализованных, но потенциально возможных путей исторического развития физики. Однако при этом необходимо учитывать, что современные представления о природе формируются уже в иной научной традиции, чем в классическую эпоху, при наличии новых идеалов и норм объяснения физических процессов. Развитие квантово-релятивистской физики, утверждая эти нормы, "приучило" физиков к множественности различных формулировок теории, каждая из которых способна выразить существенные характеристики исследуемой предметной области. Физик-теоретик XX в. относится к различным математическим описаниям одних и тех же процессов не как к аномалии, а как к норме, понимая, что одни и те же объекты могут быть освоены в различных языковых средствах и что различные формулировки одной и той же физической теории являются условием прогресса исследований. В традициях современной физики лежит и оценка картины мира как относительно истинной системы представлений о физическом мире, которая может изменяться и совершенствоваться как в частях, так и в целом.
Поэтому, когда, например, Р. Фейнман развивал идеи о взаимодействиях зарядов без "полевых посредников", его не смутило то обстоятельство, что в создаваемую теорию потребовалось ввести, наряду с запаздывающими, опережающие потенциалы, что в физической картине мира соответствовало появлению представлений о влиянии взаимодействий настоящего не только на будущее, но и на прошлое. "К этому времени, - писал Р. Фейнман, - я был уже в достаточной мере физиком, чтобы не сказать: "Ну, нет, этого не может быть". Ведь сегодня после Эйнштейна и Бора все физики знают, что иногда идея, кажущаяся с первого взгляда совершенно парадоксальной, может оказаться правильной после того, как мы разберемся в ней до мельчайших подробностей и до самого конца и найдем ее связь с экспериментом". Но "быть физиком" XX в. - нечто иное, чем "быть физиком" XIX в. В классический период физик не стал бы вводить "экстравагантных" представлений о физическом мире на том основании, что у него возникает новая и перспективная математическая форма теории, детали эмпирического обоснования которой можно разработать в будущем. В классическую эпоху физическая картина мира, прежде чем генерировать новые теоретические идеи, должна была предстать как подтверждаемый опытом "наглядный портрет" реальности, который предшествовал построению теории. Формирование конкурирующих картин исследуемой реальности предполагало жесткую их конфронтацию, в условиях которой каждая из них рассматривалась своими сторонниками как единственно правильная онтология.
С этих позиций следует оценивать возможности реализации программы Гаусса-Римана в физике XIX столетия. Чтобы ввести в физическую картину мира этой эпохи представление о силах, распространяющихся с различными скоростями, нужно было обосновать это представление в качестве наглядного образа "реального устройства природы". В традициях физического мышления этой эпохи сила всегда связывалась с материальным носителем. Поэтому ее изменения во времени от точки к точке (разные скорости распространения силы) предполагали введение материальной субстанции, с состоянием которой связано изменение скорости распространения сил. Но такие представления уже лежали в русле фарадеевско-максвелловской программы и были несовместимы с картиной Ампера-Вебера (в этой картине связь силы и материи рассматривалась как взаимосвязь между электрическими силами и силами тяготения, с одной стороны, и зарядами и массами - с другой; заряды и массы представали здесь в качестве материального носителя сил; принцип же мгновенной передачи сил в пространстве исключал необходимость введения особой субстанции, обеспечивающей передачу сил от точки к точке). Таким образом, причины, по которым идея Гаусса-Римана не оставила значительного следа в истории классической электродинамики XIX столетия, коренилась в стиле физического мышления данной исторической эпохи. 
Иногда борьба научно-исследовательских программ связана с  различными рациональностями.  Так стиль мышления классической науки с его интенцией на построение окончательно истинных представлений о сущности физического мира был одним из проявлений "классического" типа рациональности, реализованного в философии, науке и других феноменах сознания этой исторической эпохи. Такой тип рациональности предполагает, что мышление как бы со стороны обозревает объект, постигая таким путем его истинную природу.
Современный же стиль физического мышления (в рамках которого была осуществлена нереализованная, но возможная линия развития классической электродинамики) предстает как проявление иного, неклассического типа рациональности, который характеризуется особым отношением мышления к объекту и самому себе. Здесь мышление воспроизводит объект как вплетенный в человеческую деятельность и строит образы объекта, соотнося их с представлениями об исторически сложившихся средствах его освоения. Мышление осознает, что оно само есть аспект социального развития и поэтому детерминировано этим развитием. В таком типе рациональности однажды полученные образы сущности объекта не рассматриваются как единственно возможные (в иной системе языка, в иных познавательных ситуациях образ объекта может быть иным, причем во всех этих варьируемых представлениях об объекте можно выразить объективно-истинное содержание).
Сам процесс формирования современного типа рациональности обусловлен процессами исторического развития общества.  В общей форме можно констатировать, что тип научного мышления, складывающийся в культуре некоторой исторической эпохи, всегда скоррелирован с характером общения и деятельности людей данной эпохи, обусловлен контекстом ее культуры. Факторы социальной детерминации познания воздействуют на соперничество исследовательских программ, активизируя одни пути их развертывания и притормаживая другие. В результате "селективной работы" этих факторов в рамках каждой научной дисциплины реализуются лишь некоторые из потенциально возможных путей научного развития, а остальные остаются нереализованными тенденциями.
Второй аспект нелинейности роста научного знания связан со взаимодействием научных дисциплин, обусловленным в свою очередь особенностями как исследуемых объектов, так и социокультурной среды, внутри которой развивается наука.
Возникновение новых отраслей знания, смена лидеров науки, революции, связанные с преобразованиями картин исследуемой реальности и нормативов научной деятельности в отдельных ее отраслях, могут оказывать существенное воздействие на другие отрасли знания, изменяя их видение реальности, их идеалы и нормы исследования. Все эти процессы взаимодействия наук опосредуются различными феноменами культуры и сами оказывают на них активное обратное воздействие.
Учитывая все эти сложные опосредования, в развитии каждой науки можно выделить еще один тип потенциально возможных линий в ее истории, который представляет собой специфический аспект нелинейности научного прогресса. Особенности этого аспекта можно проиллюстрировать путем анализа истории квантовой механики.
Известно, что одним из ключевых моментов ее построения была разработка Н. Бором новой методологической идеи, согласно которой представления о физическом мире должны вводиться через экспликацию операциональной схемы, выявляющей характеристики исследуемых объектов. В квантовой физике эта схема выражена посредством принципа дополнительности, согласно которому природа микрообъекта описывается путем двух дополнительных характеристик, коррелятивных двум типам приборов. Эта "операциональная схема" соединялась с рядом онтологических представлений, например, о корпускулярно-волновой природе микрообъектов, существовании кванта действия, об объективной взаимосвязи динамических и статических закономерностей физических процессов.
Однако квантовая картина физического мира не была целостной онтологией в традиционном понимании. Она не изображала природные процессы как причинно обусловленные взаимодействия некоторых объектов в пространстве и времени. Пространственно-временное и причинное описания представали как дополнительные (в смысле Бора) характеристики поведения микрообъектов.
Отнесение к микрообъекту обоих типов описания осуществлялось только через экспликацию операциональной схемы, которая объединяла различные и внешне несовместимые фрагменты онтологических представлений. Такой способ построения физической картины мира получил философское обоснование, с одной стороны, посредством ряда гносеологических идей (об особом месте в мире наблюдателя как макросущества, о коррелятивности между способами объяснения и описания объекта и познавательными средствами), а с другой - благодаря развитию "категориальной сетки", в которой схватывались общие особенности предмета исследования (представление о взаимодействиях как превращении возможности в действительность, понимание причинности в широком смысле, как включающей вероятностные аспекты, и т.д.).
Таким путем была построена концептуальная интерпретация математического аппарата квантовой механики. В период формирования этой теории описанный путь был, по-видимому, единственно возможным способом теоретического познания микромира. Но в дальнейшем (в частности, на современном этапе) наметилось видение квантовых объектов как сложных динамических систем (больших систем). Анализ квантовой теории показывает, что в самой ее концептуальной структуре имеются два уровня описания реальности: с одной стороны, понятия, описывающие целостность и устойчивость системы, с другой - понятия, выражающие типично случайные ее характеристики. Идея такого расчленения теоретического описания соответствует представлению о сложных системах, характеризующихся, с одной стороны, наличием подсистем со стохастическим взаимодействием между элементами, с другой - некоторым "управляющим" уровнем, обеспечивающим целостность системы. В пользу такого видения квантовых объектов говорят и те достижения теории квантованных полей, которые показывают ограниченность сложившихся представлений о локализации частиц.
Отмечая все эти тенденции в развитии физического знания, нельзя забывать, что само видение физических объектов как сложных динамических систем связано с концепцией, которая сформировалась благодаря развитию кибернетики, теории систем и освоению больших систем в производстве. В период становления квантовой механики эта концепция еще не сложилась в науке, и в обиходе физического мышления не применялись представления об объектах как больших системах. В этой связи уместно поставить вопрос: могла ли история квантовой физики протекать иными путями при условии иного научного окружения? В принципе допустимо (в качестве мысленного эксперимента) предположение, что кибернетика и соответствующее освоение самоорганизующихся систем в технике могли возникнуть до квантовой физики и сформировать в культуре новый тип видения объектов. В этих условиях при построении картины мира физик смог бы представить квантовые объекты как сложные динамические системы и соответственно этому представлению создавать теорию. Но тогда иначе выглядела бы вся последующая эволюция физики. На этом пути ее развития, по-видимому, были бы не только приобретения, но и потери, поскольку при таком движении не обязательно сразу эксплицировать операциональную схему видения картины мира (а значит, и не было бы стимула к развитию принципа дополнительности). То обстоятельство, что квантовая физика развилась на основе концепции дополнительности, радикально изменив классические нормы и идеалы физического познания, направило эволюцию науки по особому руслу. Появился образец нового познавательного движения, и теперь, даже если физика построит новую системную онтологию (новую картину реальности), это не будет простым возвратом к нереализованному ранее пути развития: онтология должна вводиться через построение операциональной схемы, а новая теория может создаваться на основе включения операциональных структур в картину мира.
Развитие науки (как, впрочем, и любой другой процесс развития) осуществляется как превращение возможности в действительность, и не все возможности реализуются в ее истории. При прогнозировании таких процессов всегда строят дерево возможностей, учитывают различные варианты и направления развития. Представления о жестко детерминированном развитии науки возникают только при ретроспективном рассмотрении, когда мы анализируем историю, уже зная конечный результат, и восстанавливаем логику движения идей, приводящих к этому результату. Но были возможны и такие направления, которые могли бы реализоваться при других поворотах исторического развития цивилизации, но они оказались "закрытыми" в уже осуществившейся реальной истории науки.
В эпоху научных революций, когда осуществляется перестройка оснований науки, культура как бы отбирает из нескольких потенциально возможных линий будущей истории науки те, которые наилучшим образом соответствуют фундаментальным ценностям и мировоззренческим структурам, доминирующим в данной культуре.