WWW.DISUS.RU

БЕСПЛАТНАЯ НАУЧНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 19 |
-- [ Страница 1 ] --

Федеральное агентство по образованию

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Сибирский федеральный университет»

"ИСТОРИЯ И МЕТОДОЛОГИЯ БИОЛОГИИ

И БИОФИЗИКИ"

Учебное пособие

Красноярск

2009

УДК

Учебное пособие «История и методология биологии и биофизики» / Кратасюк В.А.,, Немцева Е.В., Есимбекова Е.Н., Свидерская И.В., Суковатая И.Е. Красноярск, СФУ, 2008, 613 стр.

Авторы:

Кратасюк В.А., Свидерская И.В., Немцева Е.В., Есимбекова Е.Н., Суковатая И.Е., Барцев С.И., Межевикин В.В., Сетков Н.А., Пахарькова Н.В., Сапожников В.А,

Учебное пособие по дисциплине «История и методология биологии и биофизики» разработаны специалистами Сибирского федерального университета.

Настоящее учебное пособие является частью учебно-методического комплекса по дисциплине «История и методология биологии и биофизики», включающего также банк тестовых заданий и презентационные материалы к лекциям, методические указания к семинарским занятиям, методические указания по самостоятельной работе, организационно-методические указания.

Учебное пособие составлено в соответствии с проектом Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования 3-го поколения.Дисциплина «История и методология биологии и биофизики»» относится к циклу М.3. - профессиональный цикл, профильная (вариативная) часть, по направлению «010700 физика» укрупненной группы «010000 физико-математические науки» и имеет своей целью расширить и углубить знания студентов по вопросам истории и методологии науки вообще, и биологии и биофизики, в частности, обучить их научному проектированию и научному методу. В учебном пособии рассматривается методология науки всех периодов развития биологии и биофизики: от протознания к естественной истории (от первобытного общества к эпохе Возрождения); от естественной истории к современной биологии (биология Нового времени до середины XIX в.); установление и развитие современной биологии (с середины XIX в. до начала XXI в.)

Предназначено для очного, очно-заочного и заочного обучения студентов, том числе с применением дистанционных образовательных технологий, по направлениям подготовки магистров 010701.68 – физика и дипломированных специалистов (интегрированный магистр) - 010701.65 – физика, 010708.65 – биохимическая физика.

Введение

Дисциплина "История и методология биологии и биофизики" играет объединяющую и централизующую роль в системе биологических и физических дисциплин, составляющих основное содержание современной биофизики. Этот курс призван также установить взаимосвязь между естественно-научными и гуманитарными предметами, помочь студентам, выполняющим свою научную работу, овладеть методологией научного творчества.

В рамках методологической части курса дается развернутое определение биофизики, характеризующее специфику и место этой науки среди других естественных наук, рассматриваются важнейшие понятия и модели, используемые в главных биологических и физических дисциплинах, и их отражение в системе подходов и методов, используемых в биофизике. Методология биофизики не является разделом философии и по сути дела не имеет прямого отношения к последней, это часть биологии и физики, соотнесенная с общей методологией естествознания. При этом биофизика не является простой суммой биологии и физики, а имеет свою хорошо развитую методологию.

Основная задача исторической части курса состоит в том, чтобы представить формирование биофизических понятий на основе исторического развития биологии, физики и химии не только во времени, но и в пространстве (кроме истории здесь подразумевается и ее "география"). Последовательная смена естественнонаучных представлений о мире, создание картины мира – эти центральные стержневые темы – основываются на фактах, датах, именах, представленных в истории биологии. Одной из целей курса является тщательный подбор фактического материала, стремление к отражению лишь капитальных обстоятельств истории, включение только тех данных, которые необходимы для убедительного изложения основных идей. В то же время обстоятельно представлены биографии величайших биофизиков, биологов и физиков прошлых веков и настоящего времени, тех, кто определил магистральные направления развития науки. Для того, чтобы их имена и заслуги, биографические сведения запомнились студентам, им представляется возможность самостоятельно подготовить презентации о великих ученых, провести исторический анализ отдельных отраслей биофизики и биологии вплоть до современности для понимания неразрывной связи прошлого и настоящего науки и практической ценности предмета. Курс полезен также и для подготовки дипломных и курсовых работ, а также магистерских диссертаций, так как студенты составляют обзор по истории изучения вопроса по теме их диссертации. Презентации и новые материалы, подготовленные студентами, будут способствовать постоянному расширению и совершенствованию курса.

Главное место в курсе (по значимости и по объему) занимает история биологии и биофизики. Изложение вопросов истории и методологии опирается на конкретные факты и обобщения, которые рассматриваются через призму современных представлений. Каждому образованному естествоиспытателю, инженеру, преподавателю, конечно же, необходимо знать основные исторические факты, относящиеся к области его деятельности. Однако биофизика находится в этом отношении в особой позиции. Индуктивный, эмпирический характер этой науки неизбежно приводит к сосуществованию в ней весьма различных, а иногда и исключающих друг друга теоретических представлений, причем появление новых, более строгих подходов далеко не всегда отменяет активное использование старых упрощенных моделей. Историческая картина рождения, расцвета и девальвации научных концепций в биологии, физике и химии очень помогает разобраться в сложном конгломерате воззрений, сосуществующих в современной науке.

Дисциплина «История и методология биологии и биофизики»» относится к циклу М.3. - профессиональный цикл, профильная (вариативная) часть, по направлению «010700 физика» укрупненной группы «010000 физико-математические науки» и имеет своей целью расширить и углубить знания студентов по вопросам истории и методологии науки вообще, и биологии и биофизики, в частности, обучить из научному проектированию и научному методу.

Задачи изучения дисциплины заключаются в освоении научной методологии биологии и биофизики, рассмотрении с позиций методологии науки всех периодов развития биологии и биофизики:

  • от протознания к естественной истории (от первобытного общества к эпохе Возрождения);
  • от естественной истории к современной биологии (биология Нового времени до середины XIX в.) ;
  • становление и развитие современной биологии (с середины XIX в. до начала XXI в.).

Изучение дисциплины направлено на подготовку выпускника в области основ естественнонаучных знаний, получение высшего углубленного профессионального образования, позволяющего выпускнику успешно работать в избранной сфере деятельности, обладать следующими универсальными и предметно-специализированными компетенциями, способствующими его социальной мобильности и устойчивости на рынке труда:

а) универсальными:

– углубленными научными компетенциями (УНК): углубленные знания в области математики и естественных наук (УНК-1);

- системными компетенциями (СК): способность порождать новые идеи (креативность) (СК-1);

б) профессиональными:

– углубленными профессиональными компетенциями (в соответствии с видами деятельности) (УПК), а именно:

1). научно-исследовательская деятельность: свободное владение фундаментальными разделами физики, необходимыми для решения научно-исследовательских задач в соответствии со своей магистерской программой по биологии и биофизике (УПК-1);

2). способность использовать знания современных проблем биологии и физики, новейших достижений в своей научно-исследовательской деятельности (УПК-3);

– профессионально-профилированными компетенциями:

1). способность самостоятельно ставить конкретные задачи научных исследований в области биологии и физики в соответствии с профилем магистерской программы по биофизике и решать их с помощью современной аппаратуры, оборудования и информационных технологий с использованием новейшего отечественного и зарубежного опыта (ППК-1);

2). способность и готовность применять на практике навыки составления и оформления научно-технической документации, научных отчетов, обзоров, докладов и статей в соответствии с профилем магистерской программы по биофизике (ППК-2).

Для успешного освоения предлагаемого курса в полном объеме необходимо предварительное изучение курсов «Биология», «Биохимия», «Молекулярная биология и генная инженерия», «Физиология человека и животных», «Физико-химические методы анализа биологических объектов», «Регуляция метаболизма», «Биофизика», «Биофизика наземных и водных экосистем», «Математическая биофизика», «Физико-химические механизмы ферментативного катализа», «Фотобиофизика», «Биофизика популяций», «Биофизика сложных систем», «Физические принципы биологической эволюции». Курс «История и методология биологии и биофизики» служит основой для освоения студентами таких дисциплин как «Современные проблемы биофизики», «Избранные главы биофизики» и др., а также в подготовке дипломных работ и магистерских диссертаций по биологии и биофизике. Курс готовит магистрантов к поступлению в аспирантуру, так как одним из условий успешного завершения аспирантуры является сдача кандидатского экзамена по курсу «История и философия науки».

Глава 1. МЕТОДОЛОГИЯ БИОЛОГИИ И БИОФИЗИКИ

1.1. Предмет и основные задачи курса истории науки

История биологии отражает процесс последовательного накопления знаний об органическом мире и его развитии, о законах органической жизни и способах управления биологическими процессами в интересах человека. Отсюда вытекает тесная связь истории биологии как отрасли знания с самой биологией. Но в отличие от науки биологии, где главным является результат, история науки должна раскрыть не только результат, но и процесс получения новых знаний, то есть исследовать пути и логику накопления знаний об органическом мире, процессы зарождения, развития и преобразования теорий и методов биологии, место и роль этих теорий, гипотез и методов в истории познания биологических явлений и закономерностей. Биологию как науку нельзя свести к простой сумме составляющих ее отраслей, также как и история биологии не может быть сведена к сумме историй развития этих отраслей. История биологии все дальше отходит от простого описания событий и фактов (хотя изучение конкретных фактов остается в ней, как и в любой другой науке, основой) и все больше становится формой критического анализа путей и методов познания жизни, своеобразной формой научной критики, значение которой в нашу эпоху бурного развития науки становится особенно велико. Этим история науки служит современности, и этим объясняется все возрастающий интерес среди естествоиспытателей всего мира к истории биологии.

Наука, история науки и науковедение – сильно различающиеся между собой по предмету исследования науки.

Современные историко-научные и науковедческие исследования словно поставили своей целью раскрыть глубину замечательной метафоры Лазаря Карно: “Науки подобны величественной реке, по течению которой легко следовать после того, как оно приобретает известную правильность; но если хотят проследить реку до ее истока, то его нигде не находят, потому что его нигде нет, в известном смысле источник рассеян по всей поверхности земли”.

Рассмотрим предмет и задачи истории биологии.

1. Источником формирования новых научных теорий является столкновение старых теорий с новым фактическим материалом, поэтому одной из основных задач курса является задача отобрать из всего колоссального многообразия фактов, имен и событий то, что характеризует магистральную линию развития науки и одновременно раскрывает характер и уровень конкретных биологических знаний и представлений определенной эпохи. На основе этого фактического материала складывались, развивались и преобразовывались ведущие концепции биологии.

На рисунке 1.1 представлена схема общего хода развития науки, на которой плоскости а, б, в, г и т.д. отражают последовательные ступени ее развития. После того, как в данной науке сложились определенные методы исследования и создана теория, обобщившая и систематизировавшая накопленные факты, эти методы или теория находят довольно широкое применение в различных областях науки и практики. По мере накопления новых данных на каком-то участке этой плоскости, большей частью в результате обнаружения фактов, не укладывающихся в рамки существующей теории, начинает возникать новое направление поиска и происходит скачок, переход к изучению явления с новой стороны, в новом аспекте. Как правило, такой скачок осуществляется тогда, когда открывается новый метод исследования. Это, так сказать, ароморфозы в развитии науки, узловые моменты в ее истории, знаменующие революционные преобразования в ней и переход исследований в новую плоскость, на новый уровень. Затем известное время продолжается изучение новых объектов с помощью прежних методов и теорий и расширение сферы их применения в практике, что отражено в схеме продолжением плоскостей а, б, в, г после возникновения точек скачка А, Б, В, Г. Изучение истории биологии показывает, что длительность периодов плавного развития до очередного скачка, чем ближе мы приближаемся к нашему времени, сокращается. Тот путь, который выражается в предложенной схеме плоскостями а, б, в, г может быть назван экстенсивным, а выраженный линиями подъема А, Б, В, Г - интенсивным.

 Рис. 1.1. Схема общего хода развития науки [3]: а, -0

 Рис. 1.1. Схема общего хода развития науки [3]: а, -1

Рис. 1.1. Схема общего хода развития науки [3]: а, б, в, г - экстенсивный путь развития науки; А, Б, В, Г - интенсивный путь развития науки.

Общая схема развития науки реализуется в концепции каждой из моделей европейской науки: донаучной, греческой, схоластической (характерной для эпохи средневековья), механистической (время создания классической физики), статистической (время создания основных классических наук), системной (концепция модели сводится к существованию единственно правильного решения) и, наконец, современная диатропическая модель, которая предполагает существование нескольких отличающихся взглядов на решение проблемы и множественность правильных решений).

Второй задачей курса является рассмотрение теории и истории познания, то есть раскрытие логики и основных закономерностей получения новых знаний, понимание того каким образом и какими средствами были достигнуты успехи биологической науки.

Курс предполагает также раскрытие исторической обусловленности основных этапов развития биологии и ее достижений.

Важнейшими факторами, определяющими развитие науки, являются:

а). Потребности общественного производства и производственная деятельность людей, стимулирующая их к познанию.

б). Влияние социальных условий, то есть политические и идеологические условия в обществе, культурно-исторические традиции, интеллектуальный климат и т.п. Знание социальных условий очень важно для понимания особенностей развития науки в той или иной стране в ту или иную эпоху, при этом следует учитывать, что упомянутые факторы являются производными от материальных условий жизни общества, развития общественного производства.

Один из разделов истории биологии имеет дело с ролью личности ученого, чертами его характера и неповторимого психологического склада, своеобразием исследовательских подходов, мотивацией творчества, соотнесением личности ученого с результатами его творческой деятельности. На стыке истории науки и психологии зародилась специальная отрасль исследования – психология науки.

В судьбе ученого интересно все – как он выбирал цель исследования, что он превозмогал в себе, с кем сотрудничал, что читал, каковы его способы анализа и острота интуиции, какие вопросы он задавал себе, природе, людям, как он ошибался и как он шел к открытию и каким стал миг его торжества. Известный в нашей стране и за рубежом академик Н. Семенов писал: «У настоящего ученого занятие наукой является непреодолимой потребностью, более того, подлинной страстью, которая всегда романтична».

Наиболее революционизирующими моментами в развитии науки является возникновение новых методов исследования, с которыми всегда сопряжено появление новых концепций и взглядов, интенсификация исследований в новых научных направлениях, переход к новой, более высокой ступени познания.

Можно привести множество примеров из разных областей биологии. Например, изобретение микроскопа открыло новый мир живых существ. Следующей ступенью было открытие методов окраски препаратов и серийных срезов, затем прижизненная окраска и прижизненное наблюдение, наконец, принципиально новый метод – электронная микроскопия. Каждый из этих методов знаменовал собой последовательные ступени углубления знаний о микроорганизмах и микроскопических, а затем ультрамикроскопических структурах в организме. Параллельно расширялось применение прежних методов к изучению все новых объектов.

Подобный пример можно привести из эмбриологии животных. Разработка Х.И. Пандером и К. М. Бэром метода наблюдения за развитием куриного эмбриона привела к открытию зародышевых листков, установлению того факта, что развитие идет путем дифференциации более простых закладок, а применение К.Бэром сравнительного метода позволило ему сформулировать учение об основных типах развития. Все это подняло эмбриологию на новую ступень, создало предпосылки для возникновения сравнительной эмбриологии. Следующим шагом было появление сравнительной и эволюционной эмбриологии в результате применения А.О. Ковалевским и И.И. Мечниковым эволюционного принципа (исторического метода) в эмбриологии. Однако и после возникновения этого направления многие эмбриологи еще долгое время руководствовались методом К.Бэра, распространяя его на новые объекты. Следующую страницу в развитии эмбриологии открыло применение в ней экспериментального метода, а в самое последнее время – метода меченых атомов.

Глубокое воздействие эволюционной теории Ч.Дарвина на всю биологию определилось утверждением в ней исторического метода изучения биологических явлений.

Хорошо известны слова К.А.Тимирязева о том, что всеми своими достижениями физиология XIX в. обязана применением к изучению явлений жизни физических и химических методов исследования.

Примерно с середины 40-х годов прошлого века начали быстро накапливаться данные о биохимических основах жизни. Наука стала проникать в область химических и физических процессов, протекающих в организме на молекулярном уровне. Начался бурный рост новых отраслей науки, стоящих на грани биологии, физики и химии, таких как биохимия, биофизика, радиобиология. Возникла молекулярная биология, которая теперь и преобразовывает все отрасли биологической науки.

Таким образом, если создание нового научного метода, как правило, связано с возникновением новых теоретических представлений, то открытие принципиально нового научного метода, в свою очередь, всегда вызывает перестройку установившихся теоретических представлений, а новая теория становится исходным пунктом пересмотра накопленного наукой материала, в том числе ее методов, и в этом смысле играет роль инструмента углубления знания (рис.1.1)

Следующей задачей курса «История и методология биологии» является изучение формирования научных представлений в определенной историческо-культурной среде. Наука была во все времена важнейшей компонентой социальной и культурной жизни. В свою очередь историческо-культурная среда существенно влияет на развитие науки, что подтверждают примеры открытий, относящихся к разным историческим примерам открытий. Влияние историко-культурной среды тесно связано с национальными особенностями развития науки в разных регионах и странах.

Известны примеры «прививки» западно-европейской традиции экспериментальных исследований развивающимся странам. Самая главная проблема при этом связана с незнанием успеха такой «пересадки». Различаются и возможности науки в различных регионах мира. Для культуры и общества, связавших свой путь развития с научно-техническим прогрессом, наука – важнейшая компонента социальной и культурной жизни. Для многих стран Азии и Африки, Латинской Америки вопрос о необходимости перенесения научной традиции в контекст национальной культуры, ''прививка'' западно-европейской традиции экспериментального исследования природы, критического рационального мышления, к имеющимся культурным традициям – это вопрос сложный, болезненный и ответственный. Но даже если государственные и общественные деятели данных регионов признают это перенесение и заимствование необходимым, встает вопрос о принципиальной возможности такой пересадки, такой культурной прививки.

Рассмотрение происхождения научных идей в истории науки было принято дополнять историей социальных институтов науки – историей деятельности научных школ, обществ и учреждений, т.е. восстановлением определенного ''организационного'' контекста, в рамках которого порождались эти идеи.

Мало-помалу все более актуальным становилось исследование формирования национальных научных сообществ, а также культурной среды, в которой функционируют научные сообщества и порождаются определенные научные представления. Можно даже сказать, что некоторые направления современной истории науки и науковедения занимались и занимаются изучением окружающей науку ''среды'', а, следовательно, - ''экологией науки''.

Мы используем словосочетание ''экология науки'' в несколько метаморфическом смысле, однако ныне широко распространенный термин ''экология'' позволяет достаточно точно и емко определить тот круг представлений, в рамках которых легко указать на новые исследовательские программы для истории науки и науковедения в целом.

Термин “экология культуры” ввел Д.С. Лихачев: “Экологию нельзя ограничивать только задачами сохранения природной биологической среды. Для жизни человека не менее важна среда, созданная культурой его предков и им самим. Сохранение культурной среды – задача не менее существенная, чем сохранение окружающей природы… Убить человека биологически может несоблюдение законов биологической эволюции, убить человека нравственно может несоблюдение законов экологии культурной”.

Важно подчеркнуть, что появление науки как особого института – показатель социального и культурного развития всего общества. Экология науки – это изучение культурной среды, в которой формируется и живет ученый, изучение явных и неявных правил (предпочтений) выбора будущих профессий, традиций пользования книгами и др. источниками информации; это реконструкция явных или неявных представлений о смысле жизни, об отношениях с людьми – вне круга профессиональных обязанностей и с коллегами, определенное понимание общения, видение долга и ответственности человека перед людьми и обществом.

Петров М.К. писал: “Специфика текущего момента состоит в том, что до недавнего времени вопрос о возникновении науки волновал только малочисленную группу специалистов по истории и социологии науки. Теперь же это вопрос иного ранга. Многие страны, не имевшие ранее науки в наличном наборе социальных институтов, стараются сегодня привить ее на своей почве, видят в этом одно из условий перехода из “развивающегося” в “развитое” состояние. В процессе таких попыток накапливаются огромные массивы информации о строительстве науки и трудностях такого строительства, о том, что именно строится, как оно сочленяется в целое”.

Что может принести прививка например американской науки в какой-либо из стран Африки? Прививка науки осуществляется в процессе образования в рамках классических университетов, когда преподаватель является активно работающим ученым, и в общении со студентом невольно делает такую «прививку».

При обсуждении является ли образование в университетах «прививкой науки студентам» возникают другие методологические вопросы. На каком курсе имеет смысл студенту начинать заниматься научными исследованиями? Одни считают, что для успешного включения в науку студенту необходимо получить сначала базовые знания на начальных двух курсах, и только на 3 курсе приступить к выполнению первых научных исследований. С другой точки зрения ранняя ориентация на научные исследования повышает мотивацию у студентов младших курсов для получения базовых знаний. Важным является вопрос профессиональной ориентации. Понятно, что не всякий человек расположен к занятиям наукой. На эти и подобные вопросы помогает ответить изучение истории и методологии науки.

1.2. Наука, научная методология. Методология и проблемы в биологии и биофизике

Детальное обсуждение научного метода вообще и методологии биофизики и биологии в частности уместно проводить в рамках специального курса по методологии науки и/или на философском факультете. Для студентов, готовящихся к научной деятельности гораздо важнее прибрести навыки и знания практического плана, способные помочь им в будущей работе в рамках выбранной ими научной дисциплины.

Успех научного поиска во многом определяется правильностью выбранного пути, точностью самого метода исследования. Известный русский физиолог И. П. Павлов отмечал, что «метод держит в руках судьбу исследования», «от метода, от способа действия зависит вся серьезность исследования».

Конечно, научный подход вообще и методологические установки данной конкретной научной дисциплины в той или иной степени осваивается ученым (часто неосознанно) в процессе накопления опыта научной работы, особенно если его работа происходит в коллективе, придерживающемся высоких методических и методологических стандартов научного исследования. Однако предварительное и явное ознакомление с методологией научного исследования может ускорить ее освоение.

Обсуждение и сопоставление методологических подходов биологии и биофизики невозможно без рассмотрения научного метода вообще и его реализации в процессе развития той или иной научной дисциплины. Особый интерес представляет вопрос о том, как научный метод воплощается в индивидуальной исследовательской деятельности, что с точки зрения данного курса представляет наибольший интерес.

1.3. О научном методе в общем

Сразу следует отметить, что дать короткое определение научного метода можно, но это определение будет включать термины, требующие развернутого объяснения. Ситуация напоминает попытку кратко растолковать новичку одно из правил формальной генетики: "Рецессивная аллель только тогда проявляется в фенотипе, когда генотип гомозиготен".

Понимание того, что есть наука, а что к ней не относиться важно не только тем студентам, которые намерены заниматься научной работой, но представляет важный компонент мировоззрения культурного человека 21 века. На фоне расцветающего мракобесия в СМИ и резкого уменьшения доли познавательных программ умение отличать научное знание от маскирующихся под него иллюзий, фантазий, и простой лжи, а также знание границ применимости научного метода позволяет критично подходить к валу наукообразной информации, которая, далеко не всегда бывает безобидной.

Начнем, тем не менее, с краткого описания научного метода, апеллируя к уже имеющимся у студентов представлениям о входящих в него терминах, которые в дальнейшем будут обсуждены более подробно.

Можно сказать, что научный метод представляет собой непрерывный процесс проверки, изменения и развития идей и теорий в соответствии с имеющимися фактическими данными. Этот процесс проходит через ряд этапов (рис.1.2).

Важным этапом развития научного знания является выдвижение некоторой удобной гипотезы, которая если и не полностью, то в значительной мере объясняет эмпирические факты и, что особенно важно, может быть в дальнейшем опровергнута новыми данными. Принципиальное значение имеет возможность проверить справедливость гипотезы. Такая гипотеза, которую невозможно опровергнуть (хотя бы в принципе), по существу бессмысленна.

Гипотеза, исходно уже представляющая собой по существу теоретическое знание, выдержавшая ряд экспериментальных проверок становится теорией, которая постоянно подвергается все новым и новым экспериментальным проверкам.

 2. Упрощенная схема этапов развития научного знания. Теория -2

Рис.1.2. Упрощенная схема этапов развития научного знания.

Теория не только дает удобный и доступный способ описания широкого круга взаимосвязанных явлений, но и подсказывает новые гипотезы, которые могут быть проверены и дают новые знания. С практической точки зрения весь этот процесс позволяет непрерывно расширять наши знания и проверять их.

Такова в общих чертах сущность научного метода. Его философия является в основном прагматической и эмпирической. Гипотезы и теории ценны лишь до тех пор, пока они действуют. Наши знания не являются абсолютной истиной - они справедливы лишь до тех пор, пока они не противоречат известным фактам. Обычно развитие науки происходит на основе пересмотра и изменения существующих идей. При этом иногда отвергается вся теория как непригодная. Однако даже и в этом случае создаваемая ею интеллектуальная основа может сыграть полезную роль в том смысле, что она способствует выполнению точных исследований и стимулирует проведение новых экспериментов.

В то время как изолированную гипотезу можно полностью отвергнуть, если она противоречит экспериментальным данным, гипотеза, выведенная из вполне установившейся теории, имеет прочную основу, даже если она не дает удовлетворительного объяснения новых наблюдений. В этом случае необходимо произвести некоторые небольшие изменения, которые позволили бы согласовать новые данные с существующей теорией. При этом основная масса знаний остается нетронутой, хотя при необходимости она подвергается пересмотру, изменению или развитию. Теория не только дает удобный и доступный способ описания широкого круга взаимосвязанных явлений, но и подсказывает новые гипотезы, которые могут быть проверены и дают новые знания. С практической точки зрения весь этот процесс позволяет непрерывно расширять наши знания и проверять их.

Кажется, что в этой схеме развития научного знания все ясно и вопросов не возникает. Но при более внимательном рассмотрении, и тем более, если задаться целью практически включиться в этот процесс, то не уйти от вопросов типа:

1) Чем различаются опыты, наблюдения с одной стороны и эксперименты с другой?

2) Что такое факты и чем они отличаются от данных?

3) Как и на основе чего выдвигаются гипотезы?

4) В чем специфика теоретического знания?

5) При каких условиях гипотеза отвергается?

6) Что такое научная проблема и чем она отличается от научной задачи?

И ряд других более тонких вопросов.

Уже по приведенной выше схеме видно, что научное познание представляет собой циклический (итерационный) процесс. Подобной цикличностью обладает и структура понятий этот процесс описывающих. Если начать отвечать на поставленные выше вопросы, то мы с неизбежностью сталкиваемся с циклическими ссылками, и объяснить методологические термины отдельно, вне системы не представляется возможным.

Поэтому при чтении следующего текста читателю придется либо воспользоваться хорошей памятью, либо иногда возвращаться к началу текста.

1.4. О научной методологии чуть более строго

Методологию науки можно охарактеризовать как учение о методе научно-познавательной деятельности. Научный метод - это система регулятивных принципов и приемов, с помощью которых достигается объективное познание действительности.

Эмпирический и теоретический уровни научного знания и их структура.

Эмпирическое исследование в основе своей ориентировано на изучение явлений и зависимостей между ними. Эмпирическая зависимость представляет собой вероятностно-истинное знание, выведенное в результате индуктивного обобщения опыта.

На уровне теоретического исследования происходит выделение сущностных связей в чистом виде. Теоретический закон – это достоверное знание, требующее использования особых исследовательских процедур.

На эмпирическом уровне выделяют два подуровня:

1) данные наблюдения. В процессе наблюдения за объектом мы непосредственно получаем первичную информацию, которая выступает в особой форме — в форме непосредственных чувственных данных субъекта наблюдения, которые затем фиксируются в форме протоколов наблюдения. Данные наблюдения еще не являются достоверным знанием, и на них не может опираться теория, ибо базисом теории являются не данные наблюдения, а эмпирические факты.

2) эмпирические факты. В отличие от данных наблюдения, факты — это всегда достоверная, объективная информация, в которой сняты в процессе описания явлений и связей между ними, субъективные наслоения.

Переход от данных наблюдения к эмпирическому факту представляет собой довольно сложную процедуру, включающую следующие познавательные операции:

а) Рациональную обработку данных наблюдения и поиск в них устойчивого, повторяющегося содержания; сравнение между собой множества наблюдений; выделение в них повторяющегося и устранение случайных погрешностей.

б) Для установления факта необходимо истолкование выявляемого в наблюдениях инвариантного содержания, которое предполагает широкое использование ранее полученных теоретических положений.

Тем самым, факт (от лат. – factum – сделанное, свершившееся) - это особого рода положения, фиксирующие эмпирическое знание. Факт науки включает в себя инвариант эмпирических данных наблюдения или эксперимента и их истолкование, выражение на определённом языке. Cама возможность получения эмпирических данных основывается на системе априорных принципов. На основе таких принципов, производится выделение существенных и несущественных черт объекта познания, выбор методов получения данных, процедура калибровки приборов – то есть, формирование предпосылок учёного, формулировка вопроса, с которым исследователь подходит к изучению своего предмета. Факт предстаёт как продукт деятельности научного сообщества, воссозданный на основе присущего данному сообществу стиля мышления, который формирует идеал научного факта соответствующего периода развития науки.

Факты зависят от теории, которая формирует их концептуальную основу, язык, средства и методы экспериментального исследования. По словам И.П.Павлова: "Если нет в голове идеи, то нет и фактов".

Теория – наиболее сложная и развитая форма научного знания. В широком смысле слова теория означает систему взглядов, представлений, идей, направленных на истолкование и объяснение каких-либо явлений. В более узком и специальном смысле слова теория – это высшая, самая развитая форма организации научного знания, дающая целостное, системное представление о закономерностях и существенных связях изучаемых объектов. По отношению к фактам теория выполняет такие функции, как объяснительную, подчиняя их некоторым теоретическим обобщениям; систематизирующую, организуя их в более широкий теоретический контекст знаний; предсказательную, обосновывая научные прогнозы и возможные, будущие состояния соответствующей области исследования.

В организации теоретического уровня знаний можно выделить два подуровня:

1) Частные теоретические модели и законы. Они выступают как теории, относящиеся к достаточно ограниченной области явлений. Примерами таких частных теоретических законов могут служить закон колебания маятника в физике или закон движения тел по наклонной плоскости, которые были найдены до того, как была построена ньютоновская механика. Теоретическая модель включает идеализированные объекты и связи между ними.

2) Развитая теория, в которой все частные теоретические модели и законы обобщаются таким образом, что они выступают как следствия фундаментальных принципов и законов теории. Здесь строится некоторая обобщающая теоретическая модель, которая охватывает все частные случаи, и применительно к ней формулируется некоторый набор законов, которые выступают как обобщающие по отношению ко всем частным теоретическим законам.

Непосредственно закон характеризует отношения идеальных объектов теоретической модели, а опосредованно он применяется к описанию эмпирической реальности.

В процессе своего становления научное знание проходит разные этапы, которым соответствуют определенные формы развития знания: проблема (задача), гипотеза, факт, теория.

Импульсом к развитию научного знания является объективно возникающие в ходе его развития проблемы (от греч. – преграда, трудность, задача). Главным источником появления проблем и задач в науке являются противоречия между теорией и фактами.

Различие между научной проблемой и научной задачей заключается в следующем: под научной задачей следует понимать решаемый наукой вопрос, характеризующийся достаточностью средств для своего разрешения; если же средств для решения недостаточно, то такой научный вопрос называется научной проблемой.

Гипотеза (от греч. – основа, предположение), - это научное допущение или предположение, истинное значение которого не определено. Научная гипотеза выдвигается в процессе развития научного знания для решения конкретной проблемы с целью объяснения новых экспериментальных данных, либо устранения противоречий теории с результатами экспериментов. Как научные положения, гипотезы должны удовлетворять условию принципиальной проверяемости, означающему, что они обладают свойствами фальсифицируемости (опровержения) и верифицируемости (подтверждения). Вопрос о фальсифицируемости и верифицируемости знания, как необходимом условии его научности имеет долгую и весьма поучительную историю на которой мы очень кратно остановимся.

1.5. Что такое научное знание и как оно развивается

Представление о том, что такое наука и в чем специфика научного знания менялось со временем. Большую роль в этом вопросе играло понятие фальсифицируемости или опровержимости теории. Первым шагом было признание того, что научная теория должна содержать положения, которые допускают эмпирическую проверку. По словам К.Поппера исследователь должен "быть смелым, выдвигая гипотезы, и беспощадным, опровергая их" и "честь интеллекта защищается не в окопах доказательств или "верификаций", окружающих чью-либо позицию, но точным определением условий, при которых эта позиция признается непригодной для обороны". В качестве примера неопровержимой теории можно привести теорию пассионарности Л. Гумилева.

Изначально большое значение придавалось и верифицируемости, то есть эмпирической проверяемости научного знания. В то же время следует признать, что критерий достоверности научного знания вряд ли достижим. Давно было понято, что конечной конъюнкции фактуальных высказываний недостаточно для "индуктивного" доказательного обоснования универсальной теории. То есть никакое научное высказывание не может быть вполне обосновано фактами и индуктивной логикой. Отсюда следует, что все теории в равной степени не могут иметь доказательного обоснования.

Представляется обоснованным, что единичного высказывания, выражающего твердо установленный факт, достаточно для опровержения универсальной теории. Отсюда следует, что поскольку нам не дано все потенциально бесконечное множество фактов, соответствующих данной теории, то всегда в будущем может найтись факт, ее опровергающий. Поэтому с точки зрения потенциально бесконечного множества фактов все теории в равной степени гипотетичны.

Наука не может доказательно обосновать ни одной теории, но наука может опровергать. Это означает, что допускается существование фундаментального эмпирического базиса – множества фактуальных высказываний, каждое из которых может служить опровержением какой-либо теории.

Тогда научными считаются не только те высказывания, которые доказательно обоснованны фактами, но и те, которые всего лишь опровержимы, другими словами, "научные" высказывания должны иметь непустое множество потенциальных фальсификаторов. Научная честность требует постоянно стремиться к такому эксперименту, чтобы в случае противоречия между его результатом и проверяемой теорией, последняя была отброшена.

Другими словами, теория является "научной" (или "приемлемой"), если она имеет "эмпирический базис".

Вышеприведенная концепция имеет характерные черты, вступающие в диссонанс с действительной историей науки:

1) проверка является обоюдной схваткой между теорией и экспериментом;

2) единственно важным для ученого результатом такого противоборства является фальсификация: "настоящие открытия – это опровержения научных гипотез".

Однако история науки показывает нечто иное:

1) проверка – это столкновение, по крайней мере, трех сторон: соперничающих теорий и эксперимента;

2) некоторые из наиболее интересных экспериментов дают скорее подтверждение, чем опровержение.

Ни эксперимент, ни сообщение об эксперименте, ни предложение наблюдения, ни хорошо подкрепленная фальсифицирующая гипотеза низшего уровня не могут сами по себе вести к фальсификации. Не может быть никакой фальсификации прежде, чем появится лучшая теория.

По мнению методолога науки И. Лакатоса, в теории важнее всего, что она позволяет предсказывать новые факты. По словам Лейбница: "Лучшей похвалой гипотезе (когда ее истинность уже доказана) является то, что с ее помощью могут быть сделаны предсказания о неизвестном ранее явлении или еще небывалом эксперименте".

Формальная теория удерживается до тех пор, пока проблематичные примеры смогут быть объяснены путем изменения вспомогательных гипотез, присоединенных к этой теории, при котором увеличивается эмпирическое содержание.

Экспериментам не так просто опрокинуть теорию, никакая теория не запрещает ничего заранее. Дело обстоит не так, что мы предлагаем теорию, а Природа может крикнуть "НЕТ"; скорее, мы предлагаем целую связку теорий, а Природа может крикнуть: "ОНИ НЕ СОВМЕСТИМЫ".

И. Лакатос вместо понятия теории вводит в логику открытия в качестве основного понятие ряда теорий. Именно ряд или последовательность теорий, а не одна изолированная теория, оценивается с точки зрения научности или ненаучности. Но элементы этого ряда связаны замечательной непрерывностью, позволяющей называть этот ряд исследовательской программой.

В настоящее время наибольшее распространение получили две концепции развития науки - концепция Т. Куна о научных революциях и сменах парадигм и концепция И. Лакатоса - методология научно-исследовательских программ. Прежде чем подробно рассмотреть концепцию Лакатоса кратко опишем концепцию Т. Куна, чтобы было понятно, почему предпочтение было отдано первой.

Важное в концепции Т.Куна понятие парадигмы означает признанные всеми научные достижения, которые в течение определенного времени дают модель постановки проблем и их решений научному сообществу.

С точки зрения Т. Куна, изменение научного знания – от одной "парадигмы" к другой – процесс, у которого нет и не может быть рациональных правил. Это связано с тем, что разные парадигмы несоизмеримы, поскольку для их сравнения нет рациональных критериев. Каждая парадигма имеет свои собственные критерии. Нет никаких сверх-парадигматических критериев. Изменение в науке – лишь следствие того, что ученые примыкают к движению, имеющему шансы на успех. Следовательно, с позиции Куна, научная революция иррациональна и ее нужно рассматривать специалистам по психологии толпы. С точки зрения Куна, не может быть никакой логики открытия – существует только психология открытия. Изменение научного знания подобно перемене религиозной веры. Если следовать этой концепции, то стратегическое планирование научной работы, как коллективной, так и государственной невозможно и тогда принятие концепции Т. Куна в практическом плане не отличается от ее игнорирования.

Поэтому имеет смысл обратиться к концепции, которая допускает существование закономерностей в развитии научных дисциплин - методологии научно-исследовательских программ И. Лакатоса. В основу своей концепции Лакатос кладет положение о том, что развитие научного знания – это процесс, важнейшие характеристики которого не могут быть втиснуты в схемы индуктивизма. Историческое движение науки может быть объяснено как соперничество научных теорий, победа в котором обеспечивается не накоплением подтверждений, выдвинутых гипотез, а прежде всего эвристическим потенциалом теории, ее способностью обеспечивать получение нового эмпирического знания, ее научной продуктивностью.

Согласно Лакатосу, в науке образуются не просто цепочки сменяющих одна другую теорий, о которых пишет Поппер, но научные исследовательские программы, т.е. совокупности теоретических построений определенной структуры.

Начало программы может быть положено самыми абстрактными утверждениями. Программа складывается из методологических правил: часть из них - это правила, указывающие каких путей исследования нужно избегать (отрицательная эвристика), другая часть – правила, указывающие какие пути следует избирать и как по ним идти.

Отрицательная эвристика: "твердое ядро" программы.

По словам Лакатоса у всех исследовательских программ есть "твердое ядро". Отрицательная эвристика запрещает использовать modus tollens[1]

, когда речь идет об утверждениях, включенных в "твердое ядро". Вместо этого, мы должны напрягать нашу изобретательность, чтобы прояснять, развивать уже имеющиеся или выдвигать новые "вспомогательные гипотезы", которые образуют защитный пояс вокруг этого ядра; modus tollens своим острием направлен именно на эти гипотезы. Защитный пояс должен выдержать главный удар со стороны проверок; защищая таким образом окостеневшее ядро, он должен приспосабливаться, переделываться или даже полностью заменяться, если этого требуют интересы обороны. Если все это дает прогрессивных сдвиг проблем, исследовательская программа может считаться успешной.

Пример успешной программы – теория тяготения Ньютона. Отрицательная эвристика запрещала применять modus tollens к трем ньютоновским законам динамики и к его закону тяготения.

Положительная эвристика: конструкция "защитного пояса" и относительная автономия теоретической науки.

Положительная эвристика выручает ученого от замешательства перед океаном аномалий. Положительной эвристикой определяется программа, в которую входит система более сложных моделей реальности: внимание ученого сосредоточено на конструировании моделей, соответствующих тем инструкциям, какие изложены в позитивной части его программы. На известные "контрпримеры" и наличные данные он просто на обращает внимания.

Положительная эвристика программы, о "моделях", с помощью которых происходит ее развитие. "Модель" – это множество граничных условий (возможно, вместе с некоторыми "наблюдательными" теориями), о которых известно, что они должны быть заменены в ходе дальнейшего развития программы. "Опровержения" какой-либо конкретной модели полностью предвидимы, и положительная эвристика является стратегией этого предвидения и дальнейшего "переваривания". "Положительная эвристика" исследовательской программы может быть сформулирована как "метафизический принцип". Например у Ньютона: "Планеты – это вращающиеся волчки приблизительно сферической формы, притягивающиеся друг к другу".

Методология научных исследовательских программ объясняет относительную автономность теоретической науки, что является историческим фактом. То, какие проблемы подлежат рациональному выбору ученых, работающих в рамках мощных исследовательских программ, зависит в большей степени от положительной эвристики программы, чем от психологически неприятных, но технически неизбежных аномалий. Аномалии регистрируются, но затем о них стараются забыть, в надежде, что придет время и они обратятся в подкрепление программы. Повышенная чувствительность к аномалиям свойственна только тем ученым, кто занимается упражнениями в духе теории проб и ошибок или работает в регрессивной фазе исследовательской программы, когда положительна эвристика исчерпала свои ресурсы.

По И. Лакатосу: "Зрелая наука состоит из исследовательских программ, которыми предсказываются не только ранее неизвестные факты, но, что особенно важно, предвосхищаются также новые вспомогательные теории; зрелая наука, в отличие от скучной последовательности проб и ошибок, обладает "эвристической силой".

Положительная эвристика мощной программы с самого начала задает общую схему предохранительного пояса: эта эвристическая сила порождает автономию теоретической науки.

Подход Лакатоса позволяет увидеть слабость двух – по видимости весьма различных - видов теоретической работы.

Во-первых, слабость программ, которые подобно марксизму или фрейдизму, конечно, являются "едиными", предлагают грандиозный план, по которому определенного типа вспомогательные теории изобретаются для того, чтобы поглощать аномалии, но которые в действительности всегда изобретают свои вспомогательные теории вослед одним фактам, не предвидя в то же время других.

Во-вторых, она бьет по приглаженным, не требующим воображения скучным сериям "эмпирических" подгонок, которые так часто встречаются, например, в современной социальной психологии. Такого рода подгонки способны с помощью так называемой "статистической техники" сделать возможными некоторые "новые" предсказания и даже наволхвовать несколько неожиданных крупиц истины. Но в таком теоретизировании нет никакой объединяющей идеи, никакой эвристической силы, никакой непрерывности. Из них нельзя составить исследовательскую программу, и в целом они бесполезны.

В отличие от Куна для описания того, как соизмерить или сравнить две конкурирующие программы, Лакатос вводит представление о сдвиге проблем.

“Исследовательская программа считается прогрессирующей тогда, когда ее теоретический рост предвосхищает ее эмпирический рост, то есть когда она с некоторым успехом может предсказывать новые факты (“прогрессивный сдвиг проблемы”). Программа регрессирует, если ее теоретический рост отстает от ее эмпирического роста, то есть когда она дает только запоздалые объяснения либо случайных открытий, либо фактов, предвосхищаемых и открываемых конкурирующей программой (“регрессивный сдвиг проблемы”).

Если исследовательская программа прогрессивно объясняет больше, нежели конкурирующая, то она “вытесняет” ее и эта конкурирующая программа может быть устранена (или, если угодно “отложена”).

Существенный вклад в развитие научной методологии внесли и отечественные исследователи. Так одну из линий развития представляют методологические концепции развития физики М.В. Мостепаненко, В.С. Степина и В.П. Бранского. Согласно "итоговой" концепции Бранского, физическое исследование проходит в своем развитии стадии эмпирического, нефундаментального теоретического, умозрительного и фундаментального теоретического исследования. Высшей формой эмпирического знания является феноменологическая конструкция (некоторая формализованная дедуктивная система). Она строится на основе фундаментального эмпирического закона, полученного методом “проб и ошибок”.

На стадии эмпирического исследования получают эмпирические факты, эмпирические законы и т.д., причем последние основаны на статистическом резюме наблюдений. Наблюдаемость явления предполагает соответствующее орудие наблюдения — измерительный прибор. Таким образом, реальный эксперимент в физике принимает форму измерительного эксперимента, а “продуктом” измерений является количественный чувственный образ. При помощи измерительного эксперимента происходит знаковая фиксация последнего в его приборной части, тем самым объективируя ощущения и восприятия, поскольку они субъективны, ибо не могут включаться в систему физического знания. Следовательно, процедура измерения выделяет из ощущения и восприятия (от эмпирической наглядности) их объективную сторону. Они, впоследствии подвергаются эмпирическому анализу, результатом которого является общее эмпирическое представление.

Переход от эмпирического представления к эмпирическому понятию осуществляется выделением совокупности наглядных признаков в первом, потом синтезируют их, т.е. путем описания наблюдательных процедур, с помощью которых фиксируются эти признаки (“операциональные определения”). В терминах эмпирических понятий формулируются всевозможные (элементарные, интегральные и фундаментальные)1 законы эмпирического уровня физического исследования.

Также уровень непосредственного “конкретного” образует и подтверждающий пункт формирования теории. Таким образом, эмпирическое исследование подразделяется на два фрагмента: исходный (или объясняемый) и подтверждающий (или предсказываемый). Следует иметь в виду, что оба указанных фрагмента относятся к разным предметным областям действительности и представляют собой единство. Поэтому непосредственный переход между ними невозможен.

На стадии нефундаментального теоретического исследования научный работник пытается объяснить известный фундаментальный эмпирический закон и предсказать новый при помощи старого эмпирического знания. “Таким образом, главной проблемой нефундаментального теоретического исследования, — пишет В.П. Бранский, — является поиск нового нефундаментального теоретического закона. Эта проблема решается посредством дедуктивного вывода (“теоретическое доказательство”)”. Из множества доказательств надо выбрать правильное (“строгое”) доказательство, удовлетворяющее известным селективным критериям — логическим и математическим аксиомам и теоремам. При этом возможны три варианта в форме: а) фрагментной теории (как фрагмент старой теории); б) комплексной теории (построенной из фрагментов двух теорий, относящихся к разным предметным областям); в) гибридной или метафорической теории, в рамках которой можно объяснить лишь часть известного эмпирического знания и правильно предсказать часть нового эмпирического знания (некоторые предсказанные эмпирические законы подтверждаются, а некоторые нет). При этом в метафорической теории возникают парадоксы, разрешить которые можно “лишь путем построения новых неэмпирических понятий”.

Проблема построения новых неэмпирических понятий — “конструктов” разрешается посредством умозрительного исследования. Отмечается, что здесь основную роль играет творческое воображение исследователя (создание необычных комбинаций из старого знания), в процессе которого возникают новые представления и понятия.

В целом все исследовательские процедуры, используемые на стадии умозрительного исследования при построении новых конструктов и принципов можно назвать “концептуальной интуицией”.

Фундаментальное теоретическое исследование начинается с процедуры выбора из множества возможных умозрительных принципов, ограниченного числа таких принципов, в частном случае — одного в качестве умозрительной концепции, объясняющей известный закон, и предсказывающей новый, причем предсказание согласуется с экспериментом. Она разрешает не только парадоксы метафорической теории, но и эмпирический парадокс, связанный с тем, что исследование, достигнув ступени феноменологической конструкции, не может продолжаться посредством эмпирических методов.

Ключевой вопрос заключается в том, что является источником "внеэмпирического" содержания нового теоретического знания. По Мостепаненко, источником такого знания является Физическая Картина Мира (ФКМ).

Физику образуют, по В. Гейзенбергу, несколько “замкнутых систем понятий”, т.е. независимых друг от друга физических теорий, которых объединяют общие положения. “В процессе приведения этих положений в соответствие друг с другом, — пишет М. В. Мостепаненко, — возникает единая система исходных понятий и принципов физики, которая, во-первых, служит средством связи между различными теориями и, во-вторых, служит общей характеристикой состояния на данном этапе ее развития”.

Связь таких положений в систему, реализованных с помощью (и на основе) философских идей, надо полагать, образует ФКМ. Она несводима к теоретическим предпосылкам уже имеющихся теорий.

Эта система “развивается как единое целое по присущим ей законам и служит источником теоретических предпосылок еще не созданных физических теорий”.

Вот обобщенное определение ФКМ, данное М.В. Мостепаненко: “… физическую картину мира следует понимать как идеальную модель природы, включающую в себя наиболее общие понятия, принципы и гипотезы физики и характеризующую определенный исторический этап ее развития”.

Различные ФКМ, существовавшие в истории физики, как и парадигмы Т.Куна, возникали и разрушались. Перестройка ФКМ, как и парадигмы Куна, связана с накоплением “аномальных” опытных данных, необъяснимых теориями, возникающих в рамках данной ФКМ. Поэтому возникает необходимость выдвижения качественно новых понятий, гипотез, принципов, выходящих за пределы существующей ФКМ. “Поскольку всякая физическая теория исходит из некоторых общих понятий, гипотез, принципов, входящих в физическую картину мира, — пишет М.В. Мостепаненко, — постольку построению каждой теории должно предшествовать создание физической картины мира или по крайней мере некоторых ее элементов”.

Методологические представления об устройстве научного знания и о зрелой научной дисциплине формировались на основе материала физики, как образца развитой науки. Но поскольку нас интересует возможность применения методологии не только к физике, но и изучению биологических объектов, то определенный интерес представляет общий подход, который развивался в нашей стране Г.П. Щедровицким. Много внимания в его работах было уделено вопросам практического и сознательного применения методологии в научном поиске.

1.6. Методология об этапах развития научного знания

В качестве первого этапа развития научного знания выделяется этап обобщения, индуктивного вывода. На этом этапе посредством измерительных процедур исследователи получают "данные", которые составляют особую группу знаний, которые затем перерабатываются в обобщенные знания (Рис.1.3). Можно считать, что это – первая технологическая линия порождения и использования знаний, которую можно назвать преднаучной. Это согласуется с современным пониманием, что развитие научного знания – это процесс, важнейшие характеристики которого не могут быть втиснуты в схемы индуктивизма.

Щедровицкий Г.П. подчеркивает, что все проблемы индукции принадлежат принципиально донаучному этапу развития мышления. Эти структуры мышления имеют дело с миром явлений, и они не могут дать ответ на вопрос, как из мира, в котором все со всем связано, выделить такие относительно устойчивые и инвариантные образования, какими являются объекты.

 Рис. 1.3. Этап индуктивного обобщения -3

Рис. 1.3. Этап индуктивного обобщения эмпирических данных.

Так, например, простое обобщение данных о движении тел не позволяет вывести ньютоновские законы движения. Законы движения Аристотеля – тела сохраняют свою скорость, пока и поскольку на них действуют силы, что тела падают тем скорее, чем они тяжелее. Законы движения Галилея и Ньютона: тела сохраняют скорость пока и поскольку на них не действуют силы; тела падают на землю одинаково скоро, независимо от их веса. Законы Аристотеля чувственные, а Г-Н абстрактно-логические. Первые – ложные, вторые – истинные. Но законы Аристотеля отражают реальную объективную действительность точнее, вернее, чем истинные законы Г-Н, взятые сами по себе.

Например, только благодаря тому, что так называемый "закон постоянства весовых соотношений" был принят в качестве принципа, выделяющего и задающего объект собственно химических исследований – можно сказать даже резче: в качестве задающего "химическое соединение" как объект изучения в его отличии от "физической смеси" – только благодаря этому химия смогла выделить свой предмет, окуклилась на базе этого представления о своем объекте и оформилась в самостоятельную науку.

Тем самым, для того, чтобы выйти за пределы индуктивизма нужно использовать внешние (по отношению к данным и полученным из них обобщенным знаниям) понятия – конструкции (Рис. 1.4).

Кант И.писал, что понятия сами по себе не бывают не истинными, ни ложными; ко лжи приводит неуместное употребления понятий. Для решения проблемы уместности применения тех или иных понятий или обобщенных форм знаний и вводятся онтологии, т.е. представления об объектах как таковых.

Онтология это такое представление об объекте, которое мы отождествляем с самим объектом (каким он является "на самом деле"), мы рассматриваем такое представление как сам объект. Этим онтологическое представление принципиально отличается от знания.

Известный математик Лебег писал: "Средний математик на вопрос, сколько будет два плюс два, всегда ответит, что четыре. Ему и невдомек, что это определяется жизнью объекта. Если я сажу двух зайчиков и двух лисичек – то получается два, или смешиваю одну жидкость с другой, то получается одна жидкость." Это не что иное, как разные онтологические картины.

Онтологическая картина – такое изображение объекта рассмотрения, которое в определенном процессе мышления рассматривается как сам объект, т.е. полагается точным и адекватным, абсолютно соответствующим самому объекту. В физике онтологической картиной является упомянутая выше ФКМ.

Можно привести пример разных онтологий из области философского языкознания: "люди организуют свое общение пользуясь языком" и "язык организует поведение и общение людей".

Онтологии настолько вплетаются (врастают, точнее формируют) нашу картину мира, что у нас создается впечатление, что в камере Вильсона мы видим сами частицы. Это потому, что мы соединяем в одно целое сложное знание и онтологические картины, и данные. Видим мы всегда только то, что знаем. Или резче: мы всегда видим только то, что знаем благодаря онтологии и из онтологии. Как говорил Г.В.Ф.Гегель: "Предметы видятся сквозь призму понятий".

 4. Этап

Рис.1.4. Этап "наложения" онтологии на объект исследования

Но онтология может быть ошибочной, ложной и тогда появляется эксперимент. Галлией в отличие от Леонардо да Винчи, который всю жизнь занимался опытами, создает эксперимент и тем самым науку в современном смысле слова. А рядом из того же самого начала возникают модель и моделирование.

Эксперимент есть прямая и непосредственная проверка наших онтологий. Это есть реализация в деятельности (и, следовательно, на практике) нашего идеального объекта, представленного в онтологии, средствами и методами инженерии.

Не знания мы проверяем в эксперименте, а наши онтологические картины, наши идеальные объекты. Мы отвечаем на вопрос, можем ли мы создать такую ситуацию, которой получит реальное существование зафиксированный в нашей онтологической картине идеальный объект.

Это значит, что наряду с обычной практикой возникает, создается нами еще особая, экспериментальная практика. И из нее теперь начинают выводится как новые, экспериментальные факты и данные, так и новые знания, которые будучи единичными, трактуются нами как обобщенные (Рис.1.5).

И далее "факты" и "знания" начинают сопоставляться с уже имеющимися данными и знаниями, полученными в первой технологической линии, и псевдо-данными и псевдо-фактами, полученными во второй линии.

 5. Этап получения новых экспериментальных фактов -5

Рис.1.5. Этап получения новых экспериментальных фактов и данных

На следующем этапе развития науки основная задача состоит уже не в том, чтобы проверять реальность идеального объекта, а в том, чтобы получить на этом объекте новые знания – такие, которые мы, в силу тех или иных причин, не можем получить на наших практических и экспериментальных объектах. Для решения этой задачи создается модель как аналог экспериментального объекта.

Каждая конструкция-модель определяется и задается процедурой измерения, а измерение предполагает натуральный объект – (след пути, пройденного телом, количество рыбы в пруду, температура тела, и т.п.); последний же создается самой природой независимо от искусства и техники человека.

Описание исследуемого объекта даже в терминах модели не гарантирует адекватного прогноза поведения системы в неисследованных ранее условиях, то, что составляет ценность научного знания. Для имитации и воспроизведения будущего поведения объекта не хватает того, что получило название естественного закона.

Естественный закон – это определенное правило конструирования моделей, правило для нашей конструктивной деятельности. С помощью закона природа отразилась в мышлении и оно приобрело автономный характер. Закон есть некая рефлексия нашей конструктивной деятельности по построению моделей.

Научное мышление[2]

– это то, которое производит оестествление какой-то части своих правил конструирования; именно эта часть конструктивных правил образует научное ядро науки, а все остальные должны быть подчинены им и включены в их систему.

Уже Аристотель показал, что наука описывает не единичные и не эмпирические объекты, а "начала", т.е. конструктивную действительность, заданную категориями. Современные же методологические представления позволяют утверждать, что любые объекты науки представляют собой объективации и конструктивизации соответствующих форм научного познания и организации знаний.

На первый взгляд парадоксальным примером принципиальной важности теоретических представлений в формировании науки является астробиология. Задачей астробиологии является поиск внеземной жизни. Интересно, что в этой научной дисциплине эмпирического материала вообще нет, однако наука существует, причем весьма богатая содержанием и достаточно глубокой проработкой представлений о природе жизни вообще. Эта наука очень явно демонстрирует ключевую роль в науке именно теоретического знания, поскольку больше ничего в ней (пока) нет.

Важно отметить, что для того, чтобы сложилась наука, должен быть выделен некоторый идеальный предмет. Это значит, что наряду с собственно эмпирическим знанием строится модель объекта, и все описание строится в соответствии с этой моделью, а результаты относятся затем непосредственно к эмпирическому материалу. Хотя описания получаются на моделях, а модели отнесены к эмпирическому материалу, очень часто затем мы начинаем употреблять эти описания непосредственно по отношению к объекту и эмпирическому материалу. Кстати, в астробиологии в качестве эмпирического материала выступают разнообразные модели, включая формальные модели живого, создаваемые в рамках направления, которое называется "Искусственная жизнь" (Artificial Life).

Предметом называется область объектов и эмпирического материала, замещенную определенной моделью. Когда эмпирический материал выступает через призму этой модели и когда модель выступает как модель именно этого эмпирического материала, тогда становится возможным развертывание теоретических систем, которое происходит на уровне описания. Теоретические системы строятся по-разному, но характерно, что здесь должны быть особые знания – связки типа: "если будут такие-то и такие-то свойства, то затем будет то-то и то-то".

По Щедровицкому любая достаточно развитая наука может быть представлена в следующем наборе блоков (Рис.1.6). Степень и качество заполнения этих блоков характеризует зрелость научного предмета. Причем проблемы внутри научного предмета понимаются как разрывы между наполнениями разных блоков, составляющих систему научного предмета.

 6. Блок-схема зрелой научной дисциплины Данная блок-схема-6

Рис.1.6. Блок-схема зрелой научной дисциплины

Данная блок-схема может быть использована для сравнения состояния дел в биологии и биофизике.

1.7. Эвристика индивидуального научного поиска

Предположим, перед ученым поставлена задача. Это значит, что ему указан вид того продукта – научного знания, которое он должен получить, и те объекты – предметы деятельности, которые он должен "обрабатывать" и к которым должно относиться это знание. Кроме того, чтобы решить задачу, исследователь должен владеть определенными средствами решения и должен суметь построить из них процедуру, или процесс решения задачи.

Совершенно очевидно, что избавиться здесь от обезьяньего пути чистых "проб и ошибок" можно только при условии, что существуют еще особые дополнительные положения, говорящие о том, какие средства нужно использовать и какие процедуры (или процессы) деятельности надо строить, чтобы решить задачи определенного типа. Эти положения и является тем, что обычно называют "методом".

Методологические положения выступают в деятельности ученого-исследователя в особой роли: они регулируют и направляют выбор средств и построение процедур решения задач. Поэтому эти положения должны иметь вид предписаний к деятельности, то есть примерно такую форму: Если (следует описание условий и требований задачи), то нужно (следует указание на объекты деятельности, средства и порядок самих действий в процедуре решения).

Если использование известных средств и методик не дает результата, то исследователь оказывается в проблемной ситуации, что означает потребность в получении результата при отсутствии средств.

В этом случае типичной является следующая последовательность действий, которая не гарантирует результата, но позволяет начать двигаться в проблеме.

  1. Вначале предположим, что результат получен. Какой вид он имеет? Что мы должны получить в результате нашей работы?
  2. Задав требование к продукту нашей работы, мы затем ставим вопрос: какие средства нужны, чтобы получить именно этот продукт? Это "переворачивание" задачи и изменение объекта рассмотрения – прием, на котором очень многое в мышлении построено.
  3. Эти средства должны представлять некоторый конструкт, который потенциально может организовать имеющиеся часто противоречивые данные. Поскольку из имеющихся данных мы средства взять не можем, то мы создаем конструкции, исходя из наших общих интуитивных представлений.
  4. Потом, построив эти конструкции, мы начинаем накладывать их на имеющиеся данные. Мы используем эти конструкции в качестве средств анализа и организации данных.
  5. Вероятнее всего построенная нами конструкция очень мало соответствует имеющемуся набору данных и теоретических представлений. Применяя наши конструкции, мы начинаем получать разного рода несоответствия и парадоксы. После этого мы начинаем исследовательский процесс, имеющий "челночный" характер.
  6. На каждом шаге мы спрашиваем себя, как нужно изменить нашу конструкцию, чтобы эти расхождения исчезли. Мы начинаем перестраивать имеющиеся у нас схемы, чтобы устранить эти расхождения. И проделав всю эту работу, мы получаем новую конструкцию, мы снова применяем ее, получаем новую группу характеристик, фиксирующих расхождения нашей конструкции с действительным объектом, снова изменяем конструкцию, чтобы элиминировать эти расхождения, и т.д. И каждый такой шаг в челночном движении приближает нас к конструкции, более точно изображающей анализируемый объект.

Описанный выше путь есть путь всякого и любого научного исследования. И тогда становится понятно, почему так медленно развивается человеческая наука. Но никакого другого пути, по-видимому, у людей нет.

Вместе с тем, очевидно, что если первую конструкцию, изображающую ваш объект, вы будете брать не с потолка, если она с самого начала будет "похожей" на объект, то работа по осуществлению последовательных приближений будет резко сокращена. Выбор "похожей" на объект первой конструкции называется в науке методом аналогий. Ярким примером использования этого метода является создание Максвеллом уравнений электродинамики. Еще один метод, который направлен на облегчение доступа к интуитивным представлениям, полушутя называется "методом вдумчивого рассмотрения". Суть его понятна из названия.

Рассмотренное выше методологическое описание науки вообще и зрелой научной дисциплины в частности построено на примере физики и химии как наиболее развитых научных дисциплин. То есть фактически мы познакомились с методологией физики. Тогда возникает естественный вопрос о том насколько близки к "зрелости" биология и биофизика. Начнем с биологии.

1.8. Определение, методология и проблемы биологии

Биология (от био... и...логия) определяется как совокупность наук о живой природе. (Энцикл.словарь) Предмет изучения биологии. — все проявления жизни: строение и функции живых существ и их природных сообществ, их распространение, происхождение и развитие, связи друг с другом и с неживой природой. Задачи биологии состоят в изучении всех биологических закономерностей, раскрытии сущности жизни и её проявлений с целью познания и управления ими. Термин «биология» предложен в 1802 независимо друг от друга двумя учёными — французом Ж. Б. Ламарком и немцем Г. Р. Тревиранусом.

Следует отметить, что кажущаяся однозначность такого толкования влечет за собой целый комплекс проблем, связанных с четким определением того, что есть “живая природа”.

Основные методы биологии:

– наблюдение, позволяющее описать биологическое явление;

– сравнение, дающее возможность найти закономерности, общие для разных явлений;

– эксперимент, или опыт, в ходе которого исследователь искусственно создаёт ситуацию, помогающую выявить глубже лежащие свойства биологических объектов;

– исторический метод, позволяющий на основе данных о современном органическом мире и его прошлом познавать процессы развития живой природы.

Следует отметить, что построение теории биологических систем и их моделей не упоминается в списке методов биологического исследования. Это, конечно, не означает, что в биологии отсутствуют теоретические представления, без которых упоминания об эксперименте были бы неправомочны. Это скорее означает, что существуют определенные сложности построения теорий, которые по описательным и, главное, прогностическим качествам соответствовали теориям физики.

Большое разнообразие уровней и проявлений жизни приводит к тому, что биология неоднородна. В отдельных областях уровень развития соответствует этапу "преднауки" (Рис.1.2), а в других областях – этапу проверки онтологий, то есть теоретических положений, организующих биологические данные.

Методологические установки биологии развивались медленно, начиная с середины XVIII в. вплоть до начала XX в. В общих чертах содержание методологических установок биологии состоит в следующем.

  • Признание объективного, не зависящего от сознания и воли человека, существования органических форм - главная мировоззренческая посылка биологического познания.
  • Классическая биология исходила из того, что мир живого, органических форм имеет определенные объективные закономерности, порядок, структуру; эти закономерности познаваемы средствами науки.
  • Важную методологическую роль играло представление о том, что органический мир есть, с одной стороны, некое многообразие форм, явлений, процессов, а с другой стороны, одновременно должен представлять собой и некоторое единство. Методологической установкой биологии, рубежом, разделявшим до-научный и научный этапы ее развития, выступало представление о том, что органический мир имеет свою историю, его нынешнее состояние есть результат предшествующей исторической естественной эволюции.

Нужно отметить, что первые две установки не являются специфическими для биологии, они присущи рационализму, основанному на признании того, что мир познаваем в понятиях.

1.9. Основные проблемы современной биологии

К основным проблемам современной биологии относятся:

– строение и функции макромолекул (структурно-функциональное соответствие);

– регуляция функций клетки (согласованность внутриклеточных процессов);

– индивидуальное развитие организмов (дифференцировка клеток и морфогенез);

– историческое развитие организмов (механизмы и направление эволюции);

– происхождение жизни (механизмы химической эволюции и переход к эволюции биологической);

– биосфера и человечество (устойчивость биосферы к антропогенному воздействию).

Сформулированные проблемы помимо очевидного фундаментального и практического значения, имеют также эвристический смысл, поскольку фактически соответствуют основным точкам глобального непонимания сущности живого вообще.

Однако, в настоящее время существуют сомнения, что биология в ее современном виде способна существенно продвинуться в решении этих проблем. Основная критика ученых направлена на используемые сейчас в биологии представления и методологию. Вот высказывания некоторых ученых о состоянии в биологии.

В самой последней своей статье С. Мейен пишет: "Смена модных тем для теоретического обсуждения и философского осмысления создает впечатление динамичности биологического познания. Однако это впечатление обманчиво. Биология уже давно вступила в полосу теоретической стагнации, и среди наиболее обсуждаемых идей новых нет вообще. Популярные темы для дискуссий не выходят за рамки определенного господствующего мировоззрения, а широко обсуждаемые якобы новаторские идеи по существу являются лишь вариантами доминирующих сейчас или пользовавшихся популярностью в прошлом идеи...Устойчивость и тематика дискуссий и выдвигаемых альтернатив указывает на то, что фундаментальные проблемы биологии остаются в действительности нерешенными".

По мнению Ю. Шрейдера: "Оказалось, что занятия биологией только как наукой, имеющей дело с конкретными фактами и логическими выводами, буквально невозможны. Биолог-ученый обязан отдавать себе отчет в природе изучаемой им реальности, в средствах и методах ее изучения и, наконец, в том, как вообще возможно знание о живых объектах".

"Биология как система знаний до сих пор мало изучена... Это говорит о слабо выраженном самоосознании биологии. Может ли социальная роль науки осуществляться удовлетворительно (не говоря -- оптимально!) без рефлексии, регулярного самомониторинга?.. Среди функций биологии ее описательная и даже объясняющая роль сегодня уже далеко не так ценны, как деятельность, открывающая путь к управлению процессами в живой природе, к био- и экотехнологиями. Именно последняя форма деятельности больше всего страдает без осознания наукой самой себя" (К. Хайлов).



Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 19 |
 




<
 
2013 www.disus.ru - «Бесплатная научная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.