Понятие научной революции, типы научных революций. Открытие и обнаружение нового знания

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. Рассматривая один из типов революции как перестройку оснований научного поиска, B.C. Степин выделяет два пути: за счет внутридисциплинарного развития знаний и за счет междисциплинарных связей, своего рода «прививки» парадигмальных установок одной науки на другую. Оба этих пути имеют место в истории науки. Примером первого служит анализ понятий пространства и времени — оснований физической теории, осуществленный А. Эйнштейном, что предшествовало перестройке представлений об этих понятиях в классической физике. Второй путь — перенос парадигмальных установок из одной науки в другую — иллюстрируется, например, «переносом в химию из физики идеалов количественного описания, представлений о силовых взаимодействиях между частицами и представлений о неделимых атомах.

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 науки 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.

В целом, ситуацию в ходе развития научного знания можно охарактеризовать так: свершение одного или нескольких крупных открытий, радикально, меняющих основания науки, соответственно и сложившуюся картину мира; трансформация стратегий исследования или образование их новых методологий.

Парадоксы и проблемные ситуации как предпосылки научной революции. 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.).

Накопление знаний о новых объектах, не получивших обоснова­ние в рамках принятой картины мира и противоречащих ей, в конеч­ном итоге приводит к радикальной перестройке ранее сложившихся оснований науки.

Чтобы детально проанализировать особенности и механизмы это­го процесса, обратимся к исторической ситуации периода построения специальной теории относительности (СТО).

Если бы проводился конкурс среди научных открытий XX в., какое из них вызвало наибольшие дискуссии, удивление умов и повлияло на даль­нейшее развитие науки, то теория относительности А. Эйнштейна имела бы самые серьезные шансы на успех. Эта теория открывает эпоху пере­хода от классического к неклассическому естествознанию и является од­ним из ярких образцов научной рациональности неклассического типа.

Она возникла в обстановке перемен западной культуры конца XIX—XX в. и оказала влияние не только на состояние науки, но и на другие области культуры. Ряд предварительных шагов к их созданию сделали Г. Лоренц, А. Пуанкаре и другие известные ученые.

Путь к специальной теории относительности начался с обнаруже­ния трудностей согласования механики и электродинамики в рамках целостной физической картины мира. После успехов максвелловской теории электромагнитного поля, позволившей описать с единой точ­ки зрения огромное многообразие электрических, магнитных и опти­ческих явлений, в физике утвердилась электродинамическая картина мира. Она пришла на смену механической, и между ними была пре­емственная связь.

Механическая картина мира, господствовавшая в науке около двух с половиной столетий, предлагала довольно простой образ мирозда­ния. Считалось, что его основой являются неделимые атомы — свое­образные первокирпичики материи, из которых строятся все осталь­ные тела; взаимодействие атомов и тел рассматривалось как мгновенная передача сил (принцип дальнодействия) и подчиняюще­еся принципу лапласовской причинности; полагалось, что взаимо­действие и движение тел осуществляются в абсолютном пространстве с течением абсолютного времени.

Электродинамическая картина мира внесла в эти представления ряд изменений. Атомы рассматривались либо как электрически нейтраль­ные «атомы вещества», либо как несущие заряд «атомы электричества», вводилась еще одна материальная субстанция — мировой эфир, запол­няющий все пространство, в котором движутся атомы и построенные из них тела. Иначе, чем в механической картине мира, рассматривалось взаимодействие. Оно трактовалось как передача сил от точки к точке с конечной скоростью, т.е. принцип дальнодействия сменился противо­положным ему принципом близкодействия. Что же касается представ­лений о причинности как лапласовском детерминизме и об абсолют­ном пространстве и времени, то они в неизменном виде перешли из механической в электродинамическую картину мира.

Опираясь на эту новую картину природы, физики решали различ­ные конкретные экспериментальные и теоретические задачи. Среди них важное место заняли задачи взаимодействия движущихся элект­рически заряженных тел с электромагнитным полем. При решении такого рода задач возникла проблема формулировки законов электродинамики и оптики в различных инерциальных системах отсчета. Не­ожиданно выяснилось, что форма основных уравнений электродина­мики не сохраняется при переходе от одной инерциальной системы отсчета к другой, если пользоваться преобразованиями Галилея.

Неизменность уравнений, выражающих физические законы, от­носительно определенных преобразований пространственных и вре­менных координат при переходе от одной инерциальной системы от­счета к другой называется ковариантностью уравнений.

Парадоксы являются сигналами того, что наука включила в сферу своего исследования новый тип процессов, существенные характери­стики которых не были отражены в картине мира. Представления об абсолютном пространстве и времени, сложившиеся в механике, поз­воляли непротиворечивым способом описывать процессы, протекаю­щие с малыми скоростями по сравнению со скоростью света. В электродинамике же исследователь имел дело с принципиально иными процессами, которые характеризуются околосветовыми или световой скоростями. И здесь применение старых представлений приводило к противоречиям в самом фундаменте физического знания.

Таким образом, специальная теоретическая задача перерастала в проблему. Система знания не могла оставаться противоречивой (не­противоречивость теории является нормой ее организации), но, для того чтобы устранить парадоксы, требовалось изменить физическую картину мира, которая воспринималась исследователями как адекват­ное отражение действительности.

Путь к теории относительности был связан с доказательством, что преобразования Лоренца выражают реальные свойства физического пространства и времени, с коренной перестройкой физической картины мира, отказом от представлений об абсолютном пространстве и времени.

Движение по этому пути требовало критического отношения к фундаментальным принципам и представлениям, принятым в науч­ном сообществе к началу XX в. Но занять эту критическую позицию для многих физиков того времени было совсем не просто.

Представления об абсолютном пространстве и времени служили основой развития физики на протяжении трех столетий, начиная с классической механики и кончая термодинамикой и классической электродинамикой. Эти представления воспринимались как полно­стью соответствующие природе, выражающие ее глубинные сущност­ные характеристики.

Лоренц также был убежден в соответствии самой природе принци­па абсолютности пространства и времени, в онтологическом статусе этого принципа. Он опирался на него при создании теории электро­нов. Поэтому он истолковывал вывод об изменчивости пространст­венных и временных интервалов в разных системах отсчета не как ха­рактеристику реального физического пространства и времени, а как фиктивное пространство и время. Истинным же он полагал абсолют­ное пространство и время физической картины мира.

Чтобы устранить противоречие между предложенными им преобра-> зованиями и картиной мира, Лоренц ввел дополнительные постулаты. Он предположил, что при движении физической лаборатории вследст­вие взаимодействия ее часов и линеек с мировым эфиром, который за­полняет абсолютное пространство, линейки сокращаются, а часы за­медляют свой ход при увеличении скорости движения. Таким образом, изменение пространственных и временных интервалов было истолко­вано Лоренцем не как свойство пространства и времени, а как побоч­ный результат взаимодействия движущихся тел с эфиром. Этим же он объяснял результаты знаменитого опыта Майкельсона, который был поставлен с целью обнаружить движение Земли относительно эфира. Результат был отрицательным и свидетельствовал о ненаблюдаемости эфира. Но Лоренц сохранил идею эфира путем введенного им допуще­ния о сокращении линеек и замедления хода часов как следствия их «трения» об эфир.

Такие положения, вводимые для объяснения новых фактов допол­нительно к ранее принятым принципам, получили название ad hoc постулатов. Их накопление свидетельствует о несовершенстве теории. Оно противоречит идеалу теоретического описания, согласно которо­му из небольшого количеств базисных понятий, принципов и законов должно объясняться большое и постоянно расширяющееся многооб­разие явлений.

Этот идеал А. Эйнштейн называл внутренним совершенством тео­рии. Анализируя состояние физики начала XX в., он оценил то, что предлагал Лоренц для спасения традиционных представлений о про­странстве и времени, как нарушение идеала внутреннего совершенст­ва теории. Ведь если для каждого нового факта придумывать новый объясняющий принцип, то в пределе множество таких принципов бу­дет расти и станет сопоставимым с множеством объясняемых явле­ний, что противоречит самой природе теоретического объяснения.

Ad hoc постулаты — нечто вроде подпорок, которые поддерживают падающие стены теоретической постройки, когда становится неус­тойчивым ее фундамент. Эйнштейн, в отличие от Лоренца, не стал пользоваться такими подпорками, а осуществил радикальную перест­ройку самого фундамента теоретического здания физики.

Открытие и обнаружение нового знания. Наука - это очень сложное и многослойное образование, и она не стоит на месте. Нас, однако, не будут интересовать социальноорганизационные аспекты науки, ее положение в обществе и т.д. Хотя, разумеется, организация академий или научных институтов - это тоже новации, но в рамках других подходов к исследованию науки. Философию науки в первую очередь интересуют знание, его строение, способы его получения и организации. О новациях именно в этой области и пойдет речь.

Надо сказать, что и при таких ограничениях мы имеем перед собой труднообозримый по своему разнообразию объект исследования.

Это и создание новых теорий, - и возникновение новых дисциплин.

Иногда эти две акции почти совпадают, как в случае квантовой механики, но можно назвать немало областей знания, которые не имеют своих собственных теорий.

Новации могут состоять в постановке новых проблем, - в построении новой классификации или периодизации, - в разработке новых экспериментальных методов исследования. Очень часто, говоря о новациях, имеют в виду обнаружение новых явлений, но в этот класс с равным правом входят как сенсационные открытия типа открытия высокотемпературной сверхпроводимости, так и достаточно рядовые описания новых видов растений или насекомых.

Приведенный список можно легко продолжить, но не следует ждать, что наступит момент, когда мы будем уверены в его полноте. Вероятно, даже сама задача составления такого полного списка лишена смысла.

В целях дальнейшего изложения удобно разделить все новации на два класса: новации преднамеренные и непреднамеренные.

Первые возникают как результат целенаправленных акций, вторые - только побочным образом. Первые, согласно Куну, происходят в рамках парадигмы, вторые ведут к ее изменению. Предложенное деление можно значительно уточнить, если противопоставить друг другу незнание и неведение.

Будем называть незнанием то, что может быть выражено в виде вопроса или эквивалентного утверждения типа: «Я не знаю того-то». «Что-то» в данном случае - это какие-то вполне определенные объекты и их характеристики. Мы можем не знать химического состава какого-либо вещества, расстояния между какими-либо городами, даты рождения или смерти политического деятеля далекого прошлого, причин каких-либо явлений...

Во всех этих случаях можно поставить и вполне конкретный вопрос или сформулировать задачу выяснения того, чего мы не знаем. Нас в данном контексте интересуют не границы эрудиции отдельного человека, а границы познания, заданные определенным уровнем развития науки и культуры. На этом уровне мы способны сформулировать некоторое множество вопросов, задач, проблем, что образует сферу незнания. Все, что в принципе не может быть выражено подобным образом, для нас просто не существует как нечто определенное. Это сфера неведения. Образно выражаясь, неведение - это то, что определено для Бога, но не для нас. Демокрит, например, не знал точных размеров своих атомов, но мог в принципе поставить соответствующий вопрос. Однако он не ведал о спине электрона или принципе Паули.

Легко показать, что незнание имеет иерархическую структуру.

Например, вы можете попросить своего сослуживца перечислить его знакомых, их пол, возраст, место рождения, род занятий и т.д. Это зафиксирует первый уровень вашего незнания, ибо перечисленные вопросы могут быть заданы без каких-либо дополнительных предположений, кроме того, что все люди имеют пол, возраст и прочие указанные выше характеристики. Но среди знакомых вашего сослуживца вполне могут оказаться боксер, писатель, летчик-испытатель... Поэтому возможны вопросы более специального характера, предполагающие введение некоторых дополнительных гипотез. Например, вопрос можно поставить так: «Если среди ваших знакомых есть писатель, то какие произведения он написал?»

Очевидно, что, действуя аналогичным образом применительно к науке, мы получим достаточно развернутую программу, нацеленную на получение и фиксацию нового знания, выявим некоторую перспективу развития данной науки в той ее части, которая зависит от уже накопленных знаний. Иными словами, незнание - это область нашего целеполагания, область планирования нашей познавательной деятельности. Строго говоря, это неявная традиция, использующая уже накопленные знания в функции образцов.

Но перейдем к неведению. Как уже отмечалось, в отличие от незнания оно не может быть зафиксировано в форме конкретных утверждений типа: «Я не знаю того-то». Это «что-то» мы не можем в данном случае заменить какими-то конкретными характеристикам. Мы получаем поэтому тавтологию: «Я не знаю того, чего не знаю». Тавтология такого типа - это и есть признак неведения.

Означает ли сказанное, что мы не можем в данном случае поставить никакого вопроса? Казалось бы, нет. Почему бы, например, не спросить: «Какие явления нам еще неизвестны?» Но вдумаемся в суть этого вопроса, его можно расшифровать так: какими характеристиками обладают явления, никаких характеристик которых мы не знаем? Сама формулировка вопроса такова, что в ней отрицается возможность ответа: как можно узнать нечто неизвестное о чем?

Необходимо сделать следующую оговорку. На вопрос о том, какие явления нам неизвестны, можно получить и такой ответ: нам неизвестны люди с песьими головами. Но это просто другая трактовка вопроса, точнее, другое понимание слова «неизвестный». Люди с песьими головами нам известны, т.е. знакомы на уровне фантазии или фольклорных образов, но они неизвестны в том смысле, что мы никогда не сталкивались с ними в реальности.

Означает ли сказанное, что мы не можем поставить задачу поиска новых, еще неизвестных явлений, новых минералов, новых видов животных и растений? Такая задача или, точнее, желание, конечно же, существует, но следует обратить внимание на следующее. Ставя вопрос, фиксирующий незнание, мы хорошо знаем, что именно нам надо искать, что исследовать, и это позволяет в принципе найти соответствующий метод, т.е. построить исследовательскую программу. В случае поиска неизвестного такого особого метода вообще быть не может, ибо нет никаких оснований для его спецификации.

Иными словами, невозможен целенаправленный поиск неизвестных или, точнее, неведомых явлений. Мы должны просто продолжать делать то, что делали до сих пор, ибо неведение открывается только побочным образом. Так, например, можно поставить задачу поиска таких видов животных или растений, которые не предусмотрены существующей систематикой. Вероятно, они существуют. Но что должен делать биолог для их поиска? То, что он делал до сих пор, т.е. пользоваться существующей систематикой при описании флоры и фауны тех или иных районов.

Поэтому задачи или вопросы, направленные на фиксацию неведения, мы будем называть праздными в отличие от деловых вопросов или задач, фиксирующих незнание.

Праздные задачи не образуют никакой научной программы, не задают никакой конкретной исследовательской деятельности.

Противопоставление незнания и неведения в конкретных ситуациях истории науки требует детального анализа. После открытия Австралии вполне правомерно было поставить вопрос о животных, которые ее населяют, об образе их жизни, способах размножения и т.д. Это составляло сферу незнания. Но невозможно было поставить вопрос о том, в течение какого времени кенгуру носит в сумке своего детеныша, ибо никто еще не знал о существовании сумчатых. Это было в сфере неведения.

В свете сказанного можно уточнить понятие «открытие» и противопоставить ему такие термины, как «выяснение» или «обнаружение». Мы можем выяснить род занятий нашего знакомого, можем обнаружить, что он летчик. Это из сферы ликвидации незнания. Галле не открыл, а обнаружил планету Нептун. Но наука открыла сумчатых животных, открыла явление электризации трением, открыла радиоактивность и многое другое.

Открытия подобного рода часто знаменуют собой переворот в науке, но на них нельзя выйти путем целенаправленного поиска; из неведения к знанию нет рационального, целенаправленного пути.

С этой точки зрения так называемые географические открытия нередко представляют собой скорее выяснение или обнаружение, ибо в условиях наличия географической карты и системы координат вполне возможен деловой вопрос о наличии или отсутствии островов в определенном районе океана или водопадов на той или иной еще не исследованной реке. Точнее сказать поэтому, например, что Ливингстон не открыл, а обнаружил или впервые описал водопад Виктория.

Итак, открытие - это соприкосновение с неведением.

Специфической особенностью открытий является то, что на них нельзя выйти путем постановки соответствующих деловых вопросов, ибо существующий уровень развития культуры не дает для этого оснований. Принципиальную невозможность постановки того или иного вопроса следует при этом отличать от его нетрадиционности в рамках той или иной науки или культуры в целом. Легче всего ставить традиционные вопросы, которые, так сказать, у всех на губах, труднее - нетрадиционные.

Абсолютное неведение находится вообще за пределами нашего целеполагания. Но есть смысл говорить о неведении относительном, имея в виду отсутствие в границах той или иной специальной дисциплины соответствующих традиций. Надо сказать, что практически такого рода относительное неведение часто ничем не отличается от абсолютного и преодолевается тоже побочным образом.

Все приведенные выше примеры относились в основном к сфере эмпирического исследования. Это вовсе не означает, что на уровне теории мы не открываем новых явлений. Достаточно вспомнить теоретическое открытие позитрона П.Дираком. И все же перенос противопоставления незнания и неведения в область теоретического мышления нуждается в ряде существенных дополнений.

Даже естественный язык зафиксировал здесь определенную специфику ситуации: теории мы не обнаруживаем и не открываем, мы их строим или формулируем.

Обратите внимание, речь идет не о том, что нам надо что-то выяснить, обнаружить, описать или измерить. Речь идет о построении некоторого алгоритма, порождающего предложения данного языка. Впрочем, как мы уже отмечали, каждая, уже созданная и функционирующая теория может выступать как образец для построения новых теорий, т.е. играть роль проекта.

Проекты бывают, однако, как типовые, так и оригинальные. Здесь и проходит граница между незнанием и неведением.

Наконец, рассмотрим одну из возможных эмпирических классификаций революций в истории естественных наук, которой придерживается сегодня большинство отечественных исследователей. Наиболее полно она представлена в работах B.C. Степина, выделившего четыре глобальные революции в истории естествознания.

Первая революция

XVII — первая половина XVIII века — становление классического естествознания. Основные характеристики: механистическая картина мира как общенаучная картина реальности; объект — малая система как механическое устройство с жестко детерминированными связями, свойство целого полностью определяется свойствами частей; субъект и процедуры его познавательной деятельности полностью исключаются из знания для достижения его объективности; объяснение как поиск механических причин и сущностей, сведение знаний о природе к принципам и представлениям механики.

Вторая революция

Конец XVIII — первая половина XIX века, переход естествознания в дисциплинарно организованную науку. Основные характеристики: механическая картина мира перестает быть общенаучной, формируются биологические, химические и другие картины реальности, не сводимые к механической картине мира; объект понимается в соответствии с научной дисциплиной не только в понятиях механики, но и таких, как «вещь», «состояние», «процесс», предполагающих развитие и изменение объекта; субъект должен быть элиминирован из результатов познания; возникает проблема разнообразия методов, единства и синтеза знаний, классификации наук; сохраняются общие познавательные установки классической науки, ее стиля мышления.

Третья революция

Конец XIX — середина XX века, преобразование параметров классической науки, становление неклассического естествознания. Существенные революционизирующие события: становление релятивистской и квантовой теорий в физике, становление генетики, квантовой химии, концепции нестационарной Вселенной, возникают кибернетика и теория систем. Основные характеристики: HКМ — развивающееся, относительно истинное знание; интеграция частнонаучных картин реальности на основе понимания природы как сложной динамической системы; объект — не столько «себетождественная вещь», сколько процесс с устойчивыми состояниями; соотнесенность объекта со средствами и операциями деятельности; сложная, развивающаяся динамическая система, состояние целого не сводимо к сумме состояний его частей; вероятностная причинность вместо жесткой, однозначной связи; новое понимание субъекта как находящегося внутри, а не вне наблюдаемого мира — необходимость фиксации условий и средств наблюдения, учет способа постановки вопросов и методов познания, зависимость от этого понимания истины, объективности, факта, объяснения; вместо единственно истинной теории допускается несколько содержащих элементы объективности теоретических описаний одного и того же эмпирического базиса.

Четвертая революция

Конец XX — начало XXI века, радикальные изменение в основаниях научного знания и деятельности — рождение новой постнеклассической науки. События — компьютеризация науки, усложнение приборных комплексов, возрастание междисциплинарных исследований, комплексных программ, сращивание эмпирических и теоретических, прикладных и фундаментальных исследований, разработка идей синергетики. Основные характеристики: НКМ — взаимодействие различных картин реальности; превращение их во фрагменты общей картины мира, взаимодействие путем «парадигмальных прививок» идей из других наук, стирание жестких разграничительных линий; на передний план выходят уникальные системы — объекты, характеризующиеся открытостью и саморазвитием, исторически развивающиеся и эволюционно преобразующиеся объекты, «человекоразмерные» комплексы; знания об объекте соотносятся не только со средствами, но и с ценностно-целевыми структурами деятельности; осознается необходимость присутствия субъекта, это выражается прежде всего в том, что включаются аксиологические факторы в объяснения, а научное знание с необходимостью рассматривается в контексте социального бытия, культуры, истории как нераздельное с ценностями и мировоззренческими установками, что в целом сближает науки о природе и науки о культуре.