Неклассическая наука и ее концептуальные основы

                                          РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И  НАУКИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ИНСТИТУТ ДИСТАНЦИОННОГО ОБРАЗОВАНИЯ

                          СПЕЦИАЛЬНОСТЬ «Управление качеством-5»

К О Н Т Р О  Л Ь Н А Я       Р А Б О Т А

по дисциплине: «Концепции современного естествознания»

Выполнила:

Студентка  1 курса

за 2 семестр

Жеглова Анна

Владимировна

Когалым, 2010

Содержание

1. Введение

2. Периодизация науки

3. Неклассическая наука

4. История естествознания  как смена научных парадигм

5. Список использованной литературы

Неклассическая наука  и ее концептуальные основы

Введение

Наука в ее современном  понимании является принципиально  новым фактором в истории человечества. Как своеобразная форма познания - специфический тип духовного  производства и социальный институт - наука возникла в Европе, в Новое  время, в XVI-XVII вв., в эпоху становления капиталистического способа производства и дифференциации (разделения) единого ранее знания на философию и науку. Она (сначала в форме естествознания) начинает развиваться относительно самостоятельно.

Социальным стимулом развития науки стало растущее капиталистическое производство, которое требовало новых природных ресурсов и машин. Развитие нового - буржуазного - общества порождает большие изменения не только в экономике, политике и социальных отношениях, оно сильно меняет и сознание людей. Важнейшим фактором всех этих изменений оказывается наука, и, прежде всего, экспериментально-математическое естествознание, которое как раз в XVII в. переживает период своего становления. Постепенно складываются в самостоятельные отрасли знания - астрономия, механика, физика, химия и другие частные науки. Понятия "наука" и "естествознание" в этот период (и даже позднее) практически отождествлялись, так как формирование обществознания (социальных, гуманитарных наук) по своим темпам происходило несколько медленнее.

Прогресс науки во всех направлениях, распространение  знаний и создание все новых и  новых средств улучшения условий  жизни человека стали характерными чертами этого времени.

Однако дальнейшее изучение физических процессов показало, что  недостаточно знать только механические принципы. Более того, физика того времени все больше и больше опиралась на предполагаемые свойства субстанции, эфира, которые никак не удавалось открыть. За короткий промежуток времени (с 1895 по 1905 г.) попытки решить эту и похожие проблемы буквально потрясли основания механистической теории XIX в. Открытие рентгеновского излучения и радиоактивности продемонстрировали наличие гораздо более сложной структуры атомов, о которой ранее даже и не предполагали. Работа Макса Планка по проблеме теплового излучения доказала бесконечность энергии, что было необъяснимо с точки зрения классической термодинамики. Но самым большим потрясением стала теория относительности Эйнштейна, обнародованная в 1905 г. Она не только уничтожила понятие эфира и свела на нет достижения тех направлений физики, которые оперировали им, но и превратила физику в науку, изучающую не просто события сами по себе, а отношения между ними и наблюдателем. Наблюдаемые события и все, что происходит, стали рассматриваться как функция местоположения наблюдателя и направления движения относительно других событий. Абсолютного пространства, оказывается, не существует. Появилась угроза разрушения основ современной физики.

Это революционное событие  до сих пор еще не было полностью осмыслено учеными, занимающимися историей науки. Достаточно сказать, что ученые смогли принять в целом потрясающие достижения физики начала ХХ в., но при этом новая физика стала отличаться от той, что была раньше. Механические модели явлений стали неприемлемы, так как для некоторых процессов (например, светового излучения) просто невозможно построить полноценные модели. Физики не могли с уверенностью говорить о физической реальности, они лишь останавливались на вероятности производства некоторых измерений.

Новые направления физики - теория относительности, квантовая  механика, физика элементарных частиц - могут идти вразрез со здравым  смыслом, но они заставляют ученых пробиваться  к самым границам физической реальности. Сложные приборы и способы  математической обработки данных позволяют современным ученым с легкостью заниматься процессами внутри атома, моделировать самый первый момент мироздания, понять великую структуру и будущее Вселенной.

Революция в физике оказала  непосредственное влияние на химию и биологию, позволив производить неслыханные манипуляции с атомами, молекулами, клетками и их генетической структурой. Уже никого не удивляет, что химики занимаются веществами на уровне их молекулярной структуры, изменяя строение молекул по своему желанию. Генная инженерия позволяет человеку активно вмешиваться в процесс эволюции. Вторая научная революция может стать наиболее важным событием в истории человечества.

                            Периодизация науки

Поскольку наука - явление  конкретно-историческое и не есть нечто  неизменное, а представляет собой  развивающуюся целостность, исторический феномен, проходящие в своем развитии ряд качественно своеобразных этапов, то возникает проблема периодизации истории науки, т.е. выделение качественно своеобразных этапов ее развития ("эволюционный срез").

Наука как целостное  развивающееся формообразование, включает в себя ряд частных наук, которые  подразделяются в свою очередь на множество научных дисциплин. Выявление структуры науки в этом ее аспекте ставит проблему классификации наук - раскрытие их взаимосвязи на основании определенных принципов и критериев и выражение их связи в виде логически обоснованного расположения в определенный ряд ("структурный срез"). Обе проблемы решаются по-разному в зависимости от предмета исследования отдельных наук, их методов, целей научного познания и других многообразных обстоятельств.

Что касается классификаций  современных наук, то они проводятся по самым различным основаниям (критериям). По предмету и методу познания можно выделить науки о природе - естествознание, об обществе - обществознание (гуманитарные, социальные науки) и о самом познании, мышлении (логика, гносеология, диалектика, эпистемология и др.). Отдельную группу оставляют технические науки. Очень своеобразной наукой является современная математика. По мнению некоторых ученых, она не относится к естественным наукам, но является важнейшим элементом их мышления.

В свою очередь каждая группа наук может быть подвергнута  более подробному членению. Так, в состав естественных наук входят механика, физика, химия, геология, биология и другие, каждая из которых подразделяется на целый ряд отдельных научных дисциплин. Наукой о наиболее общих законах действительности является философия, которую нельзя, однако, полностью относить только к науке.

По своей "удаленности" от практики науки можно разделить  на два крупных типа: фундаментальные, которые выясняют основные законы и  принципы реального мира и где  нет прямой ориентации на практику, и прикладные - непосредственное применение результатов научного познания для решения конкретных производственных и социально-практических проблем, опираясь на закономерности, установленные фундаментальными науками. Вместе с тем границы между отдельными науками и научными дисциплинами условны и подвижны.

Вопрос о периодизации истории науки и ее критериях  по сей день является дискуссионным  и активно обсуждается в отечественной  и зарубежной литературе. Один из подходов, который получает у нас все  большее признание, разработан на материале истории естествознания, прежде всего физики и состоит в следующем.

Науке как таковой  предшествует преднаука (доклассический этап), где зарождаются элементы (предпосылки) науки. Здесь имеются  в виду зачатки знаний на Древнем Востоке, в Греции и Риме, а также в средние века, вплоть до XVI-XVII столетий. Именно этот период чаще всего считают началом, исходным пунктом естествознания (и науки в целом) как систематического исследования реальной действительности.

Наука как целостный феномен возникает в Новое время вследствие отпочкования от философии и проходит в своем развитии три основных этапа: классический, неклассический, постнеклассический (современный). На каждом из этих этапов разрабатываются соответствующие идеалы, нормы и методы научного исследования, формулируется определенный стиль мышления, своеобразный понятийный аппарат и т.п. Критерием (основанием) данной периодизации является соотношение (противоречие) объекта и субъекта познания:

1. Классическая наука (XVII - XIX вв.), исследуя свои объекты, стремилась при их описании и теоретическом объяснении устранить по возможности все, что относится к субъекту, средствам, приемам и операциям его деятельности. Такое устранение рассматривалось как необходимое условие получения объективно-истинных знаний о мире. Здесь господствует объектный стиль мышления, стремление познать предмет сам по себе, безотносительно к условиям его изучения субъектом.

2. Неклассическая наука (первая  половина XX в.), исходный пункт которой  связан с разработкой релятивистской и квантовой теории, отвергает объективизм классической науки, отбрасывает представление реальности как чего-то не зависящего от средств ее познания, субъективного фактора. Она осмысливает связи между знаниями объекта и характером средств и операций деятельности субъекта. Экспликация этих связей рассматривается в качестве условий объективно-истинного описания и объяснения мира.

3. Существенный признак постнеклассической  науки (вторая половина XX - начало XXI в.) - постоянная включенность субъективной деятельности в "тело знания". Она учитывает соотнесенность характера получаемых знаний об объекте не только с особенностью средств и операций деятельности познающего субъекта, но и с ее ценностно-целевыми структурами.

Каждая из названных стадий имеет свою парадигму (совокупность теоретико-методологических и иных установок), свою картину мира, свои фундаментальные идеи. Классическая стадия имеет своей парадигмой механику, ее картина мира строится на принципе жесткого (лапласовского) детерминизма, ей соответствует образ мироздания как часового механизма. С неклассической наукой связана парадигма относительности, дискретности, квантования, вероятности, дополнительности.

Постнеклассической стадии соответствует  парадигма становления и самоорганизации. Основные черты нового (постнеклассического) образа науки выражаются синергетикой, изучающей общие принципы процессов самоорганизации, протекающих в системах самой различной природы (физических, биологических, технических, социальных и др.). Ориентация на "синергетическое движение" - это ориентация на историческое время, системность (целостность) и развитие как важнейшие характеристики бытия.

При этом смену классического образа науки неклассическим, а последнего - постнеклассическим нельзя понимать упрощенно в том смысле, что каждый новый этап приводит к полному исчезновению представлений и методологических установок предшествующего этапа. Напротив, между ними существует преемственность. Налицо "закон субординации": каждая из предыдущих стадий входит в преобразованном, модернизированном виде в последующую. Неклассическая наука вовсе не уничтожила классическую, а только ограничила сферу ее действия. Например, при решении ряда задач небесной механики не требовалось привлекать принципы квантовой механики, а достаточно было ограничиться классическими нормативами исследования.

Следует иметь в виду, что историю  науки можно периодизировать  и по другим основаниям. Так, с точки  зрения соотношения таких приемов  познания, как анализ и синтез (опять  же на материале естественных наук), можно выделить две крупные стадии:

1. Аналитическая, куда входит - по предыдущей периодизации - классическое и неклассическое естествознание. Причем в последнем идет постоянное и неуклонное нарастание "синтетической тенденции". Особенности этой стадии: непрерывная дифференциация наук; явное преобладание эмпирических знаний над теоретическими; акцентирование внимания прежде всего на самих исследуемых предметах, а не на их изменениях, превращениях, преобразованиях; рассмотрение природы, по преимуществу неизменной, вне развития, вне взаимосвязи ее явлений.

2. Синтетическая, интегративная стадия, которая практически совпадает с постнеклассическим естествознанием. Ясно, что строгих границ между названными стадиями провести невозможно: во-первых, глобальной тенденцией является усиление синтетической парадигмы, во-вторых, всегда имеет место взаимодействие обеих тенденций при преобладании одной из них. Характерной особенностью интегративной стадии является возникновение (начавшееся уже, по крайней мере, со второй половины предыдущей стадии) междисциплинарных проблем и соответствующих "стыковых" научных дисциплин, таких как физхимия, биофизика, биохимия, психофизика, геохимия и др. Поэтому в современном естествознании уже нет ни одной науки "в рафинированном чистом виде" и идет процесс построения целостной науки о природе и единой науки о всей действительности в целом.

Неклассическая  наука

Подрыву классических представлений  в естествознании способствовали некоторые  идеи, которые зародились еще в  середине XIX века, когда классическая наука находилась в зените славы. Среди этих первых неклассических идей, в первую очередь, следует отметить эволюционную теорию Ч. Дарвина. Как известно, в соответствии с этой теорией биологические процессы в природе протекают сложным, необратимым, зигзагообразным путем, который на индивидуальном уровне совершенно непредсказуем. Явно не вписывались в рамки классического детерминизма и первые попытки Дж. Максвелла и Л. Больцмана применить вероятностно-статистические методы к исследованию тепловых явлений. Г. Лоренц, А. Пуанкаре и Г. Минковский еще в конце XIX века начали развивать идеи релятивизма, подвергая критике устоявшиеся представления об абсолютном характере пространства и времени. Эти и другие революционные с точки зрения классической науки идеи привели в самом начале XX века к кризису естествознания, коренной переоценке ценностей, доставшихся от классического наследия.

Научная революция, ознаменовавшая переход  к неклассическому этапу в  истории естествознания, в первую очередь, связана с именами двух великих ученых XX века - М. Планком и А. Эйнштейном. Первый ввел в науку представление о квантах электромагнитного поля, но по истине революционный переворот в физической картине мира совершил великий физик-теоретик А. Эйнштейн (1879-1955), создавший специальную (1905) и общую (1916) теорию относительности.

Как мы помним из предыдущего раздела, в механике Ньютона существуют две  абсолютные величины - пространство и  время. Пространство неизменно и  не связано с материей. Время - абсолютно и никак не связано ни с пространством, ни с материей. Эйнштейн отвергает эти положения, считая, что пространство и время органически связаны с материей и между собой. Тем самым задачей теории относительности становится определение законов четырехмерного пространства, где четвертая координата - время. Эйнштейн, приступая к разработке своей теории, принял в качестве исходных два положения: скорость света в вакууме неизменна и одинакова во всех системах, движущихся прямолинейно и равномерно друг относительно друга, и для всех инерциальных систем все законы природы одинаковы, а понятие абсолютной скорости теряет значение, так как нет возможности ее обнаружить.

Кроме того, он построил математическую теорию броуновского движения, разработал квантовую концепцию света, а за открытие фотоэффекта в 1921г. ему была присуждена Нобелевская премия, дал физическое истолкование геометрии Н. Н. Лобачевского (1792-1856).

Буквально в течение первой четверти века был полностью перестроен весь фундамент естествознания, который в целом остается достаточно прочным и в настоящее время.

Что же принципиально нового в понимании  природы принесло с собой неклассическое естествознание?

1. Прежде всего, следует  иметь в виду, что решающие  шаги в становлении новых представлений  были сделаны в области атомной и субатомной физики, где человек попал в совершенно новую познавательную ситуацию. Те понятия (положение в пространстве, скорость, сила, траектория движения и т.п.), которые с успехом работали при объяснении поведения макроскопических природных тел, оказались неадекватными и, следовательно, непригодными для отображения явлений микромира. И причина этого заключалась в том, что исследователь непосредственно имел дело не с микрообъектами самими по себе, как он к этому привык в рамках представлений классической науки, а лишь с "проекциями" микрообъектов на макроскопические "приборы". В связи с этим в теоретический аппарат естествознания были введены понятия, которые не являются наблюдаемыми в эксперименте величинами, а лишь позволяют определить вероятность того, что соответствующие наблюдаемые величины будут иметь те или иные значения в тех или иных ситуациях. Более того, эти ненаблюдаемые теоретические объекты (например, y - функция Шредингера в квантовой механике или кварки в современной теории адронов) становятся ядром естественнонаучных представлений, именно для них записываются базовые соотношения теории.

2. Второй особенностью  неклассического естествознания является преобладание же упомянутого вероятностно-статистического подхода к природным явлениям и объектам, что фактически означает отказ от концепции детерминизма. Переход к статистическому описанию движения индивидуальных микрообъектов было, наверное, самым драматичным моментом в истории науки, ибо даже основоположники новой физики так и не смогли смириться с онтологической природой такого описания ("Бог не играет в кости", - говорил А. Эйнштейн), считая его лишь временным, промежуточным этапом естествознания.

3. Далеко за рамки  естествознания вышла сформулированная  Н. Бором и ставшая основой  в неклассической физике идея  дополнительности. В соответствии  с этим принципом, получение  экспериментальной информации об  одних физических величинах, описывающих  микрообъект, неизбежно связано с потерей информации о некоторых других величинах, дополнительных к первым. Такими взаимно дополнительными величинами являются, например, координаты и импульсы, кинетическая и потенциальная энергия, напряженность электромагнитного поля и число фотонов и т.п. Таким образом, с точки зрения неклассического естествознания невозможно не только однозначное, но и всеобъемлющее предсказание поведения всех физических параметров, характеризующих динамику микрообъектов.

4. Для неклассического естествознания характерно объединение противоположных классических понятий и категорий. Например, в современной науке идеи непрерывности и дискретности уже не являются взаимоисключающими, а могут быть применены к одному и тому же объекту, в частности, к физическому полю или к микрочастице (корпускулярно-волновой дуализм). Другим примером может служить относительность одновременности: события, одновременные в одной системе отсчета, оказываются неодновременными в другой системе отсчета, движущейся относительно первой.

5. Произошла в неклассической  науке и переоценка роли опыта  и теоретического мышления в  движении к новым результатам.  Прежде всего, была зафиксирована  и осознана парадоксальность  новых решений с точки зрения "здравого смысла". В классической  науке такого резкого расхождения науки со здравым смыслом не было. Основным средством движения к новому знанию стало не его построение снизу, отталкиваясь от фактической, эмпирической стороны дела, а сверху. Явное предпочтение методу математической гипотезы, усложнение математической символики все чаще стали выступать средствами создания новых теоретических конструкций, связь которых с опытом оказывается не прямой и не тривиальной.

Как реакция на кризис механистического естествознания и  как оппозиция классическому рационализму в конце XIX в. возникает направление, представленное В. Дильтеем, Ф. Ницше, Г. Зиммелем, А. Бергсоном, О. Шпенглером и др., - "философия жизни". Здесь жизнь понимается как первичная реальность, целостный органический процесс, для познания которой неприемлемы методы научного познания, а возможны лишь внерациональные способы - интуиция, понимание, вживание, вчувствование и др.

Представители баденской  школы неокантианства В. Виндельбанд (1848-1915) и Г. Риккерт (1863-1936) считали, что "науки о духе" и естественные науки, прежде всего, различаются по методу. Первые (идиографические науки) описывают неповторимые, индивидуальные события, процессы, ситуации; вторые (номотетические), абстрагируясь от несущественного, индивидуального, выявляют общее, регулярное, закономерное в изучаемых явлениях.

Испытавший на себе сильное  влияние В. Виндельбанда и Г. Риккерта немецкий социолог, историк, экономист  Макс Вебер (1864 - 1920) не разделяет резко естественные и социальные науки, а подчеркивает их единство и некоторые общие черты. Существенная среди них та, что они требуют "ясных понятий", знания законов и принципов мышления, крайне необходимых в любых науках. Социология вообще для него наука "номотетическая", строящая свою систему понятий на тех же основаниях, что и естественные науки - для установления общих законов социальной жизни, но с учетом ее своеобразия.

Предметом социального  познания для Вебера является "культурно-значимая индивидуальная действительность". Социальные науки стремятся понять ее генетически, конкретно-исторически, не только какова она сегодня, но и почему она сложилась такой, а не иной. В этих науках выявляются закономерно повторяемые причинные связи, но с акцентом на индивидуальное, единичное, культурно-значимое. В них преобладает качественный аспект исследования над количественным, устанавливаются вероятностные законы, исходя из которых объясняются индивидуальные события. Цель социальных наук - познание жизненных явлений в их культурном значении. Система ценностей ученого имеет регулятивный характер, определяя выбор им предмета исследования, применяемых методов, способов образования понятий.

Вебер отдает предпочтение причинному объяснению по сравнению  с законом. Для него знание законов  не цель, а средство исследования, которое  облегчает сведение культурных явлений к их конкретным причинам, поэтому законы применимы настолько, насколько они способствуют познанию индивидуальных связей. Особое значение для него имеет понимание как своеобразный способ постижения социальных явлений и процессов. Понимание отличается от объяснения в естественных науках, основным содержанием которого является подведение единичного под всеобщее. Но результат понимания не есть окончательный результат исследования, это лишь высокой степени вероятности гипотеза, которая для того, чтобы стать научным положением, должна быть верифицирована объективными научными методами.

В качестве своеобразного  инструмента познания и как критерий зрелости науки Вебер рассматривает  овладение идеальным типом. Идеальный  тип - это рациональная теоретическая схема, которая не выводится из эмпирической реальности непосредственно, а мысленно конструируется, чтобы облегчить объяснение "необозримого многообразия" социальных явлений. Мыслитель разграничивает социологический и исторический идеальные типы. С помощью первых ученый "ищет общие правила событий", с помощью вторых - стремится к каузальному анализу индивидуальных, важных в культурном отношении действий, пытается найти генетические связи. Вебер выступает за строгую объективность в социальном познании, так как вносить личные мотивы в проводимое исследование противоречит сущности науки. В этой связи можно вскрыть противоречие: с одной стороны, по Веберу, ученый, политик не может не учитывать свои субъективные интересы и пристрастия, с другой стороны, их надо полностью отвергать для чистоты исследования.

Начиная с Вебера намечается тенденция на сближение естественных и гуманитарных наук, что является характерной чертой постнеклассического  развития науки.

История естествознания как смена научных парадигм

Вплоть до последнего времени развитие науки обычно рассматривалось  как постепенный процесс накопления знаний, при котором факты, теории, методы исследований слагаются во все  возрастающей запас достижений. Однако, то, что далеко не все из прошлого науки выдерживает испытание временем и сохраняет актуальность, свидетельствует не столько о монотонном накоплении, сколько о постоянном переосмыслении накапливаемой информации, ревизии достигнутых результатов, смене приоритетов и направлений научного поиска.

Понимание этого привело  в начале 60-х годов нашего века к появлению нового подхода к  вопросу о сущности и закономерностях  прогресса в науке, который базируется на представлении о скачкообразной смене основных концептуальных схем, моделей постановки проблем и их решений - того, что обычно понимают под термином парадигма.

Автор этого подхода, американский историк и философ  Т. Кун, впервые обратил внимание на чередование определенных фаз  познавательной активности, которые  характерны как для узких областей знания, так и для целых направления в науке. Большая часть исторического времени приходится, по его мнению, на период "нормальной" науки, которая представляет собой в высшей степени кумулятивный (накопительный) процесс, направленный на постоянное расширение научного знания и его уточнение в рамках общепринятой парадигмы. Образно выражаясь, на этом этапе природу как бы пытаются "втиснуть" в парадигму как в заранее сколоченную и довольно тесную "коробку".

Другими словами, парадигма  является для "нормальной" науки и критерием истины, и критерием научности, и критерием значимости, в соответствии с которым определяются приоритетные направления исследований. Все, что не вписывается в парадигму, объявляется ненаучным и не заслуживающим внимания членов научного сообщества. В качестве примеров можно упомянуть корпускулярную парадигму в ньютоновской оптике (свет - поток частиц) и впоследствии сменившую ее волновую парадигму в классической теории электромагнетизма (свет - волна).

По мере углубления и  расширения фронта научных исследований в рамках "нормальной" науки, совершенствования научных средств и методов, в поле зрения ученых все чаще попадают факты, не вписывающиеся в общепринятую парадигму. Если в начале эти факты ("аномалии") после попыток "привязать" их к парадигме, объявляются неактуальными (иногда их даже лишают статуса научности), то после того, как информация об "аномалиях" набирает "критическую массу", происходит научная революция, сопровождающаяся не просто уточнением или переосмыслением старой парадигмы, а переходом на новую парадигму, для которой характерен принципиально новый взгляд на природу. В этом смысле, например, ньютоновская масса m0 не является просто предельным значением релятивистской массы m = m0 / , при v ® 0, как об этом пишут в учебниках физики. Гораздо важнее то, что ньютоновская механика построена на концепции постоянной массы тел, в то время как в эйнштейновской теории относительности масса тела изменяется при изменении скорости движения.