Научная картина мира. 9

НАУЧНАЯ КАРТИНА МИРА – целостный образ предмета научного исследования в его главных системно-структурных характеристиках, формируемый посредством фундаментальных понятий, представлений и принципов науки на каждом этапе ее исторического развития.

Различают основные разновидности (формы) научной картины  мира: 1) общенаучную как обобщенное представление о Вселенной, живой  природе, обществе и человеке, формируемое  на основе синтеза знаний, полученных в различных научных дисциплинах; 2) социальную и естественнонаучную картины мира как представления  об обществе и природе, обобщающие достижения соответственно социально-гуманитарных и естественных наук; 3) специальные  научные картины мира (дисциплинарные онтологии) – представления о  предметах отдельных наук (физическая, химическая, биологическая и т.п. картины мира). В последнем случае термин «мир» применяется в специфическом  смысле, обозначая не мир в целом, а предметную область отдельной  науки (физический мир, биологический  мир, мир химических процессов). Чтобы  избежать терминологических проблем, для обозначения дисциплинарных онтологии применяют также термин «картина исследуемой реальности». Наиболее изученным ее образцом является физическая картина мира. Но подобные картины есть в любой науке, как  только она конституируется в  качестве самостоятельной отрасли  научного знания. Обобщенный системно-структурный  образ предмета исследования вводится в специальной научной картине  мира посредством представлений 1) о  фундаментальных объектах, из которых  полагаются построенными все другие объекты, изучаемые соответствующей  наукой; 2) о типологии изучаемых  объектов; 3) об общих особенностях их взаимодействия; 4) о пространственно-временной  структуре реальности. Все эти  представления могут быть описаны  в системе онтологических принципов, которые выступают основанием научных  теорий соответствующей дисциплины. Напр., принципы – мир состоит из неделимых корпускул; их взаимодействие строго детерминировано и осуществляется как мгновенная передача сил по прямой; корпускулы и образованные из них тела перемещаются в абсолютном пространстве с течением абсолютного времени – описывают картину физического мира, сложившуюся во 2-й пол. 17 в. и получившую впоследствии название механической картины мира.

Переход от механической к электродинамической (в кон. 19 в.), а затем кквантово-релятивистской картине физической реальности (1-я пол. 20 в.) сопровождался изменением системы онтологических принципов физики. Наиболее радикальным он был в период становления квантово-релятивистской физики (пересмотр принципов неделимости атомов, существования абсолютного пространства – времени, лапласовский детерминации физических процессов).

По аналогии с физической картиной мира выделяют картины исследуемой реальности в других науках (химии, астрономии, биологии и т.д.). Среди них также  существуют исторически сменяющие  друг друга типы картин мира. Напр., в истории биологии – переход  от додарвиновских представлений о живом к картине биологического мира, предложенной Дарвином, к последующему включению в картину живой природы представлений о генах как носителях наследственности, к современным представлениям об уровнях системной организации живого – популяции, биогеоценозе, биосфере и их эволюции.

Каждая из конкретно-исторических форм специальной  научной картины мира может реализовываться  в ряде модификаций. Среди них  существуют линии преемственности (напр., развитие ньютоновских представлений о физическом мире Эйлером, развитие электродинамической картины мира Фарадеем, Максвеллом, Герцем, Лоренцем, каждый из которых вводил в эту картину новые элементы). Но возможны ситуации, когда один и тот же тип картины мира реализуется в форме конкурирующих и альтернативных друг другу представлений об исследуемой реальности (напр., борьба ньютоновской и декартовской концепций природы как альтернативных вариантов механической картины мира; конкуренция двух основных направлений в развитии электродинамической картины мира – программы Ампера–Вебера, с одной стороны, и программы Фарадея–Максвелла – с другой).

Картина мира является особым типом теоретического знания. Ее можно рассматривать в  качестве некоторой теоретической  модели исследуемой реальности, отличной от моделей (теоретических схем), лежащих  в основании конкретных теорий. Во-первых, они различаются по степени общности. На одну и ту же картину мира может  опираться множество теорий, в  т.ч. и фундаментальных. Напр., с механической картиной мира были связаны механика Ньютона–Эйлера, термодинамика и электродинамика Ампера–Вебера. С электродинамической картиной мира связаны не только основания максвелловской электродинамики, но и основания механики Герца. Во-вторых, специальную картину мира можно отличить от теоретических схем, анализируя образующие их абстракции (идеальные объекты). Так, в механической картине мира процессы природы характеризовались посредством абстракций – «неделимая корпускула», «тело», «взаимодействие тел, передающееся мгновенно по прямой и меняющее состояние движения тел», «абсолютное пространство» и «абсолютное время». Что же касается теоретической схемы, лежащей в основании ньютоновской механики (взятой в ее эйлеровском изложении), то в ней сущность механических процессов характеризуется посредством иных абстракций – «материальная точка», «сила», «инерциальная пространственно-временная система отсчета».

Идеальные объекты, образующие картину мира, в отличие  от идеализации конкретных теоретических  моделей всегда имеют онтологический статус. Любой физик понимает, что  «материальная точка» не существует в самой природе, ибо в природе  нет тел, лишенных размеров. Но последователь  Ньютона, принявший механическую картину  мира, считал неделимые атомы реально  существующими «первокирпичиками» материи. Он отождествлял с природой упрощающие ее и схематизирующие абстракции, в системе которых создается физическая картина мира. В каких именно признаках эти абстракции не соответствуют реальности – это исследователь выясняет чаще всего лишь тогда, когда его наука вступает в полосу ломки старой картины мира и замены ее новой. Будучи отличными от картины мира, теоретические схемы, составляющие ядро теории, всегда связаны с ней. Установление этой связи является одним из обязательных условий построения теории. Процедура отображения теоретических моделей (схем) на картину мира обеспечивает ту разновидность интерпретации уравнений, выражающих теоретические законы, которую в логике называют концептуальной (или семантической) интерпретацией и которая обязательна для построения теории. Вне картины мира теория не может быть построена в завершенной форме.

Научные картины  мира выполняют три основные взаимосвязанные  функции в процессе исследования: 1) систематизируют научные знания, объединяя их в сложные целостности; 2) выступают в качестве исследовательских  программ, определяющих стратегию научного познания; 3) обеспечивают объективацию научных знаний, их отнесение к  исследуемому объекту и их включение  в культуру. 

Специальная научная картина мира интегрирует  знания в рамках отдельных научных  дисциплин. Естественнонаучная и социальная картины мира, а затем общенаучная  картина мира задают более широкие  горизонты систематизации знаний. Они  интегрируют достижения различных  дисциплин, выделяя в дисциплинарных онтологиях устойчивое эмпирически  и теоретически обоснованное содержание. Напр., представления современной общенаучной картины мира о нестационарной Вселенной и Большом взрыве, о кварках и синергетических процессах, о генах, экосистемах и биосфере, об обществе как целостной системе, о формациях и цивилизациях и т.п. были развиты в рамках соответствующих дисциплинарных онтологии физики, биологии, социальных наук и затем включены в общенаучную картину мира.

Осуществляя систематизирующую функцию, научные  картины мира вместе с тем выполняют роль исследовательских программ. Специальные научные картины мира задают стратегию эмпирических и теоретических исследований в рамках соответствующих областей науки. По отношению к эмпирическому исследованию целенаправляющая роль специальных картин мира наиболее отчетливо проявляется тогда, когда наука начинает изучать объекты, для которых еще не создано теории и которые исследуются эмпирическими методами (типичными примерами служит роль электродинамической картины мира в экспериментальном изучении катодных и рентгеновских лучей). Представления об исследуемой реальности, вводимые в картине мира, обеспечивают выдвижение гипотез о природе явлений, обнаруженных в опыте. Соответственно этим гипотезам формулируются экспериментальные задачи и вырабатываются планы экспериментов, посредством которых обнаруживаются все новые характеристики изучаемых в опыте объектов.

В теоретических  исследованиях роль специальной  научной картины мира как исследовательской  программы проявляется в том, что она определяет круг допустимых задач и постановку проблем на начальном этапе теоретического поиска, а также выбор теоретических  средств их решения. Напр., в период построения обобщающих теорий электромагнетизма  соперничали две физические картины  мира и соответственно две исследовательские  программы: Ампера–Вебера, с одной  стороны, и Фарадея–Максвелла, с  другой. Они ставили разные задачи и определяли разные средства построения обобщающей теории электромагнетизма. Программа Ампера–Вебера исходила из принципа дальнодействия и ориентировала на применение математических средств механики точек, программа Фарадея–Максвелла опиралась на принцип близкодействия и заимствовала математические структуры из механики сплошных сред.

В междисциплинарных  взаимодействиях, основанных на переносах  представлений из одной области  знаний в другую, роль исследовательской  программы выполняет общенаучная  картина мира. Она выявляет сходные  черты дисциплинарных онтологий, тем  самым формирует основания для  трансляции идей, понятий и методов  из одной науки в другую. Обменные процессы между квантовой физикой  и химией, биологией и кибернетикой, породившие целый ряд открытий 20 в., целенаправлялись и регулировались общенаучной картиной мира.

Факты и теории, созданные при целенаправляющем влиянии специальной научной картины мира, вновь соотносятся с ней, что приводит к двум вариантам ее изменений. Если представления картины мира выражают существенные характеристики исследуемых объектов, происходит уточнение и конкретизация этих представлений. Но если исследование наталкивается на принципиально новые типы объектов, происходит радикальная перестройка картины мира. Такая перестройка выступает необходимым компонентом научных революций. Она предполагает активное использование философских идей и обоснование новых представлений накопленным эмпирическим и теоретическим материалом. Первоначально новая картина исследуемой реальности выдвигается в качестве гипотезы. Ее эмпирическое и теоретическое обоснование может занять длительный период, когда она конкурирует в качестве новой исследовательской программы с ранее принятой специальной научной картиной мира. Утверждение новых представлений о реальности в качестве дисциплинарной онтологии обеспечивается не только тем, что они подтверждаются опытом и служат базисом новых фундаментальных теорий, но и их философско-мировоззренческим обоснованием (см. Философские основания науки).

Представления о мире, которые вводятся в картинах исследуемой реальности, всегда испытывают определенное воздействие аналогий и ассоциаций, почерпнутых из различных  сфер культурного творчества, включая  обыденное сознание и производственный опыт определенной исторической эпохи. Напр., представления об электрическом  флюиде и теплороде, включенные в  механическую картину мира в 18 в., складывались во многом под влиянием предметных образов, почерпнутых из сферы повседневного опыта и техники соответствующей эпохи. Здравому смыслу 18 в. легче было согласиться с существованием немеханических сил, представляя их по образу и подобию механических, напр. представляя поток тепла как поток невесомой жидкости – теплорода, падающего наподобие водной струи с одного уровня на другой и производящего за счет этого работу так же, как совершает эту работу вода в гидравлических устройствах. Но вместе с тем введение в механическую картину мира представлений о различных субстанциях – носителях сил – содержало и момент объективного знания. Представление о качественно различных типах сил было первым шагом на пути к признанию несводимости всех видов взаимодействия к механическому. Оно способствовало формированию особых, отличных от механических, представлений о структуре каждого из таких видов взаимодействий.

Онтологический  статус научных картин мира выступает  необходимым условием объективации конкретных эмпирических и теоретических  знаний научной дисциплины и их включения  в культуру.

Через отнесение  к научной картине мира специальные  достижения науки обретают общекультурный смысл и мировоззренческое значение. Напр., основная физическая идея обшей  теории относительности, взятая в ее специальной теоретической форме (компоненты фундаментального метрического тензора, определяющего метрику  четырехмерного пространства-времени, вместе с тем выступают как  потенциалы гравитационного поля), малопонятна тем, кто не занимается теоретической физикой. Но при формулировке этой идеи в языке картины мира (характер геометрии пространства-времени  взаимно определен характером поля тяготения) придает ей понятный для  неспециалистов статус научной истины, имеющей мировоззренческий смысл. Эта истина видоизменяет представления  об однородном евклидовом пространстве и квазиевклидовом времени, которые  через систему обучения и воспитания со времен Галилея и Ньютона превратились в мировоззренческий постулат обыденного сознания. Так обстоит дело с многими открытиями науки, которые включались в научную картину мира и через нее влияют на мировоззренческие ориентиры человеческой жизнедеятельности. Историческое развитие научной картины мира выражается не только в изменении ее содержания. Историчны сами ее формы. В 17 в., в эпоху возникновения естествознания, механическая картина мира была одновременно и физической, и естественнонаучной, и общенаучной картиной мира. С появлением дисциплинарно организованной науки (кон. 18 в. – 1-я пол. 19 в.) возникает спектр специально-научных картин мира. Они становятся особыми, автономными формами знания, организующими в систему наблюдения факты и теории каждой научной дисциплины. Возникают проблемы построения общенаучной картины мира, синтезирующей достижения отдельных наук. Единство научного знания становится ключевой философской проблемой науки 19 – 1-й пол. 20 в. Усиление междисциплинарных взаимодействий в науке 20 в. приводит к уменьшению уровня автономности специальных научных картин мира. Они интегрируются в особые блоки естественнонаучной и социальной картин мира, базисные представления которых включаются в общенаучную картину мира. Во 2-й пол. 20 в. общенаучная картина мира начинает развиваться на базе идей универсального (глобального) эволюционизма, соединяющего принципы эволюции и системного подхода. Выявляются генетические связи между неорганическим миром, живой природой и обществом, в результате устраняется резкое противопоставление естественнонаучной и социальной научной картин мира. Соответственно усиливаются интегративные связи дисциплинарных онтологий, которые все более выступают фрагментами или аспектами единой общенаучной картины мира.

Естественно-научная картина мира - это система основных концепций (идей, законов, принципов, знаний) о природе. Знания о природе тесно связаны причинной обусловленностью – детерменированы. Для наук о природе характерна особая процедура объяснения. Объяснение есть сведение явлений к их причинам и законам существования. Истина всегда доказывается, поэтому объяснение одинаково для всех и общезначимо. Метод в науках о природе – генерализирующий, то есть выделяющий общее в вещах. Характерна малая степень влияния ценности.

Знания о природе отличаются высокой степенью объективности (независимости  от человека) и достоверности. Под  естественнонаучной картиной мира сейчас понимают систему важнейших принципов  и законов, лежащих в основе окружающего  нас материального мира. В формировании такой картины наиболее важное значение приобретают чаще всего концепции  и теории наиболее развитых в определенный исторический период отраслей естествознания, которые выдвигаются в качестве его лидеров. 
Понятие "картина мира" является одним из фундаментальных понятий философии и естествознания и выражает общие научные представления об окружающей действительности в их целостности. 
Строение вещества, энергия 
В конце прошлого и начале нынешнего века в естествознании были сделаны крупнейшие открытия, которые коренным образом изменили наши представления о картине мира. Прежде всего, это открытия, связанные со строением вещества, и открытия взаимосвязи вещества и энергии. Если раньше последними неделимыми частицами материи, своеобразными кирпичиками, из которых состоит природа, считались атомы, то в конце прошлого века были открыты электроны, входящие в состав атомов. Позднее было установлено строение ядер атомов, состоящих из протонов (положительно заряженных частиц) и нейтронов (лишенных заряда частиц). 
Согласно первой модели атома, построенной английским ученым Эрнестом Резерфордом (1871—1937), атом уподоблялся миниатюрной солнечной системе, в которой вокруг ядра вращаются электроны. Такая система была, однако, неустойчивой: вращающиеся электроны, теряя свою энергию, в конце концов должны были упасть на ядро. Но опыт показывает, что атомы являются весьма устойчивыми образованиями и для их разрушения требуются огромные силы. В связи с этим прежняя модель строения атома была значительно усовершенствована выдающимся датским физиком Нильсом Бором (1885—1962), который предположил, что при вращении по так называемым стационарным орбитам электроны не излучают энергию. Такая энергия излучается или поглощается в виде кванта, или порции энергии, только при переходе электрона с одной орбиты на другую. 
Значительно изменились также взгляды на энергию. Если раньше предполагалось, что энергия излучается непрерывно, то тщательно поставленные эксперименты убедили физиков, что она может испускаться отдельными квантами. Об этом свидетельствует, например, явление фотоэффекта, когда кванты энергии видимого света вызывают электрический ток. Это явление, как известно, используется в фотоэкспонометрах, которыми пользуются в фотографии для определения выдержки при экспозиции. 
В 30-е годы XX в. было сделано другое важнейшее открытие, которое показало, что элементарные частицы вещества, например, электроны обладают не только корпускулярными, но и волновыми свойствами. Таким путем было доказано экспериментально, что между веществом и полем не существует непроходимой границы: в определенных условиях элементарные частицы вещества обнаруживают волновые свойства, а частицы поля — свойства корпускул. Это явление получило название дуализма волны и частицы — представление, которое никак не укладывалось в рамки обычного здравого смысла. 
В 1925—1927 г. для объяснения процессов, происходящих в мире мельчайших частиц материи — микромире, была создана новая волновая, или квантовая механика. Последнее название и утвердилось за новой наукой. 
Теория относительности 
Другая фундаментальная теория современной физики — теория относительности, в корне изменившая научные представления о пространстве и времени. В специальной теории относительности получил дальнейшее применение установленный еще Галилеем принцип относительности в механическом движении. Согласно этому принципу, во всех инерциальных системах, т.е. системах отсчета, движущихся друг относительно друга равномерно и прямолинейно, все механические процессы происходят одинаковым образом, и поэтому их законы имеют ковариантную, или ту же самую математическую форму. Наблюдатели в таких системах не заметят никакой разницы в протекании механических явлений. В дальнейшем принцип относительности был использован и для описания электромагнитных процессов. Точнее говоря, сама специальная теория относительности появилась в связи с преодолением трудностей, возникших в этой теории. 
Важный методологический урок, который был получен из специальной теории относительности, состоит в том, что она впервые ясно показала, что все движения, происходящие в природе, имеют относительный характер. Это означает, что в природе не существует никакой абсолютной системы отсчета и, следовательно, абсолютного движения, которые допускала ньютоновская механика. 
Еще более радикальные изменения в учении о пространстве и времени произошли в связи с созданием общей теории относительности. Эта теория впервые ясно и четко установила связь между свойствами движущихся материальных тел и их пространственно-временной метрикой. Теоретические выводы из нее были экспериментально подтверждены во время наблюдения солнечного затмения. Согласно предсказаниям теории, луч света, идущий от далекой звезды и проходящий вблизи Солнца, должен отклониться от своего прямолинейного пути и искривиться, что и было подтверждено наблюдениями. Нужно отметить, что общая теория относительности показала глубокую связь между движением материальных тел, а именно тяготеющих масс и структурой физического пространства — времени. 
Учение о самоорганизации 
Научно-техническая революция, развернувшаяся в последние десятилетия, внесла много нового в наши представления о естественнонаучной картине мира. Возникновение системного подхода позволило взглянуть на окружающий нас мир как единое, целостное образование, состоящее из огромного множества взаимодействующих друг с другом систем. С другой стороны, появление такого междисциплинарного направления исследований, как синергетика, или учение о самоорганизации, дало возможность, не только раскрыть внутренние механизмы всех эволюционных процессов, которые происходят в природе, но и представить весь мир как мир самоорганизующихся процессов. Заслуга синергетики состоит прежде всего в том, что она впервые показала, что процессы самоорганизации могут происходить в простейших системах неорганической природы, если для этого имеются определенные условия (открытость системы и ее неравновесность, достаточное удаление от точки равновесия и некоторые другие). Чем сложнее система, тем более высокий уровень имеют в них процессы самоорганизации. Главное достижение синергетики и возникшей на ее основе новой концепции самоорганизации состоит в том, что они помогают взглянуть на природу как на мир, находящийся в процессе непрестанной эволюции и развития. 
Синергетический подход ориентируется на исследование процессов изменения и развития систем. Он изучает процессы возникновения и формирования новых систем в процессе самоорганизации. Чем сложнее протекают эти процессы в различных системах, тем выше находятся такие системы на эволюционной лестнице. Таким образом, эволюция систем напрямую связана с механизмами самоорганизации. Исследование конкретных механизмов самоорганизации и основанной на ней эволюции составляет задачу конкретных наук. Синергетика же выявляет и формулирует общие принципы самоорганизации любых систем и в этом отношении она аналогична системному методу, который рассматривает общие принципы функционирования, развития и строения любых систем. В целом же системный подход имеет более общий и широкий характер, поскольку наряду с динамическими, развивающимися системами рассматривает также системы статические.

Эти новые мировоззренческие  подходы к исследованию естественнонаучной картины мира оказали значительное влияние как на конкретный характер познания в отдельных отраслях естествознания, так и на понимание природы  научных революций в естествознании. А ведь именно с революционными преобразованиями в естествознании связано изменение  представлений о картине природы. 
В наибольшей мере изменения в характере конкретного познания коснулись наук, изучающих живую природу. Переход от клеточного уровня исследования к молекулярному ознаменовался крупнейшими открытиями в биологии, связанными с расшифровкой генетического кода, пересмотром прежних взглядов на эволюцию живых организмов, уточнением старых и появлением новых гипотез происхождения жизни и многого другого. Такой переход стал возможен в результате взаимодействия различных естественных наук, широкого использования в биологии точных методов физики, химии, информатики и вычислительной техники. 
В свою очередь живые системы послужили для химии той природной лабораторией, опыт которой ученые стремились воплотить в своих исследованиях по синтезу сложных соединений. По-видимому, в не меньшей степени учения и принципы биологии оказали свое воздействие на физику. 
Действительно, представление о закрытых системах и их эволюции в сторону беспорядка и разрушения находилось в явном противоречии с эволюционной теорией Дарвина, которая доказывала, что в живой природе происходят возникновение новых видов растений и животных, их совершенствование и адаптация к окружающей среде. Это противоречие было разрешено благодаря возникновению неравновесной термодинамики, опирающейся на новые фундаментальные понятия открытых систем и принцип необратимости. 
Концепции естествознания возникают из естественных наук (физики, химии, биологии) вследствие теоретической интерпретации эмпирических фактов объектов и явлений природы. 
- Далее они переносятся в сферу гуманитарных наук, где происходит осмысление знаний, включение их в целостное мировоззрение. 
- На основе научных теорий развиваются новые технологии и техника, что называется научно-технический прогресс. 
- На основе гуманитарного мировоззрения развиваются образование, общественное сознание.