Естественно-научные знания и сфера управления.

За все время развития цивилизации знания были , есть и будут фундаментальной основой развития общества . Всегда они представляли и представляют собой действенную силу . Однако функции знаний с течением времени менялись : если в древнее время знания в основном служили для саморазвития познающего , то начиная с XVIII в. знания приобретают все больше признаков производительной силы и становятся полезными не только познающему, но и всему обществу, т.е. проявляют общественный характер . Важнейшая особенность развития современных знаний заключается в том, что они теперь используются для производства самих знаний . Поиск наиболее эффективных способов систематического и целенаправленного применения имеющихся знаний (в виде накопленной информации) для получения ожидаемых результатов - это, по сути дела, и есть управление в современном понимании. В настоящее время, как никогда, знания необходимы для того, чтобы определить, какие новые знания нужны, насколько они целесообразны и что следует предпринять для эффективного их использования. Именно целенаправленное приложение знаний определяет радикальное преобразование структуры управления во всех сферах деятельности человека - от производства товаров широкого потребления до управления наукой, образованием и государством.

Можно привести немало примеров, когда люди благодаря талантливым учителям, наставникам и собственному прилежанию, вооружившись знаниями, достигали больших успехов в управлении. «Я чту Аристотеля наравне со своим отцом, так как, если отцу я обязан жизнью, то Аристотелю обязан всем, что дает ей цену», - так говорил Александр Македонский (356-323 до н.э.). Наставником и затем советником римского императора Нерона (37-68) был выдающийся философ и писатель Сенека (ок. 4 до н.э. - 65 н.э.). Российского царя Александра II (1818-1881) воспитывал известный мыслитель и поэт Василий Жуковский (1783-1852).

Благородный и трудный путь управления государством Российским Петр I (1672-1725) прокладывал, опираясь на собственные знания и умения, на развитие науки российской и фундаментальное образование. Именно такое управление пробудило великую Россию от долгого средневекового сна.

Среди многочисленных отраслей знаний естественно-научные знания - знания о природе - отличает ряд важнейших особенностей: прежде всего их практическая значимость и полезность (на их основе создаются различные производственные технологии), естественно-научные знания дают целостное представление о природе, неотъемлемой частью которой является сам человек. Они расширяют кругозор и служат основной базой для изучения и усвоения всего нового, необходимого каждому человеку для управления не только своей деятельностью, но и производством, группой людей, обществом, государством. Долгое время естественно-научные знания соотносились преимущественно со сферой бытия, сферой существования человека. С течением времени они превратились в сферу действий. Если в прежние времена знания рассматривались как преимущественно частный товар, то теперь они представляют собой товар общественный.

Естественно-научные знания, как и другие виды знаний, существенно отличаются от денежных, природных, трудовых и других ресурсов. Все чаще их называют интеллектуальным капиталом, общественным благом.

Знания не убывают по мере их использования, и они неотчуждаемы: приобретение одним человеком некоторых знаний никак не мешает приобретению тех же знаний другим людям, чего не скажешь, например, о купленной паре обуви. Знания, воплощенные в книге, стоят одинаково, независимо от того, сколько человек ее прочтет. Конечно, один и тот же экземпляр книги не могут купить одновременно многие покупатели, и стоимость издания зависит от тиража. Однако эти экономические факторы относятся к материальному носителю знаний - книге, а не к самим знаниям.

Вследствие своей нематериальности знания в виде информации обретают качество долговечности и для их распространения не существует границ. Выдающийся французский писатель и мыслитель Виктор Гюго (1802-1885) писал: «В виде печатного слова мысль стала долговечной, как никогда: она крылата, неуловима, неистребима. Она сливается с воздухом. Во время зодчества мысль превращалась в каменную громаду и властно завладевала определенным веком и определенным пространством. Ныне же она превращается в стаю птиц, разлетевшихся на все четыре стороны, и занимает все точки во времени и в пространстве. Разрушить можно любую массу, но как искоренить то, что вездесуще?»

В наше время естественно-научные знания являются определяющим фактором в экономике - базовым ресурсом, имеющим такое же значение, какое в прошлом имели капитал, земля и рабочая сила. Естественно-научные разработки, внедренные в производство, приносят большую прибыль и, следовательно, служат орудием конкуренции. Знания материальной сущности товаров, новейших технологий, потребительского спроса обретают дополнительный потенциал, когда становятся неотъемлемой частью средств управления и деловой активности. Направленные действия на базе всесторонних знаний составляют сущность менеджмента - искусства управлять.

Для большинства людей сегодня, как и прежде, слово «менеджмент» означает управление производственно-коммерческой деятельностью. Действительно, оно появилось вначале на крупных коммерческих предприятиях. Но вскоре стало ясно, что умение и искусство управления необходимы на любом предприятии и в любой организации вне зависимости от их вида, структуры и функций. Выяснилось, что некоммерческие организации, как государственные, так и негосударственные, еще сильнее нуждаются в знаниях менеджмента, в эффективных способах управления, поскольку в них отсутствует фактор прибыли, дисциплинирующий любое коммерческое предприятие. Менеджер, т.е. человек, способный умело и эффективно управлять, должен обладать всесторонними фундаментальными знаниями, среди которых важнейшую роль играют естественно-научные знания. Только в этом случае он будет иметь достаточно полное представление об объекте управления, поскольку все объекты управления прямо или косвенно связаны с природой, с материальными ресурсами, сохранение которых - одна из приоритетных задач при любом виде управления. Естественно-научные знания помогают менеджеру быстро выбрать перспективное направление предпринимательской деятельности, сориентироваться в новых наукоемких технологиях, на которых основано производство современных товаров и высокопрофессиональных услуг, оценить их качество, конкурентоспособность и т.п.

Умение эффективно управлять или, по-другому, знание менеджмента, хотя и в разной степени, но все же нужны каждому, независимо от вида профессиональной деятельности, ибо любая деятельность так или иначе связана с управлением. Эффективное управление на разных уровнях - от небольшой фирмы до государства - способствует их развитию и процветанию. Не случайно во многих российских вузах открыты специальности менеджеров по разным отраслевым направлениям. Знание менеджмента необходимо, как ни странно, и ученому, в том числе и естествоиспытателю, для того чтобы его исследования проводились не ради исследований, а носили результативный характер, приносили пользу и были востребованы. Значит, истинный ученый-естествоиспытатель должен владеть менеджментом, а настоящему менеджеру не обойтись без естественно-научных знаний.

Менеджмент и естественно-научные знания особенно важны для руководителя государства: всесторонние знания - надежная гарантия принятия обдуманных, взвешенных, всесторонне проанализированных решений, в которых не будет места строительству крупномасштабных объектов, нарушающих природный баланс, например гидроэлектростанций на равнинных реках. Благодаря таким решениям станут невозможными любые испытания ядерного оружия, даже подземные, нарушающие естественную динамику тектонической активности земной коры, а будут создаваться перспективные источники энергии с высоким КПД, автомобили и самолеты с высокоэффективными двигателями, потребляющими сравнительно мало топлива, строиться дома с надежной теплозащитой и т.п.

Очевидно, что подобные знания нужны не только руководителю государства, но и всем гражданам, так как они формируют общественное мнение, влияющее на принятие тех или иных решений на уровне государства.

Все большее распространение эффективного управления и его результативность способствовали пониманию его сущности, т.е. того, что оно представляет на самом деле. Сравнительно недавно понятия «руководитель», «начальник», «менеджер» сводились к одним и тем же словам: «человек, отвечающий за работу своих подчиненных», а само управление ассоциировалось с высокими должностями и властью. Видимо, многие до сих пор сохранили подобное представление об этих понятиях. Только к началу 50-х годов прошлого века содержание и смысл названных понятий принципиально изменились. Они стали означать: «человек, отвечающий за эффективность и результаты работы коллектива». Сегодня и это определение стало слишком узким и не отражает перспективу развития самой сферы управления, которой в большей степени соответствует современное определение: «человек, отвечающий за применение знаний и его эффективность».

Принципиальное изменение целей, функций и задач управления отражает новый подход к знаниям как важнейшему из всех ресурсов. Земля, рабочая сила, капитал сегодня становятся ограничивающими факторами, хотя без них даже самые современные знания не могут принести плодов и сделать управление эффективным. Всесторонние знания, и прежде всего естественно-научные знания, изменяют коренным образом структуру управления современным обществом и создают новые движущие силы его социального и экономического развития.

Билет № 2 Роль естествознания в формировании профессиональных знаний .

Фундаментальные законы , понятия и закономерности отражают не только объективную реальность материального мира, но и мира социального .

Завершился XX век, явивший миру черты новой цивилизации . Человек вышел в космос, проник внутрь атомного ядра, освоил новые виды энергии, создал мощные вычислительные системы, разгадал генетическую природу наследственности, научился использовать в невиданных масштабах богатство природы. Однако гораздо менее он преуспел в рациональном и бережном отношении к природе и к богатейшим ее ресурсам.

Что же происходит сейчас, в период интенсивного техногенного развития человечества? По оценкам палеонтологов ,

Палеонтология – наука об ископаемых останках растений и животных, пытающаяся реконструировать по найденным останкам их внешний вид, биологические особенности, способы питания, размножения и т. д., а также восстановить на основе этих сведений ход биологической эволюции.

за все время эволюции жизни на Земле чередой прошли около 500 млн . видов живых организмов. Сейчас их насчитывается примерно 2 млн. Только в результате вырубки лесов суммарные потери составляют 4-6 тыс. видов в год . Это приблизительно в 10 тыс. раз больше естественной скорости их вымирания до появления человека. Одновременно наша планета интенсивно пополняется множеством видов искусственно созданной продукции, иногда называемых техногенными видами популяции. Ежегодно производится около 15-20 млн. различных машин, приборов, устройств, строений и т.п., которые образуют своеобразную техногенную сферу. Новые технологии земледелия не обходятся без гигантского потока химических веществ. Энергетика стала обязательной спутницей любой развитой страны. Но она же является и одной из причин нарушения экологического равновесия - глобального потепления, вызванного парниковым эффектом, что подтверждается не только ежегодным повышение средней температуры воздуха, но и ростом уровня Мирового океана на 2-3 мм в год. Разрушается озоновый слой, защищающий все живое от чрезмерного ультрафиолетового излучения; во многих регионах нашей планеты выпадают кислотные осадки, приносящие громадный ущерб живой и неживой природе.

Все это - в значительной степени результат активного вмешательства человека в природу , свидетельство неудовлетворительного состояния индустриально-технологической практики, образовательной философии, снижения нравственного и духовного уровня человека. Общество фактически смирилось с подготовкой специалистов узкого профиля, имеющих ограниченный кругозор . Дифференциация и специализация, вроде бы диктуемые логикой научного процесса, в действительности порождают многие экологические и социальные проблемы. В такой ситуации ученые и представители прогрессивной общественности зачастую оказываются бессильны решить эти проблемы, а также справиться с инстинктом толпы, которой руководит чаще всего желание создать удобный, комфортный образ жизни.

Назрела необходимость кардинального пересмотра всей системы знаний о мире, человеке и обществе . При этом необходимо осознанно вернуться к изучению единого мироустройства, к целостному знанию, но на более высоком витке его развития. Другими словами, возникла объективная необходимость в повышении роли фундаментальной базы образования, построенной на основе органического единства его естественно-научной и гуманитарной составляющих . Человек должен увидеть и осознать свою зависимость от окружающего его мира.

Можно назвать две группы причин, указывающих на необходимость повышения роли фундаментальной базы образования. Первая группа связана с глобальными проблемами цивилизации , нынешний этап развития которой характеризуется наличием признаков экономического, экологического, энергетического, информационного кризисов , а также резким обострением национальных и социальных конфликтов во многих странах мира. Вторая группа причин обусловлена тем, что мировое сообщество в последние десятилетия ставит в центр системы образования приоритет личности. Формирование широкообразованной личности требует решения ряда взаимосвязанных задач.

Во-первых , нужно создать оптимальные условия для гармонических связей человека с природой посредством изучения естественно-научных фундаментальных законов природы.

Во-вторых , человек живет в обществе и для его гармоничного существования необходимо погружение в культурную среду через освоение истории, права, экономики, философии и других наук.

Концепцию фундаментального образования впервые отчетливо сформулировал в начале XIX в. немецкий филолог и философ Вильгельм Гумбольдт (1767-1835). В ней подразумевалось, что предметом изучения должны быть те фундаментальные знания, которые рождаются на переднем рубеже развития науки. Фундаментальное образование должно сочетаться с научными исследованиями . Эта прогрессивная система образования реализована в лучших университетах мира. Важную роль в фундаментальном образовании играют естественно-научные знания , которые помогают будущим специалистам гуманитарных и социально-экономических направлений расширить кругозор и познакомиться с конкретными естественно-научными проблемами , тесно связанными с экономическими, социальными и другими проблемами, от решений которых зависит технологический уровень развития общества .

Любой специалист вне зависимости от профиля и специфики его деятельности так или иначе рано или поздно касается проблем управления . А это означает, что он должен владеть знаниями менеджмента . На первый взгляд может показаться, что естествознание - ненужный груз для специалистов управления, экономики, руководителей предприятий и других подобного рода специалистов. Однако любой специалист, если он истинный специалист и прежде всего менеджер или экономист, должен владеть не только законами управления и экономики, но и естественно-научной сущностью объекта , для которого проводится, например, экономический анализ. Без знаний естественно-научной сущности анализируемого объекта и без понимания естественно-научных основ современных технологий менеджеры, даже владеющие знаниями менеджмента и экономики, не смогут дать квалифицированных рекомендаций по оптимальному решению даже самого простого вопроса, связанного с оценкой, например, экономической эффективности применения различных предлагаемых технологий изготовления какого-либо товара .

Специалисту, владеющему вопросами современного естествознания и теоретическими знаниями управления и экономики , не составит труда решить не только простую задачу - составить экономически обоснованный бизнес-план, но и любую сколь угодно сложную экономическую задачу. Первую оценку того или иного предложения настоящий руководитель любого ранга обычно производит самостоятельно, прежде чем вынести окончательное решение. Вероятность того, что оценка будет объективной, а решение единственным и правильным, тем выше, чем шире профессиональный кругозор руководителя, что чрезвычайно важно для принятия особо ответственных решений, связанных, например, со строительством крупных объектов - мощных электростанций, протяженных магистралей и т.п., - которые затрагивают интересы колоссального числа людей, часто и всего государства, а иногда и многих государств. Без владения естественно-научными основами современных технологий производства электроэнергии вряд ли будет принято решение о строительстве такой электростанции, которая наносила бы минимальный ущерб природе и производила бы дешевую энергию. Если руководители и работающие с ними специалисты вынесут решение без учета естественно-научных основ энергетики и экологии, то такое некомпетентное решение позволит построить, например, гидроэлектростанцию на равнинных реках, которые, как сейчас всем понятно, производят не самую дешевую энергию, нарушают естественный природный баланс, на восстановление которого требуется гораздо больше энергии, чем ее производят такие электростанции. Подобные некомпетентные решения могут послужить основой для строительства атомной электростанции гигантской мощности в регионе, где нет крупных потребителей энергии и где природные условия позволяют строить совершенно другой тип электростанций, например гелиоэлектростанцию, мощности которой вполне достаточно для местного потребления, но при этом не возникает проблема передачи электроэнергии на большие расстояния другим потребителям, которая влечет за собой неизбежные потери полезной энергии.

С проблемами энергетики и экологии вроде бы все понятно - ими должен владеть и инженер, и руководитель, и менеджер, и экономист. А зачем им нужны знания, например, о генной технологии. Оказывается, что нужны. Без таких знаний невозможно ни вывести высокопродуктивные породы животных, ни вырастить высокоурожайные сорта культурных растений, т.е. произвести современные продукты питания, которые нужны всем людям в независимости от сферы их деятельности. Большинство руководителей в разных отраслях экономики и науки прямо или косвенно участвуют в распределении финансовых ресурсов. Понятно, что только при правильном, рациональном их распределении можно ожидать наибольшего экономического либо социального эффекта. Очевидно также, что оптимальное распределение финансовых ресурсов способны осуществить специалисты только высокой квалификации, профессиональный уровень которых определяют не только гуманитарные, но и естественно-научные знания. На современном этапе развития науки и естествознания в том числе, особенно в России и странах бывшего СССР, где наука, как и вся экономика, переживает глубокий кризис, распределение финансовых ресурсов для обеспечения научных исследований и образования играет важную роль. При поверхностной, неквалифицированной оценке проблем современной науки выделяемые государством крохотные средства могут пойти на исследование ради исследований, на создание многочисленных теорий ради теорий, реальная польза от которых весьма сомнительна, на преждевременное строительство крупных экспериментальных установок, требующих колоссальных материальных затрат, и т.п. При таком подходе заслуживающие внимание исследования, чаще всего экспериментальные, отличающиеся новизной и практической значимостью, т.е. приносящие реальную пользу и весомый вклад в науку, будут откладываться до лучших времен, что, естественно, будет тормозить развитие не только науки, но и экономики и тем самым сдерживать рост благосостояния народа. Подобный негативный результат следует из недостаточного финансирования всей системы образования. Профессиональная целесообразность изучения основ естествознания касается в одинаковой мере и юристов. И в этом несложно убедиться.

Предположим, что руководитель какого-то предприятия привлечен к ответственности за нарушение экологических норм - выброс в атмосферу больших объемов оксидов серы. А они, как известно, являются источником кислотных осадков, губительно влияющих на живую и неживую при- роду. Мера наказания будет зависеть от того, насколько объективно и квалифицированно сделана правовая оценка действий руководителя, а сама оценка определяется прежде всего профессиональным кругозором дающего оценку. Наряду с правовыми знаниями владение последними достижениями современных технологий, позволяющими существенно сократить выброс в атмосферу многих вредных газов, в том числе и оксидов серы, несомненно поможет юристу объективно оценить степень нарушения и причастность к нему тех или иных конкретных лиц. Всесторонние знания юриста приведут его к правильному решению и будут способствовать тому, чтобы правонарушения не повторялись. В этом случае можно считать, что основная цель высококвалифицированной подготовки и образования достигнута. «Великая цель образования, - как сказал известный английский философ и социолог Г. Спенсер (1820-1903), - это не знания, а действия».

Философы всех времен опирались на новейшие достижения науки и, в первую очередь, естествознания. Достижения последнего столетия в физике, химии, биологии и других отраслях науки позволили по-новому взглянуть на сложившиеся веками философские представления. «Философия отвлеченная, существующая сама по себе, из себя черпающая свою мудрость, прекращает свое существование», - так утверждал известный русский философ Н.А. Бердяев (1874 -1948). Многие философские идеи рождались в недрах естествознания, а естествознание в начале развития носило натурфилософский характер. Про такую философию можно сказать словами немецкого философа А. Шопенгауэра (1788-1860): «Моя философия не дала мне совершенно никаких доходов, но она избавила меня от очень многих трат». Знание концепций современного естествознания поможет многим, вне зависимости от их профессии, понять и представить, каких материальных и интеллектуальных затрат стоят современные исследования, позволяющие проникнуть внутрь микромира и освоить внеземное пространство, какой ценой дается высокое качество изображения современного телевизора, каковы реальные пути совершенствования персональных компьютеров и как чрезвычайно важна проблема сохранения природы, которая, как справедливо заметил римский философ и писатель Сенека (ок. 4 до н.э. - 65 н.э.), дает достаточно, чтобы удовлетворить потребности человека.

Человек, обладающий общими концептуальными естественно-научными знаниями, т.е. знаниями о природе, будет действовать непременно так, чтобы польза как результат его действий всегда сочеталась с бережным отношением к природе и с ее сохранением не только для нынешнего, но и для грядущих поколений. Только в этом случае каждый из нас сможет осознанно с благоговением и восторгом повторить замечательные слова Н.М. Карамзина (1766-1826): «Нежная матерь Природа! Слава тебе!»

Известный чешский мыслитель и педагог, один из основателей дидактики Ян Коменский еще в XVII в. написал «Великую дидактику», выступив с лозунгом «Обучать всех, всему, всесторонне» и таким образом теоретически обосновал принцип демократизма, энциклопедизма и профессионализма в образовании, в котором скрыты многие ценнейшие плоды будущих «богатых урожаев». Продолжая эту мысль, можно уверенно утверждать: только всесторонние естественно-научные знания освобождают человека от необдуманных разрушительных действий и помогают выбрать благородный путь созидания.

I. Естественнонаучное знание и его особенности

Наука - один из древнейших, важнейших и сложнейших компонентов человеческой культуры. Это и целый многообразный мир человеческих знаний, который позволяет человеку преобразовывать природу и приспосабливать ее для удовлетворения своих все возрастающих материальных и духовных потребностей. Это и сложная система исследовательской деятельности, направленная на производство новых знаний. Это и социальный институт, организующий усилия сотен тысяч ученых-исследователей, отдающих свои знания, опыт, творческую энергию постижению законов природы, общества и самого человека.

Наука теснейшим образом связана с материальным производством, с практикой преобразования природы, социальных отношений. Большая часть материальной культуры общества создана на базе науки, прежде всего достижений естествознания. Научная картина мира всегда была и важнейшей составной частью мировоззрения человека. Научное понимание природы, особенно в настоящую эпоху, существенно определяет содержание внутреннего духовного мира человека, сферу его представлений, ощущений, переживаний, динамику его потребностей и интересов.

Слово «естествознание» (естество – природа) означает знание о природе, или природоведение. В латинском языке слову “природа” соответствует слово natura, поэтому в немецком языке, ставшем в 17-19 вв. языком науки, все о природе стали называться «Naturwissenchaft”. На этой же основе появился и термин «натурфилософия» – общая философия природы. В древнегреческом языке слову природа очень близко слово «физис» («фюзис»).

Первоначально все знание о природе действительно относилось к физике (в древности – «физиология»). Так Аристотель (III в. до н.э.) называл своих предшественников «физиками» или физиологами. Физика, таким образом, стала основой всех наук о природе.

В настоящее время имеются два определения естествознания.

1. Естествознание – наука о природе, как о единой целостности.

2. Естествознание – совокупность наук о природе, взятое как единое целое.

Первое определение говорит об одной единой науке о природе, подчеркивая единство природы, ее нерасчлененность. Второе говорит о естествознании как о совокупности, т.е. множестве наук, изучающих природу, хотя в нем и содержится фраза, что это множество следует рассматривать как единое целое.

К естественным наукам относят физику, химию, биологию, космологию, астрономию, географию, геологию и частично психологию. Кроме того, существует множество наук, возникших на стыке названных (астрофизика, физическая химия, биофизика и т.д).

Целью естествознания, в конечном счете, является попытка решения так называемых «мировых загадок», сформулированных еще в конце 19-го века Э. Геккелем и Э.Г. Дюбуа-Реймоном. Вот эти загадки, две из которых относятся к физике, две – к биологии и три – к психологии (рис.1):

Естествознание, развиваясь приближается к решению этих загадок, но возникают новые вопросы, и процесс познания бесконечен. Действительно, наши знания можно сравнить с расширяющейся сферой. Чем шире сфера, тем больше точек ее соприкосновения с неизвестным. Увеличение сферы знания приводит к появлению новых, нерешенных проблем.

Задачей естествознания является познание объективных законов природы и содействие их практическому использованию в интересах человека. Естественнонаучное знание создается в результате обобщения наблюдений, получаемых и накапливаемых в процессе практической деятельности людей, и само является теоретической основой их деятельности.

Предметом естествознания является природа. Природа – это весь материально-энергетический и информационный мир Вселенной. Истоки современного понимания природы уходят в глубокую древность. Первые истолкования природы сложились как миф о возникновении (рождении) мира и его развитии, т.е. космогония. Внутренний смысл этих сказаний выражает переход от неорганизованного хаоса к упорядоченному космосу. Мир в космогониях рождается из природных стихий: огня, воды, земли, воздуха; к ним иногда добавляется пятая стихия – эфир. Все это первичный материал для строительства космоса. Стихии соединяются и разъединяются.

Образ природы рождается и в мифах, и в различных космогониях, и в теогониях (буквально: «рождение богов»). В мифе всегда отражена определенная реальность, в нем образно, в виде фантастических рассказов выражено стремление к познанию явлений природы, общественных отношений и человеческой натуры.

Позже возникла натурфилософия (философия природы), которая, несмотря на сходство космогонических образов, принципиально отличалась от мифологии.

В мифологии наглядно, в символической форме природа изображается как некое пространство, внутри которого разворачивается деятельность божественных и космических сил. Натурфилософия пыталась выразить общий взгляд на природу в целом и подкрепить его доказательствами.

В античной философии природа стала объектом теоретического размышления. Натурфилософия пыталась выработать единый, внутренне непротиворечивый взгляд на природу. Постигая феномен природы, натурфилософия пытается понять ее изнутри, из нее самой, т.е. выявить такие законы существования природы, которые не зависят от человека. Другими словами, постепенно формировался такой образ природы, который по возможности очищался от чисто человеческих представлений, которые зачастую уподобляли природу самому человеку, и потому могли исказить подлинную, самостоятельную жизнь природы. Таким образом, задача заключалась в познании того, какова природа сама по себе, без человека.

Уже первые философы рассматривали такие важные проблемы, которые послужили основой для дальнейшего развития научного познания. К ним относятся такие как: материя и ее структура; атомистика – учение о том, что мир состоит из атомов, мельчайших неделимых частиц вещества (Левкипп, Демокрит); гармония (математическая) Вселенной; соотношения вещества и силы; соотношение органического и неорганического.

У Аристотеля, величайшего философа Древней Греции (IV в. до н. э.), осмыс­ление природы получило уже статус целостного учения. Он отождеств­лял натурфилософию с физикой, изучал вопросы о составе физических тел, видах движения, причинности и др. Аристотель определял природу как жи­вой организм, движимый самоцелью и производящий все многообразие входя­щих в нее объектов, потому что у него есть душа, внутренняя сила – энтеле­хия. Движение Аристотель не сводил только к перемещению в простран­стве, а рассматривал и такие формы, как возникновение и уничтожение, качественные изменения.

В эпоху эллинизма натурфилософия стала опираться не только на философские рассуждения, но и на обширные наблюдения в астрономии, биологии, географии, физике. В эту эпоху появляется сам термин «натурфилософия», который ввел римский философ Сенека. Поскольку в античной философии считалось, что философия должна возвышаться над повседневностью, обыденностью, постольку это обрекало натурфилософию на умозрительность, в ней стали господствовать придуманные схемы и теории.

В средневековой культуре считалось, что природа говорит с людьми на символическом языке божественной воли, так как природа и человек – это творение Бога. Но в последовавшую за средневековьем эпоху возрождения этот взгляд существенно изменился. Натурфилософия разошлась по двум направлениям: 1 – мистика продолжала традицию умозрительных концепций природы; 2 – «магия», из которой постепенно и сформировалась опытная наука – естествознание. Переходу от религиозной картины мира к естественнонаучной способствовало возникновение особого взгляда на мир, получившего название «пантеизма» («всебожие»). Пантеизм – учение о том, что все есть бог; отождествление бога и вселенной. Это учение обожествляет вселенную, создает культ природы, признает бесконечность вселенной и неисчислимое множество ее миров.

Особую роль в создании способов научного, экспериментального изучения природы сыграл Г. Галилей, утверждавший, что книга природы написана треугольниками, квадратами, кругами и т.п.

С формированием науки и методов естествознания, в 17-18 вв. натурфилософия существенно изменилась. И. Ньютон, создатель механической картины мира, понимал под натурфилософией теоретическое, математически выстроенное учение о природе, «точную науку о природе». В этой картине мира природа отождествлялась с часовым механизмом.

Отказ от божественного и поэтического понимания природы вел к изменению отношения к природе. Она становится объектом активной эксплуатации – интеллектуальной и промышленной. Природа – это мастерская. Фр. Бэкон называет ученого естествоиспытателем, который экспериментом вырывает у природы ее тайны. Важнейшая задача науки – в покорении природы и увеличении могущества человека: «Знание – сила!»

Таким образом, природа выступает как обобщенное понятие, порой отождествляется с беспредельным космосом. В то же время процесс развития естествознания и связанная с этим процессом специализация в науке привела к тому, что природа перестала существовать как целое для специалистов, она оказалась раздробленной. Покорение природы, создание машинной культуры разрушает целостность самой природы, а также внутренние связи человека с природой, что и приводит его к экологической катастрофе. Необходимость такой организации взаимодействия общества и природы, которая отвечала бы потребностям будущих поколений и решала бы проблему выживания человечества, предполагает не только формирование так называемой экологической этики, но и переосмысление самого понятия «природа», в которую должен быть «вписан» человек. Имеются неоспоримые доводы, определяющие «человеческое лицо» природы:

· природа такова, что обладает возможностью и необходимостью порождения человека. Все физические константы, характеризующие фундаментальные структуры мира, таковы, что только при них мог бы существовать человек. В отсутствие человека некому было бы познавать природу.

· человек рождается «из природы». Вспомним развитие человеческого эмбриона.

· природная основа человека есть тот фундамент, на котором только и возможно появление специфически человеческого бытия, сознания, деятельности, культуры.

Таким образом, современное понимание природы как предмета естествознания предполагает выработку новых способов ее исследования, формирование интеграционных подходов и междисциплинарных связей. Поэтому принципиально новые идеи современной научной картины мира уже не вписываются в традиционное для техногенного подхода понимание природы как «мертвого механизма», с которым можно экспериментировать и который можно осваивать по частям, преобразуя и подчиняя его человеку.

Природа начинает пониматься как целостный живой организм. Почти до середины ХХ века такое понимание природы воспринималось как своеобразный пережиток или возврат к мифологическому сознанию. Однако по мере того, как утверждались в науке и широко распространялись идеи В.И.Вернадского о биосфере, после развития современной экологии, новое понимание природы как организма, а не механической системы, стало научным принципом. Новое понимание природы стимулировало поиск новых идеалов отношения человека к природе, которые стали бы основанием для решения современных глобальных проблем.

Все исследования природы сегодня можно наглядно представить в виде большой сети, состоящей из ветвей и узлов. Эта сеть связывает многочисленные ответвления физических, химических и биологических наук, включая науки синтетические, возникшие на стыке основных направлений (биохимия, биофизика и др.).

Даже исследуя простейший организм, мы должны учитывать, что это и механический агрегат, и термодинамическая система, и химический реактор с разнонаправленными потоками масс, тепла, электрических импульсов; это, в то же время, и некая «электрическая машина», генерирующая и поглощающая электромагнитное излучение. И, в то же время, это - ни то и ни другое, это – единое целое.

Современное естествознание характеризуется взаимопроникновением естественных наук друг в друга, но в нем есть и определенная упорядоченность, иерархичность.

В середине 19-го века немецкий химик Кекуле составил иерархическую последовательность наук по степени возрастания их сложности (а точнее, по степени сложности объектов и явлений, которые они изучают).

Такая иерархия естественных наук позволяла как бы «выводить» одну науку из другой. Так физику (правильнее было бы – часть физики, молекулярно-кинетическую теорию) называли механикой молекул, химию, физикой атомов, биологию – химией белков или белковых тел. Эта схема достаточно условна. Но она позволяет пояснить одну из проблем науки – проблему редукционизма.

Редукционизм (лат. reductio уменьшение) определяется как господство аналитического подхода, направляющего мышление на поиск простейших, далее неразложимых элементов. Редукционизм в науке – это стремление описать более сложные явления языком науки, описывающей менее сложные явления или класс явлений (например, сведение биологии к механике и т.п.). Разновидностью редукционизма является физикализм – попытка объяснения всего многообразия мира на языке физики.

Редукционизм неизбежен при анализе сложных объектов и явлений. Однако здесь надо хорошо осознать следующее. Нельзя рассматривать жизнедеятельность организма, сводя все к физике или химии. Но важно знать, что законы физики и химии справедливы и должны выполняться и для биологических объектов. Нельзя рассматривать поведение человека в обществе только как биологического существа, на важно знать, что корни многих человеческих действий лежат в глубоком доисторическом прошлом и являются результатом работы генетических программ, унаследованных от животных предков.

В настоящее время достигнуто понимание необходимости целостного, холистического (англ. whole целый) взгляда на мир. Холизм, или интегратизм можно рассматривать как противоположность редукционизма, как присущее современной науке стремление создать действительно обобщенное, интегрированное знание о природе.

Систему естественных наук можно представить в виде своеобразной лестницы, каждая ступенька которой является фундаментом для следующей за ней науки, и в свою очередь, основывается на данных предшествующей науки.

Основой, фундаментом всех естественных наук, бесспорно, является физика, предметом которой являются тела, их движения, превращения и формы проявления на различных уровнях. Сегодня невозможно заниматься ни одной естественной наукой, не зная физики. Внутри физики выделяется большое число подразделов, различающихся специфическим предметом и методами исследования. Важнейшим среди них является механика - учение о равновесии и движении тел (или их частей) в пространстве и времени. Механическое движение представляет собой простейшую и вместе с тем наиболее распространенную форму движения материи. Механика явилась исторически первой физической наукой и долгое время служила образцом для всех естественных наук. Разделами механики являются:

· статика, изучающая условия равновесия тел;

· кинематика, занимающаяся движением тел с геометрической точки зрения;

· динамика, рассматривающая движение тел под действием
приложенных сил.

Также в механику входят гидростатика, пневмо- и гидродинамика.

Механика - физика макромира. В Новое время зародилась физика микромира. В ее основе лежит статистическая механика, или молекулярно-кинетическая теория, изучающая движение молекул жидкости и газа. Позже появились атомная физика и физика элементарных частиц. Разделами физики являются термодинамика, изучающая тепловые процессы; физика колебаний (волн), тесно связанная с оптикой, электричеством, акустикой. Названными разделами физика не исчерпывается, в ней постоянно появляются новые физические дисциплины.

Следующей ступенькой является химия, изучающая химические элементы, их свойства, превращения и соединения. То, что в ее основе лежит физика, доказывается очень легко. Для этого достаточно вспомнить школьные уроки по химии, на которых говорилось о строении химических элементов и их электронных оболочках. Это пример использования физического знания в химии. В химии выделяют неорганическую и органическую химию, химию материалов и другие разделы.

В свою очередь, химия лежит в основе биологии - науки о живом, изучающей клетку и все от нее производное. В основе биологических знаний - знания о веществе, химических элементах. Среди биологических наук следует выделить ботанику (предмет - растительное царство), зоологию (предмет - мир животных). Анатомия, физиология и эмбриология изучают строение, функции и развитие организма. Цитология исследует живую клетку, гистология - свойства тканей, палеонтология - ископаемые останки жизни, генетика - проблемы наследственности и изменчивости.

Науки о Земле являются следующим элементом структуры естествознания. В эту группу входят геология, география, экология и др. Все они рассматривают строение и развитие нашей планеты, представляющей собой сложнейшее сочетание физических, химических и биологических явлений и процессов.

Завершает эту грандиозную пирамиду знаний о Природе космология, изучающая Вселенную как целое. Частью этих знаний являются астрономия и космогония, которые исследуют строение и происхождение планет, звезд, галактик и т.д. На этом уровне происходит новое возвращение к физике. Это позволяет говорить о циклическом, замкнутом характере естествознания, что, очевидно, отражает одно из важнейших свойств самой Природы.

Структура естествознания не ограничивается названными выше науками. Дело в том, что в науке идут сложнейшие процессы дифференциации и интеграции научного знания. Дифференциация науки - это выделение внутри какой-либо науки более узких, частных областей исследования, превращение их в самостоятельные науки. Так, внутри физики выделились физика твердого тела, физика плазмы.

Интеграция науки - это появление новых наук на стыках старых, процесс объединения научного знания. Примерами такого рода наук являются: физическая химия, химическая физика, биофизика, биохимия, геохимия, биогеохимия, астробиология и др.

Таким образом, построенная пирамида естественных наук значительно усложняется, включая в себя большое количество дополнительных и промежуточных элементов.

Необходимо также отметить, что система естествознания отнюдь не является незыблемой, в ней не только постоянно появляются новые науки, но и меняется их роль, периодически происходит смена лидера в естествознании. Так, с XVII в. до середины XX в. таким лидером, бесспорно, была физика. Но сейчас эта наука почти полностью освоила свою область действительности, и большая часть физиков занимается исследованиями, носящими прикладной характер (то же касается химии). Сегодня бум переживают биологические исследования (особенно в пограничных областях - биофизике, биохимии, молекулярной биологии). По некоторым данным, в середине 1980-х г. в биологических науках было занято до 50% ученых США, 34% - в нашей стране. США, Великобритания без возражений финансируют самые разные биологические исследования. Так что XXI в., очевидно, станет веком биологии.

Все, что окружает человека, есть материя в самых разных формах ее проявления. Вся совокупность проявлений материи образует единую систему - Вселенную. Потребовались тысячелетия, чтобы человек смог научно осмыслить своё бытие в глобальном масштабе. Это привело на современном этапе развития научного знания к представлению о глобальном единстве материального мира. В больших масштабах структуру Вселенной можно представить как некое собрание галактик, а ее микроструктуру - как совокупность атомов. В недрах строения вещества Вселенная представляет собой набор квантовых полей. Звезды очень похожи на Солнце. Земной атом совершенно неотличим от атома вблизи пределов наблюдаемой части Вселенной. Физические процессы, происходящие в отдаленных друг от друга областях космоса, идентичны. Взаимодействия и законы, их описывающие, оказываются универсальными. Ближний космос, включающий нашу Галактику, является типичным образцом Вселенной в целом. Это утверждение называется космологическим принципом. Различные элементы материального мира образуют единую систему, и процессы, протекающие в ней, описываются едиными фундаментальными законами. Если Вселенная - единое целое, то она и развивается, эволюционирует как целое. На определенном этапе в ней появляются структуры, способные познавать саму Вселенную. Таким инструментом самопознания (вполне вероятно, что не уникальным, а одним из возможных) является человек. И все, что доступно нашему наблюдению, в том числе и развитие общества, и мы сами - всего лишь составные части Вселенной, этапы ее эволюции. На каждом этапе развития основные закономерности поведения любых подсистем имеют связь, со всей системой - Вселенной, с ее общей эволюцией. Мир един, в нем все связано со всем, нет каких-то изолированных подсистем, в которых течет своя, автономная жизнь. Законы материального мира обладают единством на фундаментальном уровне. Поэтому, изучая какое-либо одно явление, получаю, часто не подозревая об этом, косвенные знания о целом ряде других. В процессе развития науки постоянно обнаруживаются все более новые взаимосвязи, казалось бы, независимых явлений. Всеохватность взаимосвязей в мире подмечали, помимо ученых, и люди искусства. Фундаментальное единство материального мира явилось основой общности научного знания, накапливаемого человечеством на ранних этапах становления науки. Постепенное познание многообразия мира служило истоком образования первоначально единой культуры. В течение многих веков, углубляясь в изучение окружающей природы и самого себя, человек выстроил разветвленную систему достоверных и обобщенных знаний об окружающем мире - науку.

Фундаментальные открытия в области физики конца XIX – начала ХХ вв. обнаружили, что физическая реальность едина и обладает как волновыми свойствами, так и корпускулярными. Исследуя тепловое излучение, М. Планк пришел к выводу, что в процессах излучения энергия отдается не в любых количествах и непрерывно, а лишь определенными порциями – квантами.

Эйнштейн распространил гипотезу Планка о тепловом излучении на излучение вообще и обосновал новое учение о свете – фотонную теорию. Структура света является корпускулярной. Световая энергия концентрируется в определенных местах, и поэтому свет имеет прерывистую структуру – поток световых квантов, т.е. фотонов. Фотон – особая частица (корпускула). Фотон – квант энергии видимого и невидимого света, рентгеновского и гамма-излучений, обладающий одновременно свойствами частицы и волны, не имеющий массы покоя, имеющий скорость света, при определенных условиях порождает пару позитрон+электрон. Эта теория Эйнштейна объясняла явление фотоэлектрического эффекта – выбивание из вещества электронов под действием электромагнитных волн. Наличие фотоэффекта определяется частотой волны, а не ее интенсивностью. За создание фотонной теории А. Эйнштейн получил в 1922 году Нобелевскую премию. Эта теория была экспериментально подтверждена через 10 лет американским физиком Р.Э. Милликеном.

Парадокс: свет ведет себя и как волна, и как поток частиц. Волновые свойства проявляются при дифракции и интерференции, корпускулярные – при фотоэффекте.

Новая теория света привела Н. Бора к разработке теории атома. В ее основе 2 постулата:

1. В каждом атоме имеется несколько стационарных орбит электронов, движение по которым позволяет электрону существовать без излучения.

2. Когда электрон переходит из одного стационарного состояния в другое, атом излучает или поглощает порцию энергии.

Такая модель атома хорошо объясняла атом водорода, однако многоэлектронные атомы она не объясняла, т.к. теоретические результаты расходились с данными экспериментов. Эти расхождения впоследствии были объяснены волновыми свойствами электронов. Это означало, что электрон, будучи частицей, не твердый шарик и не точка, он имеет внутреннюю структуру, которая изменяется в зависимости от его состояния. Модель атома, изображающая его структуру в виде орбит, по которым движутся точечные электроны, на самом деле создана для наглядности, ее нельзя понимать буквально. (Это – аналогия отношений, а не предметов.) В действительности не существует таких орбит, электроны распределены в атоме не равномерно, а таким образом, что усредненная плотность заряда в каких- то точках больше, а в каких-то меньше. Орбитой электрона формально называется кривая, которая связывает точки максимальной плотности. Невозможно наглядно представить процессы, происходящие в атоме, в виде механических моделей. Классическая физика не может объяснить даже простейшие опыты по определению структуры атома.

В 1924 г. французский физик Луи де Бройль в своей работе «Свет и материя» высказал идею о волновых свойствах всей материи. Австрийский физик Э. Шрёдингер и английский физик П. Дирак дали ее математическое описание. Эта идея позволила построить теорию, охватывающую корпускулярные и волновые свойства материи в их единстве. Кванты света при этом становятся особым строением микромира.

Таким образом, корпускулярно-волновой дуализм привел к созданию квантовой механики. В ее основе лежат два принципа: принцип соотношения неопределенностей, сформулированный В. Гейзенбергом в 1927 г.; принцип дополнительности Н. Бора. Принцип Гейзенберга гласит: в квантовой механике нет таких состояний, в которых местоположение и количество движения имели бы вполне определенное значение, нельзя одновременно знать оба параметра – координату и скорость, то есть невозможно с одинаковой точностью определить и положение, и импульс микрочастицы.

Н. Бор сформулировал принцип дополнительности следующим образом: «Понятие частицы и волны дополняют друг друга и в то же время противоречат друг другу, они являются дополняющими картинами происходящего». Противоре­чия корпускулярно-волновых свойств микрообъектов – это результат неконтролируемого взаимодействия микрочастиц с приборами: в одних приборах квантовые объекты ведут себя как волны, в других – как частицы. Из-за соотноше­ния неопределенностей корпускулярная и волновая модели описания кванто­вого объекта не противоречат друг другу, т.к. никогда не предстают одновре­менно. Таким образом, в зависимости от эксперимента объект показывает либо свою корпускулярную природу, либо волновую, но не обе сразу. Дополняя друг друга, обе модели микромира позволяют получить его общую картину.

К настоящему времени известны четыре основных вида фундаментальных взаимодействий: сильное, электромагнитное, слабое и гравитационное.

Сильное взаимодействие осуществляется на уровне атомных ядер на расстоянии порядка 10-13 см, обеспечивает связь нуклонов в ядре и определяет ядерные силы. Поэтому атомные ядра очень устойчивы, разрушить их трудно. (Предполагается, что ядерные силы возникают при обмене виртуальными частицами, т.е. частицами, которые существуют в промежуточных, имеющих малую длительность состояниях, для которых не выполняется обычное соотношение между временем, импульсом и массой). Ядерная сила действует только между адронами (например, протон и нейтрон, составляющие ядро атома) и внутри адронов – между кварками, она не зависит от электрических зарядов взаимодействующих частиц.

Слабое взаимодействие - короткодействующее, происходит между различными частицами на расстоянии 10-15 - 10-22 см. Оно связано с распадом частиц в атомном ядре, например, нейтрон в среднем за 15 мин. распадается на протон, электрон и антинейтрино. Большинство частиц нестабильны именно благодаря слабому взаимодействию. Слабая сила действует между лептонами, лептонами и адронами или только между адронами, ее действие тоже не зависит от электрического заряда.

Электромагнитное взаимодействие почти в 1000 раз слабее сильного, зато более дальнодействующее. Оно свойственно электрически заряженным частицам, а его носителем является не имеющий заряда фотон – квант электромагнитного поля. Электромагнитное взаимодействие определяет структуру атома, отвечает за большинство физических и химических явлений и процессов, им определяется агрегатное состояние вещества и др.

Гравитационное взаимодействие является самым слабым, имеет решающее значение в космических масштабах и неограниченный радиус действия. Гравитационное взаимодействие универсально, оно заключается во взаимном притяжении и определяется законом всемирного тяготения.

Взаимодействие элементарных частиц происходит при помощи соответствующих физических полей, квантами которых они являются. Низшее энергетическое состояние поля, где отсутствуют кванты поля, называется вакуумом. При отсутствии возбуждения поле в вакууме не содержит частиц и не проявляет механических свойств, но при возбуждении в нем появляются соответствующие кванты, при помощи которых происходит взаимодействие. Существует гипотеза о наличии квантов гравитационного поля – гравитонов, но экспериментально она пока не подтверждена.

Квантовое поле является совокупностью квантов и носит дискретный характер, т.к. все взаимодействия элементарных частиц происходят квантованным образом. В чем тогда проявляется его континууальность (непрерывность)? В том, что состояние поля задается волновой функцией. С наблюдаемыми явлениями она связана не однозначно, а через понятие вероятности. При проведении целого комплекса опытов в итоге получается картина, которая напоминает результат волнового процесса. Микромир парадоксален: элементарная частица может быть составной частью любой другой элементарной частицы. Например, после столкновения двух протонов возникает много других элементарных частиц, в том числе протонов, мезонов, гиперонов. Феномен «множественного рождения» объяснил Гейзенберг: при соударении большая кинетическая энергия превращается в вещество, и мы наблюдаем множественное рождение частиц.

Пока еще не существует удовлетворительной теории происхождения и структуры элементарных частиц. Многие физики думают, что создать ее можно при учете космологических причин. Исследование рождения элементарных частиц из вакуума в электромагнитных и гравитационных полях имеет большое значение, так как здесь проявляется связь микро - и мегамиров. Фундаментальные взаимодействия в мегамире определяют структуру элементарных частиц и их превращения.

Основные понятия темы:

Квант – мельчайшая постоянная порция излучения.

Фотон – квант электромагнитного поля.

Фотоэффект – выбивание из вещества электронов под действием электромагнитных волн, определяется частотой волны.

Принцип соотношения неопределенностей (Гейзенберг): в квантовой механике нет таких состояний, в которых местоположение и количество движения имели бы вполне определенное значение.

Принцип дополнительности (Бор): понятие частицы и волны дополняют друг друга и в то же время противоречат друг другу, они являются дополняющими картинами происходящего.

Спин – собственный момент количества движения частицы.

Сильное взаимодействие осуществляется на уровне атомных ядер, обеспечивает связь нуклонов в ядре и определяет ядерные силы.

Слабое взаимодействие – короткодействующее, связано с распадом частиц в атомном ядре.

Электромагнитное взаимодействие свойственно электрически заряженным частицам, а его носителем является не имеющий заряда фотон.

Гравитационное взаимодействие универсально и определяется законом всемирного тяготения.

Физический вакуум – низшее энергетическое состояние поля, где отсутствуют кванты.

1. Андрейченко Г.В., Павлова И.Н. Концепции современного естествознания. Справочник для студентов. – Ставрополь: СГУ, 2005. – 187с.

2. Горелов А.А… Концепции современного естествознания. Учебное пособие. – М: Высшее образование, 2010. – 335с.

3. Лихин А.Ф. Концепции современного естествознания. Учебное пособие. – М: ТК Велби; изд-во Проспект, 2006. - 264 с.

4. Найдыш В.М. Концепции современного естествознания: Учебник. - Изд. 2-е, перераб. и доп. – М.: Альфа-М; ИНФРА-М, 2004. - 622 с. (в пер.)

5. Садохин, Александр Петрович. Концепции современного естествознания: учебник для студентов вузов, обучающихся по гуманитарным специальностям и специальностям экономики и управления / А.П. Садохин. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2006. - 447 с.

Общие сведения

В основе любого, в том числе и естественно-научного, познания действительности лежит сложная творческая работа, включающая сочетающиеся сознательные и подсознательные процессы. О важной роли подсознательных процессов говорили многие выдающиеся ученые. В частности, Альберт Эйнштейн подчеркивал: «Нет ясного логического пути к научной истине, ее надо угадать некоторым интуитивным скачком мышления».

Особенности сознательных и подсознательных процессов творческой работы придают индивидуальный характер решению даже одной и той же естественно-научной проблемы разными учеными. «И хотя представители различных школ считают свой стиль единственно правильным, разные направления дополняют и стимулируют друг друга; истина же не зависит от того, каким способом к ней приближаться,» – так считал физик-теоретик А.Б. Мигдал (1911–1991).

Несмотря на индивидуальность решения научных задач, можно назвать вполне определенные правила научного познания действительности:

– ничего не принимать за истинное, что не представляется ясным и отчетливым;

– трудные вопросы делить на столько частей, сколько нужно для их разрешения; начинать исследование с самых простых и удобных для познания вещей и восходить постепенно к познанию трудных и сложных;

– останавливаться на всех подробностях, на все обращать внимание, чтобы быть уверенным, что ничего не опущено.

Данные правила впервые сформулировал Рене Декарт (1596–1650), выдающийся французский философ, математик, физик и физиолог. Они составляют сущность метода Декарта, который в одинаковой мере применим для получения как естественно-научных, так и гуманитарных знаний.

Многие авторитетные ученые видят важную роль именно естественно-научных знаний, естественных наук в познании действительности. Так, английский физик Дж.К. Максвелл утверждал: «Что касается материальных наук, то они кажутся мне прямой дорогой к любой научной истине... Сумма знаний берет значительную долю своей ценности от идей, полученных путем проведения аналогий с материальными науками...»

Достоверность научных знаний

Среди ученых всегда возникал и возникает вопрос: в какой мере можно доверять научным результатам, т. е. вопрос о достоверности научных результатов и качестве работы ученого. Приходится констатировать, что научная продукция на своем пути к истине переполнена ошибочными результатами. Ошибочными не в том объективном смысле, что некоторые утверждения и представления со временем дополняются, уточняются и уступают место новым и что все естественно-научные экспериментальные результаты сопровождаются вполне определенной абсолютной ошибкой, а в гораздо более простом смысле, когда ошибочные формулы, неверные доказательства, несоответствие фундаментальным законам естествознания и т. п. приводят к неправильным результатам.

Для проверки качества научной продукции проводится ее контроль: экспертиза, рецензирование и оппонирование. Каждый из данных видов контроля направлен на определение достоверности научных результатов. В качестве примера приведем цифры, характеризующие эффективность контроля предлагаемых патентуемых материалов. В результате экспертизы 208975 заявок на изобретения, поданных в Национальный совет изобретений США, выявлено, что всего лишь 8615 (около 4%) из них не противоречило здравому смыслу, а реализовано только 106 (менее 0,05%) заявок. Поистине, как у поэта: «...изводит единого слова ради тысячи тонн словесной руды». До недавнего времени в отечественных академических и центральных отраслевых журналах после рецензирования публиковалась примерно одна из пяти представленных к публикации работ. Добросовестное оппонирование позволяет существенно сократить поток несостоятельных кандидатских и докторских диссертаций.

Вместе с тем следует признать, что процедуры экспертизы, рецензирования и оппонирования далеки от совершенства. Можно привести не один пример, когда великие научные идеи отвергались как противоречащие общепринятым взглядам, – это и квантовая гипотеза Макса Планка, и постулаты Бора и др. Обобщая свой опыт участия в научной дискуссии и оценивая мнения многих оппонентов, Макс Планк писал: «Великая научная идея редко внедряется путем постепенного убеждения и обращения своих противников, редко бывает, что Саул становится Павлом. В действительности дело происходит так, что оппоненты постепенно вымирают, а растущее поколение с самого начала осваивается с новой идеей...» Научной полемики сознательно избегал Чарлз Дарвин. Об этом на склоне своих лет он писал: «Я очень рад, что избегал полемики, этим я обязан Лейелю [своему учителю]... Он убедительно советовал мне никогда не ввязываться в полемику, так как от нее не выходит никакого прока, а только тратится время и портится настроение». Однако дискуссию по существу нельзя полностью исключать как средство постижения истины. Вспомним известное изречение: «в споре рождается истина».

В науке и, в особенности, в естествознании есть внутренние механизмы самоочищения. Результаты исследований в областях мало кому интересных, конечно, редко контролируются. Достоверность их не имеет особого значения: они все равно обречены на забвение. Результаты интересные, полезные, нужные и важные волей-неволей всегда проверяются и многократно. Например, «Начала» Ньютона не были его первой книгой, в которой излагалась сущность законов механики. Первой была книга «Мотус», подвергшаяся жесткой критике Роберта Гука. В результате исправлений с учетом замечаний Гука и появился фундаментальный труд «Начала».

Существующие способы контроля научной продукции малоэффективны, и для науки контроль, в сущности, не нужен. Он нужен обществу, государству, чтобы не тратить деньги на бесполезную работу исследователей. Большое количество ошибок в научной продукции говорит о том, что приближение к научной истине – сложный и трудоемкий процесс, требующий объединения усилий многих ученых в течение длительного времени. Около двадцати веков отделяют законы статики от правильно сформулированных законов динамики. Всего лишь на десятке страниц школьного учебника умещается то, что добывалось в течение двадцати веков. Действительно, истина гораздо дороже жемчуга.

Истина - предмет познания

Часто встречающееся утверждение: главная цель естествознания – установление законов природы, открытие скрытых истин – явно или неявно предполагает, что истина где-то уже существует в готовом виде, ее надо только найти, отыскать как некое сокровище. Великий философ древности Демокрит еще в V в. до н. э. говорил: «Истина скрыта в глубине (лежит на дне морском)». Что же означает открыть естественно-научную истину в современном понимании? Это – во-первых, установить причинно-следственную связь явлений и свойств объектов природы, во-вторых, подтвердить экспериментом, опытом истинность полученных теоретических утверждений и, в-третьих, определить относительность естественно-научной истины.

Одна из задач естествознания – объяснить явления, процессы и свойства объектов природы. Слово «объяснить» в большинстве случаев означает «понять». Что обычно подразумевает человек, говоря, например: «Я понимаю свойство данного объекта?» Как правило это означает: «Я знаю, чем обусловлено данное свойство, в чем его сущность и к чему оно приведет». Так образуется причинно-следственная связь: причина – объект – следствие. Установление и количественное описание такой связи служат основой научной теории, характеризующейся четкой логической структурой и состоящей из набора принципов или аксиом и теорем со всеми возможными выводами. По такой схеме строится любая математическая теория. При этом, конечно, предполагается создание специального научного языка, терминологии, системы научных понятий, имеющих однозначный смысл и связанных между собой строгими законами логики. Так достигается математическая истина.

Истинный естествоиспытатель не должен ограничиваться теоретическими утверждениями или выдвинутыми гипотезами для объяснения наблюдаемых явлений или свойств. Он должен подтвердить их экспериментом, опытом, он должен связать их с «действительным ходом вещей». Только так естествоиспытатель может приблизиться к естественно-научной истине, которая, как теперь понятно, принципиально отличается от математической истины.

После проведения эксперимента, опыта наступает завершающая стадия естественно-научного познания, на которой устанавливаются границы истинности полученных экспериментальных результатов или границы применимости законов, теорий или отдельных научных утверждений. Результат любого эксперимента, как бы он тщательно не проводился, нельзя считать абсолютно точным. Неточность экспериментальных результатов обусловливается двумя факторами: объективным и субъективным. Один из существенных объективных факторов – динамизм окружающего нас мира: вспомним мудрые слова Гераклита – «Все течет, все изменяется; в одну и ту же реку нельзя войти дважды». Другой объективный фактор связан с несовершенством технических средств эксперимента. Эксперимент проводит человек, органы чувств и интеллектуальные способности которого далеки от совершенства: errare humanum est – ошибаться свойственно человеку (известное латинское выражение) – это и есть субъективный фактор неточности естественнонаучных результатов.

Выдающийся естествоиспытатель академик В.И. Вернадский (1863–1945) с уверенностью утверждал: «В основе естествознания лежат только научные эмпирические факты и научные эмпирические обобщения». Напомним: эмпирический подход основан на эксперименте и опыте как определяющих источниках естественно-научного познания. Вместе с тем В.И. Вернадский указывал и на ограниченность эмпирических знаний...

Теоретические утверждения без эксперимента носят гипотетический характер. Только при подтверждении экспериментом из них рождается истинная естественно-научная теория. Научная теория и эксперимент, или, в обобщенном представлении, наука и практика – вот два кита, на которых держится ветвистое древо познания. «Влюбленный в практику без науки словно кормчий, ступающий на корабль без руля или компаса; он никогда не уверен, куда плывет... Наука – полководец, а практика – солдат», – так сказал гениальный Леонардо да Винчи.

Подводя итог, сформируем три основных положения теории естественно-научного познания:

1. в основе естественно-научного познания лежит причинно-следственная связь;

2. истинность естественно-научных знаний подтверждается экспериментом, опытом (критерий истины);

3. любое естественно-научное знание относительно.

Данные положения соответствуют трем стадиям естественно-научного познания. На первой стадии устанавливается причинно-следственная связь в соответствии с принципом причинности. Первое и достаточно полное определение причинности содержится в высказывании Демокрита: «Ни одна вещь не возникает беспричинно, но все возникает на каком-нибудь основании и в силу необходимости». В современном понимании причинность означает связь между отдельными состояниями видов и форм материи в процессе ее движения и развития. Возникновение любых объектов и систем, а также изменение их свойств во времени имеют свои основания в предшествующих состояниях материи в процессе ее движения и развития; эти основания называются причинами, а вызываемые ими изменения – следствиями. Причинно-следственная связь – основа не только естественно-научного познания, но и любой другой деятельности человека.

Вторая стадия познания заключается в проведении эксперимента и опыта. Естественно-научная истина – это объективное содержание результатов эксперимента и опыта. Критерий естественно-научной истины – эксперимент, опыт. Эксперимент и опыт – высшая инстанция для естествоиспытателей: их приговор не подлежит пересмотру.

Любые естественно-научные знания (понятия, идеи, концепции, модели, теории, экспериментальные результаты и т. п.) ограничены и относительны. Определение границ соответствия и относительности естественно-научных знаний – это третья стадия естественно-научного познания. Например, установленная граница соответствия (называется иногда интервалом адекватности) для классической механики означает, что ее законы описывают движение макроскопических тел, скорости которых малы по сравнению со скоростью света в вакууме. Как уже отмечалось, в основе естествознания лежит эксперимент, который в большинстве случаев включает измерения. Подчеркивая важную роль измерений, выдающийся русский ученый Д.И. Менделеев (1834–1907) писал: «Наука началась тогда, когда люди научились мерить; точная наука немыслима без меры». Измерений абсолютно точных не бывает, и в этой связи задача ученого-естествоиспытателя заключается в установлении интервала неточности. При совершенствовании методов измерений и технических средств эксперимента повышается точность измерений и тем самым сужается интервал неточности и экспериментальные результаты приближаются к абсолютной истине. Развитие естествознания – это последовательное приближение к абсолютной естественно-научной истине.

Единство эмпирического и теоретического познания

Каждый акт познавательного процесса включает в себя в той или иной степени как наглядно-чувственные, эмпирические, так и абстрактные, теоретические элементы. Каждый акт живого созерцания пронизан мыслью, опосредован понятиями, категориями. Воспринимая какой-либо объект, мы сразу же относим его к определенной категории вещей, процессов.

Исторически путь естественно-научного познания окружающего мира начинался с живого созерцания – чувственного восприятия фактов на основе практики. От живого созерцания человек переходит к абстрактному мышлению, а от него – снова к практике, в которой он реализует свои мысли, выверяет их истинность. Современный естествоиспытатель, мышление которого аккумулировало в определенной степени человеческий опыт и выработанные человечеством категории и законы, не приступает к исследованию с живого созерцания. Любое естественно-научное исследование нуждается с самого начала в руководящих идеях. Они служат своего рода направляющей силой, без них естествоиспытатель обрекает себя на блуждание в потемках, не может поставить правильно ни одного эксперимента. Вместе с тем теоретическая мысль, даже безупречная по своей логической строгости, не может сама по себе вскрыть закономерности материального мира. Для своего эффективного движения она должна постоянно получать стимулы, толчки, факты из окружающей действительности через наблюдения, эксперименты, т. е. посредством эмпирического познания.

Эмпирическое и теоретическое познание – это единый процесс, характерный для любого естественно-научного исследования на любой его стадии.

Чувственные формы познания

Познание действительности осуществляется в разных формах, из которых первой и простейшей является ощущение. Ощущения – это простейшие чувственные образы, отражения, копии или своего рода снимки отдельных свойств предметов. Например, в апельсине мы ощущаем желтоватый цвет, определенную твердость, специфический запах и т. п. Ощущения возникают под влиянием процессов, исходящих из внешней по отношению к человеку среды и действующих на наши органы чувств. Внешними раздражителями являются звуковые и световые волны, механическое давление, химическое воздействие и т. д.

Любой предмет обладает множеством самых разнообразных свойств. Все свойства объединены в одном предмете. И мы воспринимаем и осмысливаем их не порознь, а как единое целое. Следовательно, объективной основой восприятия как целостного образа является единство и вместе с тем множественность различных сторон и свойств в предметах.

Целостный образ, отражающий непосредственно воздействующие на органы чувств предметы, их свойства и отношения, называется восприятием. Восприятие у человека включает в себя осознание, осмысление предметов, их свойств и отношений, основанное на вовлечении каждый раз вновь получаемого впечатления в систему уже имеющихся знаний.

Жизнь, необходимость ориентировки организма в мире макроскопических целостных вещей и процессов организовала наши органы чувств так, что мы воспринимаем вещи как бы суммарно. Ограниченность, например, зрительного или осязательного восприятия является практически целесообразной. Неспособность руки воспринимать микроструктуру, а глаза – видеть мельчайшие детали дает возможность лучше отражать макроструктуру. Если бы было иначе, то все сливалось бы в сплошное марево движущихся частиц, молекул, и мы не увидели бы вещей и их границ. Можно представить, что было бы, если бы мы на все смотрели через мощный микроскоп.

Процессы ощущения и восприятия оставляют после себя «следы» в мозгу, суть которых состоит в способности воспроизводить образы предметов, которые в данный момент не воздействуют на человека.

Способность мозга запечатлевать, сохранять воздействие или сигналы внешней среды и в нужный момент воспроизводить их называется памятью.

Память играет очень важную познавательную роль в жизни человека. Если бы образы, возникнув в мозгу в момент воздействия на него предмета, исчезали сразу же после прекращения этого воздействия, то человек каждый раз воспринимал бы предметы, как совершенно незнакомые. Он не узнавал бы их, а стало быть, и не осознавал бы. Чтобы осознать что-то, необходима умственная работа сравнения настоящего состояния с предшествующим. Психические явления, сменяющие друг друга и не связанные с предшествующими явлениями, прежде чем закрепиться в памяти, не могут остаться фактом сознания. В результате восприятия внешних воздействий и сохранения их во времени памятью возникают представления.

Представления – это образы тех объектов, которые когда-то воздействовали на органы чувств человека, а потом восстанавливаются по сохранившимся в мозгу следам и при отсутствии этих объектов.

Ощущения и восприятия – начало возникновения сознательного отражения. Память закрепляет и сохраняет полученную информацию. Представление – психическое явление, в котором сознание впервые отрывается от своего непосредственного источника и начинает существовать как субъективное явление. В нем уже теряется непосредственная чувственная данность объекта сознания. Представление – промежуточная ступень при переходе от ощущения к мысли. В народе говорят: «Око видит далеко, а мысль– еще дальше».

Научный факт

Необходимое условие естественно-научного исследования состоит в установлении фактов. Эмпирическое познание поставляет науке факты, фиксируя при этом устойчивые связи, закономерности окружающего нас мира. Констатируя тот или иной факт, мы фиксируем существование определенного объекта. При этом, правда, остается обычно еще неизвестным, что он представляет по существу. Простая констатация факта держит наше познание на уровне бытия.

Вопрос о том, существует или нет какое-либо явление – исключительно важный вопрос научного познания. На вопрос о бытии чего-либо естествоиспытатель обычно отвечает или «да», или «может быть», или «весьма вероятно». Констатация бытия объекта – первая, очень низкая ступень познания. Факты приобретают силу научного основания для построения той или иной теории в том случае, если они не только достоверно устанавливаются, разумно отбираются, но и рассматриваются в их научной связи. Однако постижение действительности невозможно без построения теорий. Даже эмпирическое исследование действительности не может начаться без определенной теоретической направленности. Вот что писал по этому поводу И.П. Павлов: «... во всякий момент требуется известное общее представление о предмете, для того чтобы было на что цеплять факты, для того чтобы было с чем двигаться вперед, для того чтобы было что предполагать для будущих изысканий. Такое предположение является необходимостью в научном деле».

Без теоретического осмысления невозможно целостное восприятие действительности, в рамках которого многообразные факты укладывались бы в некоторую единую систему. Сведение задач науки к сбору фактического материала, по мнению А. Пуанкаре, означало бы полное непонимание истинного характера науки. «Ученый должен организовать факты,– писал он,– наука слагается из фактов, как дом из кирпичей. И одно голое накопление фактов не составляет еще науки, точно так же, как куча камней не составляет дома».

Сущность естественно-научного познания окружающего мира заключается не только в описании и объяснении многообразных фактов и закономерностей, выявленных в процессе эмпирических исследований исходя из установленных законов и принципов, а выражается также и в стремлении естествоиспытателей раскрыть гармонию мироздания.

Наблюдение и эксперимент

Важнейшими методами естественно-научного исследования являются наблюдение и эксперимент.

Наблюдение – преднамеренное, планомерное восприятие, осуществляемое с целью выявить существенные свойства объекта познания. Наблюдение относится к активной форме деятельности, направленной на определенные объекты и предполагающей формулировку целей и задач. Наблюдение требует специальной подготовки – предварительного ознакомления с материалами, относящимися к объекту будущего наблюдения: с рисунками, фотографиями, описанием предметов и т. п. Важное место в подготовке наблюдения должно занимать уяснение задач наблюдения, требований, которым оно должно удовлетворять, предварительная разработка плана и способов наблюдения.

Эксперимент – метод, или прием, исследования, с помощью которого объект или воспроизводится искусственно, или ставится в заранее определенные условия. Метод изменения условий, в которых находится исследуемый объект, – это основной метод эксперимента. Изменение условий позволяет вскрыть причинную зависимость между заданными условиями и характеристиками исследуемого объекта и одновременно обнаружить те новые свойства объекта, которые не проявляются непосредственно в обычных условиях, проследить характер изменения наблюдаемых свойств в связи с изменением условий. С изменением условий изменяются определенные свойства объекта, а другие при этом не претерпевают существенных изменений, от них мы можем отвлечься. Эксперимент, таким образом, не сводится к простому наблюдению – он активно вмешивается в реальность, изменяет условия протекания процесса.

Технические средства эксперимента

Естественно-научное экспериментальное исследование немыслимо без создания разнообразных технических средств, включающих многочисленные приборы, инструменты и экспериментальные установки. Без экспериментальной техники невозможно было бы развитие естествознания. Прогресс естественно-научного познания существенно зависит от развития используемых наукой технических средств.

Благодаря микроскопу, телескопу, рентгеновским аппаратам, радио, телевизору, сейсмографу и т. п. человек значительно расширил свои возможности восприятия.

Первые закономерности в природе были установлены, как известно, в движении небесных тел и были основаны на наблюдениях, осуществляемых невооруженным глазом. Галилей в своих классических опытах с движением тела по наклонной плоскости измерял время по количеству воды, вытекающей через тонкую трубку из большого резервуара,– тогда еще не было часов в нашем представлении. Однако давно прошло время, когда естественно-научные исследования могли осуществляться при помощи подручных средств. Галилей прославился в науке не только своими пионерными исследованиями механических явлений, но и изобретением подзорной трубы. Сегодня астрономия немыслима без разнообразных телескопов, в том числе и радиотелескопов, позволяющих человеку заглянуть в такие дали мироздания, откуда свет доходит до нас в течение сотен миллионов световых лет.

Огромную роль в развитии биологии сыграл микроскоп, открывший человеку многие тайны живого мира. Сегодняшние технические средства дают возможность осуществить эксперименты на молекулярном, атомном и ядерном уровнях. Техника современного эксперимента состоит не только из высокочувствительных приборов, но и из специальных сложных экспериментальных установок. Например, для проникновения в глубь атомного ядра строятся громадные экспериментальные сооружения – синхрофазотроны.

Наукой сегодня активно используются для проведения экспериментов космические корабли, подводные лодки, различного рода научные станции, специальные заповедники. Успехи естествознания тесно связаны с усовершенствованием методов и средств измерения, с усовершенствованием приборов и установок, которые позволяют со все возрастающей гибкостью и утонченностью изменять условия наблюдения и эксперимента. За последние десятилетия создана мощная вычислительная техника, которая не только составляет неотъемлемую часть современного экспериментального оборудования, но и включена теснейшим образом в сам процесс мышления.

Мышление

Мышление – высшая ступень познания. Хотя его источник – ощущения и восприятие, но оно выходит за их границы и позволяет формировать знания о таких объектах, свойствах и явлениях, которые не доступны органам чувств. Мышление освобождает людей от необходимости быть непосредственно связанным и с изучаемым объектом. Оно дает возможность мысленно оперировать объектом, ставя его в различные соотношения с другими объектами, сопоставлять вновь приобретаемое знание об объекте с ранее приобретенными. Тем самым открывается путь для относительно самостоятельной теоретической деятельности, лишь косвенно связанной с эмпирическим познанием.

Мышление – целенаправленное, опосредованное и обобщенное отражение в мозгу человека существенных свойств, причинных отношений и закономерных связей вещей. Основными формами мышления являются понятия, суждения и умозаключения.

Понятие – это мысль, в которой отражаются общие и существенные свойства объектов и явлений. Понятия не только отражают общее, но и группируют, классифицируют объекты в соответствии с их различиями. Понятие «дерево» отражает не только общее, то, что свойственно всем деревьям, но и отличие любого дерева от всего другого.

В отличие от ощущений, восприятий и представлений понятия лишены наглядности или чувственности. Содержание понятия зачастую невозможно представить в виде наглядного образа. Человек может представить, например, доброго человека, но он не сможет представить в виде чувственного образа такие понятия, как добро, зло, красота, закон, скорость света, мысль и т. п. Но все это он может понять.

Понятия возникают и существуют в определенной связи, в виде суждений. Мыслить – значить судить о чем-либо, выявлять определенные связи и отношения между различными сторонами объекта или между объектами.

Суждение – форма мысли, в которой посредством связи понятий утверждается (или отрицается) что-либо о чем-либо. Например, мысль, выраженная предложением «ядро – составная часть атома», есть суждение, в котором о ядре высказывается мысль, что оно входит в состав атома.

По отношению к действительности суждения оцениваются как истинные или ложные. Например, суждение «Ока – приток Енисея» ложно, так как на самом деле Ока не является притоком Енисея, а суждение «Ока – приток Волги» истинно. Истинность и ложность мыслей проверяется практикой.

К тому или иному суждению человек может прийти путем непосредственного наблюдения какого-либо факта или опосредованным путем – с помощью умозаключения.

Умозаключение представляет собой рассуждение, в ходе которого из одного или нескольких суждений, называемых предпосылками или посылками, выводится новое суждение (заключение или следствие), логически непосредственно вытекающее из посылок. Пример: «Если данное тело подвергнуть трению, то оно нагревается; тело подвергли трению, значит, оно нагрелось».

На примере из истории естествознания разъясним, что такое теоретическое мышление человека. Известный французский бактериолог Л. Пастер, изучая сибирскую язву, долгое время не мог ответить на вопросы: каким образом домашние животные заражаются этой болезнью на пастбищах? Откуда на поверхности земли появляются бациллы сибирской язвы? Было известно, что люди зарывали трупы павших животных (из-за опасения заразить других животных) глубоко в землю. Проходя однажды по сжатому полю, Пастер заметил, что один участок земли окрашен светлее, чем остальные. Спутник объяснил ему, что именно на этом участке некогда была зарыта павшая от сибирской язвы овца. Внимание Пастера привлек факт, что на этом участке имелось множество ходов дождевых червей и выделенных ими землистых экскрементов. У Пастера возникла мысль, что дождевые черви, выползая из глубины земли и вынося с собой споры сибирской язвы, являются переносчиками данной болезни. Так Пастер косвенным путем, путем мысленного сопоставления своих впечатлений, проник в то, что было скрыто от восприятия. Дальнейшие опыты подтвердили правильность его умозаключения,

Приведенный эпизод – типичный пример теоретического мышления. Пастер непосредственно не воспринимал причины заражения домашних животных сибирской язвой. Он узнал об этой причине косвенным путем, через посредство других фактов, т. е. опосредованно. Первый существенный признак мышления я заключается в том, что оно есть процесс опосредованного познания объектов. На основании видимого, слышимого и осязаемого люди проникают в невидимое, неслышимое и неосязаемое. Именно на таком опосредованном познании основана вся наука.

Объективной основой опосредованного процесса познания выступает наличие опосредованных связей, причинно-следственных отношений, существующих в самой действительности и дающих возможность на основании восприятия следствия сделать вывод о причине, вызвавшей данное следствие, а на основании знания причины предвидеть следствие. Опосредованный характер мышления заключается, далее, в том, что человек познает действительность не только в результате своего личного опыта, но и косвенным путем, овладевая исторически накопленным опытом и знаниями всего человечества, которые зафиксированы, например, в памятниках письменности.

Одна из важных задач естественно-научного познания – обобщение всего известного об окружающем мире. Эксперимент и наблюдение дают огромное многообразие данных, порой не согласованных между собой и даже противоречивых. Главная задача теоретического мышления – привести полученные данные в стройную систему и создать из них научную картину мира, лишенную логического противоречия.

Исследуя, например, оптические свойства кристаллов винной кислоты, Пастер заметил, что плесневый грибок разрушает некоторые ее кристаллы. Эти наблюдения толкнули мысль Пастера сделать смелое обобщение, что и другие изменения веществ, наблюдаемые в природе и известные к тому времени как различные брожения, также вызываются живыми микроорганизмами. Пастер ставит ряд остроумных опытов, которые неопровержимо доказывают, что все виды брожения вызываются микробами.

Важной формой теоретического мышления является гипотеза – предположение, исходящее из ряда фактов и допускающее существование объекта, его свойств, определенных отношений. Гипотеза – это вид умозаключения, пытающегося проникнуть в сущность еще недостаточно изученной области действительности.

Гипотеза требует проверки и доказательства, после чего она приобретает характер теории – системы обобщенного знания, объяснения тех или иных сторон действительности. Например, утверждение об атомном строении материи было долгое время гипотезой. Подтвержденная опытом, эта гипотеза превратилась в достоверное знание, теорию атомного строения материи.

Описание, объяснение и предвидение

Эмпирическое познание имеет дело с фактами и их описанием. При теоретическом анализе эмпирического материала логической обработке подвергается вся совокупность эмпирических данных, полученных различными путями и зафиксированных в различных источниках информации. В процессе теоретического мышления познание идет от фактов и их описания к интерпретации, объяснению их. Первым и необходимым условием объяснения фактов является их понимание, т. е. осмысление фактов в системе понятий данной науки.

Понять явление – значит выяснить те особенности, благодаря которым оно играет определенную роль в составе целого, раскрыть способ его возникновения.

Эмпирическое познание констатирует, как проистекает событие. Теоретическое познание отвечает на вопрос, почему оно проистекает именно таким образом. Эмпирическое познание ограничивается описанием, фиксацией результатов наблюдения и эксперимента с помощью соответствующих данной науке средств записи информации, таблиц, схем, графиков, количественных показателей и т. п. Описание фиксирует и организует факты, дает их качественную и количественную характеристику, вводит факты в систему выработанных в данной науке понятий, категорий, подготавливает фактический материал для объяснения.

Теоретическое познание – это прежде всего объяснение причин явлений. Раскрытие причины явления предполагает выяснение внутренних противоречий вещей, предсказание вероятного и необходимого наступления событий и тенденций их развития. Например, предсказание Д.К. Максвеллом электромагнитных волн, Д.И. Менделеевым – новых химических элементов. Из релятивистской теории движения электрона, предложенной П. Дираком, вытекало предвиденье существования нового объекта – позитрона. Конечно, речь идет не о единичном объекте, а о множестве одноименных объектов с вполне определенными свойствами.

Тот или иной закон может быть предсказан на основании существующей теории. Однако есть и другой, в определенном смысле противоположный, путь предвиденья закона – выведение его из эмпирических данных. Так рождается эмпирический закон. Теоретически предсказанный закон подтверждается эмпирически, а эмпирический закон, как правило, обосновывается теоретически.

Существуют интуитивные предвидения, для которых основания не представляются явно. Такие предвиденья характерны для исследователей – крупных специалистов в своей области, и для них существенную роль играет подсознательная деятельность мозга.

2.3. Методы и приемы естественно-научных исследований

Понятие методологии и метода

В современном понимании методология – учение о структуре, логической организации, методах и средствах деятельности. В частности, методология естествознания – это учение о принципах построения, формах и способах естественно-научного познания.

Метод – это совокупность приемов, или операций, практической или теоретической деятельности.

Метод неразрывно связан с теорией: любая система объективного знания может стать методом. Неразрывная связь метода и теории выражается в методологической роли естественно-научных законов. Например, законы сохранения в естествознании составляют методологический принцип, требующий неукоснительного соблюдения при соответствующих теоретических операциях; рефлекторная теория высшей нервной деятельности служит одним из методов исследования поведения животных и человека.

Характеризуя роль правильного метода в научном познании, Ф. Бэкон сравнивал его со светильником, освещающим путнику дорогу в темноте. Нельзя рассчитывать на успех в изучении какого-либо вопроса, идя ложным путем.

Метод сам по себе не предопределяет полностью успеха в естественно-научном исследовании действительности: важен не только хороший метод, но и мастерство его применения.

Различные методы отраслей естествознания: физики, химии, биологии и т. п. являются частными по отношению к общему диалектическому методу познания. Каждая отрасль естествознания, имея свой предмет изучения и свои теоретические принципы, применяет свои специальные методы, вытекающие из того или иного понимания сущности ее объекта. Применяемые специальные методы, например, в археологии или географии, обычно не выходят за пределы данных наук, В то же время физические и химические методы применяются не только в физике и химии, но и в астрономии, биологии, археологии. Применение метода какой-либо отрасли науки в других ее отраслях осуществляется в силу того, что их объекты подчиняются законам этой науки. Например, физические и химические методы применяются в биологии на том основании, что объекты биологического исследования включают в себя в том или ином виде физические и химические формы движения материи.

Сравнение, анализ и синтез

Еще древние мыслители утверждали: сравнение – мать познания. Народ метко выразил это в пословице: «Не узнав горя, не узнаешь и радости». Нельзя узнать, что такое хорошо, не зная плохого, нельзя понять малого без большого и т. п. Все познается в сравнении.

Чтобы узнать, что представляет собой тот или иной предмет, необходимо прежде всего выяснить, в чем он сходен с другими предметами и чем отличается от них. Например, для определения массы какого-либо тела необходимо сравнить ее с массой другого тела, принятого за эталон, т. е. за образец меры. Такой процесс сравнения осуществляется путем взвешивания на весах.

Сравнение есть установление сходства и различия объектов. Сравнение лежит в основе многих естественно-научных измерений, составляющих неотъемлемую часть любых экспериментов.

Сравнивая объекты между собой, человек получает возможность правильно познавать их и тем самым правильно ориентироваться в окружающем мире, целенаправленно воздействовать на него. Будучи необходимым приемом познания, сравнение играет важную роль в практической деятельности человека и в естественно-научном исследовании, когда сравниваются действительно однородные и близкие по своей сущности объекты. Нет смысла сравнивать, как говорят, фунты с аршинами.

Сравнение как весьма общий прием познания часто выступает в различных отраслях естествознания как сравнительный метод.

Процесс естественно-научного познания совершается так, что мы сначала наблюдаем общую картину изучаемого объекта, при которой частности остаются в тени. При таком наблюдении нельзя познать внутреннюю структуру объекта. Для ее изучения мы должны расчленить изучаемые объекты. Анализ представляет собой мысленное или реальное разложение объекта на составляющие его части. Будучи необходимым приемом познания, анализ – также и один из элементов процесса познания.

Невозможно познать сущность объекта, только разлагая его на элементы, из которых он состоит: химик, по словам Гегеля, помещает мясо в свою реторту, подвергает его разнообразным операциям и затем говорит: я нашел, что он состоит из кислорода, углерода, водорода и т. д. Но эти вещи уже не есть мясо. В каждой отрасли естествознания есть как бы свой предел членения объекта, за которым наблюдается иной мир свойств и закономерностей.

Когда путем анализа частности достаточно изучены, наступает следующая стадия познания – синтез – объединение в единое целое расчлененных анализом элементов.

Анализ фиксирует в основном то специфическое, что отличает части друг от друга. Синтез вскрывает то общее, что связывает части в единое целое.

Человек разлагает объект на составные части для того, чтобы сначала обнаружить сами части, узнать, из чего состоит целое, а затем рассмотреть его как состоящее из частей, каждая из которых уже обследована в отдельности. Анализ и синтез находятся в диалектическом единстве между собой: в каждом своем движении наше мышление столь же аналитично, сколь и синтетично.

Анализ и синтез берут свое начало в практической деятельности человека, в его труде. Человек научился мысленно анализировать и синтезировать лишь на основе практического расчленения, разрубания, размалывания, соединения, составления предметов при изготовлении орудий труда, одежды, жилища и т. п. Лишь постепенно осмысливая то, что происходит с объектом при выполнении практических действий с ним, человек учился мысленно анализировать и синтезировать. Анализ и синтез – основные приемы мышления: процессы разъединения и соединения, разрушения и созидания, разложения и соединения: тела отталкиваются и притягиваются; химические элементы вступают в связь и разъединяются; в живом организме непрерывно осуществляются процессы ассимиляции и диссимиляции; в производстве происходит расчленение чего-либо для созидания продукта труда, нужного обществу.

Абстрагирование, идеализация и обобщение

Каждый изучаемый объект характеризуется множеством свойств и связан множеством нитей с другими объектами. В процессе естественно-научного познания возникает необходимость сконцентрировать внимание на одной какой-либо стороне или свойстве изучаемого объекта и отвлечься от ряда других его качеств или свойств.

Абстрагирование – мысленное выделение какого-либо предмета, в отвлечении от его связей с другими предметами, какого-либо свойства предмета в отвлечении от других его свойств, какого-либо отношения предметов в отвлечении от самих предметов. Первоначально абстрагирование выражалось в выделении руками, взором, орудиями труда одних предметов и отвлечении от других. Об этом свидетельствует и происхождение самого слова «абстрактный» – от латинского глагола «tagere» (тащить) и приставки «ab» (в сторону). Да и русское слово «отвлеченный» происходит от глагола «волочь» (тащить).

Абстрагирование составляет необходимое условие возникновения и развития любой науки и человеческого познания вообще. Вопрос о том, что в объективной действительности выделяется абстрагирующей работой мышления и от чего мышление отвлекается, в каждом конкретном случае решается в прямой зависимости от природы изучаемого объекта и тех задач, которые ставятся перед исследователем. Например, в математике многие задачи решаются с помощью уравнений без рассмотрения конкретных вещей, стоящих за ними. Числам нет дела до того, что стоит за ними: люди или животные, растения или минералы. В этом и состоит великая сила математики, а вместе с тем и ее ограниченность.

Для механики, изучающей перемещение тел в пространстве, безразличны физико-кинетические свойства тел, кроме массы. И. Кеплеру были неважны красноватый цвет Марса или температура Солнца для установления законов обращения планет. Когда Луи де Бройль искал связь между свойствами электрона как частицы и как волны, он имел право не интересоваться никакими другими характеристиками этой частицы.

Абстрагирование – это движение мысли вглубь предмета, выделение его существенных элементов. Например, чтобы данное свойство объекта рассматривалось как химическое, необходимо отвлечение, абстракция. В самом деле, к химическим свойствам вещества не относится изменение его формы, поэтому химик исследует медь, отвлекаясь от того, что именно из нее изготовлено.

В живой ткани логического мышления абстракции позволяют воспроизвести более глубокую и точную картину мира, чем это можно сделать с помощью восприятий.

Важным приемом естественно-научного познания мира является идеализация как специфический вид абстрагирования. Идеализация – это мыслительное образование абстрактных объектов, не существующих и неосуществимых в действительности, но для которых имеются прообразы в реальном мире. Идеализация – это процесс образования понятий, реальные прототипы которых могут быть указаны лишь с той или иной степенью приближения. Примеры идеализированных понятий: «точка», т. е. объект, который не имеет ни длины, ни высоты, ни ширины; «прямая линия», «окружность», «точечный электрический заряд», «идеальный газ», «абсолютно черное тело» и др.

Введение в естественно-научный процесс исследования идеализированных объектов позволяет осуществить построение абстрактных схем реальных процессов, необходимых для более глубокого проникновения в закономерности их протекания.

Важной задачей естественно-научного познания является обобщение – процесс мысленного перехода от единичного к общему, от менее общего к более общему.

Например, мысленный переход от понятия «треугольник» к понятию «многоугольник», от понятия «механическая форма движения материи» к понятию «форма движения материи», от суждения «этот металл электропроводен» к суждению «все металлы электропроводны», от суждения «механическая форма энергии превращается в тепловую» к суждению «всякая форма энергии превращается в иную форму энергии» и т. п.

Мысленный переход от более общего к менее общему есть процесс ограничения. Процессы обобщения и ограничения неразрывно связаны между собой. Без обобщения нет теории. Теория создается для применения ее на практике к решению конкретных задач. Например, для измерения объектов, создания технических сооружений всегда необходим переход от более общего к менее общему и единичному, т. е. всегда необходим процесс ограничения.

Абстрактное и конкретное

Процесс естественно-научного познания осуществляется двумя взаимосвязанными путями: путем восхождения от конкретного, данного в восприятии и представлении, к абстракциям и путем восхождения от абстрактного к конкретному. На первом пути наглядное представление «испаряется» до степени абстракции, на втором пути мысль движется снова к конкретному знанию, но уже к богатой совокупности многочисленных определений.

Под абстрактным понимается одностороннее, неполное отражение объекта в сознании. Конкретное же знание есть отражение реальной взаимосвязи элементов объекта в системе целого, рассмотрение его со всех сторон, в развитии, со всеми свойственными ему противоречиями. Конкретное – результат научного исследования, отражение объективной действительности в системе понятий и категорий, теоретически осмысленное единство многообразного в объекте исследования. Методом теоретического познания объекта как целого является восхождение от абстрактного к конкретному.

Аналогия

В природе самого понимания фактов лежит аналогия, связывающая нити неизвестного с известным. Новое легче осмысливается и понимается через образы и понятия старого, известного. Аналогией называется вероятное, правдоподобное заключение о сходстве двух предметов в каком-либо признаке на основании установленного их сходства в других признаках. Заключение оказывается тем более правдоподобным, чем больше сходных признаков у сравниваемых предметов и чем эти признаки существеннее. Несмотря на то, что аналогии дают лишь вероятные заключения, они играют огромную роль в познании, так как ведут к образованию гипотез – научных догадок и предположений, которые в ходе последующего этапа исследований и доказательств могут превратиться в научные теории. Аналогия с тем, что нам известно, помогает понять то, что неизвестно. Аналогия с простым помогает понять более сложное. Так, по аналогии с искусственным отбором лучших пород домашних животных Ч. Дарвин открыл закон естественного отбора в животном и растительном мире. Аналогия с течением жидкости в трубке сыграла важную роль в появлении теории электрического тока. Аналогии с механизмом действия мышц, мозга, органов чувств животных и человека подтолкнули к изобретению многих технических сооружений: экскаваторов, роботов, логических машин и т. п.

Аналогия как метод чаще всего применяется в теории подобия, на которой основано моделирование.

Моделирование

В современной науке и технике все большее распространение получает метод моделирования, сущность которого заключается в воспроизведении свойств объекта познания на специально устроенном его аналоге – модели. Если модель имеет с оригиналом одинаковую физическую природу, то мы имеем дело с физическим моделированием. Модель может строиться по принципу математического моделирования, если она имеет иную природу, но ее функционирование описывается системой уравнений, тождественной той, которая описывает изучаемый оригинал.

Моделирование широко применяется потому, что оно позволяет исследовать процессы, характерные для оригинала, в отсутствии самого оригинала и в условиях, не требующих его наличия. Это часто бывает необходимо из-за неудобства исследования самого объекта и по другим соображениям: дороговизны, недоступности, трудности доставки, необозримости и т. п.

Ценность модели заключается в том, что ее значительно легче изготовить, с ней легче осуществить эксперименты, чем с оригиналом и т. д.

В последнее время активно разрабатываются электронные моделирующие устройства, в которых с помощью электронных процессов воспроизводится по заданной программе реальный процесс. Принцип моделирования составляет основу кибернетики. Моделирование применяется в расчетах траекторий баллистических ракет, в изучении режима работы машин и целых предприятий, в распределении материальных ресурсов и т. д.

Индукция и дедукция

В качестве метода естественно-научного исследования индукцию можно определить как процесс выведения общего положения из наблюдения ряда частных единичных фактов.

Обычно различают два основных вида индукции: полную и неполную. Полная индукция – вывод какого-либо общего суждения о всех объектах некоторого множества на основании рассмотрения каждого объекта данного множества. Сфера применения такой индукции ограничена объектами, число которых конечно. На практике чаще применяется форма индукции, которая предполагает вывод о всех объектах множества на основании познания лишь части объектов. Такие выводы неполной индукции часто носят вероятностный характер. Неполная индукция, основанная на экспериментальных исследованиях и включающая теоретическое обоснование, способна давать достоверное заключение. Она называется научной индукцией. По словам известного французского физика Луи де Бройля, индукция, поскольку она стремится раздвинуть уже существующие границы мысли, является истинным источником действительно научного прогресса. Великие открытия, скачки научной мысли вперед создаются в конечном счете индукцией – рискованным, но важным творческим методом.

Дедукция – это процесс аналитического рассуждения от общего к частному или менее общему. Началом (посылками) дедукции являются аксиомы, постулаты или просто гипотезы, имеющие характер общих утверждений, а концом – следствия из посылок, теорем. Если посылки дедукции истинны, то истинны и ее следствия. Дедукция – основное средство доказательства. Применение дедукции позволяет вывести из очевидных истин знания, которые уже не могут с непосредственной ясностью постигаться нашим умом, однако представляются в силу самого способа их получения вполне обоснованными и тем самым достоверными. Дедукция, проводящаяся по строгим правилам, не может приводить к заблуждениям.

Логика открытия

Логический путь научного и технического творчества, связанного с открытием, чаще всего начинается с возникновения соответствующей догадки, идеи, гипотезы. Выдвинув идею, сформулировав задачу, ученый отыскивает ее решение, а затем уточняет его путем расчетов, проверки опытом.

Открытие – установление новых, ранее неизвестных закономерностей, свойств и явлений материального мира, вносящее коренные изменения в уровень познания. За «спиной» любого открытия скрывается приведший к нему тернистый путь, зачастую извилистый, противоречивый и всегда поучительный. Бытует убеждение, будто открытие – результат случайности, внезапного озарения мысли, вдохновения, таинственной творческой интуиции, подсознательного или даже болезненного состояния психики, способной создавать из обычных впечатлений необычные комбинации, рождать «сумасшедшие» идеи, способные ломать наши обычные представления.

Пути, ведущие к открытию, действительно причудливы. На такие пути иногда наводит случай. Так, например, выдающийся датский ученый Х.К. Эрстед однажды показывал студентам опыты с электричеством. Рядом с проводником, входящим в электрическую цепь, оказался компас. Когда цепь замкнулась, магнитная стрелка компаса вдруг отклонилась. Заметив это, любознательный студент попросил ученого объяснить данное явление. В результате повторных опытов и логических рассуждений ученый сделал великое открытие, заключающееся в установлении связи между магнетизмом и электричеством. Это открытие послужило в свою очередь базой для изобретения электромагнита и других открытий.

Подобных примеров много, но они не могут убедить нас в том, что открытия вообще – результат чистого случая. Случаем ведь нужно уметь воспользоваться. Случай помогает тому, кто упорно работает над осуществлением своей идеи, замысла. Мы видим дом, но не замечаем фундамент, на котором он стоит. Фундамент любого открытия и изобретения – это общечеловеческий и личный опыт.

В творческой деятельности ученого нередки случаи, когда творческий акт мысли осознается как готовый, и самому автору представляется так, как будто его вдруг «осенило». За способностью как бы «внезапно» схватывать суть дела и чувствовать полную уверенность в правильности идеи по существу стоит накопленный опыт, приобретенные ранее знания и упорная работа ищущей мысли. При этом каждое новое открытие или изобретение подготовлено множеством предшествующих побед и заблуждений.

Открытие как разрешение противоречий

Одна из характерных особенностей творческой работы состоит в разрешении противоречий. Любое научное открытие или изобретение представляет собой создание нового, неизбежно связанного с отрицанием старого. В этом заключается диалектика развития мысли. Творческий процесс вполне логичен. Выстраивается логическая цепь операций, в которой одно звено закономерно следует за другим: постановка задачи, предвидение идеального конечного результата, отыскание противоречия, мешающего достижению цели, открытие причины противоречия и, наконец, разрешение противоречия.

Например, в кораблестроении для обеспечения мореходных качеств корабля необходим оптимальный учет противоположных условий: чтобы корабль был устойчив, необходимо делать его шире, а чтобы он был быстроходнее, целесообразно его делать длиннее и уже. Особенно наглядны технические противоречия в самолетостроении: самолет нужно сделать прочным и легким, а требования прочности и легкости противоположны.

История естествознания и техники свидетельствует, что подавляющее большинство изобретений – результат преодоления противоречий. Проницательный естествоиспытатель и опытный изобретатель, как правило, приступая к решению научной или технической проблемы, ясно представляют, в каком направлении идет развитие науки и техники. Открытия зачастую рождаются в ситуации, когда ученого «загоняют» в тупик парадоксальные, неожиданные факты, кажущиеся ошибкой в эксперименте, отклонения от законов. Академик П.Л. Капица однажды сказал, что для физика интересны не столько сами законы, сколько отклонения от них. И это верно, так как, исследуя их, ученые обычно и открывают новые закономерности. В ситуации обнаруженного парадокса возникает рабочая гипотеза, объясняющая и тем самым устраняющая парадокс. Она проверяется экспериментом.

Сделать открытие – значит правильно установить надлежащее место нового факта в системе теории в целом, а не просто обнаружить его. Когда новые факты вступают в противоречие с существующей теорией, то логика мысли теми или иными путями разрешает это противоречие, и при этом всегда в пользу требований новых фактов. Их осмысление ведет к построению новой теории.

Творческое воображение и интуиция

Творческое воображение позволяет по едва заметным или совсем не заметным для простого глаза деталям, единичным фактам улавливать общий смысл новой конструкции и пути, ведущие к ней. Человек, лишенный творческого воображения и руководящей идеи, в обилии фактов может не увидеть ничего особенного, он к ним привык.

Сила творческого воображения позволяет человеку взглянуть на примелькавшиеся вещи новыми глазами и различить в них черты, доселе никем не замеченные. Английскому инженеру было поручено построить мост через реку, который отличался бы прочностью и в то же время не был дорог. Как-то, прогуливаясь по саду, инженер заметил паутину, протянутую через дорожку. В ту же минуту ему пришла в голову мысль построить висячий мост на железных цепях.

Существенное значение в воспитании творческого воображения играет искусство. И далеко не случаен тот факт, что ряд крупных физиков и математиков считают красоту и развитое чувство прекрасного эвристическим принципом науки, существенным атрибутом научной интуиции.

Многие ученые утверждают, что, например, музыка способствует развитию интуиции, т. е. умению видеть и преобразовывать в своем воображении факты так, что в них прослеживается гармония закономерного. Например, выдающийся академик П.С. Александров устраивал вечера с прослушиванием классической музыки, и к каждому прослушанному музыкальному произведению он находил своеобразное, но интересное словесное повествование. Известно, что П. Дирак выдвинул идею о существовании позитрона по соображениям чисто эстетическим.

В процессе научного открытия большую роль играет интуиция – способность постижения истины путем прямого ее усмотрения, без обоснования с помощью доказательства.

Процесс творчества, осмысление данных чувственного восприятия нередко осуществляется в порядке мгновенного обобщения, своего рода мысленного замыкания, непосредственно от исходных данных к результату. Происходит быстрая мобилизация прошлого опыта на постижение сути какого-либо факта. Изощренный огромным опытом, мудрый глаз врача без рассуждений, по незначительным симптомам сразу схватит суть болезни, а потом уже врач обосновывает правильность своего чутья.

На вершину обостренного интуитивного чувства человек обычно поднимается, опираясь на прочный фундамент жизненного опыта, на крылья вдохновения. Многие ученые и художники считают, что самыми плодотворными в их творческом процессе являются моменты приливов вдохновения. После каких-то, может быть, очень долгих и мучительных исканий вдруг наступает удивительное чувство творческого порыва и ясности сознания. В этот момент человек работает быстро и сам чувствует, что делает хорошо, именно так, как нужно, как ему хотелось. Понятие интуиции сближает научное творчество с художественным.

Открытия никогда не вырастают на пустом месте. Они возникают в результате заполнения сознания ученого напряженными поисками решения каких-либо творческих задач. Пытаясь воссоздать психологический и логический путь, которым ученый идет к открытию, мы сталкиваемся с удивительной способностью его взглянуть на вещи как бы в первый раз, без груза привычных представлений.

Однажды, идя по улице в сильный дождь, русский ученый Н.Е. Жуковский, погруженный в размышления, остановился перед ручьем, через который ему нужно было перешагнуть. Вдруг его взгляд упал на кирпич, лежавший посреди потока воды. Ученый стал внимательно всматриваться в то, как под напором воды изменилось положение кирпича, а вместе с этим изменился и характер огибающей кирпич струи воды... На лице ученого вспыхнула радость открытия: вот оно, искомое решение гидродинамической задачи! Многие люди сотни раз видели кирпич, лежащий в ручье, и проходили мимо непримечательного для них явления. И только глаз ученого с острой наблюдательностью и силой творческого воображения смогу видеть в данном факте важные черты и открыть закономерность явления.

К достижениям всего нового ведут острая наблюдательность, кропотливое изучение фактов и сила творческого воображения. В процессе научного исследования – экспериментального или теоретического – ученый ищет нужное решение проблемы, ведет поиск. Поиск можно вести ощупью, наугад, но можно и целенаправленно. Во всяком творении есть направляющая идея, играющая огромную роль. Это своего рода руководящая сила, без нее ученый неизбежно обрекает себя на блуждание в потемках. Наблюдение, эксперимент, проводимые наобум, без ясно осознанной общей идеи, не могут привести к эффективному результату. Без идеи в голове, говорил И.П. Павлов, вообще не увидишь факта.

Ученый не может знать всех фактов: им нет числа. Значит, из моря фактов должен быть сделан разумный выбор вполне определенных фактов, и при этом тех, которые необходимы для понимания сути проблемы. Чтобы не пренебрегать какими-либо существенными фактами, нужно заранее знать или интуитивно чувствовать, чего они стоят. Результаты интуитивного постижения нуждаются в логическом доказательстве своей истинности.

Доказательство

Характерная черта научного мышления – доказательство. Истинность или ложность того или иного утверждения, как правило, не обладает прозрачной очевидностью. Только простейшие суждения нуждаются для подтверждения своей истинности лишь в применении чувственного восприятия. Подавляющее большинство утверждений принимаются за истинные не на уровне чувственного познания и не отдельно от всех других истин, а на уровне логического мышления, в связи с другими истинами, т. е. путем доказательства.

Во всяком доказательстве имеются: тезис, основания доказательства (аргументы) и способ доказательства. Тезисом называется положение, истинность или ложность которого выясняется посредством доказательства. Доказательство, посредством которого выясняется ложность, называется опровержением.

Все положения, на которые опирается доказательство и из которых необходимо следует истинность доказываемого тезиса, называются основаниями или аргументами. Основания состоят из положений о достоверных фактах, определений, аксиом и ранее доказанных положений.

Аксиомы – положения, не доказываемые в данной науке и играющие в ней роль допускаемых оснований доказываемых истин.

Связь оснований и выводов из них, имеющая результатом необходимое признание истинности доказываемого тезиса, называется способом доказательства. Доказательства одного и того же положения науки могут быть различными. Связь оснований, ведущая к истинности доказательного тезиса, не единственна. Поскольку она не дана вместе с самими основаниями, а должна быть установлена, постольку доказательство – теоретическая задача. В ряде случаев задача доказательства оказывается настолько сложной, что решение ее требует от ученых огромных усилий на протяжении целых десятилетий или даже столетий. В течение почти двух с половиной тысячелетий оставалось недоказанным существование атома, пока успехи новой экспериментальной и теоретической физики не принесли наконец это доказательство. Гениальная догадка Джордано Бруно о существовании планет, обращающихся вокруг других звезд, получила доказательное подтверждение только в последние десятилетия.

От примитивных способов доказательства, опирающихся на неточные, приблизительные представления, до современных доказательств, основанных на достоверных фактах, точно определяемых понятиях, на свободных от противоречий и достаточных в своем числе аксиомах, а также на уже строго доказанных ранее положениях, практика доказательства прошла большой путь совершенствования, подняв умственную культуру на уровень современной науки.

Практическая направленность эксперимента

Развитие общества в значительной степени определяется уровнем наукоемких технологий, многочисленные направления которых основаны на достижениях соответствующих отраслей естествознания. Современное естествознание обладает большим многообразием методов исследований, среди которых эксперимент – наиболее эффективное и действенное средство познания.

Для эксперимента сегодняшнего дня характерны три основные особенности:

возрастание роли теоретической базы эксперимента. Во многих случаях эксперименту предшествует теоретическая работа, концентрирующая громадный труд большого числа теоретиков и экспериментаторов;

сложность технического оснащения эксперимента. Техника эксперимента, как правило, насыщена многофункциональной электронной аппаратурой, прецизионными механическими устройствами, высокочувствительными приборами, высокоточными преобразователями и т. п. Большинство экспериментальных установок представляет собой полностью замкнутую систему автоматического регулирования, в которой технические средства обеспечивают заданные условия эксперимента с вполне определенной точностью, регистрируют промежуточные экспериментальные результаты и производят последовательную их обработку;

масштабность эксперимента. Некоторые экспериментальные установки напоминают сложные объекты крупных масштабов. Строительство и эксплуатация таких объектов стоят больших финансовых затрат. Кроме того, экспериментальные объекты могут оказать активное воздействие на окружающую среду.

Эксперимент базируется на практическом воздействии субъекта на исследуемый объект и часто включает операции наблюдения, приводящие не только к качественным, описательным, но и к количественным результатам, требующим дальнейшей математической обработки. С этой точки зрения, эксперимент – разновидность практического действия, предпринимаемого с целью получения знания. В процессе экспериментального естественно-научного исследования в контролируемых и управляемых условиях изучаются многообразные свойства и явления природы.

Отличаясь от простого наблюдения активным воздействием на изучаемый объект, в большинстве случаев эксперимент осуществляется на основе той или иной теории, определяющей постановку экспериментальной задачи и интерпретацию результатов. Нередко основная задача эксперимента – проверка гипотез и предсказаний теории, имеющих фундаментальное, прикладное и принципиальное значение. Являясь критерием естественно-научной истины, эксперимент представляет собой основу научного познания действительности.

Эксперимент, как и наблюдение, относится к эмпирическим формам естественно-научного познания. Однако между ними есть существенные различия: эксперимент – преобразующая внешний мир деятельность человека, а наблюдению свойственны черты созерцательности и чувственного восприятия исследуемого объекта. В процессе эксперимента при активном вмешательстве в исследуемый объект искусственно выделяются те или иные его свойства, которые и являются предметом изучения в естественных либо в специально созданных условиях.

В процессе естественно-научного эксперимента часто прибегают к физическому моделированию как исследуемого объекта, так и различных управляемых условий, в которых находится объект. Для этого создаются специальные установки и устройства: барокамеры, термостаты, магнитные ловушки, ускорители и т. п. С их помощью создаются сверхнизкие и сверхвысокие температуры и давления, вакуум и другие условия. В некоторых случаях моделирование исследуемого объекта – единственное средство реализации эксперимента.

Многие экспериментальные исследования направлены не только на обоснование естественно-научной истины, но и на отработку технологий изготовления новых видов разнообразной высококачественной продукции. Именно в этом наиболее сильно проявляется практическая направленность эксперимента как прямого пути совершенствования любого технологического цикла.

Экспериментальные средства по своей сути не однородны: их можно разделить на три основные отличающиеся функциональным назначением системы:

· обеспечивающую воздействие на исследуемый предмет;

· сложную приборную измерительную систему.

В зависимости от экспериментальной задачи данные системы играют разную роль. Например, при определении магнитных свойств вещества результаты эксперимента во многом зависят от чувствительности приборов. В то же время при проведении экспериментов с веществом, не встречающимся в природе при обычных условиях, да еще и при низкой температуре, все системы экспериментальных средств играют важную роль.

Чем сложнее экспериментальная задача, тем острее стоит вопрос чистоты эксперимента и достоверности полученных результатов. Можно назвать четыре пути решения данного вопроса:

многократное повторение измерений;

совершенствование технических систем и приборов; повышение их точности, чувствительности и разрешающей способности;

более строгий учет основных и не основных факторов, влияющих на исследуемый объект;

предварительное планирование эксперимента, позволяющее наиболее полно учесть специфику исследуемого объекта и возможности приборного обеспечения.

Чем чище поставлен эксперимент, чем тщательнее предварительно проанализированы все особенности исследуемого объекта и чем чувствительнее приборы, тем точнее экспериментальные результаты и тем ближе они соответствуют естественно-научной истине.

В любом естественно-научном эксперименте можно видеть три основных этапа:

· подготовительный;

· получение экспериментальных данных;

· обработка результатов эксперимента и их анализ.

Подготовительный этап обычно включает теоретическую проработку проведения эксперимента, его планирование, подготовку исследуемого объекта, конструирование и создание технической базы, включающей приборное обеспечение. На хорошо подготовленной экспериментальной базе полученные данные, как правило, легче поддаются сложной математической обработке. Анализ результатов эксперимента позволяет оценить тот или иной параметр исследуемого объекта и сопоставить его либо с соответствующим теоретическим значением, либо с экспериментальным значением, полученным другими техническими средствами, что очень важно при определении правильности и степени достоверности полученных результатов.

Теоретические предпосылки эксперимента

Взаимная обусловленность эмпирических и теоретических знаний вряд ли вызывает сомнение. Современные эксперименты и теория настолько сильно переплетены, что однозначно ответить на вопрос, какое из данных знаний можно рассматривать в качестве абсолютного начала естественно-научного познания, практически не представляется возможным, хотя можно привести многочисленные примеры научных изысканий, когда эмпирические начала предвосхищают теорию, и наоборот. Анализ соотношения эмпирического и теоретического начал актуален и по сей день.

В теоретические исследования всё больше внедряются наиболее абстрактные разделы математики, и многие теоретические расчеты выполняются с помощью мощных вычислительных средств. Экспериментальное исследование развивается за счет внедрения новых методов с применением сравнительно сложных технических средств. Эксперимент все чаще приобретает индустриальные, а в отдельных случаях и гигантские масштабы. Вместе с тем возрастает и роль его теоретического обеспечения, т. е. можно уверенно говорить о теоретической обусловленности современных экспериментальных исследований.

На всех этапах экспериментальных исследований весьма важна мыслительная деятельность экспериментатора, которая чаще всего носит философский характер. Решая, например, вопросы: что такое электрон, является ли он элементом реального мира или чистой абстракцией, можно ли его наблюдать, в какой мере знания об электроне истинны и т. п.,– ученый так или иначе касается философских проблем естествознания. Более глубокая связь естествознания с философией свидетельствует о более высоком уровне его развития. Естественно, с течением времени теоретическое мышление с философской ориентацией меняется и приобретает различные формы и содержание. Лучших результатов достигнет естествоиспытатель, свободно владеющий своими узкопрофессиональными вопросами и достаточно легко ориентирующийся в общих философских вопросах, связанных прежде всего с диалектикой и теорией естественно-научного познания.

Стремление ученых создать научную картину мира сближает естествознание с философией. Научная картина мира обладает большей общностью, чем теоретические схемы конкретных естественно-научных утверждений. Она образуется посредством особых связей отдельных элементов познания и представляет собой весьма общую идеальную модель реальных процессов, явлений и свойств вещества, исследуемых в рамках узких отраслей естествознания. В широком понимании научная картина мира выражает общее знание о природе, характерное для данного этапа развития общества. Описание картины мира в общем представлении создает понятия, более или менее близкие к понятиям повседневного, обыденного языка.

В те периоды развития естествознания, когда на смену старой картины мира приходит новая, при постановке эксперимента возрастает роль философских идей в виде теоретических постулатов, на основе которых реализуется эксперимент.

В эпоху становления физики как науки, когда специальных естественно-научных теорий не существовало, ученые, как правило, руководствовались общими философскими представлениями о единстве и родстве материальных объектов и явлений природы. Например, Г. Галилей, закладывая основы классической механики, опирался на общую модель единства мира. Такая идея помогла «земными глазами» взглянуть на небо и описать движение небесных тел по аналогии с движением тел на Земле, что в свою очередь подтолкнуло ученых к более тщательному изучению различных форм механического движения, в результате чего были открыты классические законы механики.

Философская идея материального единства мира питала многие экспериментальные исследования и способствовала накоплению новых естественно-научных фактов. Так, например, известный датский физик X. Эрстед, размышляя о связи между разными по физической природе явлениями – теплотой, светом, электричеством и магнетизмом, – в результате экспериментальных исследований открыл магнитное действие электрического тока.

Особенно важна роль теоретических предпосылок эксперимента, когда сложившиеся теоретические знания служат основой новых естественно-научных проблем и гипотез, требующих предварительного эмпирического обоснования.

В современных условиях возрастает роль теоретической работы на подготовительном этапе эксперимента, на каждой операции его по-разному включаются те или иные теоретические и практические процедуры исследований. Можно назвать четыре основные операции подготовительного этапа эксперимента:

· постановка задачи эксперимента и выдвижение гипотетических вариантов ее решения;

· разработка программы экспериментального исследования,

· подготовка исследуемого объекта и создание экспериментальной установки;

· качественный анализ хода эксперимента и корректировка программы исследования и приборного обеспечения.

При кажущейся случайности эмпирические открытия вписываются во вполне определенную логическую схему, отправным элементом которой выступает противоречие между известным теоретическим знанием и новыми эмпирическими данными. Такое противоречие является логическим основанием вновь возникшей проблемы – своеобразной границы между знанием и незнанием – первого шага осмысления неизвестного. Следующий шаг – выдвижение гипотезы как возможного решения проблемы.

Выдвинутая гипотеза вместе с выводимыми из нее следствиями служит основой, определяющей цели, задачи и практические средства эксперимента. В одних случаях при сложившейся теоретической схеме гипотеза может обладать высокой степенью достоверности. Такая гипотеза жестко задает программу эксперимента и нацеливает его на поиск теоретически предсказанного результата. В других случаях, когда теоретическая схема только-только зарождается, степень достоверности гипотезы может быть невысокой. При этом теория лишь эскизно задает схему эксперимента, увеличивается число проб и ошибок.

На подготовительной стадии эксперимента огромную, неоценимую роль играет изобретательская и конструкторская работа как научный творческий процесс. Успех любой экспериментальной работы зависит от таланта ученого, определяемого его прозорливостью, глубиной абстрактного мышления, оригинальностью решения технических задач, способностью к изобретательской деятельности, представляющей собой последовательный целенаправленный переход от теоретического знания к практическому поиску.

Таким образом, хотя эксперимент основывается на практической деятельности, но, будучи естественнонаучным методом познания действительности, он включает логические и теоретические средства, гармоническое сочетание которых и позволяет успешно решить поставленную задачу.

Сочетание практических и теоретических знаний

Подготовка исследуемого объекта и создание экспериментальной установки – важные шаги реализации программы исследований, после которых наступает основной период проведения самой экспериментальной работы. Такой период, казалось бы, характеризуется чисто эмпирическими признаками: изменением управляемых условий, включением и выключением приборов и различных механизмов, фиксированием тех или иных свойств, эффектов и т. п. В ходе эксперимента как бы уменьшается роль теории. Но на самом деле наоборот – без теоретического знания невозможны постановка промежуточных задач и их решение. Экспериментальная установка – овеществленное, материализованное знание. Роль теории входе эксперимента предполагает выяснение механизма формирования объекта познания и взаимодействия субъекта, приборов и объекта, измерения, наблюдения и регистрации экспериментальных данных.

Теоретические предпосылки могут содействовать получению позитивных сведений о мире, научному открытию либо мешать, уводить поиск в сторону от верного пути – все зависит от того, верны или не верны данные предпосылки. Иногда ученые в силу объективных или субъективных обстоятельств руководствуются ложными предпосылками, что, естественно, не способствует объективному отражению действительности. Например, ложное истолкование научных проблем кибернетики и генетики привело к существенному отставанию в данных отраслях знания.

В истории естествознания прослеживается тенденция развития процесса познания от качественного изучения объекта или явления к установлению их количественных параметров и выявлению общих закономерностей, выраженных в строгой математической форме. Строгость и точность экспериментальных сведений при этом зависит от совершенства методов измерений и чувствительности разрешающей способности и точности измерительной техники.

Современный эксперимент характеризуется высокой точностью измерений. Можно назвать несколько путей повышения точности:

· введение новых эталонов;

· применение чувствительных приборов;

· учет всех условий, влияющих на объект;

· сочетание разных видов измерений;

· автоматизация процесса измерений.

Оптимальное сочетание данных путей определяется субъективным свойством естествоиспытателя и в большой степени зависит от степени совершенства экспериментальной техники.

Организация постоянного взаимодействия наблюдения, измерения и количественного описания в процессе эксперимента опосредуется теоретическими знаниями, включающими философское представление о картине мира, гипотезы и т. д.

Теоретические знания в ходе эксперимента лежат в основе:

· формирования сложного объекта исследований;

· перегруппировки элементов объекта, скрытых от непосредственного наблюдения;

· фиксации и регистрации экспериментальных данных;

· интерпретации полученных данных и их сопоставления с теоретическими.

При реализации данных процессов естествоиспытатель постоянно сверяет свои действия и результаты с теоретическими посылками. Когда эксперимент находится в завершающейся стадии и собраны основные экспериментальные результаты, теоретическая работа не прекращается – она направлена на обработку результатов эксперимента.

Обработка экспериментальных результатов

После получения первых экспериментальных результатов процедура эксперимента продолжается. Во-первых, как правило, разовый эксперимент не дает окончательного ответа на поставленный вопрос. Во-вторых, полученные экспериментальные результаты нуждаются в логической доработке, превращающей их в научный факт, т. е. в то, в истинности чего не возникает сомнений.

Представление о фактах как проявлениях действительности, непосредственно фиксируемых в формах чувственного отражения, сложилось в науке на ранней стадии зарождения естествознания. Практика современного естествознания показывает, что не все факты непосредственно воспринимаются, чаще всего факты не являются тем, что сразу бросается в глаза и может быть зафиксировано всеми, кто обладает нормальным зрением.

Факты в естествознании не просто собираются, а активно формируются естествоиспытателем, что отнюдь не снижает их объективности. В равной мере и теория, несмотря на проявление творческой активности субъекта, не утрачивает своей объективности, если она истинна.

Отдельные экспериментальные данные, полученные на начальной стадии эмпирического исследования, сами по себе не становятся фактами науки. В них могут содержаться ошибки, связанные с некорректной постановкой эксперимента, неправильными показаниями измерительных приборов, отклонениями в функционировании органов чувств и т. п. Поэтому в естествознании, как правило, проводится не один, а серия экспериментов. Уточняются и проверяются результаты эксперимента, собираются недостающие сведения, проводятся дополнительные эксперименты. Затем полученные в серии экспериментов данные подвергаются математической обработке.

При кажущейся простоте получения и обработки первичных экспериментальных данных, т. е. результатов наблюдений и измерений, математическая обработка, обладая определенной спецификой, производится в рамках строгой теории ошибок, на основании которой количественно определяется достоверность окончательных результатов. Сколь бы точными ни были наблюдения и измерения, погрешности неизбежны, и задача естествоиспытателя заключается в том, чтобы приблизить экспериментальные данные к объективным значениям определяемых величин, т. е. уменьшить интервал неточности. Для этого каждый исследователь должен иметь представление обо всех ошибках, встречающихся в практике экспериментального исследования. Современная теория ошибок вооружает экспериментаторов надежными средствами корректировки экспериментальных данных.

Статистическая обработка – не только эффективное средство уточнения экспериментальных данных, отсеивания случайных ошибок, но и первый шаг к обобщению их в процессе формирования научного факта. Разумеется, статистическая обработка – необходимая, но не достаточная операция при переходе от эмпирических данных к естественно-научным фактам.

После уточнения экспериментальных результатов начинается следующая стадия – сравнение и обработка. Если в результате сравнения и обобщения готовится материал для последующих обобщений, то в науке фиксируется новое явление. Однако это не означает завершения процесса формирования научного факта. Вновь зафиксированное явление становится научным фактом после его интерпретации.

Таким образом, научный факт, полученный в эксперименте, представляет собой результат обобщения совокупности выводов, основанных на наблюдениях и измерениях характеристик исследуемого объекта при предсказании их в виде гипотезы.

Специфика современных экспериментальных и теоретических исследований

На протяжении всех этапов эксперимента естествоиспытатель руководствуется в той или иной форме теоретическими знаниями. В последнем столетии в силу ряда объективных причин основной профессиональной деятельностью некоторых ученых стала исключительно теоретическая работа. Одним из первых ученых, которые не проводили никаких экспериментов, был немецкий физик Макс Планк.

Произошло, таким образом, деление естествоиспытателей на профессиональных теоретиков и экспериментаторов. Во многих отраслях естествознания возникли экспериментальные и теоретические направления и в соответствии с ними появились специализированные лаборатории и даже институты, например Институт теоретической физики. Такой процесс наиболее активно проходит во второй половине XX столетия. В прежние времена не только Ньютон и Гюйгенс, но и такие выдающиеся теоретики, как Максвелл, обычно сами экспериментально проверяли свои теоретические выводы и утверждения. В последние же десятилетия только в исключительных случаях теоретик проводит экспериментальную работу, чтобы подтвердить выводы своих теоретических изысканий.

Одна из существенных объективных причин профессиональной обособленности экспериментаторов и теоретиков заключается в том, что технические средства эксперимента значительно усложнились. Экспериментальная работа требует концентрации больших усилий, она не под силу одному человеку и выполняется в большинстве случаев целыми коллективом научных работников. Например, для проведения эксперимента с применением ускорителя, реактора и т. п. требуется относительно большой штат научных сотрудников. Поэтому даже при большом желании теоретик не в состоянии проверить на практике свои теоретические выводы и предложения.

Еще в 60-е годы нынешнего столетия, когда практически все отрасли естествознания находились на подъеме, академик П.Л. Капица с тревогой говорил о разрыве между теорией и экспериментом, между теорией и жизнью, между теорией и практикой, отмечая отрыв теоретической науки от жизни, с одной стороны, и, с другой стороны, недостаточно высокое качество экспериментальных работ, что нарушает гармоническое развитие науки.

Гармоническое развитие естествознания возможно тогда, когда теория опирается на достаточно основательную экспериментальную базу. А это означает, что для экспериментатора нужна хорошая материальная база; помещение со всевозможным специальным оборудованием, большой набор высокочувствительных приборов, специальные материалы, мастерские и т. п. Темпы развития естествознания в значительной степени обусловливаются совершенством такой материальной базы.

Отрыв теории от эксперимента, опыта, практики наносит громадный ущерб прежде всего самой теории и, следовательно, науке в целом. Отрыв от опыта и жизни характерен не только для естествоиспытателей, но и для философов, занимающихся философскими проблемами естествознания. Ярким примером может служить отношение некоторых философов к кибернетике в конце 40-х – начале 50-х годов, когда в отечественных философских словарях кибернетика называлась реакционной лженаукой. Если бы ученые руководствовались таким определением кибернетики, то, очевидно, освоение космоса и создание современных наукоемких технологий не стало бы реальностью, так как сложные многофункциональные процессы, вне зависимости от области их применения, управляются кибернетическими системами.

Работа крупных ученых-естествоиспытателей, внесших большой вклад в развитие современного естествознания, несомненно проходила в тесной взаимосвязи теории и эксперимента. Поэтому для развития естествознания на здоровой почве всякое теоретическое обобщение должно непременно проверяться на опыте. Только гармоническое развитие эксперимента и теории способно поднять на качественно новый уровень все отрасли естествознания.

Современные методы и технические средства эксперимента

Экспериментальные методы и технические средства современных естественно-научных исследований достигли высокой степени совершенства. Многие технические устройства эксперимента основаны на физических принципах. Но их практическое применение выходит далеко за рамки физики – одной из отраслей естествознания. Они широко применяются в химии, биологии и других смежных естественных науках. С появлением лазерной техники, компьютеров, спектрометров и другой совершенной техники стали доступны для экспериментального исследования неизвестные ранее явления природы и свойства материальных объектов, стал возможен анализ быстропротекающих физических и химических процессов.

Лазерная техника. Для экспериментальных исследований многих физических, химических и биологических процессов весьма важны три направления развития лазерной техники:

· разработка лазеров с перестраиваемой длиной волны излучения;

· создание ультрафиолетовых лазеров;

· сокращение длительности импульса лазерного излучения до 1 ас (10-18 с) и меньше:

Чем шире спектр излучения лазера, в котором он может перестраиваться, тем ценнее такой лазер для исследователя. Среди лазеров с перестраиваемой длиной волны широко применяются лазеры на красителях. Длина волн излучения таких лазеров охватывает спектр от ближней ультрафиолетовой области до ближней инфракрасной, включая видимый диапазон, и легко перестраивается в этом спектре. К настоящему времени разработаны лазеры, длина волны которых составляет менее 300 нм, т. е. соответствует ультрафиолетовой области. К таким лазерам относится, например, криптон-фторидный лазер.

Разрабатываются лазеры, длительность импульса излучения которых приближается к 1 ас. Такие лазеры, несомненно, позволят определить механизм физических, химических и биологических процессов, протекающих с чрезвычайно высокой скоростью.

Трудно перечислить все области применения лазеров для исследования многообразных химических процессов. Назовем лишь некоторые из них: в фотохимии лазер помогает изучить процесс фотосинтеза и тем самым найти способ более эффективно использовать солнечную энергию; с помощью лазеров разделяются изотопы, например, производится очистка изотопов урана и плутония; лазерные приборы служат анализаторами химического состава воздуха; в биологии лазеры дают возможность изучить живые организмы на клеточном уровне. Весьма многообразно применение лазеров в химической кинетике при исследовании различных процессов, длительность которых составляет от 10-12 до 10-18 и менее секунд.

Возможности естественно-научных исследований расширяются с применением лазеров на свободных электронах. Принцип действия таких лазеров основан на том, что в пучке электронов, движущихся со скоростью, близкой к скорости света, в периодически изменяющемся магнитном поле в направлении движения электронов возникает излучение света. Эксперимент показывает, что лазеры на свободных электронах отличаются высокой эффективностью перестройки длины волны при большой мощности излучения в широком диапазоне – от микроволнового излучения до вакуумного ультрафиолета.

Синхротронные источники излучения. Синхротроны применяются не только в физике высоких энергий для исследования механизма взаимодействия элементарных частиц, но и для генерации мощного синхротронного излучения с перестраиваемой длиной волны в коротковолновой ультрафиолетовой и рентгеновской областях спектра. Исследование структуры твердых тел, определение расстояния между атомами, изучение строения молекул органических соединений – успешному решению этих и других задач способствует синхротронное излучение.

Экспериментальные методы расшифровки сложных структур. Для идентификации и анализа сложных структур, в частности для анализа сложных молекул, необходимо управлять химическими процессами и затем определять состав и структуру продуктов реакций. Предложенные физиками эффективные методы экспериментальных исследований макрообъектов на молекулярном уровне – ядерный магнитный резонанс, оптическая спектроскопия, масс-спектроскопия, рентгеноструктурный анализ, нейтронография и т. п. – позволяют исследовать состав и структуру необычайно сложных молекул, что способствует изучению, например, химической природы жизненно важных биологических процессов.

Метод ядерного магнитного резонанса (ЯМР) основан на анализе взаимодействия магнитного момента атомных ядер с внешним магнитным полем. Это один из важнейших методов в разных отраслях естествознания, в особенности, в химии: химии синтеза, химии полимеров, биохимии, медицинской химии и т. п. С помощью метода ЯМР можно определить, например, химическое окружение атомов водорода даже в таких сложных молекулах, как сегменты ДНК. Прогресс в развитии спектроскопии ЯМР зависит от возможности создания сильного магнитного поля, которое можно получить с помощью компактных сверхпроводящих магнитов. Созданный в 1973 г. томограф, основанный на ЯМР, позволяет наблюдать картину распределения химических отклонений и концентрации ядер таких крупных объектов, как тело человека, что весьма важно при диагностике ряда заболеваний, в том числе и злокачественных опухолей.

Оптическая спектроскопия позволяет анализировать спектр излучения вещества, находящегося в различных агрегатных состояниях: твердом, .жидком, газообразном. Спектральный анализ – физический метод качественного и количественного определения состава вещества по его оптическому спектру излучения. В качественном спектральном анализе полученный спектр интерпретируют с помощью таблиц и атласов спектров элементов и индивидуальных соединений. Содержание исследуемого вещества при количественном спектральном анализе определяют по относительной или абсолютной интенсивности линий или полос спектра.

С применением лазерного источника излучения и персонального компьютера возможности оптического спектрометра значительно расширяются: такой спектрометр способен обнаружить отдельную молекулу или даже атом любого вещества.

С помощью метода индуцированной лазерной флуоресценции можно регистрировать загрязнение воздуха на расстоянии около двух километров.

В масс-спектроскопии исследуемое вещество вначале превращается в газовую фазу, затем газ конденсируется и ионы ускоряются до заданной кинетической энергии электрическим полем. Масса частиц может быть определена двумя способами: измерением радиуса кривизны траектории иона и измерением времени пролета им заданного расстояния.

Масс-спектрометры отличаются высокой чувствительностью и могут обнаружить, например, три атома изотопа 14C среди 1016 атомов 12С. Такое содержание изотопа 14С соответствует, согласно радиоизотопному методу, возрасту пород в 70 000 лет. Масс-спектрометрия широко применяется для анализа элементов, определения изотопного состава и строения молекулы в таких областях, как производство интегральных схем, металлургия, ядерная, нефтяная, фармацевтическая и атомная промышленность.

Комбинированные приборы – хромато-масс-спектрометры – позволяют обнаружить в питьевой воде галогеноуглеводороды и нитрозамины, а также определить небольшие концентрации одного из самых ядовитых веществ – изомеров диоксина.

Сочетание газового хроматографа с масс-спектрометром – лучший аналитический прибор для работы со сложными смесями, позволяющий решать разнообразные задачи химии, биологии, геохимии, экологии, криминалистики и других наук. Однако вплоть до недавнего времени применение такого прибора ограничивалось лишь легко испаряемыми веществами. С разработкой способов десорбции ионов из твердых образцов путем бомбардировки их ионами, фотонами или нейтральными частицами границы применения масс-спектроскопии значительно расширились. Существенно увеличились определяемые предельные молекулярные массы соединений, исследуемых методом масс-спектроскопии. Например, плазменная десорбция с применением бомбардировки продуктами деления радиоактивного калифорния-252 позволила получить ионы с молекулярной массой 23000 и произвести их масс-спектральный анализ. С помощью полевой и лазерной десорбции можно получить масс-спектральные характеристики фрагментов ДНК. Для идентификации неизвестного вещества методом масс-спектроскопии достаточно всего 10-10соединения.В плазме крови масс-спектрометр регистрирует активное вещество марихуаны в концентрации 0,1 мг на килограмм массы тела.

Современные электрохимические методы в сочетании с высокочувствительной аппаратурой открывают новые возможности исследования структуры и функций живой клетки: с помощью электродов, площадь которых составляет всего лишь несколько микрометров, можно регистрировать процессы, происходящие внутри клетки.

Для определения строения молекул необходимо знать пространственное расположение атомов. Зная молекулярную структуру, легче понять физические и химические свойства соединения, механизмы химических реакций и идентифицировать новые соединения. Один из наиболее распространенных методов исследования молекулярных структур – рентгено-структурный анализ, основанный на явлении дифракции, – позволяет изучать все те соединения, которые удается получить в кристаллическом состоянии. Современные компьютеры расшифровывают рентгенограмму довольно сложной молекулярной структуры. Рентгеноструктурный анализ способствовал получению феромонов насекомых, применяемых для борьбы с вредителями в сельском хозяйстве, и изучению гормонов роста, необходимых для увеличения производства пищи и биомассы.

Рентгеноструктурный анализ дополняет нейтронография, основанная на дифракции нейтронов. Для нейтронографии необходимы потоки нейтронов, которые получаются в ядерных реакторах, что несколько ограничивает применение данного метода. Отличительная особенность нейтронографии – высокая точность определения расстояния между атомами. Нейтронография успешно применяется при определении структур сверхпроводников, рибосом и других сложных молекулярных образований, а также расположения протонов, участвующих в образовании водородных связей, определяющих строение белков.

Несмотря на отставание экспериментальных исследований от теоретических, в естествознании второй половины XX столетия благодаря развитию экспериментальной базы достигнуты значительные успехи. Невозможно перечислить все достижения во всех отраслях естествознания, но можно однозначно утверждать, что большинство из них воплотилось в современных наукоемких технологиях. Высокотемпературная сверхпроводимость, молекулярные пучки, химические лазеры, достижения ядерной химии, химический синтез ДНК, клонирование и т. п. – вот некоторые очень важные достижения современного естествознания...

Высокотемпературная сверхпроводимость

История сверхпроводимости начинается с 1911г., когда датский ученый X. Камерлинг-Оннес, исследуя электрическое сопротивление охлажденных металлов, обнаружил, что при охлаждении ртути до температуры жидкого гелия, составляющей около 4,2 К, электрическое сопротивление этого металла скачком уменьшается до нуля. А это означает, что металл при данной температуре переходит в сверхпроводящее состояние. По мере синтеза новых материалов сверхпроводников температура перехода их в сверхпроводящее состояние неуклонно повышалась. В 1941 г. для бинарного сплава NвN была установлена температура сверхпроводящего перехода около 15 К, а в 1973 г. – примерно 23 К для другого бинарного сплава – NвGe.

С 1986г. начинается новый этап исследования сверхпроводимости, положивший начало высокотемпературной сверхпроводимости: был синтезирован четырехкомпонентный материал на основе оксидов меди, температура перехода которых составляла приблизительно 37 К. Затем через непродолжительное время температуру перехода удалось поднять до 40, 52, 70, 92 и даже выше 100 К. В результате многочисленных экспериментов было установлено, что четырехкомпонентные оксиды меди, обладающие сложной кристаллической структурой, переходят в сверхпроводящее состояние примерно при 94 К.

В 1992г. синтезирован материал, переходящий в сверхпроводящее состояние уже при 170 К. Такое сверхпроводящее состояние можно реализовать при охлаждении не жидким азотом, а более дешевым охладителем – жидким ксеноном. Этот сверхпроводящий материал состоит из оксида меди, стронция и кальция; структура его относительно проста.

Широкое применение сверхпроводников позволит существенно сократить рассеяние энергии в различного рода электрических цепях, и особенно при электропередаче, потери в которой составляют около 20% при использовании обычных проводников.

Химические лазеры

Экспериментальное исследование смешивания двух газообразных соединений, проведенное более 10 лет назад, позволило установить распределение энергии между молекулами. Например, в результате реакции атомного водорода с молекулярным хлором в газовой форме образуется хлороводород и атомарный хлор, которые излучают инфракрасный свет. Анализ спектра излучения показывает, что существенная часть энергии (около 40%) представляет собой энергию колебательного движения молекулы НСl. За открытие такого рода явлений Джону Поляни (Университет Торонто) присуждена Нобелевская премия по химии. Данные исследования привели к созданию первого химического лазера – лазера, получающего энергию от взрыва смеси водорода с хлором. Химические лазеры отличаются от обычных тем, что превращают в когерентное излучение не энергию электрического источника, а энергию химической реакции. Открыты десятки химических лазеров, в том числе и достаточно мощные для инициирования термоядерного синтеза (йодный лазер) и для военных целей (водородно-фторидный лазер).

Молекулярные пучки

Молекулярный пучок представляет собой струю молекул, образующуюся при испарении вещества в специальной печи и пропускании его через узкое сопло, формирующее пучок в камере, в которой поддерживается сверхвысокий вакуум, исключающий межмолекулярные столкновения. При направлении молекулярного пучка на реагенты – соединения, вступающие в реакцию, – при низком давлении (10-10атм) каждая молекула может участвовать не более чем в одном столкновении, приводящем к реакции. Для осуществления такого сложного эксперимента требуется установка сверхвысокого вакуума, источник интенсивных сверхзвуковых пучков, высокочувствительный масс-спектрометр и электронные определители времени свободного пробега молекул. За проведение этих экспериментов Юан-Чен Ли (Калифорнийский университет Беркли) и Дадли Хермбаху (Гарвардский университет) присуждена Нобелевская премия по химии. Опыты с молекулярными пучками позволили определить, например, ключевые реакции при горении этилена, при котором в реакции этилена с кислородом образуется короткоживущая молекула.

Достижения ядерной химии

Химия играет важную роль в исследовании свойств радиоактивных веществ и в разработке радиоактивных методов анализа, применяемых в различных отраслях естествознания. Одна из первых Нобелевских премий в области ядерных процессов была присуждена химику Отто Гану в 1944 г. за открытие деления ядер. В 1951 г. Нобелевская премия за открытие двух первых в периодической системе трансурановых элементов была присуждена химику Гленну Сиборгу и его коллеге – физику Эдвину Мак-Миллану. Многие современные достижения науки о ядерных процессах получены при тесном взаимодействии химиков, физиков и ученых многих других направлений.

С применением химических методов в течение всего лишь 15 лет синтезированы химические элементы с номерами от 104 до 109 и обнаружены изотопы многих других элементов. Исследования изотопов позволили не только количественно описать многие ядерные процессы, но и определить свойства, определяющие устойчивость атомных ядер.

Одна из интересных задач ядерной химии – обнаружение теоретически предсказанных супертяжелых элементов, т. е. элементов, входящих в предсказанный остров стабильности, расположенный в интервале атомных номеров 114–164.

В последние десятилетия методы ядерной химии нашли широкое применение при исследовании грунта планет Солнечной системы и Луны. Например, для химического анализа грунта Луны применялся трансурановый элемент. Такой метод позволил определить около 90% элементов в трех разных местах лунной поверхности. Анализ изотопного состава образцов лунного грунта, метеоритов и других небесных тел помогает сформировать представление об эволюции Вселенной.

Ядерная химия применяется и в медицине. Например, в США ежегодно назначается около 20 млн. процедур с применением радиоактивных препаратов. Особенно широко распространено лечение щитовидной железы радиоактивным йодом. Практика показывает, что химические соединения радиоактивного технеция обладают терапевтическими свойствами. Позитронный метод, основанный на взаимодействии с исследуемым объектом позитронов, испускаемых короткоживущими изотопами углерода и фтора, а также применение стабильных изотопов в сочетании со спектроскопией ЯМР дают возможность исследования процессов обмена веществ в живых организмах и служат весьма эффективным средством ранней диагностики заболеваний.

Новая ядерная установка

Одна из основных проблем атомной энергетики связана с нахождением таких условий протекания ядерных процессов, при которых можно было бы уменьшить количество ядерных отходов и продлить срок службы атомных реакторов. Учеными разных стран отрабатываются многочисленные способы, решения этой весьма важной проблемы. Среди разных направлений в ее решении уже воплощается в металл новое направление в ядерной энергетике – так называемый электрояд, на который ученые возлагают большие надежды. В Институте теоретической и экспериментальной физики Российской академии наук и в институтах других стран сооружается прообраз пока не известных практике ядерных установок, которые станут безотходными, экологически чистыми и более безопасными источниками энергии, чем многие из существующих. Действующая модель новой ядерной энергетической установки состоит из двух агрегатов – ускорителя элементарных частиц и бланкета – особого типа атомного реактора. Для технического воплощения этой новой идеи предполагается использовать старые атомные реакторы, выработавшие свой ресурс.

Химический синтез ДНК

В полимерных молекулах ДНК природа кодирует информацию, необходимую для создания живого организма. Цепочка из повторяющихся сложноэфирных фосфатных связей между сахарами образует жесткий скелет ДНК, на котором информация записывается с помощью особого алфавита из четырех «букв» генетического кода: аденина, тимина, цитозина и гуанина (А, Т, С, G). Последовательность таких «букв» кодирует информацию. Каждая «буква» содержит несколько атомов азота, ковалентно связанных с фрагментами Сахаров. Двойная спираль ДНК включает водородные связи. Информацию, записанную в молекуле ДНК, можно прочитать, разрывая и вновь создавая относительно слабые водородные связи, совсем не затрагивая более прочные связи «сахар-фосфат» в цепочке-матрице.

Первый химический синтез гена, осуществленный более 20 лет назад, потребовал многолетней напряженной работы. В промышленных лабораториях уже синтезированы гены инсулина и интерферона. Произведен синтез гена для фермента рибонуклеозы, открывающей возможность изменять желаемым образом физические и химические свойства белка. Однако самыми современными методами получаются фрагменты генов длиной в сотни пар оснований, а для дальнейших исследований нужны фрагменты в 100 и более раз длиннее.

Успехи генной инженерии

В высших организмах, в том числе и в организме человека, доля нуклеотидов в цепи ДНК, которые действительно кодируют последовательность аминокислот в белках, составляет только около 5%. Установлено, что в остальных нуклеотидных последовательностях ДНК закодирована информация о форме молекул ДНК. Например, выгибание фуранозного цикла (пятичленного циклического моносахарида), который существует как в ДНК, так и в РНК, приводит к подвижности их скелета.

Современная молекулярная биология позволяет вводить почти любой отрезок ДНК в микроорганизм, чтобы заставить его синтезировать тот белок, который кодирует данная ДНК. А современная органическая химия дает возможность синтезировать последовательности нуклеотидов – фрагменты генов. Такие фрагменты генов можно применять для изменения исходной последовательности оснований в гене, кодирующем нужный белок. Таким способом можно получить модифицированный белок с измененной последовательностью аминокислот, т. е. белок со структурой и функцией, ранее не существовавшими в природе.

Данный метод осуществления специфических мутаций в нормальных белках получил название мутагенеза. Он позволяет получить белки любой структуры. Кроме того, один раз синтезированная молекула гена, кодирующего белок, с помощью микроорганизмов может воспроизвести белок в любых количествах.

Клонирование

Успехи, достигнутые в разных отраслях естественных наук, открыли новые возможности в понимании строения геномов человека и других сложных организмов. Ученые научились соединять ДНК из разных организмов, определять и выделять сегменты ДНК, кодирующие нужный белок, определять нуклеотидные последовательности в больших фрагментах ДНК.

Найти единственно нужный сегмент ДНК, содержащийся всего в одном гене, среди огромного количества генетического материала клетки организма человека столь же трудно, как отыскать иголку в стоге сена. Решение данной проблемы дает применение рекомбинантных ДНК. Фрагменты ДНК клетки встраиваются в миллион быстро делящихся бактерий. Каждая из бактерий, которые выращиваются отдельно, дает целую колонию своих потомков. Применяя методы диагностики, чувствительные к определенной функции гена, находят колонию бактерий, содержащую новый ген. Каждая из быстро растущих колоний бактерий дает миллиарды одинаковых копий каждого гена. Поэтому такой ген можно выделить из бактерий в химически чистом виде. С помощью такого процесса – клонирования – очищены сегменты ДНК более 100 различных генов человека. Еще большее число генов выделено из простейших организмов, таких, как дрожжи.

В 1997 г. появилось сообщение о выращенной методом клонирования овце. Шотландский ученый Ян Вильмут и его коллеги получили из клетки взрослой овцы ее генетическую идентичную копию – известного теперь во всем мире ягненка Долли. Овца Долли, говоря общедоступным языком, не имеет отца, – ей дала начало клетка, содержащая двойной набор генов матери. Как известно, любая клетка взрослого организма, так называемая соматическая клетка, несет полный набор наследственного вещества. Половые же клетки имеют только половину генов. При зачатии такие половинки – отцовская и материнская – соединяются и образуют новый организм. Искусственное выращивание нового животного из соматической клетки – это создание генетически тождественного существа, процесс, который и называется клонированном. Работы по клонированию растений, простейших живых организмов начались еще в 60-е годы последнего столетия. Росли масштабы и сложность таких работ. Однако клонирование млекопитающих из соматической клетки впервые удалось осуществить только в 1997г. Подобные опыты были мечтой нескольких поколений генетиков. Некоторые ученые уверены в реальной возможности повторить данный эксперимент и для человека. Тем не менее остается предметом дискуссий вопрос о нравственных, социальных, биологических и других последствиях такого рода экспериментов.

1. В чем заключается сущность метода научного познания Декарта?

2. Как контролируется достоверность научных знаний?

3. Что составляет основу научной теории?

4. Какова роль эксперимента и опыта в постижении естественно-научной истины?

5. Чем обусловливается неточность экспериментальных результатов?

6. Назовите основные положения теории естественнонаучного познания.

7. Охарактеризуйте три стадии естественно-научного познания истины.

8. Что означает относительность естественно-научных знаний?

9. В чем заключается единство эмпирического и теоретического познания?

10. Какова роль ощущений и представлений в процессе познания?

11. Как устанавливается научный факт?

12. Что такое эксперимент? Чем отличается эксперимент от наблюдения?

13. Каковы особенности современных технических средств эксперимента?

14. Назовите основные формы мышления.

15. На чем основывается научное предвидение?

16. В чем заключается методология естествознания?

17. Дайте краткую характеристику методов и приемов естественно-научных исследований.

18. Что такое научное открытие?

19. Какова роль творческого воображения в научном поиске?

20. Как строится научное доказательство?

21. Назовите основные аргументы, определяющие практическую направленность эксперимента.

22. Из каких этапов состоит эксперимент?

23. Охарактеризуйте роль изобретательной и конструкторской работы на подготовительной стадии эксперимента?

24. Как повышается точность экспериментальных измерений?

25. Какие операции включает обработка экспериментальных результатов?

26. В чем заключается специфика современных экспериментальных и теоретических исследований?

27. Назовите причины оторванности теории от эксперимента.

28. В каких трех направлениях, важных для эксперимента, развивается лазерная техника?

29. Для чего применяется синхротронное излучение?

30. Какие процессы и свойства исследуются с помощью метода ядерного магнитного резонанса?

31. Дайте краткую характеристику возможностей оптической и масс-спектроскопии.

32. Что можно определить методами рентгеноструктурного анализа и нейтронографии?

33. В каких материалах и когда обнаружена высокотемпературная сверхпроводимость?

34. Охарактеризуйте специфику и преимущества химического лазера.

35. Для чего применяются молекулярные пучки?

36. Назовите основные достижения современного естествознания.

Изучать что-либо и не задумываться

над выученным – абсолютно бесполезно.

Задумываться над чем-либо, не изучив

предмет раздумий, – опасно.

С конца XX в. бытуют два противоположных подхода к оценке роли науки в развитии общества, его материальной и духовной культуры. Представители обоих направлений высоко оценивают роль науки.
Различие между ними заключается в качественном понимании этой роли. Если сторонники научно-технической революции, так называемые сциентисты (от англ. science - наука), подчеркивают значительную положительную, преобразующую роль науки, то гуманистически настроенные мыслители акцентируют внимание на тех негативных явлениях, которые, по их мнению, порождаются прогрессом научного и технического знания и внедрением научно-технических новаций во все сферы жизни. Соответственно этому основному различию во взглядах сциентистов и антисциентистов (“гуманистов”) на науку как социальное явление различаются и оценки ими роли гуманитарных, общественных и естественных наук в жизни общества, в системе образования и воспитания, в формировании духовной культуры. Всемерно подчеркивая позитивное влияние философии, гуманитарных наук, искусства и литературы на общественный прогресс, многие представители художественной интеллигенции нигилистически воспринимают усилия естествоиспытателей и представителей техникознания по осмыслению закономерностей природы и их использованию на благо человечества. Наличие двух ветвей духовной жизни современного общества было замечено известным английским писателем и ученым Ч. П. Сноу. Сноу отмечал разделение научного сообщества на две полярно противостоящие группировки:
“Итак, на одном полюсе - художественная интеллигенция, на другом - ученые, и как наиболее яркие представители этой группы - физики. Их разделяет стена непонимания, а иногда - особенно среди молодежи - даже антипатии и вражды. Но главное, конечно, непонимание. У обеих групп странное, извращенное представление друг о друге. Они настолько по-разному относятся к одним и тем же вещам, что не могут найти общего языка даже в плане эмоций. Те, кто не имеет отношения к науке, обычно считают ученых нахальными хвастунами”.
В отечественном интеллектуальном сообществе также было замечено имеющееся разделение между естественнонаучной и гуманитарной его частью, что нашло отражение в дискуссии 1960-х гг. “физиков и лириков”.
Создание гуманитарных факультетов и кафедр в технических и естественнонаучных вузах было продиктовано стремлением преодолеть недостатки узкоспециального образования и повысить культурный уровень представителей технических специальностей и естествоиспытателей. При этом молчаливо предполагалось, что специальные естественнонаучные и технические дисциплины не несут никакой культурной “нагрузки”. Такой подход означал на деле абсолютное противопоставление науки и культуры, а также принижение роли естественных и технических наук по сравнению с гуманитарными науками, искусством и художественной литературой. Делавшиеся при этом ссылки на работу Сноу давали превратное ее толкование. Если Сноу отмечал серьезное отставание гуманитарной культуры от понимания сущности и последствий научно-технической революции, то гуманитарии стремились использовать его работу для компрометации естественных и технических наук, для формирования пренебрежительного отношения к ним, для отрицания гуманистического и философского значения этих наук.
Цивилизация и ее техническая основа при этом рисуются обычно как нечто давящее на природу и человечество, чудовищно громоздкое и тяжелое. Одним из современных авторов, чутко воспринимавшим дух нашего времени, она ощущалась, например, как существующая “в децибелах заглушек и шумов нашей радиоэлектрической, железобетонной, нефтегазоносной, визжащей транзисторами и тормозами, грохочущей сталью колес и гусениц мегатонной цивилизации”. Можно заметить, что хотя такое восприятие индустриальной цивилизации и имеет под собой веские основания, все же оно односторонне, поскольку не учитывает тенденций миниатюризации (нанотехнологии), биологизации, информатизации и т. п. в современном техническом развитии. При восприятии техники как “грохочущей и мегатонной” совершенно упускают из вида, что между неорганической природой и миром идей и ценностей человека находится мир живого, тесно связанный как с неорганической природой, так и с мирами человека.
На защиту естественнонаучного и технического знания встали представители этих наук и философы, эрудированные в области естествознания и техники. В работах H. Н. Семенова, В. А. Энгельгардта, Р. С. Карпинской, И. Т. Фролова, H. Н. Моисеева и многих других была обоснована необходимость не только гуманитаризации технических и естественных наук, но и натурализации гуманизма. Знакомство с философией природы необходимо для выработки целостного восприятия мира:
“Будущие естествоиспытатели и “технари” способны получить навыки целостного восприятия мира, если этот мир не сводится к совокупности вещей, их свойств и отношений, а представляется “человекоразмерным”, включающим в себя самого человека. Гуманизация естествознания и технических наук создает сопротивление отрицательным последствиям узкой специализации, способствует развертыванию творческого потенциала личности. Не менее важна философия природы для гуманитариев, сплошь и рядом замыкающихся на своих традиционных подходах к человеку как сугубо социальному существу. В настоящее время безрассудно игнорировать научные данные о природных основах человеческого бытия, а также новейшие направления естественнонаучного исследования, непосредственно выходящие на проблему человека. Зачем гуманитарию естествознание и зачем естествоиспытателю, “технарю” философия человека - эти вопросы должны пронизывать все уровни образования, все его формы”. Возрождение философии природы и ее модернизацию авторы цитируемой коллективной работы видят в использовании идей и принципов коэволюционного подхода к широкому кругу эволюционных проблем: к эволюции природы (биологических видов), к исследованию проблем глобального развития, при анализе сопряженности биологической и культурной эволюции, взаимосвязи в историческом развитии естественнонаучных и философских знаний.
Абсолютизация противостояния науки и культуры, естественных и социогуманитарных наук - это отражение кризисных явлений в развитии мирового сообщества. Эти кризисные явления суть геополитические, социально-экономические, энергетические, демографические, экологические сложности и противоречия, получившие название глобальных проблем современности и обусловившие необходимость осмысления, разработки и проведения в жизнь стратегии и тактики их решения для обеспечения устойчивого развития мирового сообщества. В нашей стране дополнительно к отмеченным обстоятельствам противопоставление науки и культуры, научного и гуманистического подходов к проблемам общественного развития стимулировалось коренной трансформацией российского общества, сопровождающейся кризисным состоянием социогуманитарных наук.
Долгое время в отечественной литературе основное внимание в изучении философских вопросов конкретных наук обращается преимущественно на их методологические проблемы. Саму методологию в этом случае толкуют главным образом как область, производную от гносеологии. Тем самым отдается должное активности человека, активности процесса познания. При этом оставляют в тени активность природы, ярко проявляющуюся в ее ответных (в подавляющем большинстве негативных) реакциях на антропогенные воздействия. Между тем современные кризисные ситуации требуют большего внимания к онтологическим (бытийным, может быть, лучше сказать, к оптическим) аспектам методологии. Сегодня в противовес односторонне истолкованному марксистскому тезису - “Бытие определяет сознание” - выдвигают такой же односторонний - “Сознание определяет бытие”. Однако сознание необходимости блага для народа, его благосостояния, преуспевания, здоровья, а равным образом и разговоры об этом сами по себе не способны удовлетворить ни материальные, ни духовные потребности. Мысли и отвлеченные разговоры об этом (в думе, правительстве, президентских структурах) есть занятия такого рода, которыми, согласно известному изречению, “вымощена дорога в ад”.
Плодотворность и действенность методологии выражаются в ее способности на основе осмысления закономерностей актуальной действительности прогнозировать и проектировать возможные будущие состояния развивающихся систем. В этом смысле методология близка к технологии. Это и есть своего рода технология творческого мышления.
Характеризуя естественнонаучную культуру, Ч. П. Сноу отмечает, что она существует как “определенная культура не только в интеллектуальном, но и в антропологическом смысле. Это значит, что те, кто к ней причастен, не нуждаются в том, чтобы полностью понимать друг друга, что и случается довольно часто. Биологи, например, сплошь и рядом не имеют ни малейшего представления о современной физике. Но биологов и физиков объединяет общее отношение к миру; у них одинаковый стиль и одинаковые нормы поведения, аналогичные подходы к проблемам и родственные исходные позиции. Эта общность удивительно широка и глубока. Она прокладывает себе путь наперекор всем другим внутренним связям: религиозным, политическим, классовым”.
Взаимное встречное движение в различных отраслях естествознания выражается в интегративных тенденциях различных его отраслей, в образовании “гибридных” (биохимия, биофизика, биогеохимия, молекулярная биология и т. п.) и общетеоретических наук (кибернетика, информатика, синергетика). В процессе исторического развития естествознания меняется роль отдельных его ветвей в общем прогрессе естествознания.
“С конца XIX века и примерно до 60-х или 70-х годов ХХ века физика была, можно сказать, первой наукой, главной, доминирующей. Конечно, всякие ранги в науке условны, и речь идет лишь о том, что достижения физики в указанный период были особенно яркими и, главное, в значительной мере определяли пути и возможности развития всего естествознания. Развитие физики привело в середине ХХ века к известной кульминации - овладению ядерной энергией и, к великому сожалению, созданию атомных и водородных бомб. Полупроводники, сверхпроводники, лазеры - все это тоже физика, определяющая лицо современной техники и тем самым, в значительной мере, современной цивилизации. Но дальнейшее развитие фундаментальной физики, основ физики и, конкретно, создание кварковой модели строения вещества - это уже физические проблемы, для биологии и других естественных наук непосредственного значения не имеющие. В то же время биология, используя в основном все более совершенные физические методы, быстро прогрессировала и после расшифровки в 1953 году генетического кода начала особенно бурно развиваться. Сегодня именно биология, особенно молекулярная биология, заняла место лидирующей науки”.
В. Хесле, один из современных известных немецких философов, занимающийся философскими вопросами экологии, отмечает в своих лекциях, что “без философии техники и хозяйства мы не сможем понять сущность экологического кризиса. Впрочем, гораздо труднее осознать то обстоятельство, что триумфальный путь хозяйственно-технического мышления отмечен определенными гуманитарно-историческими вехами, определенными метафизической программой нового времени. Признание данного факта является непреходящей заслугой Хайдеггера, начиная с которого философия истории философии и науки образуют необходимую часть философии экологического кризиса. Однако же эта дисциплина не вправе ограничиваться лишь констатацией метафизического измерения опасности и ее генезиса. В самом деле, теоретизирующее самоограничение было бы настоящим бедствием в том случае, если философия действительно несет долю ответственности за начавшийся процесс развития”. Продолжая эту мысль, Хесле акцентирует внимание читателя на том, что “одной из основных потребностей нашего времени является потребность в философии природы, которая могла бы сочетать автономию разума с самодовлеющим достоинством. Из сказанного становится ясным, что созданию философии экологического кризиса должны способствовать самые различные, если не все философские дисциплины, а именно: метафизика, философия природы, антропология, философия истории, этика, философия хозяйства, политическая философия, философия истории философии... Раздробление знания привело к упадку философии и нынешнему экологическому кризису, тогда как понимание того, что лишь цельное образование, дающее одинаково глубокие знания в науках естественных и гуманитарных и тем самым способствующее появлению людей, которые внесут свой вклад в дело преодоления кризиса, косвенно пойдет на пользу и философии”.
Итак, ряд отечественных и зарубежных исследователей подчеркивают необходимость возрождения и развития философии природы как существенного компонента культуры, ее мировоззренческое, методологическое и практическое значение.
Естествознание - один из важнейших элементов культуры, глубокое знакомство с историей и основными достижениями которого является существенным элементом философской культуры специалиста.

Вниманию читателей портала «Богослов.Ru» предлагается совместный доклад ректора Православного Свято-Тихоновского гуманитарного университета протоиерея Владимира Воробьева и профессора ПСТГУ священника Александра Щелкачева, прочитанный на юбилейной конференции «Целостное мировоззрение ученого-христианина: вызовы современной эпохи и пути их преодоления: к 300-летию со дня рождения М.В. Ломоносова (1711–1765)».

Не должно унижать ученость, как рассуждают об этом некоторые, а напротив, надобно признать глупыми и невеждами тех, которые придерживаясь такого мнения, желали бы всех видеть подобными себе, чтобы в общем недостатке скрыть свой собственный недостаток и избежать обличения в невежестве.

Святитель Григорий Богослов (Надгробное слово)

Природа и вера суть две сестры родные, и никогда не могут прийти в распрю между собою. Создатель дал роду человеческому две книги: в одной показал свое величество, в другой свою волю. Первая книга – видимый сей мир. В этой книге сложения видимого мира физики, математики, астрономы и прочие изъяснители Божественных в натуру влиянных действий суть то же, что в книге Священного Писания пророки, апостолы и церковные учители. Не здраво рассудителен математик, ежели он хочет Божественную волю вымерять циркулем. Также не здраво рассудителен и учитель богословия, если он думает, что по псалтыри можно научиться астрономии или химии.

М.В. Ломоносов

Современному миру необходим серьезный диалог между учеными и богословами, который должен быть инициирован с искренним желанием понять друг друга и обрести истину. Польза такого диалога очевидна: пусть громко и явственно прозвучит свидетельство о том, что Церковь не является гонительницей науки и не желает унизить науку или умалить ее значение, но, напротив, высоко ценит ее достижения, восхищается богоподобным человеческим гением, проникающим в тайны Вселенной.

С другой стороны, пусть мир услышит, что секулярная наука нуждается в ценностных ориентирах, которые она быстро теряет в последнее время, разрывая связь со своими историческими, религиозными и метафизическими корнями. История показала, что научный прогресс таит в себе невероятную мощь и способен изменить жизнь всего земного шара, сделать во многом другими человеческую жизнь и самого человека.

В Церкви, которая лучше многих иных общественных институтов оценивает влияние науки и образования в современном мире, нужно стремиться безотлагательно развивать соработничество с учеными и тружениками интеллектуальных профессий в общем служении добру и правде. Деятельно поддерживая все доброе в отечественной науке, чрезвычайно важно своевременно предупреждать об опасности тех направлений в развитии научных исследований, которые грозят гибельными для человечества последствиями.

I. Ответственность науки

Чем больше мы узнаем о мире, тем очевиднее становится безграничность непознанного, а мир все яснее осознается нами как грандиозная и величественная тайна. Но там, где теряется смиренное и осторожное отношение к этой тайне, между неверующими учеными и носителями религиозного мировоззрения с необходимостью возникают серьезные этические разногласия. Это проистекает из различия нравственных норм, исповедуемых религией, и подходов, принимаемых многими безрелигиозными представителями современной науки и использующими ее общественно-политическими сообществами.

Церковь, обязанная возложенной на нее Богом миссией свидетельствовать истину, не может молчать, когда видит в развитии той или иной отрасли науки серьезную опасность для духовной и нравственной полноценности, для жизни и здоровья человека. Те ученые, которые, не имея веры в Бога, будучи релятивистски настроены в отношении последствий своих научных изысканий, теряют чувство ответственности, способны безоглядно разрабатывать новые технологии, реально угрожающие жизни человека как личности, человеческой семье и даже всему человечеству. Наиболее выпукло эти риски демонстрируют биомедицинские технологии, под предлогом достижения кому-то желанного сегодня результата дерзко вторгающиеся в сокровенные тайны человеческой жизни.

Новейшие так называемые «репродуктивные технологии», генная инженерия и т.п. вводят в жизнь все дальше уходящего от Бога человечества соблазны, чреватые трагическими последствиями в мировом масштабе. Как узаконенные аборты и контрацепция привели к сотням миллионов убийств еще не рожденных, но уже живых детей, к массовому распространению безответственного секса, к распаду семьи и демографическому кризису, так же «суррогатное материнство» и эксперименты с геномом человека могут привести к массовой торговле детьми, к атрофии материнского инстинкта, к появлению «из пробирки» множества монстров без рода и племени, зачатых, рожденных и выращенных без любви, без веры, без традиций, и потому неспособных верить и любить.

«Попытки людей поставить себя на место Бога, по своему произволу изменяя и «улучшая» Его творение, могут принести человечеству новые тяготы и страдания. Развитие биомедицинских технологий значительно опережает осмысление возможных духовно-нравственных и социальных последствий их бесконтрольного применения, что не может не вызывать у Церкви глубокой пастырской озабоченности.

Формулируя свое отношение к широко обсуждаемым в современном мире проблемам биоэтики, в первую очередь к тем из них, которые связаны с непосредственным воздействием на человека, Церковь исходит из основанных на Божественном Откровении представлений о жизни как бесценном даре Божием, о неотъемлемой свободе и богоподобном достоинстве человеческой личности» . При рассмотрении этих проблем был, остается и даже становится все более острым вопрос о соотношении веры и научного знания, о том, возможно ли в принципе взаимопонимание и соработничество Церкви и ученого мира.

Начавшееся с эпохи Просвещения настойчивое формирование в сознании людей уверенности в том, что религиозное и естественнонаучное мировоззрения противоположны, стало одним из главных способов вытеснения христианской веры и нравственности из жизни христианских народов. В действительности такое противопоставление является ложным, его успех базируется на дезинформации и неосведомленности вводимых в заблуждение, и поэтому насущной общей задачей является преодоление представлений о «противоречии науки и религии», которые закреплялись в сознании людей на протяжении многих десятилетий господства государственного атеизма.

II. Отношение Церкви к науке в начале христианской эры и в новое время

Величайшие учителя христианской Церкви во многом считали себя учениками великих греческих мыслителей. Интересуясь наукой, они сами высказывали идеи, некоторые из которых были совершенно неожиданны для той эпохи. Например, Василий Великий говорил, что свет может существовать до того, как возникли светила , а Блаженный Августин высказывал мысли о возникновении времени вместе со Вселенной . Нередко творения христианских авторов дополняли и исправляли античную натурфилософию, а христианский лицей, созданный в Константинополе при святом Патриархе Фотии, послужил образцом для европейских университетов, ставших впоследствии цитаделью новой науки.

В течение примерно полутора тысяч лет в Европе формируется великая европейская цивилизация, создается непревзойденная гуманитарная культура и христианское духовное наследие, которое стремится обратить человеческие взоры к вечным ценностям. В то же время античные натурфилософские достижения казались тогда достаточными и естественнонаучные изыскания – гораздо менее актуальными, чем борьба за чистоту христианской веры, за победу христианской государственности. Великий западный схоласт Фома Аквинский изложил христианское богословие еще языком аристотелевской метафизики. Однако эпоха схоластики явилась переходной к бурному развитию в новое время естественной науки, которое стало возможным именно в контексте христианской культуры.

На фоне грандиозного религиозного кризиса, реформатских войн и разделений начинается научная революция XVII века. В современной атеистической среде принято считать, что первые ученые – основатели новой науки (Галилей, Декарт, Ньютон и др.) – создавали ее в борьбе с церковным учением, в контексте эпохальной переориентации интеллектуальных и духовных исканий с мира идеального, божественного на мир материальный. Поэтому современная наука будто бы в принципе атеистична, и материалистическое мировоззрение, может быть, не всегда осознанно для ученого, тем не менее является основой научного познания.

На самом деле первые шаги науки нового времени были связаны с борьбой научных идей Галилея, Декарта и их последователей с положениями аристотелевской физики, а не с христианским учением, которое, по их убеждению, нисколько не противоречит науке. Будучи искренним христианином, Галилей в мыслях ранних отцов Церкви находит основу для своих научных идей. Блаженный Августин говорил о математических основаниях мира, вспоминая, что есть такое «место Писания, где сказано, что Бог все расположил мерою, числом и весом» (Прем. XI, 21) , что «есть Число без числа, по Которому все образуется» . Развивая учение о «двух книгах» – Книге божественного откровения и Книге божественного творения, Галилей вслед за Августином утверждал, что «книга природы написана языком математики».

Можно привести множество примеров глубоко религиозного, христианского отношения великих ученых к своему научному поиску, и, напротив, вряд ли найдутся примеры, когда ученые этого периода противопоставляют науку христианской вере. Можно ли все же говорить, что в эпоху Просвещения имел место конфликт между религиозным взглядом на мир и научным подходом, между Церковью и ученым сообществом, боровшимся за свободу научного поиска, за автономию естественнонаучного знания? Думается, что добросовестное исследование даст отрицательный ответ на этот вопрос, но необходимо отличать собственно естественную науку и ее истинных творцов от общественнополитических устремлений всевозможных «просветителей», «энциклопедистов», реформаторов, революционеров и прочих свободолюбцев и вольнодумцев, всегда готовых бороться любыми средствами с существующими строем, властью, Церковью.

Они в своем неудержимом стремлении к «прогрессу» желают все изменить, все подвергнуть ревизии, обвинить во всех грехах и бедах существующие институции (разумеется, имеющие свои недостатки). Возникающая при этом угроза дестабилизации общественной, национальной, государственной жизни вызывает охранительную реакцию и Церкви, и власти. Если «вольнодумцы» одеваются в тоги ученых и стараются использовать научные достижения в борьбе с Церковью или вообще с религией, то вполне естественно противодействие со стороны какой-либо церковной инстанции.

Но по существу все это к вопросу о противоположности веры и разума, науки и религии прямого отношения не имеет. Конечно, и ученый может быть атеистом, и в XX веке таких было немало, но и это печальное обстоятельство не является достаточным доказательством тезиса о том, что наука и религиозная вера противоположны друг другу по существу. Что касается гонений на науку в XVI–XVII вв., то ни одного примера преследований ученых со стороны христианских Церквей, кроме случаев с Джордано Бруно и Галилео Галилеем, атеисты не приводят. Эти примеры тоже некорректны. Джордано Бруно был доминиканским монахом, нарушившим монашеские обеты. Отрицая христианское учение, он стал проповедовать оккультизм и заниматься магией, за что и был казнен. В своих лекциях он в частности развивал натурфилософские гипотезы-фантазии, связанные с моделью Коперника, но так же, как и его оккультные трактаты, они не имели никакого отношения к науке. Несколько позже Галилео Галилей, будучи уже прославленным ученым, испытал притеснения за поддержку Коперниковой системы, под давлением вынужден был «покаяться» и был отправлен в ссылку в свое имение. В это время разделение западнохристианского мира, вызванное очевидным несовершенством самих христиан и их церковных институтов, вызывает политические страсти, войны, передел государственных границ, а главное – утрату того единства во Христе, которое является одним из главных свойств Церкви.

Православные могли бы сказать: «Это все случилось потому, что они – западные христиане – сами отделились от восточной Православной Церкви». Но потом и Русской Церкви пришлось пережить старообрядческий раскол. Тогда рушился полуторотысячелетний мир. Религиозные разногласия сразу стали орудием политических сил и были сполна использованы для достижения своих земных целей королями, епископами, всевозможными лидерами разных человеческих общностей, получившими возможность на гребне религиозной войны подняться еще выше по лестнице земной власти и славы. Тот же Джордано Бруно, ездивший по Европе со своими оккультными лекциями, использовал Коперниковскую гелиоцентрическую модель не ради науки, а для пропаганды своих нехристианских взглядов. Так же поступали и протестанты. В этой ситуации прискорбный инцидент с Галилеем имел причину в контрреформатской политике Римского престола, т.к. пропаганда гелиоцентрической модели Коперника ассоциировалась с реформатскими устремлениями. Прямым гонением на науку это назвать нельзя, особенно принимая во внимание, что именно научные достижения доставили Г.Галилею громкую славу и уважение не только в обществе, но и в среде церковных и светских представителей власти.

Сравнивая описанные эпизоды с настоящим гонением на верующих ученых со стороны атеистов и богоборческой власти, нетрудно увидеть разницу и понять природу этих конфликтов. Достаточно вспомнить судьбу в советской России верующих в Бога основателей московской математической школы Д.Ф. Егорова, скончавшегося в тюремной больнице, и Н.Н. Лузина, буквально затравленного атеистами, Н.И. Вавилова, арестованного и замученного в тюрьме, и множество других ученых, пострадавших от большевиков, про запреты на теорию относительности в нацистской Германии и в Советском Союзе, про объявление генетики и кибернетики «буржуазными лженауками» в советском «Кратком философском словаре» и т.д. Следует отличать постоянное стремление разных политических сил использовать или задушить науку, исходящих из своих предвзятых идей и интересов, от вопроса о природе соотношения науки и веры.

III. Причинность и законы природы

Современные ученые, отказавшиеся от веры в Бога, не могут обосновать целый ряд необходимых для существования науки предпосылок, таких как представление о причинно-следственной связи явлений или тезис о существовании законов природы. Один из крупнейших физиков-теоретиков XX в. Ричард Фейнман пишет: «Почему природа позволяет нам по наблюдениям за одной ее частью догадываться о том, что происходит повсюду? Конечно, это не научный вопрос; я не знаю, как на него правильно ответить» . Только вера в божественное происхождение законов природы дает ответ на поставленный Фейнманом вопрос. Для религиозного мировоззрения нет ничего удивительного в том, что Бог, давший миру Свои законы, может в отдельных случаях действовать вопреки им или их корректировать. Чудеса для верующего в Бога человека являются яркой иллюстрацией постоянного присутствия в этом мире Божественной творческой энергии.

Мир делает разумным и мыслимым именно вера в Бога – Первопричину всего сущего. Мир материальный представляется при этом вторичным по отношению к духовному миру. Воля личного Бога, исходящая от Него энергия творит материальный, «телесный» мир, движет им, дает ему закон существования, рождает в нем жизнь – животворит его. Любое действие Божие имеет причину в Нем Самом и воспринимается как чудо духовно незрячим человеком, привыкшим видеть причинные связи только в окружающем его материальном мире.

IV. Библия и наука

Книга Бытия, составленная примерно за 1000 лет до Рождества Христова, описывает возникновение мира «по дням творенья» в том порядке, который в общих чертах совпадает с выводами современной науки.

Тем не менее, многие считают, что повествование Библии о сотворении мира противоречит современным естественнонаучным теориям. Но несколько страниц, три тысячи лет назад рассказавших о сотворении мира, используют иной язык, чем космология, геология, археология, палеонтология, биология XX–XXI веков. Язык естественных наук требует строгости и точности, но чем точнее, научнее язык, тем короче время его жизни, тем ýже круг людей, его понимающих, – в отличие от языка образов. Вспомним эти образы: «древо жизни», «древо познания добра и зла», «плоды его, приятные на вид», говорящий змей, который «был хитрее всех зверей» и т.д. Эти образы остаются понятными самым разным людям в течение тысяч лет. Даже описывая исторические события, Библия имеет главной своей целью воссоединение человека с Богом, ее главным объектом является духовный мир. Характерно: чем глубже мы пытаемся проникнуть во внутренний, духовный мир человека, тем труднее его описать и тем более формализовать это описание. Если естественные науки накапливают и систематизируют знания человека об окружающем его материальном мире, то религиозное знание обобщает опыт жизни человека в духовном мире, и потому язык библейского повествования не может быть близок языку естественных наук. Священное писание и не претендует на скрупулезность и буквалистскую точность естественнонаучного описания.

Однако научно-технический прогресс сделал в последнее столетие именно научный язык непререкаемо авторитетным. Указывая на неоправданность такого пиетета науки в вопросах веры и религиозного знания, святитель Лука (Войно-Ясенецкий) замечает: «Удивительно в этом случае наше легковерие, по какой-то иронии проявляемое нами в области науки, и наша легкая внушаемость: мы часто не в силах сбросить иго чужого мнения и власть особого внушения, которое я бы назвал гипнозом научной терминологии» .

Правильное понимание Священного Писания лучше всего достигается в святоотеческой традиции искания внутреннего, сокровенного, духовного смысла написанного, что, конечно, не исключает осторожного сопоставления Священного Писания с историческим естествознанием, имеющего также достаточно древнюю традицию. Например, сопоставление событий, о которых рассказывается в Новом Завете, с историческими сведениями нисколько не мешает духовному постижению Евангелия и Апостольских посланий.

V. Вера и разум

Не входя в обсуждение возможных определений веры, религии и науки, следует заметить, что современная гносеология категорично не противопоставляет веру и разум, т.к. вера может быть разумной, а не бессмысленной, с другой стороны, интеллектуальная деятельность человека всегда строится на постулатах, принимаемых на веру, на априорных понятиях, суждениях и предпосылках, взятых из опыта, религии и культуры. Никогда ни про одну из своих теорий, которые в истории сменяли друг друга, современная наука не станет утверждать, что они являются абсолютно истинными.

Христианское религиозное учение в главной своей части формулируется в форме догматического богословия, которое представляет собой логическое осмысление и систематическое упорядочение религиозного опыта, имеющего своим источником откровение. Свободно поставленный эксперимент здесь невозможен, т.к. религиозный опыт есть восприятие высшего, духовного и разумного бытия, принадлежащего иной реальности и открывающего себя по воле Божией, а не по воле человека. Но любая новая идея или решение какой-нибудь проблемы в любой науке, естественной или гуманитарной, также возникают в уме человека как откровение. Недаром и называются они «открытием», т.к. процесс всякого познания или понимания в своей основе имеет природу откровения. Истина о бытии Бога, полученная как откровение, имеет достоинство догмата и принимается на веру. Она подтверждается в повторных откровениях, но не доступна научно-экспериментальной проверке, которой подлежит всякая естественнонаучная теория. Здесь есть некоторое сходство с исторической и другими гуманитарными науками, где научный эксперимент, за исключением каких-либо исследований артефактов, также невозможен.

В естественных науках ученый свободно экспериментирует в поисках истины, но полученный в эксперименте результат с необходимостью обязывает его к тому или иному выводу. В религии открывающаяся истина принимается как догмат, но само принятие или непринятие этого откровения происходит свободно. Невозможность применения естественнонаучной методики и обычной для нее экспериментальной проверки не является достаточным основанием для того, чтобы игнорировать духовную реальность как несуществующую, а изучение религиозного опыта считать ненаучным. Богословская наука, изучающая и систематизирующая религиозный опыт, описывает духовную жизнь человека, гуманитарная наука изучает жизнь человека в его земной истории, а естественно-математические науки изучают природный, материальный мир.

Нет никаких разумных причин для того, чтобы огульно объявить религиозное знание недостоверным или знанием второго сорта. Недопустимо отрицать за историей достоинство науки из-за того, что ее методы отличаются от естественнонаучных методов. Также невозможно философию не считать наукой, потому что ее умозрительные построения не допускают строгой опытной проверки и не описывают действительность во всей ее полноте. Богословие, изучающее открывающийся человеку духовный мир, имеет свой предмет и свои методы и не может противопоставляться естественным наукам, объектом которых является мир материальный. При этом сопоставление и осмысление научных достижений и богословских воззрений не только возможно, но и желательно. Оно будет служить расширению кругозора, взаимному обогащению обеих сторон.

Несмотря на все более активную пропаганду атеистических идей, начавшуюся в эпоху революций и так называемого Просвещения, до начала XIX в. подавляющее большинство ученых были людьми верующими, да и потом великие ученые-естествоиспытатели сохраняли религиозное мировоззрение. Г.Галилей, Б.Паскаль, Р.Декарт, Р.Бойль, П.Ферма, И.Ньютон, Г.Лейбниц, К.Линней, М.В.Ломоносов, М.Фарадей, Ш.Кулон, А.Вольта, Г.Ом, Дж.Максвелл, Г.Мендель, О.Коши, Л.Эйлер, К.Гаусс, Ж.Кювье, Х.Эрстед, А.Ампер, Л.Пастер, Н.И.Лобачевский, Д.Стокс, Т.Эдисон, О.Рейнольдс, А.Бекерель, М.Планк, А.Комптон, Н.Е.Жуковский, Д.Ф.Егоров, Н.Н.Лузин, Д.Джинс, И.П.Павлов, Д.Томсон, Р.Милликен, Э.Шредингер, В.Гейзенберг, В.Паули, А.Кастлер, П.Йордан, Э.Конклин, И.Г.Петровский, Н.Н.Боголюбов, Ф.Хойл, Б.В.Раушенбах и множество других знаменитых ученых – представителей точных и естественных наук – были верующими людьми.

Рене Декарт писал: «В каком-то смысле можно сказать, что не зная Бога, нельзя иметь достоверного познания ни о чем». Английский философ и пропагандист новой науки Френсис Бэкон писал: «Поверхностная философия склоняет ум человека к безбожию, глубины же философии обращают умы людей к религии» . Луи Пастер: «Малое количество знаний удаляет от Бога, большие знания приближают к Нему». Английский физик и математик XIX века Джордж Стокс: «Я не знаю никаких здравых выводов науки, которые бы противоречили христианской религии». Лауреаты Нобелевской премии XX века: английский физик Джозеф Томсон: «…наука не враг, а помощница религии», – и американский физик Роберт Милликен: «Я не могу представить себе, как может настоящий атеист быть ученым».

Макс Планк, один из основоположников квантовой механики, говорил: «…мы никогда не встретим противоречия между религией и естествознанием, а, напротив, обнаруживаем полное согласие как раз в решающих моментах. Религия и естествознание не исключают друг друга… а дополняют и обуславливают друг друга» . Поль Сабатье, французский химик, лауреат нобелевской премии: «Естественные науки и религию противопоставляют друг другу лишь люди плохо образованные как в том, так и в другом». Замечательный философ XX века С.Л. Франк свидетельствует о том же: «Между наукой в подлинном смысле, имеющей своей задачей хотя и великое, но вместе и скромное дело исследования порядка соотношений в явлениях природы, и религией как отношением человека к сверхприродным, высшим силам и началам жизни, нет и не может быть никакого противоречия» .

Но в XVIII–XIX веках начинается процесс секуляризации общественного сознания. За свободу от веры, от клерикального влияния на общественное и государственное устройство боролась значительная часть культурной, интеллектуальной элиты, потерявшей или почти потерявшей веру в Бога. Молодая, бурно развивающаяся наука была прекрасным орудием для «свободолюбивой» и маловерной общности, которая была своего рода прообразом русской либеральной интеллигенции. Не наука конфликтовала с религией, а неверие боролось с верой, выдавая себя за ученого поборника науки. Если бы дело обстояло иначе, то мы могли бы назвать десятки великих ученых, разоблачавших религиозную веру с помощью доводов от науки. В действительности только отдельные ученые того времени могут быть названы атеистами, и то – не воинствующими, а равнодушными к вопросам веры.

В XX веке естественная наука все более оказывается на службе технических применений, которые используются в коммерческих, военных и политических целях. Необходимый эксперимент и оборудование становятся чрезвычайно дорогими, что ставит ученых и научные исследования в зависимость от потребителей. Вынуждаемые стремительным развитием прикладной науки ученые-естественники все чаще становятся «технарями», все меньше посвящают свою деятельность фундаментальным тайнам мироздания. Но вера в осмысленность мира, фундаментальных априорных предпосылок и самой науки является, конечно, необходимым, хотя часто и неосознанным, основанием научной и любой другой деятельности человека и присуща не только ученым, но вообще всем почти людям. Живя с такой неосознанной верой, многие, тем не менее, вовсе не думают о Боге и считают современную науку атеистичной.

VI. Атеизм – странная псевдорелигия

Итак, религии противостоит не наука, а спекулирующий на научных открытиях атеизм, который никогда не был «научным мировоззрением», за которое себя выдавал. Никогда не существовало никаких доказательств или экспериментов, подтверждающих основной тезис атеистов, что Бога нет и нет духовного мира, что все «духовное» и «душевное» являются лишь производной, «надстройкой» над единственной действительно существующей реальностью – материей. Что же касается аксиоматических предпосылок, взятых отнюдь не из опыта, а чисто теоретических, принимаемых на веру, то атеизм такие свойства разумного Бога, как вечность, безначальность, бесконечность, вездеприсутствие, самодвижность и др., приписывает неживой и неразумной материи, не замечая, что этим он ее фактически обожествляет.

При этом атеизм не может дать материи никакого выдерживающего элементарную критику определения и оказывается весьма странной псевдорелигией. Для разума, добра, творчества, любви в этой модели мира нет необходимых с точки зрения логики предпосылок. Каким образом из бездушной и неразумной материи может появиться жизнь, способная к саморазвитию, самосознанию, разумной, творческой деятельности, рождению себе подобных, ни объяснить, ни предложить хоть сколько-нибудь наукообразной гипотезы никто из атеистов не может. Нечего и говорить о том, что атеизм не может обосновать смысл мирового, земного и тем более человеческого существования, и, таким образом, приводит саму жизнь в противоречие с бессмысленностью всякого бытия, с беспочвенностью каких-либо нравственных категорий, побуждений и критериев.

Движущей силой атеистического мировоззрения чаще всего является желание почувствовать себя свободным от религиозных императивов, обязывающих к ответственности. Но ввести и использовать понятие «свободы» в атеизме вообще невозможно, если сохраняется убеждение в существовании причинно-следственных связей в мире. Свобода – это чисто духовное свойство, присущее разумной, творческой личности, обладающей собственной волей и принадлежащей духовному миру. Поэтому более ста лет почти все атеисты провозглашали механистический «лапласовский» детерминизм, исключающий свободу личности. Любопытно, что при всей парадоксальности такого атеистического мировоззрения именно атеисты более всех «борются» за свободу, справедливость, «светлое будущее», устраивают революции, отменяют законы, как бы желая выскочить из провозглашенного ими же столь бессмысленного и безнадежного «причинного ада».

Если же отказаться от всеобщего закона причинности, как это иногда пытались делать позитивисты , то мы неизбежно оказываемся в не менее страшном аду – полном хаосе, где все случайно, нет ни связей, ни логики, ни какого-либо смысла. Но «предположение, что жизнь возникла посредством случайности, можно сравнить с предположением, что полноценный словарь является следствием взрыва в типографии», – замечает по этому поводу американский биолог Эдвин Конклин. К счастью, сама жизнь свидетельствует о нелепости такой гипотезы, а последствия отрицания Бога, выражающиеся в утрате каких-либо нравственных устоев, в катастрофической деградации личности и целых народов, говорят сами за себя.

Наука, в XIX веке достигшая, казалось, ошеломляющих результатов в объяснении мироздания, открывшая и гениально сформулировавшая в математических уравнениях законы природы, по иронии судьбы и вопреки убеждениям большинства своих создателей оказалась неспособной воспротивиться атеистам, дерзко написавшим на своих знаменах: «Наука доказала, что Бога нет!» Конец XIX и начало XX века были временем, когда поверхностно образованному человеку было трудно сохранить свою веру в Бога, т.к. расцерковляющаяся псевдоученая общественность заклеймила бы его как ретрограда, консерватора, отставшего от жизни, или даже – как «лакея поповщины». Народившаяся в России значительная прослойка разночинной, свободомыслящей интеллигенции была загипнотизирована идеями революции, атеистического, якобы «научного» мировоззрения. Именно со ссылкой на науку отрицались вековые устои религиозной, народной, государственной жизни.

Однако новые революционные изменения в науке ХХ века, связанные с созданием специальной и общей теории относительности, убедительно показали, что никакие достижения не могут обеспечить научным теориям непререкаемый авторитет, а науку вообще сделать высшей инстанцией, объявляющей абсолютную истину. Следующая из общей теории относительности космологическая «закрытая модель» ограниченной Вселенной, возникающей вместе со временем, резко противоречила установившемуся со времен энциклопедистов взгляду о вечности материи и неограниченности пространства. Квантовая механика привела к еще гораздо более глубокому пересмотру понятий, сложившихся в науке XVIII и XIX вв.

Один из создателей квантовой физики В.Гейзенберг в 1930-е годы открыл принцип неопределенности, являющийся следствием корпускулярно-волнового дуализма, а другой великий разработчик концепций квантовой механики, Нильс Бор, на их основе сформулировал принцип дополнительности, которые вскоре были обобщены в широком диапазоне философского осмысления мира, ввиду целесообразности применения этих принципов в различных науках и в разных областях человеческой жизни. Принципиально неустранимое сосуществование диалектически противоположных, взаимно-дополнительных подходов в описании тварного мира вместе с неснимаемой (для человеческого разума) неопределенностью на глубине элементарных основ бытия материи привели к выводу о невозможности решать онтологические вопросы устроения мироздания на основе естественнонаучного подхода.

Последний удар по декларируемому атеистами якобы абсолютному авторитету науки нанесла теорема Курта Геделя о неполноте аксиоматических систем, доказанная в 1930-е гг. Из нее следует принципиальная невозможность доказательства непротиворечивости принятой системы аксиом без привлечения какой-либо внешней, более широкой системы , т.е. принципиальная недоказуемость абсолютной истинности любой научной теории.

На основании этих открытий наука ХХ века сформулировала вывод об ограниченной применимости самых основополагающих законов естествознания, о том, что попытки создать научную картину мира не могут претендовать на абсолютную истинность и полноту.

В.Гейзенберг делает вывод: «Развитие квантовой физики показало, что существовавшие научные понятия подходят только к одной очень ограниченной области реальности, в то время как другая область, которая еще не познана, остается бесконечной. … Наша позиция относительно таких понятий как Бог, человеческая душа, жизнь, должна отличаться от позиции XIX века, так как эти понятия принадлежат именно к естественному языку и поэтому непосредственно связаны с реальностью»

Это утверждение опрокинуло надежды крупнейшего математика того времени Давида Гильберта доказать непротиворечивость главных ветвей современной математики. При доказательстве Гедель использовал тот самый математический аппарат, который разработал Д.Гильберт для достижения своей цели.

Доклад опубликован: Воробьев В, прот., Щелкачев А., свящ. Вера и естественно-научное знание // Вестник Православного Свято-Тихоновского гуманитарного университета. Серия 1. №2(40). Москва. 2012. С.7-18.