Формирование нового научного мышления

Размещено на http://www.allbest.ru/

Если проследить развитие науки в западноевропейской культуре, начиная с XVI в. - времени становления классической науки, то можно увидеть изменения научного мировоззрения и методологии познания, позволяющие выделить наряду с классической наукой еще два образа науки - неклассическую и постнеклассическую. Формирование неклассической науки началось с исследования Фарадеем и Максвеллом явлений электричества и магнетизма, которые не допускали механического толкования. В классической физике взаимодействие вещества описывалось ньютоновской механикой, где основными понятиями были пространство, время, материя, сила.

Новое состояние, способное порождать силу и не связанное с телом, было названо полем, ему соответствовала теория Максвелла, которая в значительной степени усилила математизацию физики. Как отмечал М. Клайн, после Максвелла физическая реальность мыслилась в виде непрерывных полей, описываемых дифференциальными уравнениями в частных производных. Наглядность физического мира все более ограничивалась. Три века физика была механической и имела дело только с веществом, которое локализовано в пространстве и может быть однозначно определено в системе координат. "Уравнения Максвелла описывают структуру электромагнитного поля. Ареной этих законов является все пространство, а не одни только точки, в которых находится вещество или заряды, как это имеет место для механических законов". Утратило смысл понятие "пустое пространство", при описании микромира и мегамира масса стала пониматься как одна из форм энергии, время - как не имеющее единого течения...

Начиная с Маха, концепции классического знания ставятся под сомнение: в самом ли деле знание есть точная копия реальности? Возникли вопросы, в результате анализа которых выяснилось, что одна и та же реальность может быть описана в разных теориях, не существует одного метода научной деятельности, методы историчны. Во-первых, методы зависят от объекта, во-вторых, сама методика не стала связываться только с объектом. Мах вообще счел целесообразным не обращаться к понятию объективной реальности, а принять опытные данные как единственную реальность. Он настаивал на том, что "все физические определения относительны", показывая это через основные физические понятия (пространство, время, материя...). Такую логику предлагали многие ведущие ученые этого периода, ставшего для физики революционным.

Потеряв надежду на соответствие теории объективной реальности и исходя из принципа экономии мышления, они ограничились реальностью опыта: "Нет никакой необходимости, чтобы определение научило нас тому, что такое сила сама в себе, или тому, есть ли она причина или следствие движения... Не важно знать, что такое сила, но важно знать, как ее измерить". Натурализм, объявленный позитивистами "безрассудным притязанием открыть истинную природу вещей", для многих мыслителей стал неприемлем, но другую крайность представлял сам позитивизм, как мировоззрение, не имеющее онтологического фундамента.

ОТО существенно изменила представления физической науки об объективности. Масса, считавшаяся неизменной характеристикой вещества, оказалась зависящей от скорости движения тела, пространство может искривляться вблизи гравитирующих масс, время замедляться... Классическая физика признает, что длина движущегося и покоящегося стержня одинакова. ОТО обнаружила ложность и такого утверждения. Проясняя для неспециалистов нетривиальные выводы ОТО, Ф. Капра замечает, что вопрос об истинной длине объекта не имеет смысла, как и вопрос об истинной длине вашей тени. Тень - это проекция точек, находящихся в трехмерном пространстве, на двухмерную плоскость, и ее длина зависит от угла проецирования. Точно также длина движущегося объекта - это проекция точек, находящихся в четырехмерном пространстве-времени, в трехмерное пространство, и его длина зависит от выбора системы координат.

Релятивизация физики обострила проблему физической реальности, расшатав одну из важнейших опор классической научности - объективность. Но вера в научный универсализм и фундаментализм пока сохранялась. Известно, что А. Эйнштейн не отступил от поисков полного описания природы.

Квантовая механика окончательно развеяла притязания на универсальное и точное описание объекта. Исследование микромира и гносеологические обобщения нового познавательного опыта, составили суть новой научности, впоследствии обозначенной методологами науки как неклассическая. В классической физике измеряемая величина определяется однозначно, в квантовой механике наше представление о событиях формируется только на основе статистических данных, здесь нет места для законов, но есть закономерности. На базе квантовой механики невозможно описать положение и скорость элементарной частицы или предсказать ее будущий путь. Одинаковые элементарные частицы в одинаковых условиях могут вести себя по-разному.

"В экспериментах с атомными процессами мы имеем дело с вещами и фактами, которые столь же реальны, сколь реальны любые явления повседневной жизни. Но атомы или элементарные частицы реальны не в такой степени. Они образуют скорее мир тенденций или возможностей, чем мир вещей и фактов". Классически понимаемая объективная реальность элементарных частиц терялась, по выражению М. Клайна, в прозрачности математических выкладок. Частицы микромира непосредственно не наблюдаемы, но могут быть заданы математически. Это позволило математикам говорить о новом понимании реальности. Реальный мир есть не то, о чем говорят наши органы чувств с их ограниченным восприятием внешнего мира, а скорее то, что говорят нам созданные человеком математические теории.

В классической науке представления о физической реальности создавались на эмпирическом уровне, при помощи чувственного познания. Математический аппарат создавался уже на последующем этапе, после онтологического оформления наглядно представленной и описанной на обыденном языке реальности. Математический формализм надстраивался над уже готовой онтологической схемой. В квантовой механике формирование математического аппарата было закончено до того, как сформировалась онтологическая схема и категориальный аппарат теории. Это создавало совершенно иную гносеологическую ситуацию.

В чем же основное отличие квантово-механической реальности от классической? Важнейшей установкой классической науки является объективизм, что означает, что картина мира должна быть картиной изучаемого объекта самого по себе, то есть объектной, не включающей средства изучения этого объекта. Квантово-механический способ описания с необходимостью включает в себя не только изучаемые объекты, но и приборы, используемые для их изучения, а также сам акт измерения. Н. Бор вводит принцип дополнительности для описания объектов микромира. Принцип дополнительности рассматривают как методологический, восполняющий ограниченные возможности языка при описании корпускулярно-волновой природы микромира. Но он имеет и физический смысл, будучи связанным с так называемым соотношением неопределенностей, сформулированным в 1927 г. Гейзенбергом. Согласно последнему, в квантовой механике не существует состояний, в которых и местоположение, и количество движения имели бы вполне определенное значение. Частица со строго определенным импульсом совершенно не локализована. И наоборот, для точной локализации необходимы бесконечно большие импульсы, что физически невозможно.

Н. Бор подчеркивал, что введение условий познания во внутринаучный контекст вовсе не означало привнесение субъективизма в физику. Учитывая условия познания, проявляем не субъективный произвол, а напротив, добиваемся адекватного описания. Если классическое описание природы покоилось всецело на предпосылке, что рассматриваемое явление можно наблюдать, не оказывая на него заметного влияния, то в квантовой области ситуация иная. Всякое наблюдение атомных явлений включает такое взаимодействие последних со средствами наблюдения, которыми пренебречь нельзя. Это взаимодействие представляет собой неделимый, индивидуальный процесс, целостность которого воплощается в планковском кванте действия. Поскольку взаимодействие наблюдаемых микрообъектов и средств наблюдения имеет целостный характер, то согласно логике Н. Бора, "невозможно приписать самостоятельную реальность в обычном физическом смысле ни явлению, ни средствам наблюдения".

В плане противостояния натурализма и позитивизма (махизма) по поводу проблемы реальности, здесь происходит снятие проблемы. Оказывается, что "ни один результат опыта, касающийся явления, лежащего вне области классической физики, не может быть истолкован как дающий информацию о независимых свойствах объекта. Более того, эти результаты внутренне связаны с определенной ситуацией, в описании которой столь же существенно, как и объект, входят и измерительные приборы, взаимодействующие с объектом". При этом нет основания думать, что выступая против приписывания самостоятельной реальности измеряемым объектам, Н. Бор отрицал их объективное существование. Речь идет о другом - об изменении мышления по поводу способа существования физической реальности. Если в классической физике элементами реальности были вещи, то в квантовой механике в роли элементов физической реальности выступают акты взаимодействия объекта с прибором, то есть процессы наблюдения.

Невозможно задать определенность существования микрообъектов без ссылки на конкретную определенность явления, то есть, не учитывая измерительную ситуацию. В квантовой механике, как отмечает известный специалист по истории и методологии науки И.С. Алексеев, понятие относительности к системам отсчета обобщается в понятие относительности к средствам наблюдения. По отношению к одному прибору микрообъект может обладать координатой и не обладать импульсом, по отношению к другому дело может обстоять наоборот. Можно сказать, что конкретная определенность существования микрообъекта как фрагмента реальности детерминируется типом макроприбора, с помощью которого определяются характеристики микрообъекта. По отношению к разным приборам микрообъект обладает разными свойствами, так что определенность его характеристик качественна и конкретна.

Ситуация еще более усложняется, если учесть, что разные измерения, проведенные с помощью одного прибора над одним и тем же микрообъектом, дают различные количественные значения. Налицо новая гносеологическая ситуация - различие в степени определенности существующего. Кроме того, в квантовой теории в случае с одним наблюдателем удается разделить наблюдателя и условия познания. Если имеем дело с двумя наблюдателями, то уже нет удовлетворительного решения. В случае множества наблюдателей будет возникать хаос наблюдений? На этот вопрос нет ответа, идея кванта еще требует понимания.

Несмотря на остающиеся до сих пор вопросы, познание в атомной физике явилось совершенно новым (гносеологически) опытом, который в методологии науки обозначили неклассическим. Наблюдатель не только наблюдает свойства объекта, но и определяет, называет эти свойства, которые имеют смысл не сами по себе, а сообразно наблюдательной ситуации. По словам Гейзенберга, "то, с чем мы имеем дело при наблюдении, это не сама природа, но природа, доступная нашему методу задавать вопросы". Эту ситуацию можно пояснить, обратившись к современным классикам. "Реальный урок, который мы можем извлечь из принципа дополнительности - в любых областях знания - состоит в констатации богатства и разнообразия реальности, превосходящей изобразительные возможности любого отдельно взятого языка, любой отдельно взятой логической структуры. Каждый язык способен выразить лишь какую-то часть реальности. Например, ни одно направление в исполнительском искусстве и в музыкальной композиции от Баха до Шенберга не исчерпывает всей музыки".

Квантовая механика задает новое понимание сложности, объединяющее дискретность и непрерывность, системность и структурность. Концепция кварков допускает, что пространственно они занимают больше места, чем образованные ими частицы. Частица в этом случае не "состоит из...", а "образована из...". Развивая эти идеи, акад. М.А. Марков пришел к выводу, что элементарные частицы подобны вселенным, а вселенные могут взаимодействовать как элементарные частицы".

Итак, при исследовании микромира выяснилось, что адекватное знание можем получить не тогда, когда отвлекаемся от субъекта, от условий познания, но когда их учитываем. В. Гейзенберг отмечал, что-то, как природа отвечает на вопросы, зависит от того, как мы их задаем. Естествознание не просто описывает и объясняет природу, оно является частью нашего взаимодействия с ней. В квантовой механике роль наблюдения возросла до решающего события. Было осознано, что "наблюдение играет решающую роль в атомном событии, и что реальность различается в зависимости от того, наблюдаем мы ее или нет... Квантовая механика уже не допускает вполне объективного описания природы". Влияние человека (как наблюдателя) на этом уровне природы не устранимо.

Согласно этим представлениям классический идеал описания природы оказался весьма ограниченным. Классическая физика объясняет движение тел, параметры которых, включая массу, скорость и др., находятся в весьма узком диапазоне величин. Неклассическая наука отказалась от основных постулатов позитивистской научности - фундаментализма, универсализма, интерсубъективности, кумулятивизма. Центральным аспектом науки стали не объекты, а отношения. В познании квантово-механической реальности складывается ситуация образования проектов реальности. Уже не имеет смысла говорить о реальности самой по себе. Реальность как бы расщепляется на потенциальную и актуальную. Актуальная (наличная) реализована в акте наблюдения. Потенциальная нами непосредственно не воспринимается, но от этого не менее реальна.

Гносеологически тональность проблематики представляется очень близкой той, что обнаружилась сторонниками феноменологического познания в раннегуссерлевском варианте. Аргументируя, приведем несколько высказываний. "Для феноменолога вопрос о реальности предмета отпадает, т.к. последний не "существует", а "мнится", "самообнаруживается", "конституируется"... Феноменология сосредоточена на способе явленности чего-то... исследует вопрос "как" реальности, оставляя открытым, вопрос "что"... Познание и есть сам мир в процессе собственного осознания через человеческое сознание... Реальным оказывается текучесть извечно настоящего, данного не в модусе "теперь", а во всей полноте горизонта".

Принцип дополнительности через учет условий познания ставит вопрос, как реальность дана в наблюдении? В атомной физике ученый не сторонний наблюдатель, а участник. Новый опыт мышления можно обозначить как переход от онтологического гелиоцентризма к гносеологическому" (В.П. Бранский). В квантовой механике совершенно иной характер приобретает наглядность, сложность, реальность. В квантово-теоретической онтологии осуществляется отказ от представлений сложившихся в декартовой физике о существовании бытия самого по себе. Следствием этого явилось изменение мировоззрения.

Чтобы охарактеризовать эти изменения, сошлемся на высказывание акад. Н.Н. Моисеева, который вспоминает о том, как ему было поручено выступить с докладом, причем критическим, о методологии дополнительности Н. Бора на методологическом семинаре. "Вместе с чтением его работ уходила вера в непогрешимость классического рационализма, исчезло представление о возможности существования Абсолютного Наблюдателя, а, следовательно, и Абсолютной Истины. Принять последнее было для меня особенно трудным, но и стало самым существенным, ибо Абсолютная Истина - была главным столпом, на котором покоилось мое тогдашнее мировоззрение. Вопрос о том, как же все происходит на самом деле, мне казался центральным вопросом научного знания. И отказ от самого вопроса стал революцией в моем сознании. История моего прозрения, я думаю, достаточно типична. Научное мышление очень консервативно, и утверждение новых взглядов, складывание новых методов научного познания, поиски адекватного представления об Истине и формирование в умах ученых непротиворечивой картины мира происходили медленно и очень непросто".

Реальность, открывшуюся неклассической физике, определяют как сеть взаимосвязей. Проникая в глубины вещества, пишет Ф. Капра, мы видим не самостоятельные компоненты, а сложную систему взаимоотношений между различными частями единого целого. И в этих взаимоотношениях обязательно фигурирует наблюдатель. В контексте нового подхода Вселенная рассматривается в качестве сети взаимосвязанных событий. Ни одно из свойств того или иного участка этой сети не имеет фундаментального характера; все они обусловлены свойствами остальных участков сети, общая структура которой определяется универсальной согласованностью всех взаимосвязей".

неклассический наука квантовый познание

Размещено на Allbest.ru