§ 3.1. История естествознания и модели развития науки

Подходы к изучению истории естествознания

Естественно-научную картину мира нельзя понять, не проследив ее истории и путей ее формирования. Систематические историко-научные исследования начались только в XIX в. Одной из первых в рамках истории науки решалась задача хронологической систематизации успехов различных отраслей науки. К настоящему времени созданы обширные исторические обзоры достижений практически во всех областях знания, в первую очередь различных отраслей естествознания.

Несколько позже сформировалась другая группа историко-научных задач, которая фокусировала внимание на описании механизма развития научных идей и проблем, следуя высказыванию А. Эйнштейна, что история науки — это не драма людей, а драма идей. При этом реконструировались основные традиции, темы и проблемы, характерные для той или иной дисциплины, и демонстрировалось постоянное обновление научных идей. В дальнейшем усилилось внимание к «человеческому элементу» научной деятельности и основной задачей стало воссоздание социокультурного и мировоззренческого контекстов творчества ученых, анализ традиций научных сообществ различных эпох и регионов, реконструкция внешнего окружения, которое способствует или тормозит развитие научных идей, теорий, подходов.

В соответствии с представленными подходами поиск ответа на вопрос «как это было?» осуществляется несколькими путями [34]:

◊ составление хронологической шкалы достижений в различных научных дисциплинах с демонстрацией неуклонного роста знаний, начиная с древности и до наших дней;

◊ реконструкция хода мысли, особенностей рассуждений и доказательств ученых прошлых времен, полемика с идеями предшественников и современников;

◊ определение социального и культурного контекстов, в которых происходили те или иные события в развитии познания, а также внешних условий и факторов, под влиянием которых формировалось мировоззрение ученого, его судьба в социокультурной обстановке его времени.

В настоящее время обсуждаются две традиции изучения истории науки: презентизм - стремление рассказать о прошлом языком современности и антикваризм - желание восстановить картины прошлого в их внутренней целостности, без отсылок к современности. Обе традиции имеют свои положительные и отрицательные стороны; обращения и к той, и к другой вызывают определенные проблемы.

Противоречия, возникающие с интерпретацией исторических событий, можно показать на примере анализа сущности деятельности X. Колумба [34]. Так, известно, что Колумб первый пересек Атлантический океан в субтропической и тропической полосе северного полушария и первый из европейцев плавал в американском Средиземном (Карибском) море. В период с 1492 по 1504 г. он успел совершить четыре путешествия. Колумб искал морской путь в Западную Индию, и, как ему самому казалось, он нашел этот путь.

Собственно название «Америка» впервые появилось в 1507 г. в книге М. Вальдземюллера. По его мнению, открытие нового материка принадлежало А. Веспуччи, который этот материк впервые подробно описал. При этом для Вальдземюллера, как и для других географов начала XVI в., Колумб и Веспуччи открывали новые земли в различных частях света: Веспуччи открыл и исследовал новые земли Америки, а Колумб - неизвестные земли Азии.

Укоренившееся в нашем сознании суждение о том, что Колумб открыл Америку, можно считать презентистским, поскольку верно относительно современных представлений о карте Земли. Антикваристская точка зрения заключается в том, что Колумб открыл «Западную Индию»; это суждение неверно относительно современного уровня знаний, однако оно адекватно описывает реальность исторического прошлого.

Таким образом, если мы анализируем сам путь Колумба, который некоторым образом перемещался в пространстве, то следует нанести на современную карту его маршрут и точно узнать, где он побывал. Но если мы интересуемся социально-культурным контекстом открытий Колумба как реального исторического лица, ставящего перед собой определенные цели, совершающего конкретные поступки и осмысливающего полученные результаты, то целесообразно обратиться к антикваристской реконструкции и, следовательно, отказаться от изображения маршрута XV в. на современной карте.

Другим примером не простого соотнесения презентизма и антикваризма в реконструкции исторического прошлого может быть анализ представлений алхимиков XIII—XV вв. Так, не совсем понятно, можно ли утверждать, что исследователи того времени считали высказывание «поваренная соль растворима в воде» имеющим смысл. Известно, что в то время пищу подсаливали, однако, согласно взглядам, распространенным в XV в., поваренная соль не NaCl и вода - не соединение Н₂О, а особое жидкое состояние вещества. Поэтому растворить вещество означало превратить его в воду.

Еще один пример привел Т. Кун [17]. Он показал, что невозможно просто перевести термин «флогистированный воздух» как «кислород», а «дефлогистированный воздух» - как атмосферу, из которой кислород удален. Слово «флогистон» не имеет уловимого для нас сегодня предметного отнесения к реальности, потому что за ним стоит вера в существование особой субстанции; эту веру современный исследователь не только не разделяет, но и не может в себе воссоздать.

Таким образом, изучая историю науки, нельзя вступить в прямой контакт с прошлым. Носители современной культуры сталкиваются с необходимостью описать действия исследователей прошлого, которые были осуществлены в рамках иной культуры, т.е. возникает проблема понимания прошлого. По аналогии с принципом неопределенности В. Гейзенберга, сформулированным для квантово-механических систем, в историко-научном исследовании был сформулирован принцип, в соответствии с которым можно преодолеть противоречия в интерпретации истории науки, возникающие в рамках презентизма и антикваризма, если принять, что в этих ситуациях действует принцип дополнительности, позволяющий уточнить процедуру историко-научного анализа. При этом необходимо описать традиции, в рамках которых действовал интересующий нас исследователь, а также зафиксировать содержание действия. Тогда можно сказать, что презентизм понимает прошлое, а антикваризм объясняет его. Историко-научная реконструкция предполагает и то, и другое.

Еще одной проблемой, рассматриваемой в связи с развитием научного знания, является его унаследованностъ. В современной науке живут идеи, выдвинутые Аристотелем, Пифагором, Платоном, И. Кеплером и многими другими учеными прошлого. Эти идеи переосмысляются, меняются, но сохраняют свое интеллектуальное значение. Более того, чем глубже идея, тем более она обогащается со временем все новыми значениями, новыми смыслами. Великие идеи прошлого как бы перерастают то, чем они были в эпоху своего создания. Развитие научных знаний выводит научные открытия и результаты за рамки узких предметных интерпретаций. Например, современники не могли до конца оценить величие идей И. Ньютона. Идеи Ч. Дарвина широко обсуждались уже при жизни автора, но он не мог подозревать, что схема «естественного отбора» станет общей схемой мышления, выйдет далеко за рамки биологии и будет присутствовать в трудах по кибернетике и теории познания.

Таким образом, развитие знаний - это исторический процесс, когда существующие системы знаний постоянно перекраиваются, перестраиваются, одни разделы исключаются, а вписываются другие, часто заимствованные из далеких отраслей знания. Более того, перед взором каждого исследователя стоят образцы действия ученых прошлого и настоящего, т.е. в своем историческом развитии наука опирается на прошлые достижения, иногда меняя их содержание почти до неузнаваемости.

Еще одной характерной чертой развития естествознания является сложное сочетание процессов дифференциации и интеграции научного знания. С одной стороны, накопление большого фактического и теоретического материала обусловило появление все большего количества самостоятельных естественно-научных дисциплин (дифференциация научного знания) со своими специфическими задачами и методами исследования.

В результате процесса дифференциации уточняются научные понятия, устанавливаются новые естественно-научные принципы, законы и закономерности, происходит детализация научных проблем. Чем глубже проникает естествознание в суть деталей, тем лучше оно вскрывает природные связи.

С другой стороны, объект естествознания един, поэтому между отдельными естественно-научными дисциплинами постоянно возникали и возникают многочисленные междисциплинарные связи (интеграция научного знания). Например, невозможно представить современную геологию, биологию или географию, не использующую физические и химические методы исследования вещества. Взаимодействие разных наук привело к возникновению таких смежных дисциплин, как биофизика, геохимия ландшафта, физическая химия и др. Интеграция научного знания проявляется в большом количестве процессов внутри науки -в организации междисциплинарных исследований, в разработке и использовании универсальных методов, концепций и т.д. Благодаря процессу интеграции наука вскрывает общие связи и, следовательно, лучше уясняет суть деталей.

Анализ исторических путей развития естествознания должен опираться на представления о том, как происходило это развитие. В настоящее время получили распространение три основные модели исторических реконструкций науки вообще и естествознания в частности [34]: 1) как кумулятивного, поступательного, прогрессивного процесса; 2) как процесса развития посредством научных революций; 3) как совокупности индивидуальных, частных ситуаций (так называемых «кейс стадис»). Возникнув в разное время, эти три модели сосуществуют в современном анализе истории науки.

Кумулятивная модель развития науки

Объективной основой для возникновения кумулятивистской модели развития науки стал факт накопления знаний в процессе научной деятельности. Основные положения этой модели можно сформулировать следующим образом. Каждый последующий шаг в науке можно сделать, лишь опираясь на предыдущие достижения. При этом новое знание всегда совершеннее старого, оно более точно, более адекватно воспроизводит действительность, поэтому все предыдущее развитие науки можно рассматривать как предысторию, как подготовку современного состояния. Значение имеют только те элементы научного знания, которые соответствуют современным научным теориям. Идеи и принципы, от которых современная наука отказалась, являются ошибочными и представляют собой заблуждения, недоразумения и уход в сторону от основного пути ее развития.

Возникновение кумулятивной модели связано с большой популярностью в методологии науки XIX в. закона трех стадий О. Конто. Он считал, что этому закону подчиняется развитие неорганического и органического мира, а также человеческого общества, в том числе и развитие научного знания. Закон трех стадий Конта предполагает наличие трех стадий в развитии как науки в целом, так и каждой дисциплины и даже каждой научной идеи: теологической (религиозной), метафизической (философской), позитивной (научной). В теологическом состоянии человеческий дух, направляя свои исследования на внутреннюю природу вещей, считает причиной явлений сверхъестественные факторы. В метафизическом состоянии сверхъестественные факторы заменяются абстрактными силами или сущностями. Наконец, в позитивном состоянии человеческий дух познает невозможность достижения абсолютных знаний, отказывается от исследования происхождения и назначения существующего мира и от познания внутренних причин явлений и стремится, комбинируя рассуждение и наблюдение, к познанию действительных законов явлений, т.е. их неизменных отношений последовательности и подобия.

По мнению Г. Спенсера, развивавшего идеи Конта, в процессе развития науки меняется лишь степень общности выдвигаемых концепций, которая зависит от широты обобщений, возрастающей по мере накопления опыта. По его мнению, прерывность в науке обусловлена прежде всего актами творчества, появлением нового знания, не похожего на старое, но которое надо каким-то образом вывести из старого, чтобы сохранить непрерывность развития. Появление принципиально нового знания, возникновение фундаментально новой теории в развитии науки характеризуются скорее философским, чем естественно-научным типом мышления. Спенсер выводил за пределы науки всякое философствование, что делало историю науки плавной, непрерывной, т.е. кумулятивной.

В рамках кумулятивной модели ставились задачи обнаружения законов исторического развития, поскольку, в представлениях ученых того времени, история должна быть такой же точной теоретической наукой, как механика или астрономия. Поэтому Э. Мах формулирует «принцип непрерывности», который позволяет ему включить научное открытие в непрерывный ряд развития. По мысли Маха, ученый должен отыскивать в явлениях природы единообразие, т.е. должен представлять новые факты таким образом, чтобы они отвечали уже известным законам. По Маху, научное открытие состоит в том, чтобы представить неизвестное, непонятное явление или факт действительности как подобное уже чему-то известному и как подчиняющееся тому же правилу или закону, что и это известное.

Большой вклад в развитие кумулятивной модели внес П. Дюгем, который выдвинул идею непрерывного развития науки, опирающуюся на отделение науки от философии. По его воззрениям, все катаклизмы, споры, дискуссии, трансформации следует вывести за пределы истории науки. Поднимая проблему научного открытия как некоторого скачка, он полагал, что при всей бесспорности крупных сдвигов и переворотов в истории науки их надо свести к постепенности, непрерывности, для того чтобы включить в какую-то историко-научную реконструкцию. В связи с этим Дюгем выдвинул идею абсолютной непрерывности и кумулятивности развития науки. Результатом развития этой идеи явилась, в частности, «реабилитация» Дюгемом средних веков. Он убедительно показал огромное значение средневековой науки для формирования науки Нового времени. В его трудах Средневековье не было мрачной эпохой, периодом, когда отсутствовало всякое более или менее разумное научное размышление.

Научные революции в истории науки

В середине XX в. исторический анализ науки стал опираться на идеи прерывности, особенности, уникальности, революционности. При этом указывалось, что межреволюционные периоды в развитии науки, изучение которых достигло хороших результатов, трудно понять без интерпретации научных революций. Более того, было осознано, что от такой интерпретации зависит понимание самих кумулятивных периодов.

Одним из пионеров внедрения этих представлений в историческое исследование науки считается А. Каире. Так, период XVI—XVII вв. он рассматривает как время фундаментальных революционных трансформаций в истории научной мысли. Изучая этот период, Койре пришел к выводу, что европейский разум осуществил тогда очень глубокую умственную революцию, которая модифицировала сами основы и даже структуру научной мысли. Койре показал, что научная революция - это переход от одной научной теории к другой, в ходе которой изменяется не только скорость, но и направление развития науки.

В настоящее время широкое распространение получило несколько концепций революционного развития науки. Наиболее известная модель предложена Т. Куном [17]. Центральным понятием его модели стало понятие «парадигма», т.е. признанные всеми научные достижения, которые в течение какого-то времени дают научному сообществу модель постановки проблем и их решений. Развитие научного знания в рамках определенной парадигмы называют «нормальная наука». После некоторого момента парадигма перестает удовлетворять научное сообщество, и тогда ее сменяет другая — происходит научная революция. По представлениям Куна, выбор новой парадигмы является случайным событием, так как есть несколько возможных направлений развития науки, и какое из них будет выбрано - дело случая. Более того, переход от одной научной парадигмы к другой он сравнивал с обращением людей в новую веру: и в том, и в другом случае мир привычных объектов предстает в совершенно ином свете в результате пересмотра исходных объяснительных принципов. Научная деятельность в межреволюционные периоды исключает элементы творчества, и творчество выводится на периферию науки или за ее пределы. Кун рассматривает научное творчество как яркие, исключительные, редкие вспышки, определяющие все последующее развитие науки, в ходе которого добытое ранее знание в форме парадигмы обосновывается, расширяется, подтверждается.

В соответствии с концепцией Куна новая парадигма утверждается в структуре научного знания последующей работой в ее русле. Показательным примером такого типа развития является теория К. Птолемея о движении планет вокруг неподвижной Земли, позволявшая предвычислить их положение на небе. Для объяснения вновь обнаруживаемых фактов в этой теории постоянно увеличивалось число эпициклов, вследствие чего теория стала крайне громоздкой и сложной, что в конечном счете привело к отказу от нее и принятию теории Н. Коперника.

Другая модель развития науки, получившая широкое признание, предложена И. Лакатосом [18, 31] и названа «методология научно-исследовательских программ». По мысли Лакатоса, развитие науки обусловлено постоянной конкуренцией научно-исследовательских программ. Сами программы имеют определенную структуру. Во-первых, «жесткое ядро» программы, которое включает неопровержимые для сторонников данной программы исходные положения. Во-вторых, «негативная эвристика», являющаяся, по сути дела, «защитным поясом» ядра программы и состоящая из вспомогательных гипотез и допущений, снимающих противоречия с фактами, которые не укладываются в рамки положений жесткого ядра. В рамках этой части программы строится вспомогательная теория или закон, который мог бы позволить перейти от него к представлениям жесткого ядра, а положения самого жесткого ядра подвергаются сомнению в последнюю очередь. В-третьих, «позитивная эвристика», которая представляет собой правила, указывающие, какой путь надо выбирать и как по нему идти, для того чтобы научно-исследовательская программа развивалась и становилась наиболее универсальной. Устойчивость развитию науки придает именно позитивная эвристика. При ее исчерпании происходит смена программы, т.е. научная революция. В связи с этим в любой программе выделяются две стадии: вначале программа является прогрессирующей, ее теоретический рост предвосхищает ее эмпирический рост и программа с достаточной долей вероятности предсказывает новые факты; на более поздних стадиях программа становится регрессирующей, ее теоретический рост отстает от ее эмпирического и она может объяснять либо случайные открытия, либо факты, которые были открыты конкурирующей программой. Следовательно, главным источником развития выступает конкуренция исследовательских программ, которая обеспечивает непрерывный рост научного знания.

Лакатос в отличие от Куна не считает, что возникшая в ходе революции научно-исследовательская программа является завершенной и вполне оформившейся. Положительная эвристика программы определяет проблемы, подлежащие решению, а также предсказывает аномалии и превращает их в подтверждающие примеры. Развитие, совершенствование программы в послереволюционный период - необходимое условие научного прогресса. Поэтому, говорит Лакатос, деятельность ученого в межреволюционные периоды носит творческий характер. Даже в ходе доказательства, обоснования знания, полученного в ходе последней более или менее значительной революции, это знание трансформируется.

Еще одно отличие этих концепций заключается в следующем. По Куну, все новые и новые подтверждения парадигмы, получающиеся в ходе решения очередных задач-головоломок, укрепляют безусловную веру в парадигму — веру, на которой держится вся нормальная деятельность членов научного сообщества. Лакатос утверждает, что процедура доказательства истинности первоначального варианта исследовательской программы приводит не к вере в нее, а к сомнению, порождает потребность перестроить, усовершенствовать, сделать явными скрытые в ней возможности, т.е. революционная научно-исследовательская деятельность не является прямой противоположностью деятельности ученого в межреволюционные периоды. Поскольку в ходе революции создается лишь первоначальный проект новой научно-исследовательской программы, то работа по ее окончательному формированию продолжается весь послереволюционный период.

В настоящее время мало кто сомневается в существовании научных революций. Однако нет единого мнения о том, что такое «научная революция». Часто ее трактуют как ускоренную эволюцию, т.е. некая теория модифицируется, но не опровергается.

К. Поппер предложил концепцию перманентной революции [26]. Согласно его представлениям, любая теория рано или поздно фальсифицируется, т.е. находятся факты, которые полностью ее опровергают. В результате этого появляются новые проблемы, а движение от одних проблем к другим определяет прогресс науки.

По представлениям M.А. Розова, выделяются три типа научных революций [30, 34]: 1) построение новых фундаментальных теорий. Этот тип, собственно говоря, совпадает с научными революциям Куна; 2) научные революции, обусловленные внедрением новых методов исследования, например появление микроскопа в биологии, оптического и радиотелескопов в астрономии, изотопных методов определения возраста в геологии и т.д.; 3) открытие новых «миров». Этот тип революций ассоциируется с Великими географическими открытиями, обнаружением миров микроорганизмов и вирусов, мира атомов, молекул, элементарных частиц и т.д.

К концу XX в. представление о научных революциях сильно трансформировалось. Постепенно перестают рассматривать разрушительную функцию научной революции. В качестве наиболее важной выдвигают созидательную функцию, возникновение нового знания без разрушения старого. При этом предполагается, что прошлое знание не утрачивает своего своеобразия и не поглощается актуальным знанием.

«Кейс стадис» как метод исследования

В 1970-е гг. большую популярность приобретает модель «кейс стадис» (ситуационного исследования). Здесь подчеркивается прежде всего необходимость остановить внимание на отдельном событии из истории науки, которое произошло в определенном месте и в определенное время. «Кейс стадис» - это как бы пересечение всех возможных траекторий истории науки, сфокусированных в одной точке с целью рассмотреть и реконструировать одно событие из истории науки в его целостности, уникальности и невоспроизводимости [34]. В «кейс стадис» ставится задача понять прошлое событие не дак вписывающееся в единый ряд развития, не как обладающее какими-то общими с другими событиями чертами, а как неповторимое и невоспроизводимое в других условиях.

Такого рода исследования представлены в научной литературе. Например, Р. Телнер в статье «Логические и психологические аспекты открытия циркуляции крови» пишет, что научное открытие следует изображать как историческое событие, в котором смешались идеи, содержание и цели предшествующей науки, а также культурные и социальные условия того времени, когда открытие было сделано. По его мнению, только такое исследование может дать информацию о новом аспекте научного открытия, описать, как развивался новый взгляд, каким путем и какими средствами он вошел в историю или почему не вошел. Еще одной иллюстрацией метода «кейс стадис» может служить статья Т. Пинча (1985), где он рассматривает два эпизода из истории науки: определение в 1967 г. солнечных нейтрино и измерение тогда же сплющенности Солнца. По Пинчу, предметом «кейс стадис» становится непосредственная научная практика, выраженная в анализе эпизодов научного диспута, эпизодов жизнедеятельности отдельных лабораторий, научных коллективов. Индивидуальные случаи наблюдения можно связать с более широкими интересами и ресурсами других групп ученых, включенных в научную практику.

Исследования в стиле «кейс стадис» сосредоточены на самом событии, по возможности целостном и неповторимом. Такое событие несет в себе некоторые симптомы переломных, поворотных моментов в истории науки; оно оказывается легкообозримым и точно определяемым перекрестком разных направлений историко-научного поиска, будь то анализ процесса творчества, социальных условий, соотношения общества и собственно научного сообщества, структуры научного знания и т.д. Для «кейс стадис» важно, что в качестве целостного и уникального выбирается событие, малое по объему. Здесь изучаются локализованные события, такие, как отдельный текст, научный диспут, материалы конференции, научное открытие в определенном научном коллективе и т.д. Особое значение для «кейс стадис» приобретает возможность представить исторические события как некую «воронку», в которую втягиваются и предшествующие, и последующие события.

«Кейс стадис» в их сегодняшнем состоянии - лишь начало процесса обращения историков науки к исходным элементарным составляющим предмета исторического анализа как некоторому средоточию всеобщности. Элементарное событие не приобщается к некоторому всеобщему, находящемуся вне его, а, наоборот, это всеобщее обнаруживается в нем самом и через общение с другим особенным событием.