Лекція 2. Історія науки

Якщо прослідкувати розвиток науки в західноєвропейській культурі починаючи з XVI століття – часу становлення класичної науки, то можна побачити зміни наукового світогляду і методології пізнання, що дозволяють виділити разом з класичною наукою ще два періоди науки – некласичну і постнекласичну.

Формування некласичної науки почалося з дослідження М. Фарадеєм і Дж. Максвеллом явищ електрики і магнетизму, які не допускали механічного тлумачення. У класичній фізиці взаємодія речовини описувалася ньютонівською механікою, де основними поняттями були простір, час, матерія, сила.

Новий стан, здатний породжувати силу і не пов'язаний з тілом, назвали полем. Йому відповідала теорія Дж. Максвелла, яка значною мірою підсилила математизацію фізики. Як зазначав М. Клайн, після Дж. Максвелла фізична реальність мислилася у вигляді безперервних полів. Відтак наочність фізичного світу все більш обмежувалася. Три століття фізика була механічною і мала справу тільки з речовиною, яка локалізована в просторі і може бути однозначно визначена в системі координат. У свою чергу, «рівняння Максвелла описують структуру електромагнітного поля. Ареною цих законів є весь простір, а не самі тільки точки, в яких знаходиться речовина або заряди, як це має місце для механічних законів». Втратило сенс і поняття «порожній простір». При описі мікросвіту і мегасвіту маса почала розумітися як одна з форм енергії, час – як те, що не має єдиної течії…

Починаючи з робіт Е. Маха епістемологічні концепції ставлять під сумнів розуміння знання як точної копії реальності. Виникли питання, в результаті аналізу яких з'ясувалося, що одна і та сама реальність може бути описана в різних теоріях. Відтак не існує одного методу наукової діяльності, всі методи історичні і повністю залежать від об'єкта пізнання. З іншого боку, вже сама методика почала пов'язуватися не тільки з об'єктом. Е. Мах взагалі вважав за доцільне не звертатися до поняття об'єктивної реальності, а прийняти досвідні дані як єдину реальність. Він наполягав на тому, що «всі фізичні визначення відносні», показуючи це на основні таких фізичних понять, як «простір», «час», «матерія» тощо. Таку логіку пропонували багато провідних учених цього періоду. Для фізики це стало революційним кроком.

Втративши надію на відповідність теорії об'єктивної реальності і виходячи з принципу економії мислення, вони обмежилися реальністю досвіду: «Немає ніякої необхідності, щоб визначення пояснило, що таке сила сама в собі, чи є вона причиною, чи наслідком руху... Не важливо знати, що таке сила, але важливо знати, як її виміряти». Натуралізм, оголошений позитивістами «безрозсудним домаганням відкрити дійсну природу речей», для багатьох мислителів став неприйнятним, а йншу крайність становив сам позитивізм як світогляд, що не має онтологічного фундаменту.

Зміна уявлень про об’єктивну реальність істотно вплинула на проблему об’єктивності в науці. Наприклад, маса, що вважалася за незмінну характеристику речовини, виявилася залежною від швидкості руху тіла, простір може скривлюватися поблизу гравітуючих мас, час – сповільнюватися тощо. Класична фізика стверджує, що довжина стержня не змінюється залежно від його руху чи спокою, проте некласична наука виявила помилковість і цього твердження. Прояснюючи для неспеціалістів це положення, Ф. Капра зазначає, що питання про дійсну довжину об'єкта не має сенсу, як і питання про дійсну довжину тіні. Адже, тінь – це проекція точок, що знаходяться в тривимірному просторі, на двомірну площину, і її довжина залежить від кута проектування. Так само і довжина рухомого об'єкта – це проекція точок, що знаходяться в чотиривимірному просторі-часі, в тривимірний простір і його довжина залежать від вибору системи координат.

Релятивізація фізики загострила проблему фізичної реальності, розхитавши одну з найважливіших опор класичної науковості – об'єктивність. Але віра в науковий універсалізм і фундаменталізм поки зберігалася. Відомо, що А. Ейнштейн не відступив від пошуків повного опису природи.

 Квантова механіка остаточно розвіяла домагання на універсальний і точний опис об'єкта. Дослідження мікросвіту і гносеологічні узагальнення нового пізнавального досвіду склали основу нової науковості, згодом позначеної методологами науки як некласична. У класичній фізиці вимірювана величина визначається однозначно, в квантовій механіці наше уявлення про події формується тільки на основі статистичних даних, тут немає місця для законів, але є закономірності. На основі квантової механіки неможливо описати положення і швидкість елементарної частинки або передбачити її майбутній шлях. Однакові елементарні частинки в однакових умовах можуть поводитися по-різному.

У підсумку формується думка, що реальний світ – це зовсім не те, про що говорять наші органи чуття з їх обмеженим сприйняттям зовнішнього світу, а швидше те, що говорять нам створені людиною математичні теорії.

У класичній науці уявлення про фізичну реальність створювалися на емпіричному рівні, за допомогою чуттєвого пізнання. Математичний апарат створювався вже на подальшому етапі, після онтологічного оформлення наочно представленої і описаної буденною мовою реальності. Математичний формалізм надбудовувався над вже готовою онтологічною схемою. У квантовій механіці формування математичного апарату було закінчене до того, як сформувалися онтологічна схема і категоріальний апарат теорії. Це створювало абсолютно іншу гносеологічну ситуацію.

Її сутність полягала в тому, що якщо засадничою рисою класичної науки був об'єктивізм, тобто дослідження об'єкта самого по собі (без врахування засобів його дослідження), то квантово-механічний спосіб опису з необхідністю включає не тільки досліджувані об'єкти, а й прилади, використовувані для їх вивчення, та сам акт вимірювання. Н. Бор вводить принцип доповнюваності для опису об'єктів мікросвіту. Принцип додатковості розглядають як методологічний принцип, що заповнює обмежені можливості мови при описі корпускулярно-хвильової природи мікросвіту. Але він має і фізичний сенс, оскільки пов'язаний з так званим співвідношенням невизначеностей, сформульованим в 1927 р. В. Гейзенбергом. Вчений переконаний, що в квантовій механіці не існує станів, в яких і положення, і кількість руху мали б цілком визначене значення. Частинка із певним імпульсом абсолютно не локалізована. І навпаки, для точної локалізації необхідні нескінченно великі імпульси, що фізично неможливо.

Н. Бор підкреслював, що введення умов пізнання у внутрішньонауковий контекст зовсім не означало привнесення суб'єктивізму у фізику. Враховуючи умови пізнання, проявляється не суб'єктивне свавілля, а навпаки, адекватний опис. Якщо класичний опис природи ґрунтувався на передумові, що дане явище можна спостерігати, не роблячи на нього помітного впливу, то в квантовій області ситуація інша. Будь-яке спостереження атомних явищ включає їх взаємодію із засобами спостереження, і цим нехтувати не можна. Цією взаємодією є неподільний, індивідуальний процес, цілісність якого втілюється в планківському кванті дії. Оскільки взаємодія спостережуваних мікрооб'єктів і засобів спостереження має цілісний характер, то відповідно до логіки Н. Бора «неможливо приписати самостійну реальність у звичайному фізичному сенсі ні явищу, ні засобам спостереження».

У плані протистояння натуралізму і позитивізму (махізму) з приводу проблеми реальності, тут відбувається зняття проблеми. Виявляється, що «жоден результат досвіду, що стосується явища, яке лежить поза сферою класичної фізики, не може давати інформацію про незалежні властивості об'єкта. Більш того, ці результати внутрішньо пов'язані з певною ситуацією, на опис якої суттєво впливають вимірювальні прилади, що взаємодіють з об'єктом». При цьому немає підстави думати, що, виступаючи проти приписування самостійної реальності вимірюваних об'єктів, Н. Бор заперечував їх об'єктивне існування. Мова йде про інше – про зміну мислення щодо способу існування фізичної реальності. Якщо в класичній фізиці елементами реальності були речі, то в квантовій механіці в ролі елементів фізичної реальності виступають акти взаємодії об’єкта з приладом, тобто процеси спостереження.

Неможливо задати визначеність існування мікрооб'єктів без посилання на конкретну визначеність явища, тобто, не враховуючи вимірювальну ситуацію. У квантовій механіці, як відзначає відомий фахівець з історії і методології науки І. Алексєєв, поняття відносності до систем відліку узагальнюється в поняття відносності до засобів спостереження. Стосовно одного прилада мікрооб'єкт може володіти координатою і не володіти імпульсом, по відношенню до іншого справа може бути навпаки. Можна сказати, що конкретна визначеність існування мікрооб’єкта як певного фрагмента реальності детермінується типом макроприладу, за допомогою якого визначаються характеристики мікрооб’єкта. Стосовно різних приладів мікрооб'єкт володіє різними властивостями.

Ситуація ще більш ускладнюється, якщо врахувати, що різні вимірювання, проведені за допомогою одного приладу над одним і тим самим мікрооб'єктом, дають різні кількісні значення. У наявності нова гносеологічна ситуація – відмінність у ступені визначеності того, що існує. Крім того, в квантовій теорії у випадку з одним спостерігачем вдається розділити спостерігача і умови пізнання. Якщо маємо справу з двома спостерігачами, то вже немає задовільного рішення. У разі безлічі спостерігачів виникатиме хаос спостережень? На це питання немає відповіді, ідея кванта ще вимагає розуміння.

Незважаючи на значну кількість проблем, пізнання в атомній фізиці постає абсолютно новим (гносеологічно) досвідом, який у методології науки позначили некласичним. Спостерігач не тільки спостерігає властивості об’єкта, а й визначає, називає ці властивості, які мають сенс не самі по собі, а відповідно до певної ситуації. За словами В. Гейзенберга, «те, з чим ми маємо справу при спостереженні, це не сама природа, а природа, доступна нашому методу ставити питання». Відтак «реальний урок, який ми можемо виносити з принципу доповнюваності – в будь-яких сферах знання, – полягає в констатації багатства і різноманітності реальності, що перевершує образотворчі можливості будь-якої окремо взятої мови, будь-якої окремо взятої логічної структури. Кожна мова здатна виразити лише якусь частину реальності. Наприклад, жоден напрям у мистецтві і в музичній композиції від Баха до Шенберга не вичерпує всієї музики».

Квантова механіка задає нове розуміння складності, об'єднуючи дискретність і безперервність, системність і структурність. Концепція кварків допускає, що просторово вони займають більше місця, ніж утворені ними частинки. Частинка в цьому випадку не «складається з...», а «утворена з...». Розвиваючи ці ідеї, акад. М. А. Марков прийшов до висновку, що елементарні частинки подібні до всесвіту, а всесвіт може взаємодіяти як елементарні частинки.

Отже, при дослідженні мікросвіту з'ясувалося, що адекватне знання можемо отримати не тоді, коли відволікаємося від суб'єкта, від умов пізнання, а коли їх враховуємо. В. Гейзенберг відзначав, що те, як природа відповідає на питання, залежить від того, як ми їх задаємо. Природознавство не просто описує і пояснює природу, воно є частиною нашої взаємодії з нею. У межах некласичної науки було усвідомлено, що «спостереження грає вирішальну роль в атомній події, і що реальність розрізняється залежно від того, спостерігаємо ми її чи ні. Відтак некласична наука вже не допускає цілком об'єктивного опису природи». Вплив людини (як спостерігача) на цьому рівні природи не усунено.

Відповідно до цих уявленькласичний ідеал опису природи виявляється досить обмеженим. Класична наука пояснює рух тіл, параметри яких, включаючи масу, швидкість та ін., знаходяться у дуже вузькому діапазоні величин. Некласична наука відмовилася від основних постулатів позитивістської науковості – фундаменталізму, універсалізму, інтерсуб’єктивності, кумулятивізму. Центральним аспектом науки стали не об'єкти, а стосунки. У пізнанні квантово-механічної реальності складається ситуація утворення проектів реальності. Вже немає сенсу говорити про реальність саму по собі. Реальність мовби розщеплюється на потенційну і актуальну. Актуальна (наявна) реалізована в акті спостереження. Потенційна нами безпосередньо не сприймається, але від цього не менш реальна.

Гносеологічно тональність проблематики видається дуже близькою до її феноменологічного тлумачення. Адже у ранніх своїх роботах Е. Гуссерль зазначав: «Для феноменолога питання про реальність предмета відпадає, оскільки останній не «існує», а «думається», «самовиявляється», «конституюється»... Феноменологія зосереджена на способі виявлення чогось... досліджує питання «як» реальність, залишаючи відкритим питання «що»... Пізнання і є сам світ у процесі власного усвідомлення через людську свідомість... Реальною виявляється текучість одвічного сьогодення, даного не в модусі «тепер», а у всій ширині горизонту».

Принцип доповнюваності через облік умов пізнання ставить питання, як реальність дана в спостереженні. У некласичній науці вчений не сторонній спостерігач, а учасник. Новий досвід мислення можна позначити як перехід від онтологічного геліоцентризму до гносеологічного. У квантовій механіці абсолютно іншого характеру набувають наочність, складність, реальність. Некласична наука повністю відмовляється від тих уявлень, що склалися в декартовій фізиці про існування буття самого по собі. Наслідком цього стала зміна світогляду.

Зміну класичного світогляду дуже детально характеризує вислів акад. Н. Мойсеєва, який згадує про те, як йому доручили виступити з критичною доповіддю про методологію доповнюваності Н. Бора на методологічному семінарі. «Разом з читанням його робіт йшла віра в непогрішність класичного раціоналізму, зникло уявлення про можливість існування Абсолютного Спостерігача, а отже і Абсолютної Істини. Прийняти останнє було для мене особливо важко, а й стало найістотнішим, бо Абсолютна Істина була головним стовпом, на якому тримався мій тогочасний світогляд. Питання про те, як же все відбувається насправді, мені здавалося центральним питанням наукового знання. І відмова від самого питання стала революцією в моїй свідомості. Історія мого прозріння, я думаю, достатньо типова. Наукове мислення дуже консервативне, і ствердження нових поглядів, складання нових методів наукового пізнання, пошуки адекватного уявлення про Істину і формування в розумах учених несуперечливої картини світу відбувалися поволі і дуже непросто».

Реальність, що відкрилася некласичній науці, визначають як мережу взаємозв'язків. Проникаючи в глибини речовини, пише Ф. Капра, ми бачимо не самостійні компоненти, а складну систему відносин між різними частинами єдиного цілого. І в цих відносинах обов'язково фігурує спостерігач. У контексті нового підходу Всесвіт розглядається як мережа взаємопов'язаних подій. Жодна з властивостей тієї або іншої ділянки цієї мережі не має фундаментального характеру; всі вони обумовлені властивостями решти ділянок мережі, загальна структура якої визначається універсальною узгодженістю всіх взаємозв'язків».

Загалом відмова від визнання класичної механіки та заміна її квантово-релятивістськими теоріями привели до формування нової моделі світу, заснованої на ідеях загального зв'язку, мінливості і розвитку.

Механістичність і метафізичність класичної науки замінилися новими діалектичними установками:

Ø   класичний механістичний детермінізм замінився сучасним імовірним детермінізмом, що припускає варіативність картини світу;

Ø   пасивна роль спостерігача й експериментатора в класичній науці замінилася новим підходом, що визначає неодмінний вплив самого дослідника, приладів і умов на проведений експеримент і отримані в ході його результати;

Ø   прагнення знайти кінцеву матеріальну першооснову світу замінилося переконанням у принциповій неможливості зробити це, уявленням про невичерпність матерії;

Ø   новий підхід до розуміння природи ґрунтується на визнанні активності дослідника, який не просто є дзеркалом дійсності, але дієво формує її образ;

Ø  наукове знання більш не розуміється як абсолютно достовірне, але тільки як відносно істинне, яке існує в безлічі теорій, що містять елементи об'єктивно істинного знання, яке руйнує  класичний  ідеал  точного  і  чіткого (кількісно необмежене деталізованого) знання. Цим зумовлена неточність сучасної науки (нечіткість).

Картина постійно мінливої природи переломлюється в нових дослідницьких установках:

Ø  визнання залежності властивостей предмета від конкретної ситуації, в якій він знаходиться;

Ø  відмова від ізоляції предмета від навколишніх впливів, що було властиво класичній науці;

Ø   динамізм – перехід від дослідження рівноважних структурних організацій до аналізу нестаціонарних структур, відкритих систем зі зворотним зв'язком;

Ø  системно-цілісна оцінка поведінки предмета, що визначається як логікою внутрішньої зміни, так і формами взаємодії з іншими предметами.