Структура научного знания

На протяжении всей своей истории люди выработали множество разнообразных способов познания и освоения окружающего мира, из которых самым важным и наиболее эффективным является наука. Становление науки происходило довольно долго и трудно, в борьбе противоположных подходов, идей, в ходе преодоления препятствий, противоречий, сомнений и возникновения все новых вопросов и проблем. Однако, несмотря на трудности процесса становления, с появлением науки в совокупности знаний человека о мире накапливались уникальные открытия и достижения, которые постепенно стали играть все более важную роль в осознании, понимании и преобразовании человеком окружающей действительности.

Под термином «наука» обычно понимается особая сфера деятельности людей, главной целью которой является выработка и теоретическая систематизация объективных знаний о всех сторонах и областях действительности. Множество отдельных научных дисциплин объединяется в две большие группы: фундаментальные и прикладные науки.

Фундаментальные науки – это система знаний о наиболее глубоких свойствах объективной реальности, не имеющая выраженной практической направленности. Эти науки создают теории, объясняющие основы бытия людей; фундаментальные знания этих теорий определяют особенности представления человека о мире и самом себе, т. е. служат основанием для научной картины мира Как правило, фундаментальные исследования проводятся в силу не внешних (социальных) потребностей, а внутренних (имманентных) стимулов. Поэтому для фундаментальных наук характерна аксиологическая (ценностная) нейтральность. Открытия и достижения фундаментальных наук играют главную роль в формировании естественно-научной картины мира, в изменении парадигмы научного мышления. В фундаментальных нау­ках вырабатываются базовые модели познания, выявляются по­нятия, принципы и законы, составляющие основание прикладных наук. К фундаментальным наукам относятся математика, естественные науки (астрономия, физика, химия, биология, антропология и др.), социальные науки (экономика, социология, политология, право и др.), гуманитарные науки (филология, психология, философия, культурология и т. д.).

Прикладные науки, напротив, рассматриваются как система знаний, имеющая выраженную практическую ориентацию. Опираясь на результаты фундаментальных исследований, они стремятся решать конкретные проблемы, связанные с интересами людей. Прикладные науки амбивалентны, другими словами, в зависимости от сферы приложения они могут оказывать как позитивное, так и негативное воздействие на человека, т. е. они ценностно ориентированы. К прикладным наукам относятся: технические дисциплины, агрономия, медицина, педагогика и др.

В то же время сложная и разветвленная система многочисленных по типу современных наук, различаемых по объекту, предмету, степени общности и фундаментальности знания, сфере вольно большого количества эмпирических методов принято выделять несколько наиболее распространенных и широко применяемых. К их числу относятся:

• наблюдение – целенаправленное восприятие явлений объективной действительности;

• эксперимент – наблюдение за объектами и явлениями в специально созданных и контролируемых условиях, чтобы выявить существенные характеристики изучаемого объекта;

• измерение – выявление количественных характеристик изучаемой реальности;

• описание – фиксация средствами естественных или искусственных языков информации об объектах и явлениях;

• сравнение – одновременное выявление соотношения и оценка свойств или признаков, общих для двух и более объектов.

Однако закономерности, открытые на эмпирическом уровне, обычно не позволяют предложить глубоких и обстоятельных объяснений. Поэтому над эмпирическим уровнем науки надстраивается теоретический уровень. Теоретический уровень обеспечивает целостное восприятие действительности, в рамках которого многообразные факты науки укладываются в некоторую единую систему. Сущностью теоретического познания является не только описание и объяснение многообразных фактов и закономерностей, установленных в процессе эмпирических исследований. Теоретический уровень подразумевает использование следующих методов познания:

• моделирование – изучение того или иного явления не непосредственно, а на его специально сконструированной модели в лабораторных условиях;

• формализация – построение абстрактных моделей, раскрывающих сущность изучаемых процессов действительности;

• идеализация – абстрагирование, т. е. мысленное создание понятий об идеализированных объектах, которых в реальном мире не существует;

• интуиция – способность постижения истины путем мысленного озарения.

Разнообразие методов научного познания создает трудности при использовании и при понимании их значимости. Эти проблемы решаются особой областью знания – методологией, т. е. учением о методах. Важнейшей задачей методологии является изу­чение происхождения, сущности, эффективности и других характеристик методов познания.

1.2.2. Системный подход. Отмеченная совокупность методов научного познания не является статичной и неизменной. В науке постоянно появляются новые методы, а уже известные могут в ходе развития науки переходить из одной категории в другую: частные превращаются в особенные, особенные – в общие. Среди новых методов в современной науке все более важ­ное место занимает системный подход.

Под системным подходом в широком смысле слова понимают такой метод исследования окружающего мира, при котором интересующие нас предметы и явления рассматриваются как части или элементы определенного целостного образования. Эти части и элементы, взаимодействуя друг с другом, формируют новые свойства этого целостного образования (системы), отсутствующие у каждого из них в отдельности.

В современной науке в основе представлений о строении материального мира лежит именно системный подход, согласно которому любой объект материального мира может быть рассмотрен как сложное образование, включающее составные части, организованные в целое. Для обозначения этой целостности в науке выработано понятие «система». В современной науке под системой понимают внутреннее (или внешнее) упорядоченное множество взаимосвязанных элементов, проявляющее себя как единое Целое по отношению к другим объектам или внешним условиям.

Понятие «элемент» означает минимальный, далее уже неделимый компонент в рамках системы. Во всех системах связь между ее элементами более устойчива, упорядочена и внутренне необходима, чем связь каждого из элементов с окружающей средой. Элемент является таковым лишь по отношению к данной системе, при других отношениях он сам может представлять сложную систему. Совокупность связей между элементами образует структуру системы. Существует два типа связей между элементами системы: горизонтальные и вертикальные.

Горизонтальные связи – это связи координации между однопорядковыми элементами. Они носят коррелирующий характер: ни одна часть системы не может измениться без того, чтобы не изменились другие части.

Вертикальные связи – это связи субординации, т. е. соподчинения элементов. Они выражают сложное внутреннее устройство системы, где одни части по своей значимости могут уступать другим и подчиняться им.

Степень взаимодействия частей системы друг с другом может быть различной. Кроме того, любой предмет или явление окружающего мира, с одной стороны, может входить в состав более крупных и масштабных систем, а с другой стороны – сам являться системой, состоящей из более мелких элементов и составных частей. Поэтому все предметы и явления окружающего нас мира могут изучаться и как элементы систем, и как целостные системы, а системность является неотъемлемым свойством мира, в котором мы живем. В этом заключается сущность системного подхода.

Рассматривая строение системы, можно выделить следующие компоненты: подсистемы и части (элементы). Подсистемы являются крупными частями систем, обладающими значительной самостоятельностью. Разница между элементами и подсистемами достаточно условна, если отвлечься от их размера. В качестве примера можно привести человеческий организм, безусловно являющийся системой. Его подсистемами выступают нервная, пищеварительная, дыхательная, кровеносная и другие системы. В свою очередь, они состоят из отдельных органов и тканей, которые являются элементами человеческого организма. Но мы можем рассматривать в качестве самостоятельных систем выделенные нами подсистемы, в таком случае подсистемами будут органы и ткани, а элементами системы – клетки. Таким образом, системы, подсистемы и элементы находятся в отношениях иерархического соподчинения.

В рамках системного подхода была создана общая теория систем, которая сформулировала принципы, общие для самых различных областей знания. Она начинается с классификации систем по нескольким основаниям.

В зависимости от структуры системы делятся на дискретные, жесткие и централизованные. Дискретные (корпускулярные) системы состоят из подобных друг другу элементов, не связанных между собой непосредственно, а объединенных только общим отношением к окружающей среде, поэтому потеря нескольких элементов не наносит ущерба целостности системы. Жесткие системы отличаются повышенной организованностью, поэтому удаление даже одного элемента губит всю систему. Централизованные системы имеют одно основное звено, которое, находясь в центре системы, связывает все остальные элементы и управляет ими.

По типу взаимодействия с окружающей средой все системы делятся на открытые и закрытые. Открытые системы – системы реального мира, обязательно обменивающиеся веществом, энергией или информацией с окружающей средой. Закрытые системы не обмениваются ни веществом, ни энергией, ни информацией с окружающей средой. Это понятие является абстракцией высокого уровня и, хотя используется в науке, реально не существует, так как в действительности никакая система не может быть полностью изолирована от воздействия других систем. Поэтому все известные в мире системы являются открытыми.

По составу системы молено разделить на материальные и идеальные. К материальным системам относится большинство органических, неорганических и социальных систем (физические, химические, биологические, геологические, экологические, социальные системы). Также среди материальных систем можно выделить искусственные технические и технологические системы, созданные руками человека для удовлетворения его потребностей. Идеальные системы представляют собой отражение материальных систем в человеческом и общественном сознании. Примером такой системы служит наука, которая с помощью законов и теорий описывает реальные материальные системы, существующие в природе.

Практически для любой системы характерна иерархичность строения: последовательное включение системы более низкого уровня в систему более высокого уровня. Это означает, что отношения и связи в системе при определенном ее представлении сами могут рассматриваться как ее элементы, подчиняющиеся соответствующей иерархии. Это позволяет строить различные, не совпадающие между собой последовательности включения систем друг в друга, описывающие исследуемый материальный объект с разных сторон.

В соответствии с системным подходом в природе все взаимосвязано, поэтому можно выделить такие системы, которые включают элементы как живой, так и неживой природы. Естественные науки, начиная изучение материального мира с наиболее простых, непосредственно воспринимаемых человеком материальных объектов, переходят постепенно к изучению сложнейших структур материи, выходящих за пределы человеческого восприятия и несоизмеримых с объектами повседневного окружения. Применяя системный подход, естествознание не просто выделяет типы материальных систем, но и раскрывает их связь и соотношение.

Понятие системы, как и системный подход в целом, было сформировано в XX в. на основе работ АА. Богданова и Л. фон Бер-таланфи. Известный русский ученый Богданов стал основоположником тектологии (всеобщей организационной науки). Он утверждал, что любой предмет или явление имеет свою цель и устроен в соответствии с ней. Это дает нам основания считать эти предметы и явления организмами и организациями. В природе существует объективная целесообразность, или организованность, являющаяся результатом естественного отбора. Богданов понимал организованность как свойство целого быть больше суммы своих частей, причем, чем больше эта разница, тем выше степень организации.

Известный австрийский биолог-теоретик Л. фон Берталанфи разработал теорию открытых биологических систем, способных достигать своего конечного состояния, несмотря на некоторые нарушения условий своего существования. Он обратил внимание, что есть модели, принципы и законы, применимые к любым системам, независимо от их содержания. Физические, химические, биологические и социальные системы, по его мнению, должны функционировать по одним правилам. Он же первым дал определение системы как совокупности элементов, находящихся во взаимодействии.

1.2.3. Формы научного знания. Сложность научного знания определяется не только наличием в нем уровней и методов познания, но и форм, в которых научные знания получаются, фиксируются и развиваются. К основным формам научного познания относятся факты, проблемы, гипотезы и теории. Их назначение состоит в том, что они раскрывают динамику процесса познания, т. е. движение и развитие знания в ходе исследования или изучения какого-либо объекта.

Фундаментом всего научного знания служат научные факты, с установления которых начинается научное познание. Научный факт – это отражение конкретного явления в человеческом сознании, т. е. его описание с помощью языка науки (например, обозначение, термины). Одним из важнейших свойств научного факта является его достоверность. Чтобы факт считался достоверным, требуется его подтверждение в ходе многочисленных наблюдений или экспериментов. Так, если мы один раз увидели, что яблоко с дерева падает на землю, – это всего лишь единичное наблюдение. Но, если мы фиксировали подобные падения неоднократно, можно говорить о достоверном факте. Подобные факты составляют эмпирический, т. е. опытный, фундамент науки.

К сожалению, сами по себе эмпирические факты и обобщения мало что объясняют. Можно сделать наблюдение, что на Земле любой предмет (а не только яблоки) падает сверху вниз. Но еще один факт отметим, что звезды и планеты, которые мы можем увидеть у себя над головой, на Землю не падают. Выявить разницу между этими событиями, а также объяснить их причину на уровне эмпирического обобщения невозможно. Чтобы это понять, нужно пойти дальше и перейти с эмпирического на теоретический уровень познания. Только на этом уровне становится возможным формулирование законов, являющееся целью науки. Для этого нужно уметь увидеть за многочисленными, часто совершенно непохожими внешне фактами именно существенные, а не просто повторяющиеся свойства и характеристики предметов и явлений.

К числу основных форм теоретического уровня знания относятся проблема, гипотеза и теория.

Проблема определяется как «знание о незнании», как форма знания, содержанием которой является осознанный вопрос, для ответа на который имеющихся знаний недостаточно. Любое научное исследование начинается с выдвижения проблемы, что свидетельствует о возникновении трудности в развитии науки, когда вновь обнаруженные факты не удается объяснить существующими знаниями.

В свою очередь, наличие проблемы при осмыслении необъяснимых фактов влечет за собой предварительный вывод, требующий своего экспериментального, теоретического и логического подтверждения. Такого рода предположительное знание, истинность или ложность которого еще не доказана, называется научной гипотезой. Гипотеза – это знание в форме предположения, сформулированного на основе ряда достоверных фактов. По своему происхождению гипотетическое знание носит вероятностных, а не достоверный характер и поэтому требует обоснования и проверки. Если в ходе проверки содержание гипотезы не согласуется с эмпирическими данными, то гипотеза отвергается. Если же гипотеза подтверждается, то можно говорить о той или иной степени вероятности гипотезы. Чем больше найдено фактов, подтверждающих гипотезу, тем выше ее вероятность. Таким образом, в результате проверки одни гипотезы становятся теориями, другие уточняются и конкретизируются, третьи отбрасываются как заблуждения, если их проверка дает отрицательный результат. Решающим критерием истинности гипотезы служит практика во всех своих формах, а вспомогательную роль здесь играет логический критерий истины.

Выдвижение ряда гипотез является одним из самых сложных дел в науке. Ведь они не связаны прямо с предшествующим опытом, который лишь дает толчок к размышлениям. Огромную роль играют интуиция, талант, отличающие настоящих ученых, имена которых мы знаем по школьным учебникам. Интуиция важна так же, как и логика. Ведь рассуждения в науке не могут служить доказательствами. Вернее, рассуждения должны исходить из истинных посылок. Однако, даже если посылки верны, рассуждения ничего не говорят об истинности самих посылок. Выбор посылок связан с практическим опытом и с интуицией ученого, который из огромного множества эмпирических фактов и обобщений должен выбрать действительно важные. А затем ученый должен выдвинуть предположение, объясняющее эти факты, а также целый ряд явлений, еще не зафиксированных в наблюдениях, но относящихся к этому же классу событий. При выдвижении гипотезы принимается во внимание не только ее соответствие эмпирическим данным, но и требования простоты, красоты и экономии мышления.

В случае своего подтверждения гипотеза становится теорией. Теория – это логически обоснованная и проверенная на практике система знаний, дающая целостное отображение закономерных и существенных связей в определенной области объектив ной реальности. Главная задача теории заключается в том, чтобы описать, систематизировать и объяснить все множество эмпирических фактов. Иными словами, теория представляет собой систему истинного, уже доказанного, подтвержденного знания о сущности явлений, высшую форму научного знания, всесторонне раскрывающую структуру, функционирование и развитие изучаемого объекта, взаимоотношения всех его элементов, сторон и связей.

Научная теория – это развивающаяся система знания, главными элементами которой являются принципы и законы. Принципы – это наиболее общие и важные фундаментальные положения теории. В теории принципы играют роль исходных, основных и первичных посылок, образующих фундамент теории. В свою очередь, содержание каждого принципа раскрывается с помощью законов, которые конкретизируют принципы, раскрывают механизм их действия, логику взаимосвязи вытекающих из них следствий. На практике законы выступают в форме теоретических утверждений, раскрывающих общие связи изучаемых явлений, объектов и процессов.

Раскрывая сущность объектов, законы их существования, взаимодействия, изменения и развития, теория позволяет объяснять изучаемые явления, предсказывать новые, еще не известные факты и характеризующие их закономерности, прогнозировать поведение изучаемых объектов в будущем. Таким образом, теория выполняет две важнейшие функции: объяснение и предсказание, т. е. научное предвидение.

1.2.4. Научная картина мира. Результаты познания окружающего мира отражаются и закрепляются в сознании человека в виде знаний, умений, навыков, типов поведения и общения. Совокупность результатов познавательной деятельности человека образует определенную модель, или картину мира. В истории человечества было создано и существовало довольно большое количество самых разнообразных картин мира, каждая из которых отличалась своим видением мира и специфическим его объяснением. Однако самое широкое и полное представление о мире дает научная картина мира, которая включает в себя важнейшие достижения науки, создающие определенное понимание мира и места человека в нем. В нее не входят частные знания о свойствах различных конкретных явлений, о деталях самого познавательного процесса. Она не является совокупностью всех знаний человека об объективном мире, она представляет собой целостную систему представлений об общих свойствах, сферах, уровнях и закономерностях реальной действительности. По своей сути научная картина мира – это особая форма систематизации знаний, качественное обобщение и мировоззренческий синтез различных научных теорий.

Будучи целостной системой представлений об общих свойствах и закономерностях объективного мира, научная картина мира существует как сложная структура, включающая в себя в качестве составных частей общенаучную картину мира и картины мира отдельных наук (физическая, биологическая, геологическая и т. п.). Картины мира отдельных наук, в свою очередь, включают в себя соответствующие многочисленные концепции – определенные способы понимания и трактовки каких-либо предметов, явлений и процессов объективного мира, существующие в каждой отдельной науке.

Основой современной научной картины мира являются фундаментальные знания, полученные прежде всего в области физики. Однако в последние десятилетия прошлого века утверждается мнение, что в современной научной картине мира лидирующее положение занимает биология. Это выражается в усилении влияния, которое оказывает биологическое знание на содержание научной картины мира. Идеи биологии постепенно приобретают универсальный характер и становятся фундаментальными принципами других наук. В частности, в современной науке такой универсальной идеей является идея развития, проникновение которой в космологию, физику, химию, антропологию, социологию и т. д. привело к существенному изменению взглядов человека на мир.

Понятие научной картины мира – одно из основополагающих в естествознании. На протяжении своей истории оно прошло несколько этапов развития и, соответственно, формирования научных картин мира по мере доминирования какой-либо отдельной науки или отрасли наук, опирающейся на новую теоретическую, методологическую и аксиологическую систему взглядов, принятых в качестве основания решения научных задач. Подобная система научных взглядов и установок, разделяемая преобладающим большинством ученых, называется научной парадигмой. Применительно к науке термин «парадигма» в самом общем понимании означает совокупность идей, теорий, методов, концепций и образцов решения различных научных проблем. В науковедении принято рассматривать парадигмы в двух аспектах: эпистемическом (теоретико-познавательном) и социальном. В эпистемическом плане парадигма представляет собой совокупность фундаментальных знаний, ценностей, убеждений и технических приемов, выступающих в качестве образца научной деятельности. В социальном отношении парадигма определяет целостность и границы научного сообщества, разделяющего ее (парадигмы) основные положения.

На уровне парадигмы формируются основные нормы отграничения научного знания от ненаучного. В период господства в науке какой-либо парадигмы происходит относительно спокойное развитие науки, но с течением времени оно сменяется формированием новой парадигмы, которая утверждается посредством научной революции, т. е. переходом на новую систему научных ценностей и миропонимания. В результате смены парадигмы происходит смена стандартов научности. Философское понятие парадигмы является продуктивным при описании базовых теоретико-методологических основ научного изучения мира и часто используется в практике современной науки и разработке новых концепций в естествознании.