CC BY
77
« онцепции современного ест ест вознания» и «Философия науки» -к взаимодействию учебных дисциплин
В. Г. БУДАНОВ
Два года назад для всех аспирантов и соискателей был введен обязательный экзамен «История и философия науки». Причем, если «История науки» сдается по профильной специализации аспиранта (физика, экономика, психология и т.д.) и обычно изучается в вузовских курсах профильного образования, то «Философия науки», охватывая все разделы науки, концепции ее развития, типологию, методологию, генезис науки, ее социокультурные аспекты, читается как дисциплина послевузовского образования для аспирантов. Редким исключением являются сту-денты-философы, они действительно слушают курсы «История и философия науки» (далее ИФН). В этой связи для большинства гуманитариев, как аспирантов, так и лекторов, уникальное значение имеет базовый курс «Концепции современного естествознания» (далее КСЕ). Он введен для всех социально-экономических и гуманитарных специальностей вузов России более десяти лет назад, на его материалы и концепции, несомненно, можно и нужно опираться в курсах ИФН. Сегодня в большинстве учебных
т
1
1Р
■1 Йф! м| |
5!
о.
ч
ф
(13
¡11
111! I®:
ш
1!
■ si
«I
a
Ф
•e-
iO
программ общие курсы по философии и КСЕ - единственные предтечи и основы аспирантского курса по философии науки.
Важно отметить, что при создании концепции дисциплины КСЕ, а я являюсь одним из ее разработчиков, в основу данного курса уже были заложены многие цели и мотивы, присущие ИФН. Общими прежде всего являются такие вопросы: характеристики научного метода, развитие науки в контексте культуры, научные революции, наука и современная цивилизация и т.д. Но только знание фактического, предметного материала наук помогает проиллюстрировать основные положения и этапы становления философии науки. И философия науки в своем развитии в значительной степени обращалась именно к естествознанию, особенно к физике. В данной статье я попытаюсь описать свое видение и опыт конструктивного взаимодействия этих дисциплин, что, надеюсь, будет полезно лекторам.
Обратимся к учебникам и программам. Для дисциплины ИФН современных учебных пособий пока совсем немного, но написаны они добротно известными философами и методологами науки, такими как B.C. Степин, В.А. Горохов,
JI.A. Микешина, A.JI. Никифоров, В.М. Розин, М.А. Розов, В.А. Рузавин и другими, в качестве базового пособия рекомендован учебник B.C. Степина1. Программа по этой дисциплине, видимо, еще будет уточняться и обсуждаться", хотя подобные курсы читаются не одно десятилетие3. Для дисциплины КСЕ ситуация намного сложнее, и далеко не каждый учебник КСЕ может помочь в изучении философии науки. Существуют десятки пособий, чаще всего поверхностных, неполных, неточных, среди которых лишь немногие могут быть использованы в курсах ИФН. Это связано и с объемами курсов: от 10-30 аудиторных часов для заочного отделения до 60-120 аудиторных часов для дневного. Из доступных сегодня профессиональных и в методологическом, и в содержательном отношении можно назвать учебники Т.Я. Дубнищевой4 и В.М. Найдыша5, которые рассчитаны на курсы КСЕ с большим объемом часов. Они могут использоваться и для изучения ИФН.
Особая ситуация сложилась с программами по КСЕ. Сегодня существуют две примерные государственные программы по КСЕ. Первая программа 1995 г.6
1 Степин B.C. Философия науки. М., 2006.
См.: Розин В.М. Опыт построения методологического курса-навигатора для учебной темы «История и философия науки» // Эпистемология и философия науки. 2004. № 2.
См.: Степин B.C., Горохов В.Г., Розов М.А. Философия науки и техники. М., 1995.
Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания. М., 2005.
5 Найдыш В.М. Концепции современного естествознания. М., 2007.
6 Буданов В.Г., Мелехова О.П., Суханов А.Д. Примерная программа дисциплины «Концепции современного естествознания». М., 1995.
в своей основе несет идею представления концепций современного естествознания в духе Дж. Холтона7 - как развития сквозных тематических структур, дающих особый способ видения, структурирования научной картины мира. Но при всей оригинальности и краткости такого способа предъявления общенаучных онтологий, как выяснилось в процессе преподавания, не удается в полной мере раскрыть генезис научного знания, его парадигмальные сдвиги, междисциплинарные прививки, исторический и социокультурный контексты. Эта программа сегодня более подходит для кратких курсов КСЕ, а в объемных курсах приходится дополнительно вводить большой раздел по истории науки. Наша вторая программа по КСЕ 2000 г. под редакцией B.C. Сте-пина* естественным образом следует логике исторического развития научного знания, драме его идей и намного больше корреспондирует с курсом ИФН, однако и она рассчитана на большие объемы часов.
Опыт десятилетнего авторского прочтения курсов КСЕ по обеим программам в объемах от 10 до 120 аудиторных часов побудил меня создать смысловое универсальное ядро, которое могло бы наращиваться в зави-
симости от объема курса. Ядро представляет собой когнитивно-генетическое граф-описание процессов эволюции дисциплинарного знания физики - наиболее сложного и объемного раздела курса, который укладывается в 2-4 лекции9. Оно может быть фактуальной канвой для иллюстрации этапов развития философии науки и ее концептуальных схем в курсах ИФН, причем акценты теперь переносятся с предметной стороны вопроса на методологическую, ценностную, социокультурную. Ниже мы сочли полезным привести это содержательное ядро с дополнительными философ-ско-научными комментариями. Предлагаемая методология междисциплинарного согласования носит пропедевтический характер и может быть использована также и в школьных курсах, и в обзорных лекциях для естественников-профессионалов, и в курсах по философии и истории науки - как постнеклассическая модель развития науки в контексте культуры и междисциплинарных коммуникаций.
Модель эволюции дисциплинарного
знания физики в курсах КСЕ и ИФН
Рассмотрим причины возникновения и роста дерева ча-
7 См.: Холтон Дж. Тематический анализ науки. М., 1981.
Буданов В.Г., Мелехова О.П., Степин B.C. Примерная программа дисциплины «Концепции современного естествознания». М., 2000.
4 См.: Буданов В.Г., Мелехова О.П. Концепции современного естествознания. М., 1999; Буданов В.Г. Эволюция дисциплинарного знания как процесс междисциплинарного согласования // Синергетическая парадигма. М., 2003. С. 331-340; Буданов В.Г. Методология синергетики в пост-неклассической науке и в образовании. М., 2007.
if
:
■■ \ В.Г.БУДАНОВ
Рй
я
11
||1
О.
с£
Ф ГО
стных дисциплин точного естествознания. Начало его формообразования связано в первую очередь с именем И. Ньютона, заложившего фундамент дисциплинарного здания науки Нового времени, этажи которого мы и сегодня продолжаем надстраивать. Классическая наука рождалась из целостной натурфилософской картины мира, свойственной и Аристотелю, и ученым Возрождения. Ведь не случайно основной труд Ньютона назывался «Математические начала натуральной философии», хотя уже содержал новые методологические и мировоззренческие принципы, называемые сегодня научными. Так, для натурфилософии не были характерны ни идеи законов природы, ни нормы экспериментальной проверяемости гипотез или математической доказательности теорий; все это обретает ценность и становится научной нормой лишь в ХУП-ХУШ вв. благодаря трудам Ф. Бэкона, Р. Декарта, Г. Галилея и Ньютона . Натурфилософские картины мира, претендуя на всеобщность, страдали повсствовательностью и умозрительностью построений, при этом господствовал не причинно-следственный детерминизм описания явлений, а корреляционная причинность, присущая обыденному сознанию и астрологии.
Изгнание плохо обоснованных метафизических сущностей и принципов из науки, таких как
теплород, флогистон, разного рода электрические и магнитные флюиды, и стало основным мотивом построений позитивистов первой волны О. Конта, Дж. С. Милля, Г. Спенсера, поднявших голос не только против теологии, но и философии (точнее, философия должна была стать «позитивной», научной философией). В то время полагалось, что абсолютная истина лежит на поверхности и достаточно проверить дедуктивные методы наблюдением, как мы ее постигнем. Вероятно, поэтому так легко возник социальный физи-кализм. Сегодня мы понимаем, что это было лишь начало долгого пути рефлексии над научным методом, а метафизические сущности, против которых не возражали отцы-основатели, с современных позиций являются теоретическими идеализациями, неплохо описывающими ограниченный круг эмпирических фактов. Например, теория флогистона прекрасно описывает задачи калориметрии, обмена тепла и фазовых переходов без совершения механической работы (вспомните задачи по тепловому балансу 7 класса). Однако среди метафизических есть и поистине грандиозные универсальные принципы, например вариационный принцип наименьшего действия, из которого следуют все законы динамики и законы сохранения современной физики.
10 См.: Гайденко П.П. Эволюция понятия науки (ХУП-ХУШ вв.): формирование научных программ Нового времени. М, 1987; Микешина Л.А. Философия науки. М., 2005.
классика.
Комплексы ощущений и
первичная дисциплинарная дифференцировка
Научное дисциплинарное знание возникает как проекция научного метода на определенную сферу предметной деятельности первоначально в области естествознания. Первичное дисциплинарное членение общенаучного поля натурфилософских представлений происходит по основанию комплексов человеческих ощущений (Э. Мах, Р. Авенариус, М. Планк). Конечно, эта тема восходит еще к И. Канту. Следует сразу оговориться, что из пяти чувств точное естествознание (физика) не использовало два - обоняние и вкус. Этот комплекс ощущений издревле является основой анализа, идентификации веществ и лежит в базисе химии, ставшей точной наукой довольно поздно.
В физических трудах Ньютона - Аристотеля Нового времени мы находим три фундаментальных раздела: механика, оптика, теплота. Основным, безусловно, является механика, использующая самый мощный комплекс ощущений: осязание, зрение, слух. Все они в различной степени позволяют ориентироваться в пространстве и воспринимать относительные перемещения тел (мышечное чувство, координация движений, направление на источник звука и света, бинокулярное зрение, стерео слух и т.д.). Видимо, эти качества являлись наиболее важными с эволюци-
онной точки зрения в животном мире, надежность которых обеспечивалась развитием по нескольким каналам восприятия. Кроме того, осязающие бароре-цепгоры позволяют оценивать величину воздействия тела при контакте с ним, что дает нам возможность апеллировать к интуиции силовых воздействий. В оптике также очевидна роль зрения, в том числе цветового; а в разделе «теплота» значима роль осязания, точнее терморецепторов, которые реагируют на поток тепла через них.
Ньютоновская тройка дисциплин есть база классической физики или физики макромира, т.е. мира, доступного нашим органам чувств или приборам, усиливающим, утончающим, продолжающим наши комплексы ощущений. В этом мире справедлива интуиция здравого смысла, а точнее здоровых чувственных восприятий. Эта физика видимо будет существовать всегда, так как за редким исключением хорошо объясняя-ет доступную нам область явлений.
Однако если кто-то сомневается, что эта чувственная опо-средованность играет решающую роль в приоритетах формирования дисциплин, пусть представит, с чего бы начиналась наука в цивилизации дельфинов. В плотной вязкой среде, под водой вы бы постоянно сталкивались с проблемой поддержания движения за счет приложения силы: закон Аристотеля (скорость пропорциональна силе) был бы почти увековечен, а движение по инерции было бы
®
йщш
111!
1!
о.
се
О
-е-
(О
м
1:
иШЙ 11
а
й)
■е-
почти непредставимо. Скорее, были бы созданы начала гидродинамики, много позже галиле-евская революция потребовала бы интеллектуальных сверхусилий и воспринималась бы как рождение неклассической физики, не говоря уже о том, что вместо оптики развивалась бы акустика. Заслуга позитивизма второй волны, эмпириокритицизма Маха, состоит именно в том, что, настаивая на процедурах сведения эксперимента к чувственному опыту, Мах высветил все операциональные этапы измерения и введения первичных физических понятий, что явилось прекрасной школой для А. Эйнштейна, Н. Бора, В. Гейзенберга в процессе создания неклассической физики. Хотя нападки на ненаблюдаемые метафизические сущности вроде абсолютного пространства Ньютона, законов сохранения или неделимых атомов могли показаться тогда карикатурными, но некоторые из них действительно вскоре были заменены другими метафизическими сущностями, но уже из теории относительности и квантовой механики.
Дисциплинарный рост,
культурная и технологическая экспансия
Ньютоновская классическая парадигма, несмотря на сопротивление многих авторитетных
ученых, в течение века полностью завоевала континент, в том числе благодаря культурному резонансу в гуманитарной сфере. Ярким проповедником новой механики в светских салонах был Вольтер, существовало даже общество ньютонианских дам, возник феномен социального физикализма - метафорического переноса образов механических процессов в общественную сферу (О. Конт), стали популярны идеи социальной инженерии. Преподавание в университетах ньютоновской механики приняло повсеместный характер. Сегодня мы понимаем, что простейшие формы законов физики единственно возможны и отражают естественный способ мышления, порождающий грамматики любого языка". Видимо, с этим связано столь сильное влияние науки на культуру вообще. Эти идеи восходят еще к И. Канту, затем они манифестируют у Л. Витгенштейна и неопозитивистов Венского кружка12, а в конце XX в. их развивают в новых структурных аспектах лингвисты и физики Н. Хомский, Ю.И. Кулаков и др.
Механика Ньютона (по сути механика материальных точек) очень скоро обрастает корпусом прикладных и теоретических дисциплин, происходит ее внутренняя дифференцировка по основанию различных формальных методов и технологи-
См.: Кулаков Ю.И., Владимиров Ю.С., Карнаухов A.B. Введение в теорию физических структур и бинарную геометрофизику. М., 1992; Буданов В.Г. Когнитивная физика или когнитивная психология // Событие и смысл. М„ 1998.
12 См.: Никифоров А.Л. Философия науки. М., 2006.
ческих сфер приложения. Возникают механика теоретическая (гамильтонова и лагранжева), небесная механика, механика абсолютно твердого тела, механика сплошных сред (гидро- и аэро-), механика машин и механизмов, строительная механика, сопротивление материалов и т.д. Все это поддерживало и стимулировало машинную технологическую революцию, развитие мануфактурного производства раннего капитализма, а сегодня - львиную долю инженерных знаний.
Наука о тепловых явлениях преодолевает представление о теплоте как некой жидкости (флогистоне), передаваемой от одного тела к другому. Она объединяет механическую работу и тепловую энергию единым законом сохранения - первым началом термодинамики. Это позволяет описать взаимопревращения механической и тепловой энергии, заложить тем самым основы паровой технологической революции в промышленности и на транспорте. Тепловые машины-двигатели можно устанавливать теперь где угодно, например, вблизи источников сырья или в местах проживания работников, что приводит к концентрации промышленности в городах. Век водяных и ветряных двигателей проходит. Открытие второго и третьего законов термодинамики превращает науку о теплоте, называемую сегодня термодинамикой, в одну из самых изящных и самодостаточных теорий.
Оптика также обнаруживает единство природы с кру-
гом электромагнитных явлении (дальнодействие электрических и магнитных сил), интенсивно изучаемых в XIX в., и оказывается частным разделом электромагнетизма Д. К. Максвелла. Следует отметить, что для восприятия электромагнитного поля (за исключением световых частот) мы уже не имеем органов чувств, поэтому концепция электромагнитного поля наиболее сложная для понимания и фактически является окном в мир неклассической физики. Это же можно было бы сказать и о гравитации, но Ньютон закон тяготения исторически свяжет с механикой, а не с электромагнетизмом, последняя идея через два века будет принадлежать Г. Калуце и Ф. Клейну.
Теория электричества заложила третью технологическую революцию: электрическую энергию можно передавать по проводам от электростанций и затем преобразовывать вновь в механическую или тепловую энергию. Фактически происходит первая информационная революция, хотя термина «информация» еще не было. Новые информационные технологии -проволочный и беспроволочный телеграф. Все это необыкновенно ускоряет средства коммуникации, создает на рубеже нашего века динамичную техногенную цивилизацию.
Итак, дисциплинарный треугольник классической физики, классической научной парадигмы, возникший как дисциплинарная дифференцировка натурфилософских представлений по комплексам ощущений, не-
я
5 а ее о
■е-
ГС
6 Зак. 1223
81
ш ш
Щл
¡11
1
№
«1 а
СС
Ф
-е-
го
плохо обслуживает многие инженерные дисциплины и объясняет наши чувственные образы внешнего мира, подкрепляя интуицию здравого смысла. При этом на протяжении всей истории классической науки основными будут образы механических процессов и объектов -частиц, волн в средах и телах, силовых полей. В теплоте сначала применяли гидродинамический образ жидкости, затем образ хаотически движущихся корпускул-молекул. Свет считали то потоком частиц, отражающихся от поверхности зеркала по законам упругого удара, как мячики, то волной механических колебаний некой среды (эфира).
Словом, ньютоновская механика была истоком и идеалом классической науки, явно или неявно переводила на свой язык все другие разделы физики. Однако в XX в. ситуация коренным образом изменилась.
Неклассика.
Пределы дисциплинарного
роста как границы
междисциплинарного
согласования
В конце XIX в. возникает ощущение триумфа классической физики, гарантирующей прогресс человечества на долгие времена. Но ситуацию омрачали немногочисленные проблемы в областях перекрытия дисциплин, которые, казалось, вот-вот будут решены. Однако совместное использование понятийного аппарата и методов двух дисциплин при описании комплекс-
ных феноменов требует их непротиворечивости. Так, в любой многодисциплинарной науке рано или поздно возникает процедура междисциплинарного согласования, иногда ассоциируемая с синтезом дисциплин (биофизика, физическая химия и т.д.). Согласование может завершиться констатацией отсутствия противоречий, если найден удачный язык перевода, либо попыткой редуцировать понятия одной дисциплины к понятиям другой (к чему всегда тяготело механистическое видение мира), либо пересмотром онтологии обеих дисциплин. Отметим, что в математике подобным образом определяют гладкое многообразие: окрестности-карты его соседних точек должны иметь правила согласования своих координат в областях перекрытия, лишь тогда удается создать единый атлас многообразия, картографировать его.
В том случае, когда основания дисциплин вступают в противоречие, возникает граница согласования, принципиальный разлом целостности научного описания. Негладкость, сингулярность многообразия. Его преодоление возможно за счет создания новой дисциплинарной картины, обладающей большей размерностью (что позволяет пройти над разломом), но совпадающей с прежней эмпирической реальностью в областях, ранее объяснимых. Так рождается новая парадигма, так произошло рождение неклассической физики на попарных противоречиях трех базовых разделов классической парадигмы,
так как классическии синтез не состоялся.
Тупики классического
синтеза.
Рождение дисциплин
неклассической науки
Постулаты и понятия неклассической науки зачастую лежат за границами обыденных представлений и чувственного опыта, и, не опираясь больше на комплексы ощущений, скорее противоречат привычному здравому смыслу. Она рождается из потребностей преодоления противоречий между разделами классической физики, из феноменов, требующих междисциплинарного рассмотрения. Принято считать, что неклассическая наука есть физика микро- и мегамира, физика огромных скоростей, масс, расстояний либо, напротив, микромасштабов атомных и субатомных явлений. Однако это лишь половина правды, существует множество макроявлений, доступных непосредственному наблюдению, которые объяснимы лишь с помощью неклассической физики. Например, химические и агрегатные превращения веществ, излучение света звездой и лампочкой накаливания, причина многообразия красок этого мира и отклонение перигелия Меркурия. Именно макрофеномены спровоцировали рождение новой парадигмы, хотя корни этих явлений действительно следует искать в микро- и мегамире.
Теория относительности -релятивизм - возникает из попытки примирить механику и
оптику, точнее электромагнетизм, на классе явлений, где существенны движения зарядов либо сред, в которых распространяются электромагнитные поля. Пытались представить световую волну как колебания гипотетической среды - «эфира», - не удалось. Впервые за двести лет ньютоновская механика требовала изменения, а с нею должны были измениться и классические представления о пространстве и времени. В этой внутридисциплинарной революции победила электродинамика Максвелла-Лоренца, механика Ньютона трансформировалась в механику Эйнштейна.
Теория Эйнштейна выстроена в лучших картезианских традициях, в форме аксиоматической теории, хотя и с подробнейшим анализом эмпирических процедур в духе Маха. Поразительно, что для обоснования теории относительности Эйнштейну потребовалось лишь два простых постулата: постоянство скорости света во всех инерци-альных системах отсчета (принцип инвариантности) и неизменность всех законов природы при наблюдении относительно разных инерциальных систем отсчета (принцип относительности, хотя тоже сформулированный как принцип инвариантности). И по сей день это самая красивая теория, подтверждаемая всеми экспериментами (в пустом пространстве).
Для современников его теория долгое время была символом непостижимости новой науки, за ее сюжеты взялись писатели-фантасты и философствую-
В
ii
I ;'!
:
! ■ '
И
я
II
I ш
а ч
Ф
«е-<0
Сх2
В. Г. БУДАНОВ
и'1
Шмя
i и
Ш®
11 i
а ч ф
■е-
т
щие журналисты, возвестившие век относительности всего на свете. Столь радикальный подход исключает допущение абсолютности пространства и времени Ньютона. Он делает относительными к выбору систем отсчета понятия длин и интервалов, понятия одновременности, которые ранее были инвариантны. Ее следствия зачастую формулируются как парадоксы, например, излюбленный фантастами парадокс - астронавт возвращается из звездного путешествия на Землю, на которой за время его отсутствия прошли века. И именно эти факты разрушения инвариантов в первую очередь ассоциировались в общественном мнении с теорией относительности, часто называемой просто релятивизмом.
Однако в теории относительности не меньшую роль играют и понятия инвариантности, постоянства свойств при смене систем отсчета, например, релятивистский интервал - длина четырехмерного вектора в пространстве Минковского разбивает все пары событий по критерию возможности причинно-следственных связей, т.е. теория относительности не разрушает причинно-следственную ткань нашего мира, а рождает интуицию единого, относительного к средствам наблюдения четырехмерного пространства-времени. Все это почти не осознавалось общественным мнением, и теория относительности надолго создала комплекс неполноценности у обывателей, обре-
ла ореол науки для избранных, что также в конечном счете способствовало расколу культуры.
Релятивистская энергия тела определяется теперь не с точностью до константы, как в механике Ньютона, но для неподвижного тела равна его энергии покоя, пропорциональной массе. Это позволяет наблюдать удивительные переходы части энергии покоя ядер и субъядерных частиц в кинетическую энергию их движения и, наоборот - рождение и аннигиляцию материи (массы), рождение новых частиц микромира. В этом принцип работы ядерного реактора и ядерного оружия, основа самой великой и драматичной атомной технологической революции XX в.
Теория относительности открыла эпоху неклассической науки13, показав принципиальную неустранимость влияния средств наблюдения (выбора системы отсчета) на физические наблюдаемые результаты.
Квантовая теория возникает при попытке объяснить законы излучения нагретых тел (излучение абсолютно черного тела). Это область совместного проявления теплоты и электромагнетизма, теперь на их пересечении возникло неразрешимое для классики противоречие. Однако теоретическое рассмотрение редуцирует эту задачу на микроскопическом уровне к проблеме излучения атомов. В 1900 г. Планк вводит понятие кванта и блестяще решает проблему аб-
1 См.: Степин В.С. Теоретическое знание. М., 2000.
солютно черного тела. В 1905 г. Эйнштейн при объяснении явлений фотоэффекта вводит понятие о фотонах - неделимых частицах света. В 1913 г. Бор выдвигает постулаты квантования орбит электронов в атомах, а в 1923 г. Луи де Бройль постулирует всеобщую волновую природу материи. Каждая из этих сумасшедших идей порождала свою исследовательскую программу (в смысле И. Лака-тоса), они конкурировали, стимулировали и поглощали друг друга. Некоторые из них существуют до сих пор, как ручейки вдали от копенгагенского мэйн-стрима. Тем самым, в конечном счете все квантовые явления должны основываться на новой механике микрочастиц, отличной от классической механики Ньютона, и на новой квантовой теории электромагнетизма, ведущей к корпускулярно-вол-новым представлениям. Квантовая механика еще более непривычна для нас, чем теория относительности: энергия микросистем меняется скачками; понятия траектории движения микрочастицы не существует, а сама частица проявляет то волновые, то корпускулярные свойства; нельзя одновременно сколь угодно точно измерять некоторые физические величины и т.д.
В этой внутридисциплинар-ной революции мы имеем существенно иной тип трансформации. Обе противоречащие друг другу дисциплины (механика и электродинамика) радикально трансформируются, нет победителя, есть новые квантовые поля и квантовые частицы. Более
того, теория строится не аксиоматически, это будет сделано лишь Э. Шредингером, В. Гейзенбергом, П. Дираком в 1925-1927 гг., а как набор сумасшедших гипотез, которые надеются обосновать в будущем. Это классическое обоснование окажется невозможным в принципе, что подтверждает теорию Т. Куна о несоизмеримости парадигм. Более того, подробный анализ процедур квантовых измерений показывает, что квантовое измерение неустранимо творит реальность (принципы дополнительности и неопределенности Бора и Гейзенберга), да еще в некотором вероятностном смысле. Поэтому квантовая онтология оказывается неадекватной обычному здравому смыслу, непредставимой в механистической картине мира, иногда говорят о неполноте ее онтологий. Интересно отметить, что матричный подход Гейзенберга к квантовой механике почти точно повторяет идеи логических позитивистов о необходимости пользоваться только непосредственно наблюдаемыми величинами, применяя протокольные записи. Но гейзен-берговы матрицы операторов физических величин и есть подобного рода протокольные таблицы. Гейзенберг всю жизнь будет считать свое описание квантовой теории самым адекватным, так как оно содержит меньше всего метафизических образов, хотя, как доказал Дж. фон Нейман, математически все описания были эквивалентны.
Однако квантовая механика содержит в себе классическую,
Ль
НИПП
НИИ
О,
С£
Ф
■е-<0
м
т.е. в своем предельном случае (постоянная Планка стремится к нулю) переходит в классическую, тем самым, законы нашего мира - огрубленные законы микромира (так называемый принцип соответствия). Это, кстати, говорит о том, что принцип несоизмеримости Куна справедлив лишь в одну сторону: классику можно объяснить из неклассики, но не наоборот.
Квантовый мир нельзя понять в том смысле, что его нельзя представить в обычных (механических) образах, в него надо поверить, а затем привыкнуть. Планк, имея в виду это свойство физики микромира, говорил, что научные оппоненты не переубеждаются, а вымирают, после чего новая парадигма без груда усваивается последующими поколениями студентов.
Именно квантовая физика объяснила строение атома и обосновала таблицу Менделеева, сделав химию точной наукой, объяснила спектры излучения атомов и молекул, механизмы радиоактивного распада ядер и химической связи. С квантовой теорией, так или иначе, связаны все технологические революции и высокие технологии XX в.
Статистическая физика рождается при разрешении противоречия между механикой и теплотой. Дело в том, что механические законы обратимы во времени. В замкнутых системах это приводит к закону сохранения энергии. Для явлений теплопроводности и вообще явлений переноса - диффузии, вяз-
кости - процессы оказываются необратимыми. Невозможно увидеть самопроизвольное нагревание остывшего утюга, самопроизвольный разгон застрявшего в болоте тела или собирание во флакон испарившихся духов. Эта проблема разрешается на микроскопическом уровне при введении описания тепловых процессов как процессов очень большого числа частиц - атомов и молекул вещества. При этом макросистема состоит из офомного количества микрочастиц и на языке обычной механики содержит фантастический объем избыточной, ненаблюдаемой информации. Привычные наблюдаемые макропараметры (давление, температура, плотность) есть лишь усредненные значения микрохарактеристик частиц. Идеи применения теории вероятности для сведения тепловых процессов к механическим легли в основу молекулярно-кинетической теории Максвелла-Больцмана в конце XIX в. и обобщены Дж. Гиббсом в статистической физике в начале XX в.
В этой внутридисциплинар-ной революции мы находим третий тип снятия противоречия. Здесь не изменилась ни механика, ни молекулярно-кине-тическая теория, но были подробно, в духе эмпириокритицизма, проанализированы сами понятия наблюдаемой необратимости. Оказалось, что противоречие снимается, если полагать тепловые явления также обратимыми, но расчетное время возврата оказывается фантастически велико, а вероятность
ничтожно мала. Тем самым, неклассический характер новой дисциплины имманентен, ее средства наблюдения также творят реальность. Здесь показательно драматическое отношение к нарождающейся статистической физике двух гениев эпохи - Л. Больцмана и А. Пуанкаре, последний отстаивал детерминистические позиции. Пуанкаре публично не рекомендовал читать работы Больцмана, что, предположительно, могло явиться одним из мотивов его самоубийства.
Статистическая физика заложила фундамент понимания молекулярных процессов классических жидкостей и газов, технической термодинамики, легла в основу химических технологий нашего века, ее методы широко применяются в смежных дисциплинах.
Первая четверть XX в. ознаменовалась тремя внутридисци-плинарными революциями в физике, происходящими по трем разным типам сценариев, однако новые теории в своих предельных состояниях (принцип соответствия) переходят в классические прообразы, тем самым, рождение новой неклассической физики, по Куну, является общедисциплинарной революцией во всей физике.
междисциплинарное согласование в неклассической физике
Можно ли считать физику наукой завершенной? Конечно, нет. Процесс согласования дисциплин неклассической физики
постоянно продолжается, он очень продуктивен и именно он задает передний край фундаментальной науки и поставляет ультрасовременные технологии. Идея дальнейшей классификации нам уже знакома - попарное пересечение дисциплинарных областей. Их снова три.
1. Квантовая релятивистская теория (квантовые поля, элементарные частицы, ядра). Возникает при попытке проникнуть в глубины микромира. Чем меньше размер квантовой системы, тем, согласно принципу неопределенности, больше возможные энергии и скорости ее компонент. Поэтому, начиная с ядерных и меньших пространственных масштабов, релятивистские скорости частиц микромира становятся типичными и возникает необходимость согласования квантового и релятивистского формализма. Это делает квантовая теория поля - самая сложная, фундаментальная (поскольку занята основами мироздания) и незавершенная часть современной физики. Ее методы математически изощренны, а эксперименты сверхдороги. Физика элементарных частиц подходит к границам сегодняшних познавательных возможностей нашей цивилизации. Ближайшая цель - открытие хигсовских бозонов, отвечающих за нарушение симметрии квантового вакуума и возникновение разных типов взаимодействий. Пока нет мотивов пересматривать основы неклассической парадигмы на этом поле ее приложений.
2. Квантовая статистическая физика рассматривает проблемы
щр;
н1
а с£
Ф
■е-
(О
а
еС Ф
ш
М
большого числа квантовых частиц, где востребованы методы статистической и квантовой физики. В первую очередь это физика твердого тела, квантовых жидкостей и газов. Идеи статистики без труда обобщаются на квантовый случай, а методы квантовой теории ноля переносятся на задачи многих частиц. Это сегодня самый плодотворный в прикладном плане раздел физики, основа новых информационных технологий и технологий XXI в., достаточно сказать, что с ним связаны все полупроводниковые технологии, квантовые макроэффекты — лазер, сверхпроводимость, сверхтекучесть и многое другое. В области квантовой статистики также не ожидается переворота представлений фундаментальной физики.
3. Релятивистская статистическая физика - раздел на стыке теории относительности и статистической физики (релятивистские газы). В чистом виде встречаются в области астрофизических явлений, например, при релятивистском движении звездного вещества вблизи черных дыр. Однако намного важнее то, что это также массовые явления в мегамире, т.е. феномены общей теории относительности. Сегодня нет оснований полагать, что в этих явлениях есть нерешаемые проблемы, хотя в последнее время в космологических теориях появилась новая сущность - темная масса и темная энергия, сулящие и новую физику.
Итак, мы завершили рассмотрение еще одного пояса
согласования принципов современной физики, где происходит современная технологическая революция - информационная. Здесь, как мы видели, процесс согласования частных дисциплин идет без привлечения новых парадигмальных идей, все развивается поступательно, прогрессивно, как на этапе нормальной науки, вполне в духе прогрессистской концепции К. Поппера. Однако этот процесс следует продолжить.
4. При попытке назвать дисциплины следующего пояса согласования на попарных областях пересечения мы обнаруживаем, что все их следует назвать одним термином «релятивистская квантовая статистическая физика». Релятивистская квантовая статистическая физика -финальный синтез, или Теория всего, Великое объединение. Это вершина и итог современной физики, и если удастся провести ее непротиворечивое описание, мы достигнем окончательного понимания неживой природы. Основная проблема здесь состоит в неизбежном объединении - при огромных энергиях, микрорасстояниях, сверхбольших плотностях вакуумных флуктуаций - всех взаимодействий: сильного, слабого, электромагнитного и гравитационного. То есть впервые надо учитывать квантовую гравитацию, строить квантовую общую теорию относительности. Этого сейчас никто не умеет. Мы знаем только то, что на ранней стадии эволюции Вселенной все взаимодействия - сильные, слабые, электромагнитные и грави-
тационные - были объединены в единое супервзаимодействие, суперполе, из флуктуаций вакуума которого родилась Вселенная. По мере расширения Вселенной (в первые секунды это явление называют инфляцией, объемным взрывом-раздува-нием) постепенно возникли знакомые нам типы взаимодействий и структуры - нуклоны, ядра, атомы, звезды, тяжелые элементы, планеты, жизнь, разум. Но если слегка изменить мировые константы, то Вселенная могла бы эволюционировать совершенно иначе: не зажглись бы звезды, не возникла бы жизнь, не появился бы человек. Это утверждение называется в науке космологическим антроп-ным принципом. Наша Вселенная устроена так, что в итоге возник человек разумный. Тогда либо у нее существует цель, что перекликается с библейским сюжетом, либо существует бесконечное число различных вселенных, так называемый «муль-тиверс», во многих из которых нет человека и с которыми мы, по-видимому, пока не взаимодействуем; и та и другая точка зрения сегодня допускаются. Модель дисциплинарной эволюции точного естествознания указывает на финальность стадии современного неклассического синтеза, в итоге появляется не просто наблюдатель, но человек, которого, казалось, исключили еще в начале становления науки Нового времени. Человек вновь оказывается «мерой всех вещей», факт его существования производит отбор возможных фундаментальных
теорий, физика становится эволюционной наукой, наукой постнеклассической.
Отметим, что квантовая космология все глубже входит в метафизические пространства абстрактных многомерных математических сущностей. Проблема верификации и фальсификации давно уже не ставится, потому что на этапах создания сырых моделей и выдвижения сумасшедших гипотез об этом не успевают задуматься, здесь царит методологический анархизм П. Фейерабенда, его принцип пролиферации. Но современная физика помнит о проблеме демаркации, и в нужный момент критерии научности, наработанные философией и методологией науки, еще будут востребованы. Возможно, ждать не так долго, и хотя мы не можем с уверенностью сказать, будет ли и когда будет новая парадигмальная революция в физике, но квантовая космология, макроквантовые корреляции, наблюдаемые в биологии, психологии, сфере сознания и информации, сулят перекроить нашу картину мира и современные технологии в ближайшие десятилетия.
Я постарался эскизно очертить панораму современной физики, стараясь оттенить фило-софско-методологическую сторону ее развития, оставив за кадром очень многое, например механизмы научного творчества, причины изменения научных норм и ценностей, подходы М. Полани, С. Тулмина, Р. Мер-тона. Эти социокультурные и психологические аспекты науки
«I
О. с!
Ф
-В-
«о
не проявлены в нашем когнитивном графе, они образуют еще одно личностное измерение предметных ландшафтов наших сюжетов. Так и должно быть, это лишний раз подчеркивает, что философия науки нетождественна науке и истории ее идей и методов; а курс КСЕ не может и не должен подменять курс ИФН. Сложные развивающиеся системы, каковой, несомненно, является наука, требуют синер-гетического, междисциплинарного подхода, и сама процедура последовательного междисциплинарного согласования разделов растущего дисциплинарного древа познания физики, безусловно, постнеклассична. На первый взгляд, наш подход можно было бы интерпретировать как развитие, рост научной популяции, в духе Тулмина. Действительно, это ценоз растущих, скрещивающихся, мутирующих, заполняющих «экологические» ниши частных разделов физики, однако очевидно, что здесь только «естественным отбором» не обойтись, и когнитивно-генетическая структура имеет свою внугреннюю синергетиче-скую логику развития, сопряженную с социальной и природной средой, а сами разделы не так уж и автономны. Эту самосогласованную научно-философскую канву можно расширять, усиливая либо предметную, либо методологическую, либо социально-культурную сторону из-ложения - в зависимости от за-
££ дач и возможностей курса и лек-
си
€-
ге
тора. Отметим, что подобный когнитивно-генетический граф-анализ можно проводить и для других больших разделов курса КСЕ, таких как биология и экология, синергетика и универсальный эволюционизм, а также для других целостных дисциплин. Очень интересно было бы провести аналогичный генетический граф-анализ для самой дисциплины ИФН.
В завершение хочу обратиться к личностным мотивам, которые менее всего доминировали в тексте. Существует расхожее мнение, что философия науки рефлексирует над уже отшумевшими эпохами «бури и натиска» и ничего не дает сегодня работающим ученым. Однако когда приходит момент истины, и в твоей личной эпохе «бури и натиска» паутина монотонных поисков разрывается, и ты в изумлении понимаешь, что «нашел!», то череда жгучих вопросов не даст тебе покоя - «как же это случилось?», «почему я?», «как это бывало раньше, у других?». С этого момента ученый становится философом, а любой ученый, сделавший в жизни что-нибудь сам, становится им, а значит, и философом науки. Сегодня философия имеет шанс стать действительно необходимой молодым ученым, поэтому, приходя к аспирантам с курсом ИФН, мы в чем-то должны знать КСЕ лучше них, и я надеюсь, что представленный подход поможет в этом.
