Введение
Если проследить развитие науки в западноевропейской культуре, начиная с XVI в. - времени становления классической науки, то можно увидеть изменения научного мировоззрения и методологии познания, позволяющие выделить наряду с классической наукой еще два образа науки - неклассическую и постнеклассическую. Формирование неклассической науки началось с исследования Фарадеем и Максвеллом явлений электричества и магнетизма, которые не допускали механического толкования. В классической физике взаимодействие вещества описывалось ньютоновской механикой, где основными понятиями были пространство, время, материя, сила.
Новое состояние, способное порождать силу и не связанное с телом, было названо полем, ему соответствовала теория Максвелла, которая в значительной степени усилила математизацию физики. Как отмечал М. Клайн, после Максвелла физическая реальность мыслилась в виде непрерывных полей, описываемых дифференциальными уравнениями в частных производных. Наглядность физического мира все более ограничивалась. Три века физика была механической и имела дело только с веществом, которое локализовано в пространстве и может быть однозначно определено в системе координат. "Уравнения Максвелла описывают структуру электромагнитного поля. Ареной этих законов является все пространство, а не одни только точки, в которых находится вещество или заряды, как это имеет место для механических законов". Утратило смысл понятие "пустое пространство", при описании микромира и мегамира масса стала пониматься как одна из форм энергии, время - как не имеющее единого течения...
1. Специфика классического естествознания
Постепенно в первой половине XX в. новая, неклассическая модель естествознания превратилась в целостную систему знания. Вес меньше места в ней оставалось для лапласовского «железного детерминизма» с его жесткими причинно-следственными связями, и все более утверждалось новое мировидение с доминированием непредсказуемости, неопределенности, особенно при изучении сложных динамичных систем.
С течением времени оформилась и особая дисциплина -- синергетика -- наука, исследующая развитие сложных открытых саморазвивающихся систем, какими и представало большинство объектов микро- и мегамира, с позиции взаимодействия в них хаоса и гармонии. В этом плане принципиальную роль сыграли работы профессора Штудгартского университета Г. Хакена и бельгийского физико-химика русского происхождения И. Пригожина (1977) и его сотрудников.
По-новому стало пониматься и общее взаимодействие субъекта и объекта в науке. Субъект познания рассматривался уже не как дистанцирующийся от изучаемого мира, а как находящийся внутри него, взаимодействующий с ним. Точность ответов на вопросы об устройстве природы зависила теперь не только от самой природы, но и от способов постановки исследователем вопросов, адресованных природе, от методов познавательной деятельности.
На этой основе стало формироваться новое понимание категории истины, реальности, факта, соотношения теории и практики, форм научного объяснения и т.п.
Как это ни покажется странным, но в неклассической науке отнюдь не тождественными выступают такие близкие понятия, как «физическая реальность» и «объективная реальность». Фиксируемая физическая реальность зачастую оказывается не столько актуально присущей объектам, сколько некоторой предрасположенностью их поведения при определенных обстоятельствах.
Потенциальные возможности, например, квантовых объектов -- это свойства, как бы не всегда находящиеся в наличии и реализующиеся при определенных условиях и при определенной опытно-экспериментальной базе. Действительно, в неклассической науке под наглядностью понимают чаще всего не непосредственно наблюдаемое, а скорее, соответствующее концептуально-теоретическим позициям. По сути дела в науке стало доминировать не абсолютное, а некое вероятностное знание.
На стадии неклассической науки мыслительная проработка процессов зачастую производится в обход эмпирических исследований, которые к тому же просто не всегда возможны. Все чаще в науке используют какие-то уже апробированные идеи, метод аналогий для осмысления изучаемой реальности.
Однако, несмотря на относительное устаревание некоторых отдельных положений классической науки, она как целое не потеряла своего эвристического (познавательного) значения. При решении задач, связанных с проблемами макроуровня бытия, наука классическая все еще дает верные и действенные выводы и рекомендации. На уровне обычной человеческой практики моментами, проявляющимися на уровне суперскоростей порядка скорости света (когда материя, пространство и время существуют в тесном взаимодействии и выступают изменчивыми, как утверждал А. Эйнштейн, а не независимыми друг от друга и простыми, как считалось во времена И. Ньютона) можно пренебречь как несущественными в данном конкретном контексте.
Поэтому неклассическая наука отнюдь не вытеснила науку классическую, выйдя на более широкий круг проблем, превратила ее в свой частный случай, справедливый для определенного класса задач. Можно сказать, что и здесь хорошо применим великий научный принцип XX в. -- принцип дополнительности, сформулированный датским физиком Н. Бором (1885--1962) и исходящий из идеи сотрудничества разных, порой противоречащих друг другу научных программ и принципов, а не их мнимого антагонизма.
2. Неклассическая наука
Начиная с Маха, концепции классического знания ставятся под сомнение: в самом ли деле знание есть точная копия реальности? Возникли вопросы, в результате анализа которых выяснилось, что одна и та же реальность может быть описана в разных теориях, не существует одного метода научной деятельности, методы историчны. Во-первых, методы зависят от объекта, во-вторых, сама методика не стала связываться только с объектом. Мах вообще счел целесообразным не обращаться к понятию объективной реальности, а принять опытные данные как единственную реальность. Он настаивал на том, что "все физические определения относительны", показывая это через основные физические понятия (пространство, время, материя...). Такую логику предлагали многие ведущие ученые этого периода, ставшего для физики революционным.
Потеряв надежду на соответствие теории объективной реальности и исходя из принципа экономии мышления, они ограничились реальностью опыта: "Нет никакой необходимости, чтобы определение научило нас тому, что такое сила сама в себе, или тому, есть ли она причина или следствие движения... Не важно знать, что такое сила, но важно знать, как ее измерить". Натурализм, объявленный позитивистами "безрассудным притязанием открыть истинную природу вещей", для многих мыслителей стал неприемлем, но другую крайность представлял сам позитивизм, как мировоззрение, не имеющее онтологического фундамента.
ОТО существенно изменила представления физической науки об объективности. Масса, считавшаяся неизменной характеристикой вещества, оказалась зависящей от скорости движения тела, пространство может искривляться вблизи гравитирующих масс, время замедляться... Классическая физика признает, что длина движущегося и покоящегося стержня одинакова. ОТО обнаружила ложность и такого утверждения. Проясняя для неспециалистов нетривиальные выводы ОТО, Ф. Капра замечает, что вопрос об истинной длине объекта не имеет смысла, как и вопрос об истинной длине вашей тени. Тень - это проекция точек, находящихся в трехмерном пространстве, на двухмерную плоскость, и ее длина зависит от угла проецирования. Точно также длина движущегося объекта - это проекция точек, находящихся в четырехмерном пространстве-времени, в трехмерное пространство, и его длина зависит от выбора системы координат.
Релятивизация физики обострила проблему физической реальности, расшатав одну из важнейших опор классической научности - объективность. Но вера в научный универсализм и фундаментализм пока сохранялась. Известно, что А. Эйнштейн не отступил от поисков полного описания природы.
Квантовая механика окончательно развеяла притязания на универсальное и точное описание объекта. Исследование микромира и гносеологические обобщения нового познавательного опыта, составили суть новой научности, впоследствии обозначенной методологами науки как неклассическая. В классической физике измеряемая величина определяется однозначно, в квантовой механике наше представление о событиях формируется только на основе статистических данных, здесь нет места для законов, но есть закономерности. На базе квантовой механики невозможно описать положение и скорость элементарной частицы или предсказать ее будущий путь. Одинаковые элементарные частицы в одинаковых условиях могут вести себя по-разному.
"В экспериментах с атомными процессами мы имеем дело с вещами и фактами, которые столь же реальны, сколь реальны любые явления повседневной жизни. Но атомы или элементарные частицы реальны не в такой степени. Они образуют скорее мир тенденций или возможностей, чем мир вещей и фактов". Классически понимаемая объективная реальность элементарных частиц терялась, по выражению М. Клайна, в прозрачности математических выкладок. Частицы микромира непосредственно не наблюдаемы, но могут быть заданы математически. Это позволило математикам говорить о новом понимании реальности. Реальный мир есть не то, о чем говорят наши органы чувств с их ограниченным восприятием внешнего мира, а скорее то, что говорят нам созданные человеком математические теории.
В классической науке представления о физической реальности создавались на эмпирическом уровне, при помощи чувственного познания. Математический аппарат создавался уже на последующем этапе, после онтологического оформления наглядно представленной и описанной на обыденном языке реальности. Математический формализм надстраивался над уже готовой онтологической схемой. В квантовой механике формирование математического аппарата было закончено до того, как сформировалась онтологическая схема и категориальный аппарат теории. Это создавало совершенно иную гносеологическую ситуацию.
В чем же основное отличие квантово-механической реальности от классической? Важнейшей установкой классической науки является объективизм, что означает, что картина мира должна быть картиной изучаемого объекта самого по себе, то есть объектной, не включающей средства изучения этого объекта. Квантово-механический способ описания с необходимостью включает в себя не только изучаемые объекты, но и приборы, используемые для их изучения, а также сам акт измерения. Н. Бор вводит принцип дополнительности для описания объектов микромира. Принцип дополнительности рассматривают как методологический, восполняющий ограниченные возможности языка при описании корпускулярно-волновой природы микромира. Но он имеет и физический смысл, будучи связанным с так называемым соотношением неопределенностей, сформулированным в 1927 г. Гейзенбергом. Согласно последнему, в квантовой механике не существует состояний, в которых и местоположение, и количество движения имели бы вполне определенное значение. Частица со строго определенным импульсом совершенно не локализована. И наоборот, для точной локализации необходимы бесконечно большие импульсы, что физически невозможно.
Н. Бор подчеркивал, что введение условий познания во внутринаучный контекст вовсе не означало привнесение субъективизма в физику. Учитывая условия познания, проявляем не субъективный произвол, а напротив, добиваемся адекватного описания. Если классическое описание природы покоилось всецело на предпосылке, что рассматриваемое явление можно наблюдать, не оказывая на него заметного влияния, то в квантовой области ситуация иная. Всякое наблюдение атомных явлений включает такое взаимодействие последних со средствами наблюдения, которыми пренебречь нельзя. Это взаимодействие представляет собой неделимый, индивидуальный процесс, целостность которого воплощается в планковском кванте действия. Поскольку взаимодействие наблюдаемых микрообъектов и средств наблюдения имеет целостный характер, то согласно логике Н. Бора, "невозможно приписать самостоятельную реальность в обычном физическом смысле ни явлению, ни средствам наблюдения".
В плане противостояния натурализма и позитивизма (махизма) по поводу проблемы реальности, здесь происходит снятие проблемы. Оказывается, что "ни один результат опыта, касающийся явления, лежащего вне области классической физики, не может быть истолкован как дающий информацию о независимых свойствах объекта. Более того, эти результаты внутренне связаны с определенной ситуацией, в описании которой столь же существенно, как и объект, входят и измерительные приборы, взаимодействующие с объектом". При этом нет основания думать, что выступая против приписывания самостоятельной реальности измеряемым объектам, Н. Бор отрицал их объективное существование. Речь идет о другом - об изменении мышления по поводу способа существования физической реальности. Если в классической физике элементами реальности были вещи, то в квантовой механике в роли элементов физической реальности выступают акты взаимодействия объекта с прибором, то есть процессы наблюдения.
Невозможно задать определенность существования микрообъектов без ссылки на конкретную определенность явления, то есть, не учитывая измерительную ситуацию. В квантовой механике, как отмечает известный специалист по истории и методологии науки И. С. Алексеев, понятие относительности к системам отсчета обобщается в понятие относительности к средствам наблюдения. По отношению к одному прибору микрообъект может обладать координатой и не обладать импульсом, по отношению к другому дело может обстоять наоборот. Можно сказать, что конкретная определенность существования микрообъекта как фрагмента реальности детерминируется типом макроприбора, с помощью которого определяются характеристики микрообъекта. По отношению к разным приборам микрообъект обладает разными свойствами, так что определенность его характеристик качественна и конкретна.