2.6. Постнеклассическая наука

Древнегреческие мыслители рассматривали Мир как некую целостность (универсум), изучаемую в рамках нерасчлененного философского знания. Становление науки в Новое время было тесно связано с процессом ее дифференциации, и открытия были сделаны уже отдельными науками и во многом благодаря научной специализации; универсум при этом превратился в конгломерат фрагментов, изучаемых частными, не вполне связанными между собой дисциплинами.

Однако в ХХ в., особенно со второй его половины, начинает усиливаться интеграция знания и возрастает количество междисциплинарных исследований, на базе которых и совершаются наиболее значительные научные открытия. В настоящее время вновь пришло осознание необходимости создания новой универсальной научной картины мира. Процесс ее формирования осуществляется на основе следующих парадигмальных оснований: самоорганизация, эволюция, системность, возрастание роли социальных целей и этических ценностей в научном познании. Новый этап в развитии науки получил название постнеклассический, и он продолжается в настоящее время.

Идеи самоорганизации и эволюции уже давно получили развитие в биологических и социально-гуманитарных науках. Считалось, что предметы изучения данных наук — биологические и социальные системы (в том числе и мир человека) — являются открытыми, неравновесными, самоорганизующимися и труднопредсказуемыми в своем развитии. Например, согласно дарвиновской теории эволюции, процесс развития растительного и животного миров приводит их объекты к совершенствованию и усложнению, то есть к нарастанию порядка и организованности. В экономической сфере идеи, связанные с самоорганизацией экономических систем были высказаны А. Смитом еще в XVIII веке в форме знаменитой метафоры о «невидимой руке рынка», который регулирует цены: на рынке устанавливается спонтанный, то есть самоорганизующийся порядок, выраженный в достижении равновесия между спросом и предложением. В физиологии был сформулирован принцип гомеостаза (У. Кеннон), согласно которому живые организмы в процессе адаптации к изменяющимся условиям существования постоянно перестраиваются для того, чтобы поддерживать устойчивое состояние важнейших параметров своей жизнедеятельности.

Однако многим другим наукам идеи эволюции и самоорганизации не были свойственны, в том числе физике, изучавшей изолированные, равновесные системы. Считалось, что равновесные системы стационарны и нечувствительны к воздействиям; для перехода из одной структуры в другую требуются сильные возмущения, а поведение систем определяют линейные зависимости. Согласно второму началу равновесной термодинамики, материальным системам присуще свойство изменяться в направлении к беспорядку, хаосу, дезорганизации, а не к самоорганизации и эволюции. Состояние наименьшей упорядоченности является наиболее простым состоянием системы, которое и называется термодинамическим равновесием, эквивалентным хаосу. Если Вселенная замкнута, то есть представляет собой закрытую систему, то в ней рано или поздно наступит термодинамическое равновесие (энтропия). Из хаоса, как говорили древние греки, Вселенная родилась, в хаос же, утверждает классическая термодинамика, она и превратится.

Ситуация изменилась только тогда, когда физика обратилась к исследованию открытых систем — систем, которые обмениваются с окружающей средой веществом, энергией и информацией. Большое значение для утверждения принципа эволюции открытых систем в физике имело создание термодинамики неравновесных процессов (Л. Онзагер, К. Эккарт, Э. Шредингер, И. Пригожин). На основе данной теории Э. Шредингером были сформулированы следующие идеи, которые впоследствии легли в основание принципиально новой теории самоорганизации и развития — синергетики:

– все системы являются открытыми; не существует таких систем, которые не имели бы связи с внешней средой;

– любая материальная система не только рассеивает энергию во внешнюю среду (выводит беспорядок), но и способна возвращать ее в новой форме (приобретает порядок); взаимодействие системы со средой есть превращение беспорядка в порядок;

– любая система из множества состояний выбирает ту, для которой характерно минимальное рассеивание энергии, то есть ее максимальное сохранение; это характерно как для живых, так и для неживых (физических, химических) систем;

– все системы могут накапливать информацию и перестраивать ее с учетом прошлого опыта, то есть обладают способностью к самоорганизации;

– из вышесказанного следует, что Вселенной не грозит тепловая смерть, поскольку все ее элементы (подсистемы) являются открытыми системами; эволюция Вселенной в направлении создания более сложных и многофункциональных систем закономерна;

– все системы неравновесны и необратимы.

Основные принципы синергетики:

Термин «синергетика» был введен немецким физиком Г. Хакеном в 1973 г. в докладе на первой конференции, посвященной проблемам самоорганизации, а в 1980 г. вышла в свет его работа «Синергетика», сделавшая его основоположником нового теоретического направления. Выступая в 1982 г. на конференции по синергетике в Москве, Г. Хакен подчеркивал, что синергетика должна направить свой поиск на нахождение общих детерминант природных и социальных процессов, поскольку существуют одни и те же принципы самоорганизации различных по своей природе систем: от электрона до людей.

Большой вклад в развитие синергетики внес бельгийский ученый русского происхождения И. Пригожин. За работы в области термодинамики неравновесных физико-химических процессов ему была присуждена Нобелевская премия. Самая знаменитая работа И. Пригожина, написанная им совместно с биологом И. Стенгерс, носит симптоматичное название «Порядок из хаоса» (1986 г.).

Синергетика опирается на принципы системности мира, его целостности, всеобщей взаимосвязи (все связано со всем), из которых выводились общие закономерности функционирования физических, химических, социальных, биологических процессов, а также сценарии поведения отдельного человека. Другими важнейшими основаниями синергетики стали принципы открытости, нелинейности (многовариантности и необратимости), неравновесности систем и самоорганизации (все открытые, неравновесные, нелинейные системы при определенных условиях проявляют свойства самодостраивания, самоизменения; в этом смысле физические и химические процессы ведут себя как живые организмы).

Основные понятия синергетики:

Бифуркация. Это выбор пути развития системы; точка бифуркации представляет собой пункт выбора путей развития системы, она описывается с помощью нелинейных дифференциальных уравнений, имеющих ветвление решений.

Флуктуация (возмущение). Понятие обозначает случайное отклонение мгновенных значений величин от их средних значений; одни флуктуации создаются внешней средой, другие — самой системой.

Аттрактор. Это относительно устойчивое состояние системы, притягивающее к себе (на определенной стадии эволюции) множество траекторий системы.

Хаос. В синергетике хаос не есть источник деструкции, а представляет собой причину спонтанной самоорганизации; это не бесформенное состояние, а сверх сложноорганизованная последовательность, нерегулярное движение с не периодически повторяющимися траекториями, где для корреляции пространственных и временных параметров характерно случайное распределение.

Случайность. Она представляет собой конкретно-особенное проявление неопределенности, имеющее место в любых системах. Отдельные явления могут изменить свои свойства и качества независимым образом, не детерминированным характеристиками других явлений; это обусловливает непредсказуемую множественную вариативность возможных траекторий будущего развития.

Схематично механизм самоорганизации можно представить следующим образом:

Процесс самоорганизации возникает в открытой системе, которая осуществляет обмен энергии, вещества, информации с внешней средой (закрытая система, согласно второму началу термодинамики, в конечном счете придет в состояние дезорганизации, беспорядка). Данная система находится далеко от точки термодинамического равновесия (близость к данной точке обусловливает неспособность системы к какой-либо организации). Взаимодействуя с внешней средой, открытая система не может оставаться равновесной, поскольку с поступлением новой энергии (вещества, информации) неравновесность возрастает. В неравновесных условиях система начинает воспринимать те факторы, к которым она была безразлична в равновесном состоянии; она становится чувствительной к флуктуациям, случайным отклонениям системы от установленного порядка. Вначале система подавляет флуктуации, но вследствие усиления неравновесности отклонения возрастают, и система постепенно приходит в состояние крайней неустойчивости — хаоса. В условиях хаоса устраняются элементы, которые не нужны системе; поэтому система радикально перестраивается. В этот момент она оказывается в точке бифуркации. В каком направлении пойдет дальнейшее развитие системы, зависит от свойств самой системы, а также от набора идущих извне флуктуаций. Свойства системы определяют набор возможностей развития системы, флуктуации (случайность) «выбирают» дальнейший путь развития. Таким образом, именно случайность выводит систему на аттрактор, то есть на одну из возможных собственных структур самоорганизующейся системы; система реализует в своей эволюции один из вариантов своего возможного развития, остальные варианты отсекаются; развитие системы оказывается одновременно и необратимым, и непредсказуемым.

Таким образом, синергетика показала, что, с одной стороны, сложноорганизованные системы имеют собственные сценарии развития, зависящие от свойств самой системы; навязать извне тот или иной вариант развития системе невозможно. С другой стороны, любой эволюционный процесс предполагает альтернативные варианты развития, изучая которые вместе со свойствами системы, можно определить оптимальный сценарий развития системы и с помощью флуктуации направить развитие системы по выбранному пути.

Идея неравновесного состояния системы как необходимого условия развития имеет существенное значение для анализа современных социальных процессов. В частности, она разрушает традиционный акцент на единообразии, порядке, стабильности, достигающемся в закрытом равновесном обществе. Неравновесное общество является открытым обществом, в котором происходят интенсивные процессы взаимодействия с внешней средой, обмен социальными, научными и культурными ценностями. Развитие социальной системы обеспечивается с помощью активного, часто спонтанного творчества субъектов гражданского общества; социальный и политический плюрализм не ведут к разрушению системы, а закладывают основание ее самоорганизации.

Во второй половине XX века происходит не только изменение парадигмальных оснований научного знания, но и смещаются акценты в системе «субъект познания — средства познавательной деятельности — объект познания». Это обусловлено тем, что все более важное место в жизни общества стали занимать системы, имманентно включающие человека в качестве своего важнейшего элемента — так называемые «человеко-размерные» системы. К ним относятся медико-биологические объекты, биосфера в целом, информационные комплексы (человек-машина), объекты экологии. Изучение данных систем принципиально невозможно в парадигме ценностно-нейтрального знания. Даже на стадии эксперимента исследования связаны с большой долей риска; они либо затрагивают непосредственные жизненные интересы человека, либо, воздействуя на этот объект, изменяют окружающий мир (нанотехнологии, клонирование, коллайдеры, ГМ-продукты и др.). В этой связи возрастает как значение социальной экспертизы научно-исследовательских программ (контроль со стороны общества), так и роль этических ценностей, которыми руководствуются исследователи. Если ранее ученые ориентировались только на внутринаучные цели и ценности (поиск истины), то сейчас возрастает значение вненаучных социальных целей и приоритетов, которые определяют характер и границы возможного вмешательства в объекты исследования. Общество все более наделяется правом контролировать направление научных исследований и определять степень возможных рисков.

Еще одна тенденция в развитии современного института науки заключается в усилении роли междисциплинарных исследований. Специализированное изучение мира в XVII—XIX вв. способствовало возрастанию точности и глубины знания в рамках конкретной научной дисциплины, но и в определенной мере обусловливало обособление знания, изоляцию дисциплинарных практик: ученые утрачивали взаимопонимание, теряли представление о месте, роли и значении своей работы в рамках общего познавательного процесса. В XX веке, как уже отмечалось ранее, возникает тенденция к интеграции и междисциплинарному синтезу, а появляющиеся в результате ее гибридные области науки (биофизика, биохимия, геофизика, геохимия и др.) оказываются среди лидеров в приращении знания. Нормой становятся комплексные исследовательские программы, для реализации которых привлекаются специалисты из разных областей знания. Успешная реализация этих программ зависит от органичного соединения экспериментальных и теоретических, фундаментальных и прикладных знаний. Существенно возрастает значение системного метода, предполагающего исследование взаимосвязей и взаимодействий частей в рамках целого.

Междисциплинарный характер современных исследований приводит к изменению методов исследовательской деятельности: методы одной науки активно используются в других науках. Например, в естествознании (чаще всего в биологии, геологии) применяется метод исторической реконструкции, который ранее использовался только в гуманитарных науках. Примером исторической реконструкции в астрофизике является реконструкция происхождения Вселенной из Большого взрыва, осуществленная С. Вайнбергом и представленная в виде определенной последовательности кадров.

Важнейшим признаком современной науки является методологический плюрализм. Мир представляет собой совокупность открытых, нелинейных, самоорганизующихся систем; он вариативен, непредсказуем, в определенном смысле — случаен. Поэтому невозможно построить полную, непротиворечивую научную картину мира; она может быть только вариативной (плюральной). Разные теории, методы, способы анализа данных и другие элементы научного познания могут признаваться как имеющие право на существование. Тем самым неизбежно усиливается внимание к внерациональным компонентам познавательной деятельности (интуиция, воображение, красота, простота). При этом истина рассматривается не только как относительная и конкретная, но и конвенциональная.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Основные исторические этапы развития науки.

2. Особенности древневосточной преднауки.

3. Предпосылки появления научных знаний в Древней Греции.

4. Особенности развития научных знаний в эпоху Средних веков.

5. Влияние научной революции XVII века на становление науки.

6. Основные черты классической науки.

7. Влияние открытий XIX века на развитие научных знаний

8. Основные научные открытия рубежа XIX—XX вв., их влияние на изменение основных принципов научного знания.

9. Корпускулярно-волновой дуализм.

10. Принцип дополнительности

11. Специфика отношения прибор — объект в квантовой механике

12. Вещество и поле.

13. Понимание пространства и времени в классической и неклассической науке.

14. Философское значение основных постулатов теории относительности Эйнштейна.

15. Основные принципы неклассической науки.

16. Предмет синергетики.

17. Равновесные и неравновесные состояния.

18. Открытые и закрытые системы.

19. Устойчивые и неустойчивые системы.

20. Основные принципы постнеклассической науки.

БИБЛИОРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная литература:

1. Гайденко П.П. История новоевропейской философии в ее связи с наукой: Учебное пособие. М. : ПЕР СЭ; СПб.: Университетская книга, 2000. 456 с.

2. Ильин В.В. Философия и история науки. Учебник. 2-е изд. Доп. М. ; Изд-во Московского университета, 2005. 432 с.

3. Рузавин Г.И. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов. М. : ЮНИТИ, 2003. 287 с.

4. Степин В.С. Теоретическое знание. Структура, историческая эволюция. М. : Прогресс-Традиция, 2000. 744 с.

5. Степин В.С. Философия науки. Общие проблемы: учебник для аспирантов и соискателей ученой степени кандидата наук. М. : Гардарики, 2006. 384 с.

6. Томпсон М. Философия науки. Пер. с англ. А.Гарькавого. М. : ФАИР-ПРЕСС, 20003. 304 с.

Дополнительная литература:

1. Борн М. Физика в жизни моего поколения. М. : Иностранная л-ра, 1963. 536 с.

2. Ван дер Варден Б.Л. Пробуждающаяся наука. Математика древнего Египта, Вавилона и Греции. М. : Физматлит, 1959. 456 с.

3. Гайденко П.П. История новоевропейской философии в ее связи с наукой. Изд. 2-е, испр. М. : Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2009. 376 с.

4. Гейзенберг В. Шаги за горизонт: Сб. статей. М. : Прогресс, 1987. 368 с.

5. Зеленов Л.А., Владимиров А.А., Щуров В.А. История и философия науки: Учебное пособие. М. : Флинта, Наука, 2008. 472 с.

6. Кузнецова Н.И. Проблемы возникновения науки. Философия и методология науки: Учебное пособие. Ред. В.И. Купцова. М. : Аспект Пресс, 1996. 38-56 с.

7. Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. Новый диалог человека с природой. М. : Прогресс, 1986. 432 с.

8. Степин В.С. Теоретическое знание. М. : Прогресс-Традиция, 2000744 с.

9. Томпсон М. Философия науки. Пер. с англ. А.Гарькавого. М. : Фаир-Пресс, 2003. 304 с.

10. Эйнштейн А., Инфельд Л. Эволюция физики. Развитие идей от первоначальных понятий до теории относительности и квантов. Изд.3-е. М. : Наука, 1965. 328 с.