Глава 3. Вариант внутренней периодизации ренессансной науки: классическая, неклассическая и постнеклассическая науки

Выше были выделены четыре эпохальных периода в развитии человеческого миропонимания с древнейших времен до наших дней.

Здесь в качестве дополнительного (но не взаимоисключающего) материала приведем концепцию периодизации истории науки В.С.Степина и сотрудников, согласно которой выделяются три периода развития науки от эпохи Ренессанса и до наших дней: классическая, неклассическая и постнеклассическая науки.

 

Классическая наука

Понятие “классическая наука” относится к периоду от конца XVI в. до начала ХХ в. Основные разделы научного знания: физика, химия, биология, геология, астрономия — до начала ХХ в. ориентировались на идеал построения знания о природе, в котором влияние “человека-исследователя” с его познавательными инструментами либо отсутствовало, либо было пренебрежимо малым.

Конечно, в наибольшей степени это касается экспериментальных познавательных инструментов, хотя и теоретические методы также “человекоразмерны”, но этот сложный вопрос — предмет особого философско-методологического анализа.

Разделы физики, сформировавшиеся в период, называемый “классическая наука”: механика, электродинамика и термодинамика, а также релятивистские разделы механики и электродинамики, т.е. разделы, учитывающие основоположения теории относительности.

 

Неклассическая наука

Неклассическая наука явно проявилась с начала ХХ в., со времени становления квантовой механики. Именно в физике микромира “человек-исследователь” столкнулся с проблемой неустранимости влияния макроскопической познавательной системы (человек-исследователь с познавательным прибором) на исследуемый микрообъект.

Для большего понимания сути дела рассмотрим основные этапы становления квантовой механики и формирование концепции, известной в науке под названием “копенгагеновская интерпретация квантовой механики” и альтернативной концепции, известной как “ЭПР-аргумент”, или “ЭПР-эксперимент” (“Эйнштейна—Подольского—Розена-эксперимент”). В общем обе концепции относятся к проблеме устранимости или неустранимости “человека-исследователя” из теоретического знания квантовой механики. В иных формулировках эта проблема звучит как “проблема скрытых параметров”, или “проблема квантовой концепции целостности” (см., напр., [Тягло, 1991]).

Вот краткая история физики микромира:

1900 г. — М. Планк, изучая излучение абсолютно черного тела, вводит величину h, или постоянную Планка, характеризующую минимально возможные дискретные порции излучения или поглощения энергии (размерность h: единица энергии, умноженная на время).

1905 г. — А. Эйнштейн дает интерпретацию явления фотоэффекта, в которой эмиссия электронов с поверхности, облучаемой светом, связана с пороговой энергией фотонов света h.

1911 г. — Э.Резерфорд на основании результатов рассеяния альфа-частиц при облучении ими тонкой металлической фольги предлагает так называемую “планетарную модель атома”. Эта модель находится в полном противоречии с классической электродинамикой (движущийся по круговой орбите электрон должен непрерывно излучать энергию в виде электромагнитных волн и, вследствие этого, “упасть” на положительно заряженное ядро атома).

1913 г. — Н.Бор предлагает квантовую интерпретацию планетарной модели, согласно которой электроны в атоме движутся по дискретным орбитам с определенной энергией. Минимальная энергия перехода между орбитами определяется постоянной Планка h.

1922 г. — А.Комптон рассмотрел эффект рассеяния света свободными электронами, в которых они вели себя как дискретные частицы.

1924 г. — Луи де Бройль, наоборот, рассмотрел эффект рассеяния микрочастиц, в котором частицы вели себя как материальные тела волновой природы (интерференция). На основании этого было введено понятие “волны де Бройля”, согласно которому длина волны материального тела выражается соотношением h/p.

Таким образом, в квантовой механике сформировалась концепция “корпускулярно-волнового дуализма”.

1925 г. — В.Гейзенберг сформулировал матричную квантовую механику, которая оказалась в принципе эквивалентной волновой механике Шредингера.

1926 г. — Э.Шредингер предложил так называемое “волновое уравнение квантовой механики (уравнение Шредингера)”, которое имеет такое же значение в квантовой механике, как и уравнения Ньютона в классической механике или уравнения Максвелла в классической электро- динамике. Основной смысл функции волнового уравнения Шредингера: квадрат ее модуля равен вероятности нахождения частицы (системы) в определенном квантовом состоянии, в определенное время, в определенном месте времени t, с координатами x, y, z.

Что касается новых концепций науки, сформировавшихся в связи с введением волновых уравнений для описания природы, то это становится понятным из следующего краткого замечания: “Квантовая механика порождает новый образ мышления, поскольку вводит понятие операторов. Физические величины — энергия, координаты и т.д. — заменяются в квантовой механике (по отношению к классической механике. — В.К.) операторами, а численные значения этих величин мы находим, решая задачу на собственные значения” [Пригожин, 1994, с.15].

1927 г. — формулировка В. Гейзенбергом так называемого “соотношения неопределенностей”, или “неопределенностей принципа”.

Для координаты и импульса частицы среднеквадратичные соотношения этих величин импульса и координаты таковы, что их произведение всегда больше постоянной Планка, деленной на два; для энергии и времени — больше постоянной Планка.

Надо сказать, что вероятностное представление о природе микромира дает возможность объяснить появление в природе “спонтанно нового”, т.е. можно уйти от жесткого детерминизма классической механики. В то же время следует учитывать, что “слепой” вероятностный характер поведения природных тел не может объяснить целесообразности — необходимого возникновения из простого сложного (в том числе и в сфере мысли, например, возникновения все более сложного и совершенного знания). Последняя проблема тесно связана с философской проблемой становления. По этому поводу И.Пригожин и И.Стенгерс пишут: “Становление, неиссякаемый поток воспринимаемых нами явлений, относится к сфере чистого мнения (по мнению Платона. — В.К.). Однако Платон сознавал парадоксальный характер такой позиции, поскольку она принижала жизнь и мысль, представлявшиеся как неотделимые процессы становления. В “Софисте” Платон приходит к заключению, что нам необходимы и бытие, и становление.

С той же трудностью столкнулись и атомисты. Чтобы допустить возникновение нового, Лукрецию пришлось ввести “клинамен” (гр. — буквально “отклонение”. — В.К.), возмущающий детерминистическое падение атомов в пустоте.

Обращение к клинамену часто подвергалось критике как введение чужеродного произвольного элемента в схему атомистического описания. Но через два тысячелетия мы встречаем аналогичное утверждение в работе Эйнштейна, посвященной самопроизвольному испусканию света возбужденным атомом (речь идет о работе 1916 г. “Испускание и поглощение света излучения по квантовой теории”. — В.К.), где говорится, что “время и направление элементарных процессов определены случайным образом” [Пригожин, 1994, с.7].

К этому следует привести замечание Ф.Капры из его работы “Дао физики”: “Квантовая теория обнаружила, что частицы — это не изолированные группы вещества, а вероятностные модели — переплетения в неразрывной космической сети. Теория относительности вдохнула жизнь в эти абстрактные паттерны, пролив свет на их динамическую сущность. Она показала, что материя не может существовать вне движения и становления. Частицы субатомного мира активны не только потому, что они очень быстро дви-жутся; они являются процессами сами по себе!” [Капра, 1994, с.180].

Соотношение неопределенностей стало краеугольным камнем споров относительно интерпретации системы теоретических и экспериментальных знаний физики микромира, или квантовой механики.

Альтернативные точки зрения, дискуссии о справедливости которых продолжаются по сей день, выразились в альтернативных позициях “копенгагеновской интерпретации квантовой механики” (Н.Бор и др.) и “Эйнштейна—Подольского—Розена-аргумента” (“ЭПР-аргумента”), проблемах “статистической интерпретации квантовой механики”.

Анализ этой проблемы, касающейся квантовой проблемы целостности, скрытых параметров и вообще специфики познания человеком (макроскопической системой) микрочастиц (микроскопической системы), можно найти в [Тягло, 1991].

Существенное отличие классической картины мира от неклассической (здесь главным образом имеется в виду физика) заключается в том, что в классической науке картина мира детерминистская и динамическая, в частности, описание движения частиц дается в терминах траекторий, в то время как в неклассической (квантовой) физике картина мира статистическая, и вместо траекторий вводится концепция волновой функции (см. об этом, напр., [Пригожин, 1994, с.159]).

Существенное отличие классического типа рациональности от неклассического состоит в том, что в классическом типе идеалом было устранение познающего субъекта и его исследовательских инструментов из законченного научного знания, в то время как в неклассическом типе рациональности познающий субъект и его исследовательский инструментарий неотделимы от познаваемого объекта.

 

Постнеклассическая наука:
системный кризис познавательной технологии ренессансной науки

Во второй половине XX в. стал складываться третий тип рациональности, так называемый “постнеклассический тип рациональности”, соответствующий “постнеклассической науке” (см. об этом: [Проблемы, 1992]). Характерные черты постнеклассической науки выделены В.С.Степиным (см.: [Степин, 1992а, с.10—14]), это: проблемно ориентированные формы исследовательской деятельности, комплексные программы, междисциплинарные исследования системных объектов, появление идей синергетики (теории саморазвивающихся систем). Для постнеклассической науки характерно также ясное осознание пре- делов научного познания (кризис ренессансного идеала объективного знания), что дополнительно обусловливает человекоразмерность научного знания (см. об этом: [Курашов, 1995б, 1999]).

Проблемы синергетики (главным образом работы И. Пригожина и его школы) тесно переплетены с теорией хаоса (см., напр., [Кратгфилд, 1987]), теорией катастроф (см., напр., [Арнольд, 1990]), а также математическими методами решения нелинейных уравнений в целом.

Синергетика (теория самоорганизации) имеет своим предметом открытые термодинамические системы, описываемые нелинейными уравнениями. Основные понятия синергетики и смежных областей:

Диссипация — рассеяние энергии в окружающую среду;

Диссипативная система (структура) — система (структура) в неравновесном состоянии с минимумом производства энтропии ввиду постоянного энергообмена с окружающей средой, динамика которой необратима во времени (в противоположность консервативным системам, динамика которых обратима во времени). Примеры — живая клетка, химическая реакция Белоусова—Жаботинского.

Аттракторы — наиболее устойчивые состояния системы, к которым система естественно стремится в своем поведении.

Точка бифуркации — момент экстремальной потери устойчивости системы, когда происходит “критический выбор” между альтернативными равновероятными путями развития системы. В точке бифуркации любые микроизменения (внешние, например, сознательное или неосознанное воздействие человека; внутренние — случайные флуктуации) приводят к макропоследствиям — изменению “судьбы” всей системы.

Бифуркация — процесс в точке бифуркации и после него, когда система асимптотически стремится к тому или иному аттрактору.

Фракталы — в синергетике понятиям «фрактал» и «фрактальность» даются разные определения. Одно из определений: фракталы – это хаотические аттракторы; фракталы имеют место в ограниченных пространством системах, например атмосфере, когда расходящиеся траектории с некоторого момента обязательно будут сходиться (необходимость), появление же фрактала — случайность.

Хаос — 1) простейший смысл — разупорядоченность, несогласованность; 2) система с короткодействующим характером взаимодействия между элементами; 3) случайность в поведении систем, от которой нельзя избавиться, собирая больше информации о системе (т.е. имеется в виду неразрывность онтологического и гносеологического статуса понятия “хаос”).

Таким образом, из самого перечня понятий можно заключить, что в открытых нелинейных диссипативных системах возможны сингулярности (точки бифуркации), после которых эволюция системы непредсказуема.

В закрытых системах (предмет классической равновесной термодинамики) микроизменения в системе всегда усредняются в ансамбле элементов и не изменяют “траектории” системы в направлении возрастания энтропии (движения к равновесному состоянию). В диссипативных открытых системах всегда имеется элемент хаоса (бифуркации), и микроизменения могут привести к макроизменениям системы (движение к тому или иному аттрактору).

Идеи синергетики сейчас распространяются не только на объекты естественных наук (неорганические “неживые” и органические “живые” системы), но и на социальные системы. Здесь можно высказать мнение и о продуктивности этих идей для традиционной проблемы роли личности в истории. Очевидно, эта роль может быть велика в точках бифуркации социальных систем — от малых групп типа семьи до общества в целом (например, феномен Б.Ельцина и события у Белого дома в Москве).

Полезно привести в данном случае замечания Джеймса Крагтфилда и соавторов: “Огромная сила науки заключена в ее способности устанавливать связь между причиной и следствием...

До недавнего времени было мало оснований сомневаться в том, что в принципе можно достичь точной предсказуемости. Считалось, что для этого необходимо только собрать и обработать достаточное количество информации.

Такую точку зрения круто изменило поразительное открытие: простые детерминированные системы с малым числом компонент могут порождать случайное поведение, причем эта случайность имеет принципиальный характер — от нее нельзя избавиться, собирая больше информации. Порождаемую таким образом случайность стали называть хаосом” [Крагтфилд, 1987, с.16].

Существенно также заключение в этой работе: “Хаос бросает новый вызов сторонникам редукционизма, которые считают, что для изучения системы ее нужно разбить на части и изучать каждую часть. Эта точка зрения удерживается в науке благодаря тому, что очень много систем, для которых поведение в целом действительно складывается из поведения частей (таких систем, строго говоря, совсем нет. — В.К.), однако хаос показывает нам, что система может иметь сложное поведение вследствие простого нелинейного взаимодействия всего нескольких компонент” [Крагтфилд, 1987, с.28].

В отношении синергетики как наиболее характерной особенности постнеклассической науки В.С.Степин пишет: “Саморазвивающиеся системы характеризуются синергетическими эффектами, принципиальной открытостью и необратимостью процессов. Взаимодействие с ними человека протекает таким образом, что само человеческое действие не является чем-то внешним, а как бы включается в систему, видоизменяя каждый раз поле ее возможных состояний. Включаясь во взаимодействие, человек уже имеет дело не с жесткими предметами и свойствами, а со своеобразным “созвездием возможностей”. Перед ним в процессе деятельности каждый раз возникает проблема выбора некоторой линии развития из множества возможных путей эволюции системы. Причем сам этот выбор необратим и чаще всего не может быть однозначно просчитан. Поэтому в деятельности с саморазвивающимися “синергетическими” системами, особенно в их практическом, технико-технологическом освоении, особую роль начинают играть знания запретов на некоторые стратегии взаимодействия, потенциально содержащие в себе катастрофические последствия.

Все эти особенности сложных исторически развивающихся систем требуют новых идеалов и норм исследовательской деятельности, новой методологии их познания (судя по контексту — на основании рефлексии постнеклассического типа рациональности. — В.К.)” [Степин, 1992а, с.11—12].

При обсуждении вопросов познания мира с точки зрения синергетики напрашивается прямая аналогия: наши знания о микромире ограничены по причине внесения макровозмущений в микросистемы, а наши знания о синергических макросистемах ограничены тем, что неконтролируемые микроизменения могут приводить к макропоследствиям — изменениям “судьбы” всей системы. Высказываются мнения, что такие системы мы все же можем описать конечной теоретической системой, если укажем для той или иной системы все возможные аттракторы. Но дело в том, что для многих сложных систем мы не можем выявить все возможные аттракторы априори.

Стоит сказать и о том, что синергетика в настоящее время стала модным направлением. Это обусловливает процесс расширения сфер ее применения во многих областях знания, что имеет как положительный, так и отрицательный характер в зависимости от того, насколько обосновано применение идей синергетики в соответствующей новой области ее приложения.

Кроме того, следует высказать и ряд скептических соображений об обоснованности основных положений синергетики. Здесь существенно отметить, что, как и все научные теории, теория самоорганизации (синергетика) в своих основах не может избежать опоры на метафизические понятия. Таковым является центральное понятие — самоорганизация. Так, можно равным образом утверждать и то, что имеет место именно самоорганизация, и то, что наблюдаемая так называемая самоорганизация обусловлена внешним организующим Началом, а не внутренними свойствами системы. Ни доказать, ни опровергнуть эти положения невозможно. Второе метафизическое понятие теории самоорганизации — флуктуация, так же в смысле неопределенности природы явлений, называемых флуктуациями. С одной стороны, мы можем придавать флуктуациям онтологический статус случайности, с другой — утверждать, что этот статус случайности обусловлен ограниченностью наших познавательных возможностей необходимого. В последнем случае можно утверждать: всякая флуктуация, вызвавшая в точке бифуркации эволюцию системы к соответствующему аттрактору, необходима, а не случайна, и соответственно реальной альтернативы данному аттрактору в точке бифуркации системы не было. Иными словами, можно утверждать, вопреки основным постулатам теории самоорганизации, что и точка бифуркации, и аттрактор есть просто точки необходимых и предопределенных состояний системы. Налицо метафизичность и антиномичность основных теоретических положений синергетики, и мы вправе сомневаться как в реальности самоорганизации (т.е. эволюции системы от простого к сложному без внешнего организующего Начала), так и в возможности обосновать многовариантность будущего в рамках концепций синергетики.

По существу, новый постнеклассический тип науки — это увеличение “человекоразмерности” науки, повышение степени ее синтеза с антропологией во всех разделах (см. об этом: [Степин, 1992б]).