Контрольная работа по "Концепции современного естествознания"

Наконец, в  последние десятилетия большую  популярность приобрели компьютерные методы моделирования. Обычно – это  численные методы, т.е. не дающие решения  задачи в общем виде, как в математическом моделировании. Это означает, что  каждый конкретный численный вариант  одной и той же задачи требует  нового расчета.

Частные и  специальные методы представляют интерес  для представителей конкретных научных  дисциплин, и мы их рассматривать  не будем.

Методологические  основы естествознания. Перейдем теперь к обсуждению наиболее важных и общих для естествознания методологических принципов научного творчества, идеалов, критериев и норм науки. Важнейшими из них являются следующие:

1.       Материалистическая основа мировоззрения, объективность, убежденность в познаваемости природы рациональными методами. В свою очередь, эти требования напрямую связаны с важнейшей методологической  концепцией обусловленности всего происходящего в действительности причинно-следственными связями.

2.       Использование строго определенных понятий, характеристик, величин. Вместе с тем, необходимо понимать, что абсолютно строго определить ни один объект или процесс невозможно. Что такое шариковая ручка, которой Вы сейчас подчеркиваете текст? Где граница между ней и окружающим воздухом снаружи и между ней и чернилами внутри на бумаге? Что такое процесс подчеркивания текста? Это физический процесс переноса чернил на бумагу, или химический процесс взаимодействия молекул чернил с молекулами бумаги, или интеллектуальный процесс отбора и выделения наиболее значимых фрагментов текста? Очевидно выбор зависит от характера задачи и спектра ожидаемых результатов. Здесь таятся большие опасности субъективизма, поскольку в самой постановке задачи уже закладывается ограниченный набор возможных решений.

3.       Воспроизводимость результатов в аналогичных условиях. Этот принцип подразумевает, что если условия наблюдения некоего явления воссоздать в другом месте (лаборатории, производстве) или в одном и том же, но спустя некоторое время, то явление или процесс повторится снова. Т.е. вопрос заключается лишь в строгости условий опыта, точности воспроизведения всех обстоятельств. Как уже говорилось, абсолютно точно ничего воспроизвести и измерить невозможно, но абстрагируясь от несущественных деталей, можно сколько угодно раз повторить главный, принципиальный результат.

4.       Последней  инстанцией в борьбе теорий, идей, концепций является опыт (эксперимент). Лишь он – верховный судья в вопросе, что есть Истина, а не самые изящные, логичные или авторитетные суждения. Не стоит здесь усматривать противопоставления теории и опыта. Чисто теоретически было открыто множество объектов, законов (например, электромагнитные волны, многие элементарные частицы, астрономические объекты и т.д.), но все эти открытия получили статус строгих научных фактов только после экспериментального подтверждения. Такое понимание соотношения роли теории и практики в естествознании возникло не сразу. Лишь в раннем Средневековье в борьбе со схоластическими методами укрепилось требование экспериментальной проверки любых умозаключений, какими бы авторитетами они не высказывались и логически стройными и безупречными не казались. Наиболее ярко и кратко этот принцип сформулировал, пожалуй, английский мыслитель 16-17 вв Фрэнсис Бэкон: «Критерий истины – практика» в своем труде «Новый Органон» (1620 г.), написанном, как бы, в продолжение и развитие знаменитого труда Аристотеля, точнее, сборника логических и методологических трудов «Органон» (от латинского инструмент, орудие) в 4 веке до н.э. В более художественной форме этот же принцип выражен в знаменитой фразе И.Гете : «Теория, мой друг, суха, но зеленеет жизни древо».

5.       В предыдущем модуле уже шла речь о стремлении количественно охарактеризовать и описывать окружающую действительность. В современном естествознании количественные методы, математический аппарат играют большую и все возрастающую роль. Так что «математизацию» знаний о природе можно считать практически обязательным требованием.

6.       В начале этого модуля обсуждалась роль моделирования как общенаучного метода изучения Природы. В связи с желанием «математизировать» естествознание, создание моделей того или того  характера становится практически обязательным на всех стадиях исследования, будь то обдумывание идеи или мысленного эксперимента, натурной экспериментальной установки и опыта, обработки и интерпретации полученных результатов. Пытаясь выразить эту ситуацию в лаконичной форме афоризма, можно утверждать «Современное естествознание – это мир количественных моделей». Без разумного, осторожного, квалифицированного упрощения реальной ситуации, процесса, объекта никаких результативных математических подходов сделать невозможно.

7.       Уже в Средние Века было очевидно, что лавинное нарастание различных фактов, данных, теорий требует их систематизации и обобщения. Иначе поток информации захлестнет и утопит принципиальные, ключевые положения в море частностей. Вместе с тем, новые понятия, объекты, принципы,  «сущности» необходимо вводить в науку с величайшей осторожностью, тщательно проверяя, не сводятся ли они к известным, не являются ли всего лишь их разновидностями. Этот строгий фильтр оберегает науку от неоправданного распухания, делает ее в широком смысле «интернациональной», прозрачной, доступной для понимания и освоения разными слоями общества. Опасность противоположного подхода стала очевидной тоже на заре классического естествознания, и в присущей тому времени афористичной форме  требование лаконизма, общности, универсальности сформулировал английский философ 14 в. Оккам: «сущности не следует умножать без крайней необходимости» или в более вольном переводе «не изобретай лишних сущностей». Часто этот важнейший методологический принцип науки называют «бритвой Оккама», отсекающей лишние, непродуктивные и загромождающие науку искусственно введенные «сущности».

8.       Необходимость интеграции, универсализации знаний, сведение их к как можно меньшему числу фундаментальных принципов – идеал, к которому стремились мыслители, начиная со времен Древней Греции. Одновременно в этом усматривали и высшую эстетичность науки, отражающую гармоничность устройства мира. «Сведение множества к единому – в этом первооснова красоты» - так лаконично формулировал этот принцип еще Пифагор за 5 веков до н.э.

9.       Поскольку наука – это не свод закостеневших правил, законов, теорий, а динамически развивающийся и непрерывно обновляющийся живой организм, регулярно возникает вопрос о соотношении устоявшегося «старого» знания и появляющегося «нового». С одной стороны, если некоторый закон, теория, учение путем многочисленных проверок, контрольных экспериментов, приложений к практическим задачам получили статус не гипотезы, а достоверной истины, то они уже вошли в золотой фонд науки. С другой стороны, если появились новые данные или теории, противоречащие старым, но описывающие родственные явления лучше, полнее или те, которые не могли быть объяснены в рамках старых представлений, последние должны уступить место новому. Но как уступить? Просто тихо удалиться в архивы истории науки, освободив нишу, или оставаться в строю, но в другом качестве, определенным образом взаимодействуя с новыми представлениями? Трудно себе представить, чтобы, скажем, такая могучая теория как классическая механика сэра И. Ньютона, три века доказывавшая свою справедливость и плодотворность (как в мире движения пылинок, шариков, паровых двигателей, кораблей, так и в мире планет) оказалась ошибочной или ненужной после создания квантовой механики. Нильс Бор – гениальный датский физик – один из создателей квантовой механики, обдумывая эту проблему, сформулировал в 1918 г. важнейший методологический подход: принцип соответствия. Вкратце он заключается в том, что более универсальная новая концепция, теория (если она не спекулятивна, а справедлива в действительности), не должна перечеркивать хорошо освоенное и многократно проверенное старое учение, а вобрать его в виде частного случая (рис. 3.3). При этом обычно легко можно сформулировать условия (границы применимости) внутри которых и старая (обычно более простая теория) будет давать правильные результаты. Их, конечно, можно получить и из более общей, но более сложной новой теории, но это не оправдано с точки зрения трудозатрат. В таком соотношении находится не только классическая и квантовая механика, но и, например, термодинамика равновесных систем и синергетика (теория самоорганизации в открытых неравновесных системах), классический электромагнетизм Фарадея – Максвелла и квантовая электродинамика, механика движения с небольшими (сравнительно со скоростью света) скоростями и специальная теория относительности Эйнштейна (механика движения с околосветными скоростями), дарвинизм и генетика и многое другие разделы естествознания. Это конечно не исключает отмирания и забвения идей, понятий, теорий, не выдержавших испытаний экспериментом (например, теория теплорода, вечный двигатель и т.д.), но в подавляющем большинстве случаев противоречия в науке снимаются в согласии с принципом соответствия.

10.  Открытость, общедоступность результатов (если только они не попадают под категорию государственных секретов, но таких данных, как правило, ничтожно мало по сравнению с общим массивом информации в науке). Стремлении быстрее опубликовать полученные результаты в как можно более читаемом и авторитетном журнале, доложить на конференции специалистов с мировыми именами, разослать оттиски опубликованных работ или даже неопубликованные данные – это свидетельство искренности намерений заниматься серьезной наукой, а не имитацией этой деятельности.

Этические и эстетические критерии в науке. Существуют конечно и другие, более размытые и менее определенные нормы, традиции и неписаные правила в научном сообществе. Как бы наука не старалась абстрагироваться от личностных, субъективных, эмоциональных подходов, оценок, она все равно остается не только миром идей, но и миром людей, с их амбициями, вольными или невольными заблуждениями, конфликтами и т.п. Поэтому за долгие века, в бесчисленных сражениях за приоритет, почести, звания, награды и привилегии выработались определенные, неписаные нигде нормы. Конечно, они являются всего лишь продолжением и частью общеэтических норм и традиций, но имеют и много специфичного. Попробуем хотя бы перечислить и кратко прокомментировать их.

Никто не может утверждать, что  он сделал вклад или переворот  в науке абсолютно независимо от других. Наука – это в той  или иной мере коллективное творчество. У всякой идеи, всякой работы, публикации есть предшественники, так или иначе  повлиявшие на ход и результаты данной работы. Великий Ньютон говорил: «Если  я и видел дальше других, то только потому, что стоял на плечах гигантов» (что не мешало ему бороться за приоритет  не всегда безупречными методами  с Гуком и Лейбницем). Из этого следует, что начиная излагать свой материал (письменно или устно – безразлично) обязательно следует сказать несколько слов о предыстории, динамике развития и состоянии проблематики, упомянуть людей, сделавших наиболее важный вклад в этой сфере, сделать ссылки на ключевые публикации. Помимо общей культуры это еще и тест на компетентность в обсуждаемом вопросе. Трудно представить себе хорошего специалиста, не знакомого с тем, что уже сделано и над чем сейчас работают коллеги по творческому цеху. И напротив, новичкам, мошенникам или шарлатанам от науки, как правило это и не известно и не кажется необходимым или существенным.

Любые заимствования  должны сопровождаться полной ссылкой  на автора. Иначе – это справедливо  расценивается во всем мире как плагиат  и преследуется не только по моральной  линии, но и по правовой.

В связи с  комплексным, коллективным, многофакторным характером научной работы, наличием разнообразных по характеру связей в научном сообществе проблемы авторства  и соавторства в конкретном научном  продукте должны решаться с максимальной деликатностью ввиду отсутствия четких критериев. Если не преследуются воспитательные цели в отношении  начинающих, то состав авторского коллектива во избежание конфликтов, обид, неконструктивных диспутов должен включать всех, кто  внес творческий вклад, хотя бы самый  минимальный. Существуют также различные  формы благодарности, выносимые  в конце публикации, зачастую легко  снимающие конфликты.

Каждый научный работник имел Учителей, формальных или неформальных, находившихся годы рядом или в другом городе, стране (иногда и не подозревая об этом). Их вклад в данную конкретную работу может быть трудно учитываем, но от этого он не становится менее важным. Предавать забвению своих Учителей, предшественников не только аморально, но и нерационально, поскольку обязательно  бумерангом бьет по неблагодарным и  не слишком щепетильным мастеровым (часто уже руками собственных  учеников, имевших перед глазами  соответствующие примеры).

Щедрость, открытость, желание помочь, проконсультировать без расчета  на какую-либо отдачу – признаки настоящего ученого. И напротив, подозрительность, закрытость, нежелание поделиться  знаниями, как правило, свидетельство низкого научного и духовного уровня.

Еще труднее, чем моральные, этические нормы  в науке описать эстетические. Но тем не менее, в научном сообществе все понимают о чем идет речь, когда говорят «красивый эксперимент», «изящное решение», «стройная теория», и т.д. Даже неспециалисту ясно, что  четыре симметричных уравнения Максвелла, описывающих весь разнообразный  мир электромагнитных явлений (в  частности, электромагнитные волны), - это исключительно высокоэстетичная, элегантная теория.

Редко громоздкое, вычурное, длинное построение эксперимента или теории бывает правильным и плодотворным. Одновременно оно и неэстетично, а скорее свидетельствует о слабости или бессилии автора решить проблему. Некоторые усматривают в этом мудрость Творца, создавшего мир по простым правилам. Слегка перефразируя известного украинского философа и  поэта 18 века Г. Сковороду можно сказать  об этом примерно так: «Это счастье  жить в мире, где все истинное устроено просто, а все сложное  – лишь кажущееся вследствие путаницы ума».

Наука и псевдонаука. В заключение этого раздела – несколько слов о псевдонауке, «паранормальных явлениях» и тому подобных «чудесах». Конечно же, несмотря на впечатляющие достижения современной науки, многое об окружающем мире остается непознанным. Но строить иллюзии, что можно изучать Природу «параллельными» науке методами, по меньшей мере наивно. Как же распознать и отделить реальную науку от псевдонауки? Может ли помочь вторая первой в этом многотрудном процессе? Ответ на первый вопрос содержится по существу в материале этого модуля. Наука, какого бы профиля, возраста и уровня она не была, все-таки стоит на общих для нее методологических принципах, описанных выше. Их несоблюдение (даже одного – двух, а тем более сразу нескольких) автоматически выводит участников процесса за пределы научного поля. Может быть их занятия и имеют какое–то значение для общества: развлекательное, будящее здоровое любопытство и т.п. Например, И. Кио, А. Акопян, Д. Коперфильд и др. иллюзионисты – поистине большие артисты, творящие невероятные, на первый взгляд, вещи на сцене. Но это - честные люди. Они обозначают свой жанр как сложный фокус, хорошо поставленное шоу, а не демонстрацию непознанных сил природы. Как раз инженеры, оборудующие их площадки для выступления и создающие реквизит, хорошо знают и широко используют законы оптики, механики, электромагнетизма.