Становление современного естествознания

классификации наук. Поиск путей  единства науки, проблема дифференциации и интеграции знания превращаются в фундаментальную проблему.

Итак, первая и вторая глобальные революции  в естествознании характеризуются  формированием и развитием классической науки и ее стиля мышления.

Третья научная революция была связана со становлением неклассического естествознания в период с конца XIX до середины XX в. В это время в физике открыта делимость атома, происходит становление релятивистской и квантовой теории; в космологии формулируется концепция нестационарной Вселенной; в химии начинается развитие квантовой химии; в биологии происходит становление генетики; возникают кибернетика и теория систем, сыгравшие огромную роль в построении современной научной картины мира.

Идеалы и нормы неклассической науки связаны с пониманием относительной  истинности теорий и картины природы, выработанной на том или ином этапе развития естествознания. Вместо представлений о единственно истинной теории допускается истинность некоторого количества отличающихся друг от друга теоретических описаний одной и той же реальности. Образцом служили идеалы и нормы квантово-релятивистской физики, где в качестве необходимого условия объективности объяснения и описания выступала фиксация особенностей средств наблюдения, взаимодействующих с объектом. Новая система познавательных идеалов и норм открывала путь к освоению сложных саморегулирующихся систем с уровневой организацией, наличием относительно независимых и изменчивых подсистем, вероятностным взаимодействием их элементов, существованием управляющего уровня и обратных связей, обеспечивающих целостность системы.

Включение таких систем в процесс  научного исследования вызвало трансформации  картин мира многих областей естествознания. Создавались предпосылки для  построения целостной картины природы, отмеченной иерархической организованностью  Вселенной как сложного динамического единства. На этом этапе картины реальности, вырабатываемые в отдельных науках, еще сохраняли свою самостоятельность, но каждая из них участвовала в формировании представлений, кото^

рые затем включались в общенаучную  картину мира. Последняя рассматривалась не как точный и окончательный портрет природы, а как постоянно уточняемая и развивающаяся система знания о мире.

Четвертая научная революция происходит в современную эпоху, начиная  с последней трети XX в. В ходе этой научной революции рождается новая, постнеклассическая наука. Характер научной деятельности меняется в связи с применением научных знаний практически во всех сферах социальной жизни, а также вследствие радикальных изменений в средствах хранения и получения знаний (компьютеризация науки, появление сложных приборных комплексов и т.д.). На передний план науки выдвигаются междисциплинарные и проблемно ориентированные формы исследовательской деятельности. Если классическая наука была ориентирована на постижение все более сужающегося, изолированного фрагмента действительности - предмета конкретной научной дисциплины, то специфику современной науки определяют комплексные исследовательские программы, в которых принимают участие специалисты из различных областей знания. Кроме того, в процессе определения исследовательских приоритетов наряду с собственно познавательными целями все большую роль начинают играть цели экономического и социально-политического характера.

В настоящее время усиливаются  процессы взаимодействия частных картин мира, они становятся взаимозависимыми и предстают как фрагменты целостной общенаучной картины мира. На ее развитие оказывают влияние и достижения фундаментальных наук, и результаты междисциплинарных прикладных исследований. В их рамках приходится сталкиваться со сложными системными объектами, которые в отдельных дисциплинах обычно изучаются лишь фрагментарно, поэтому эффекты, обусловленные их системностью, могут быть обнаружены только при синтезе фундаментальных и прикладных задач в проблемно ориентированном поиске.

Объектами современных междисциплинарных  исследований все чаще становятся открытые и саморазвивающиеся системы, что  начинает определять характер современного, постнекласси-ческого естествознания. Ориентация современного естествозна-

ния на исследование сложных, развивающихся систем приводит к трансформации идеалов и норм исследовательской деятельности. Историчность комплексного объекта и изменчивость его поведения предполагают построение возможного поведения системы в точках бифуркации (раздвоения). В естествознание начинает внедряться идеал исторической реконструкции, причем не только в дисциплинах, традиционно изучающих эволюционные объекты (геология, биология, география), но и в современной космологии и астрофизике. Например, современные модели, описывающие развитие такого уникального объекта, как Метагалактика, могут быть расценены как исторические реконструкции, посредством которых воспроизводятся основные этапы его эволюции.

Типы научной рациональности

Три стадии исторического развития естествознания, каждая из которых начинается с глобальной научной революции, можно охарактеризовать с точки зрения научной рациональности [29, 30]: классическая рациональность (соответствующая классической науке в двух ее состояниях - додисциплинарном и дисциплинарно организованном); неклассическая рациональность (соответствующая неклассической науке) и постнеклассичес-кая рациональность. Они взаимно <перекрываются>, причем появление каждого нового типа рациональности не отбрасывает предшествующего, а только ограничивает сферу его действия, обусловливая его применимость только к определенным типам проблем и задач.

Классический тип научной рациональности (рис. 3.1, а), концентрируя внимание на объекте, стремится при теоретическом объяснении и описании исключить все, что относится к субъекту, средствам и операциям его деятельности, рассматривая это как необходимое условие получения научного знания.

Неклассический тип научной  рациональности (рис. 3.1, б) учитывает связи между знаниями об объекте и характером средств и операций деятельности, причем выявление этих связей рассматривается в качестве условия научного описания и объяснения мира. Связи между внутринаучными и социальными ценностями и целями все еще не служат предме-

том научного осмысления, хотя опосредованно они определяют характер знаний и то, что именно и каким способом следует выделять и осмысливать в мире.

Постнеклассический тип рациональности (рис. 3.1, в) расширяет поле осмысления деятельности, учитывая соотнесенность получаемых знаний об объекте не только с особенностью средств и операций деятельности, но и с ценностно-целевыми структурами. Причем анализируется связь внутринаучных целей с вненаучными, социальными ценностями и целями.

Каждый новый тип научной  рациональности характеризуется особыми, свойственными ему основаниями науки, которые позволяют выделить в мире и исследовать соответствующие типы системных объектов (простые, сложные, саморазвивающиеся системы). При этом возникновение нового типа рациональности и нового образа науки не приводит к исчезновению представлений и методологических установок предшествующего этапа. Между ними существует преемственность. Так, неклассическая наука не уничтожила классическую рацио-

нальность, а только ограничила сферу  ее действия. При решении ряда задач  неклассические представления о  мире и познании оказывались избыточными  и исследователь мог ориентироваться  на традиционно классические образцы (например, при решении некоторых задач небесной механики не привлекают нормы квантово-релятивистского описания). Точно так же становление постнеклассической науки не стало причиной уничтожения всех представлений и познавательных установок неклассического и классического исследований.

4.1. Системный подход

Системность и уровни системности труда

Особенностью современного естествознания является осознанное внедрение идей системности во все его отрасли. Системность реализуется в рамках системного подхода, т.е. исследований, в основе которых лежит изучение объектов как сложных систем. Разработкой системных идей занимается системный анализ (специальная синтетическая наука, в центре которой находится изучение сложных систем). Особый вклад системного анализа, а более широко и системного подхода, в решение различных проблем обусловлен тем, что он позволяет, во-первых, выявить те факторы и взаимосвязи, которые могут оказаться весьма существенными; во-вторых, видоизменять методику наблюдений и эксперимент таким образом, чтобы включить эти факторы в рассмотрение; в-третьих, осветить слабые места гипотез и допущений. Системный анализ с его акцентом на проверку гипотез посредством экспериментов и строгих выборочных процедур - мощный инструмент гибкого, но строгого исследования сложных явлений.

Вероятно, мышление и процесс познания всегда были системными, хотя и неосознанно. Представления о системности  отражены в привычных для нас  оборотах речи: <Солнечная система>, <нервная система>, <система  уравнений>, <общественно-политическая система>, <система взглядов и убеждений>, <отопительная система>. Важной предпосылкой перехода на уровень осознанной системности и разработки системного подхода послужило появление новых задач в естествознании, связанных с изучением организации и функционирования сложных объектов, а также оперированием системами, границы и состав которых не столь очевидны.

В настоящее время общепризнано, что системные представления  полезны и важны в решении  проблем в различных сферах деятельности. Однако часто исследователи, назвав объект системой и декларируя использование системного подхода, строят свое изучение на обычной, традиционной для конкретной области основе. Исследование будет осознано системным при выполнении требований системной методологии, вырабатываемой в рамках системного подхода.

Для того чтобы осознать необходимость  системности во всех отраслях человеческой деятельности, обратимся к практической деятельности человека, рассмотрев последовательное формирование трех уровней системности  труда: механизацию, автоматизацию и кибернетизацию. Каждый из этих уровней, надстраиваясь на предыдущем, включает его в себя и не отменяет его полностью [22].

Механизация - простейший способ повышения эффективности труда. С помощью механизмов и машин один человек выполняет физическую работу, посильную многим людям. Механизация, позволяя решать многие проблемы, однако, имеет естественный предел - работой механизмов управляет человек, а его возможности ограничены физиологически: лопату нельзя делать слишком широкой; машина не должна иметь слишком много индикаторов и рычагов управления и т.д.

Решение проблемы состоит в том, чтобы исключить участие человека из конкретного производственного  процесса, т.е. возложить на машины выполнение не только самого процесса, но операций по его регулированию. Автоматизация - способ повышения производительности труда с помощью автоматов, т.е. технических устройств, реализующих указанные две функции. В жизнь вошли торговые и игровые автоматы, автоматическая телефонная связь, в промышленности функционируют автоматические линии, цеха и заводы, развивается промышленная и транспортная робототехника. Большие возможности представляют перестраиваемые, многофункциональные автоматы, управляемые компьютерами.

Однако автоматизировать можно  только те работы, которые хорошо изучены, подробно и полно описаны, о которых точно известно, что, в каком порядке и как надо делать в каждом случае, точно известны все возможные случаи и обстоятельст-

ва, в которых может оказаться  автомат. Автомат реализует определенный алгоритм, который в какой-то своей части может быть неправилен или неточен либо не предусматривает всех возможных ситуаций; в этих случаях автомат не соответствует целям его создания.

Такие проблемы возникают в процессе руководства человеческими коллективами, при проектировании, эксплуатации и управлении крупными техническими комплексами, при вмешательстве (например, медицинском) в жизнедеятельность человеческого организма, при воздействии человека на природу, т.е. в тех случаях, когда приходится сталкиваться с неформализуемостью процессов, происходящих в системе, и непредвиденностью некоторых внешних условий.

Кибернетизация.- совокупность способов решения возникающих при этом проблем - третий уровень системности практической деятельности человека. Кибернетика первой стала претендовать на научное решение проблем управления сложными системами. Поэтому, когда автоматизация (т.е. формальная алгоритмизация) невозможна, следует использовать человеческий интеллект, т.е. способность ориентироваться в незнакомых условиях и находить решение слабо формализованных задач. При этом человек выполняет операции, которые не поддаются формализации: экспертная оценка или сравнение неколичественных вариантов, взятие на себя ответственности и т.д. На таком принципе строятся автоматизированные (в отличие от автоматических) системы управления, в которых формализованные операции выполняют автоматы и компьютеры, а неформализованные операции - человек. Дальнейший путь кибернетизации обычно связывают с попытками хотя бы частично смоделировать интеллектуальные возможности человека.

Свойства и классификация  систем

Центральное место в системном  подходе занимает понятие <система>. Поэтому разные авторы, анализируя это понятие, дают определения системы  с различной степенью формализации, подчеркивая разные ее стороны [29]. Мы определим систему как совокупность элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом и образующих некую целостность.

Системам независимо от их природы  присущ ряд свойств [30]:

О целостность - принципиальная несводимость свойств составляющих ее элементов и невыводимость из последних свойств целого, а также зависимость каждого элемента, свойства и отношения системы от его места внутри целого, функции и т.д. Например, ни одна деталь часов отдельно не может показать время, это способна сделать лишь система взаимодействующих элементов. Появление у системы специфических свойств, не присущих ни одному элементу, называется эмерджентностью;

О структурность - возможность описания системы через установление ее структуры или, проще говоря, сети связей и отношений системы. Структурность также подразумевает обусловленность свойств и поведения системы не столько свойствами и поведением ее отдельных элементов, сколько свойствами ее структуры. Простейший пример: разные свойства алмаза и графита определяются различной структурой при одинаковом химическом составе;

<> взаимозависимость системы и среды, выражающаяся в том, что система формируется и проявляет свои свойства в процессе взаимодействия со средой, являясь при этом ведущим активным компонентом взаимодействия. Действительно, сложно что-либо сказать о некоторой системе, если она себя, никак не проявляет;

О иерархичность систем, т.е. каждый компонент системы в свою очередь может рассматриваться как система, а исследуемая в конкретном случае система представляет собой один из компонентов более широкой системы. Например, живая клетка многоклеточного организма является, с одной стороны, частью более общей системы - многоклеточного организма, а с другой - сама имеет сложное строение и, безусловно, должна быть признана сложной системой;