Харин Алексей, Новосибирский государственный педагогический университет
Введение.
Научная революция восемнадцатого века привела к возникновению естествознания как специфического феномена духовной культуры. Начавшись с работ Коперника, Галилея и Декарта, она получила свое относительное завершение в творчестве Исаака Ньютона и, конечно, прежде всего в его знаменитых "Математических началах натуральной философии".
О гении Ньютона написано столько, что одно лишь перечисление всех эпитетов, метафор, гипербол и т.д. могло бы занять весь объем этой работы. Тут и знаменитый стих Александра Попа ("сказал Господь: "Явись, Ньютон!" и всюду свет разлился"), и известное сожаление Лагранжа (Систему мира можно создать лишь единожды, и это уже сделал Ньютон), и восхищенное удивление Лопиталя (Неужели Ньютон ел, как простые смертные?), и многое другое. Говоря о роли Ньютона в создании науки, на мой взгляд, следует четко выделять два аспекта. Во-первых, это вклад Ньютона, выразившийся в создании фундаментальных теорий физико-математического естествознания: ньютоновской механики, ньютоновской теории тяготения и ньютоновской оптики. Ньютоном разработаны фундаментальные понятия, в течение столетия сохранявшиеся в основе понятия чрезвычайно общего характера - абсолютное пространство, абсолютное время, абсолютная (однозначная) причинность, так и фундаментальные физические понятия - сила, масса, количество движения. Система понятий ньютоновской физики почти 200 лет была, по существу, единственной и лишь во второй половине девятнадцатого века была дополнена системами фарадее-максвеловской электродинамики и статистической физики (именно дополнена, а не пересмотрена). Пересмотр ньютоновской системы - дело двадцатого века. Физика двадцатого века сокрушает ньютоновские абсолюты пространства, времени и причинности, совершенно необходимые во времена Ньютона, но обнаружившие свой приблизительный и относительный характер в новой, неклассической физике.
Во избежание недоразумений стоит повторить, что конкретные результаты ньютоновской физики были не отброшены, а вошли по принципу соответствия в качестве предельных случаев в новые концептуальные системы релятивистской и квантовой физики. Уже одного этого было бы достаточно, чтобы любая оценка вклада Ньютона в науку не казалась завышенной.
Второй аспект носит более общий характер и связан с той печатью, которую наложила деятельность Ньютона на сам облик науки. Если первый аспект назвать конкретно научным, то второй я бы предложила именовать методологическим.
В методологическом аспекте можно выделить, на мой взгляд, четыре момента, которые определяют лицо естествознания (во всяком случае, в его наиболее развитых формах) до настоящего времени. Более того, при отсутствии этих четырех моментов естествознание вообще невозможно. Эти моменты: 1) математический язык, 2) закон и начальные условия, 3) метод принципов, 4) гипотетико-дедуктавная структура научной теории - с равной степенью подробности будут рассмотрен ниже.
Математический язык.
Возникновение науки нового времени часто связывается (во всяком случае, часто связывалось в прошлом веке) прежде всего с развитием опытных исследований и широким распространением экспериментального метода. Нисколько не подвергая сомнению важность экспериментального метода, следует тем не менее со всей решительностью заметить, что главный шаг, приведший к созданию науки, был связан с соединение экспериментального метода с математическим описанием как результатов эксперимента, так и в целом подлежащей изучению предметной области. Еще Галилей отмети, что книга природы написана на языке математики. Он дал и первые образцы прочтения текстов природы. Но у Галилея это были "отрывочные тексты". Только в "Математических началах" мы встречаем первую систематическую реализацию галилеевского постулата. В этом смысле ньютоновские "Начала" задают образец естественнонаучной теории.
Анализ проблемы математизации научного знания - очень обширная область методологических исследований, и поэтому в этой работе мы ее касаться не будем. В свой время в нашей литературе бушевали дискуссии о применимости математики в биологии, социологии и т.д. Споры эти не полностью затихли и сейчас, хотя можно, пожалуй, считать достаточно обоснованным и широко принятым тезис, выраженный в следующих словах К. Маркса: "Наука только тогда достигает совершенства, когда ей удается пользоваться математикой" (1).
Закон и начальные условия.
Разделение закона и начальных условий - гениальное методологическое открытие Ньютона. Окружающий нас мир невообразимо сложен и многообразен. Человеческий разум не мог бы справиться с этой сложностью, если не нашел эффективного средства ее "обуздания". Эта мысль исключительно четко была сформулирована Е. Вигнером: "Сложности получили название начальных условий, а то, что абстрагировано от случайного, - законов природы. Каким бы искусственным ни казалось подобное разбиение структуры мира при самом беспристрастном подходе и даже вопреки тому, что возможность его осуществления имеет свои пределы, лежащая в основе такого разбиения абстракция принадлежит к числу наиболее плодотворный идей, выдвинутых человеческим разумом. Именно она позволила создать естественные науки" (2).
Разбиение реального множества изучаемых явлений на начальные условия и законы далеко не всегда легко осуществимо. Физика достигла высокой степени развития по сравнению с другими естественными и общественными науками во многом потому, что в ее рамках такое разбиение легко осуществимо. Стоит отметить, что эта черта тесно связана с предыдущей, так как разбиение на закон и начальные условия эффективно лишь в случае использования математического языка. На качественном уровне описания реальности такое разбиение вообще утрачивает смысл или, иначе говоря, не вносит никакого упрощения в описание реальности. В современных спорах о статусе теоретической биологии многие ученые отмечали, что главная сложность в ее разработке состоит именно в трудности разделения явлений на начальные условия и закон.
Трудности этого разделе6ния существуют и в физике. Здесь они проявляются, во-первых, в космологии, где при построении космологических моделей мы не можем четко отделить закон от начальных условий. Например, так как Вселенная представляет собой уникальный объект, то закон, описывающий ее функционирование, должен включать в себя и начальные условия.
Во-вторых, в динамических системах, далеких от равновесия, т.е. в широкой области, именуемой сейчас изучением нелинейных процессов, "нарушается независимость двух основных элементов ньютоновской динамики: закона движения и начальных условий" (3). В этом втором случае речь идет не о возможности выделения начальных условий, а об их зависимости от хода эволюции системы, т.е. закон движения и начальные условия теряют независимость, но их разделение сохраняет смысл.
При всех трудностях, связанных с практическим проведением разделения на закон и начальные условия, на мой взгляд, и сегодня оно составляет фундаментальную черту развитого естествознания.
Метод принципов.
Ньютон, резко выступая против произвольных гипотетических конструкций картезианской физики, разработал и систематически применял метод, который сам характеризовал следующим образом: "вывести два или три общих принципа движения из явлений и после этого изложить, каким образом свойство и действия всех телесных вещей вытекают из этих явных принципов, было бы очень важным шагом в философии, хотя бы причины этих принципов и не были еще открыты",. Именно эту формулировку Ньютона С.И. Вавилов называет методом принципов (4).
Метод принципов позволяет избегать модельных гипотез о тех или иных "внутренних механизмах" изучаемых явлений и дает возможность наиболее непосредственно опираться на опытные данные. "Принципы - это обобщенные опытные факты", - констатирует С.И. Вавилов (5). Разумеется, это не надо понимать в духе примитивного индуктивизма. Установление принципов есть результат сложнейшей творческой работы. С.И. Вавилов верно подчеркивал, что "принципы вовсе не простой эквивалент опыта, а очень сложный результат сознательного выбора, математического обобщения опыта и системы определений и понятий. Нахождение и правильная формулировка таких принципов, как закон механики, первое и второе начала термодинамики, уравнения электромагнитного поля, принцип относительности, соотношение неточностей - труднейший и самый важный этап создания научной системы, который никак нельзя приравнять простому установлению результатов опыта" (4).
Значение и роль метода принципов со времен Ньютона никем и никогда не подвергалась сомнению. Этим методом построены такие важнейшие физические теории, как классическая механика, феноменологическая термодинамика, макроскопическая электродинамика, теория относительности. В своей направленности против произвольных гипотетический конструкций этот метод демонстрирует плодотворность и силу.
Но метод принципов неоднократно подвергался абсолютизации в истории физического знания. Здесь уместно указать, как минимум, на две исторически имевшие место абсолютизации: "ньютоновскую" и позитивистскую (в особенности энергетическую). Не будем сколько-нибудь подробно касаться первой, отметив лишь, что она состояла в принципиальном отказе от признания роли гипотез и что сам Ньютон в ней повинен в минимальной степени.
Позитивистская абсолютизация метода принципов так же была связана с отрицанием роли гипотез, но прежде всего была направлена против атомистической гипотезы. В рамках первого (Конт) и второго (Мах, Освальд) позитивизма возникла проблема соотношения феноменологических и объяснительных теорий. Позитивизм провозгласил единственной задачей науки описание явлений и третировал объяснение как процедуру метафизическую, выходящую за рамки науки.