Принципы целостности современного естествознания

Следует отметить, что в настоящее время бурно развивается философия науки, которая существенно отличается от естествознания и по своим целям, и по методам исследования. Философия науки стремится к некоторому синтетическому взгляду на окружающий нас мир. Она включает в себя эпистемологию, методологию науки (в широком и узком смысле) и социологию научного познания, синергетическую онтологию.

Естественно-научное мировоззрение опирается, прежде всего, на основные принципы естествознания. По степени общности можно в первую очередь выделить принципы инвариантности, относительности, дополнительности, вариационные принципы. Затем следует выделить принципы сохранения энергии, необратимости, симметрии, инерции, дальнодействия, близкодействия и некоторые другие.

Отметим наиболее важные идеи, связанные с формулировкой самых общих принципов природы, а именно – идеи инвариантности, относительности и дополнительности.

Инвариантность. Категория инвариантности тесно связана с глубокой философской проблемой соотношения между относительной и абсолютной истиной. Если справедливость утверждения не зависит от системы отсчета, то такое утверждение называется инвариантным.

В связи с таким расширением понятия инвариантности можно сделать один парадоксальный вывод: всякое абсолютное относительно, а всякое относительное абсолютно. Е. Вигнер сформулировал концепцию трех уровней познания в физике, которая может быть распространена и на другие науки. Первый уровень познания – установление отдельных фактов (событий), второй – выведение общих законов посредством обобщения фактов или событий, третий – получение принципов инвариантности («сверхпринципов») посредством дальнейшего обобщения законов.

Инвариантность связана с симметрией и законами сохранения. Если речь идет о зеркальном отражении, то слово «инвариантность» заменяют словом «симметрия». Законы сохранения являются формой выражения принципов инвариантности. Инвариантность к смещению системы отсчета выражает собой: закон сохранения энергии – для смещения во времени, закон сохранения импульса – для смещения в пространстве, закон сохранения количества движения – для поворота.

У Аристотеля инвариантом является естественное (абсолютно неподвижное) место тела; у Декарта и Галилея неизменным состоянием стало уже не положение тела, а его скорость. В современной физике основным инвариантом служит масса.

Относительность. Принципы относительности связаны с принципами инвариантности. В своей наиболее простой и отточенной форме принцип относительности обычно формулируется так: «Законы классической механики инвариантны относительно перехода от одних инерциальных систем отсчета к другим». «Все механические процессы протекают совершенно одинаково во всех инерциальных системах отсчета». То есть все инерциальные системы отсчета равноправны с позиций механики; нет ни одной избранной, которую можно было бы предпочесть другой на том основании, что какой-то механический опыт в ней протекает иначе, чем в других инерциальных системах отсчета.

А. Эйнштейн обобщил этот принцип, сформулировав два постулата специальной теории относительности.

1. Все законы физики должны быть одинаковы во всех инерциальных системах отсчета, движущихся относительно друг друга поступательно и равномерно (с постоянной скоростью).

2. Скорость всех взаимодействий в природе ограничена скоростью света. Или скорость света одинакова во всех инерциальных системах.

Многие ученые предлагали называть специальную теорию относительности теорией инвариантности, поскольку в ней обосновывается существование двух важнейших инвариантов природы. Первым является постоянная скорость света, вторым – соотношение Е = mc². Таким образом, в специальной теории относительности А. Эйнштейна произведено весьма полное обобщение как принципа относительности, так и принципа инвариантности.

Дополнительность. Принцип дополнительности, несмотря на его исключительную важность в науке, разработан совершенно недостаточно. Иногда этот принцип трактуется либо как синоним соотношений неопределенности, либо как логически и исторически вытекающий из него.

Н. Бор ввел «дополнительность» как принцип, согласно которому некоторые понятия в физике являются несовместимыми и должны восприниматься только как дополняющие друг друга. Соотношение неопределенностей представляет собой количественное выражение этого принципа. Н. Бор сформулировал свою наиболее отточенную формулировку принципа дополнительности: «Как бы далеко не выходили квантовые эффекты за пределы возможностей классической физики, описание экспериментальной установки и регистрации результатов наблюдения всегда должны производиться на обычном языке, дополненном терминологией классической физики. Это есть простое логическое требование, поскольку термин «эксперимент» в сущности, может применяться лишь для обозначения такой ситуации, когда мы можем рассказать другим, что сделали и что узнали в итоге». «Есть два вида истины – тривиальная, отрицать которую нелепо, и глубокая, для которой обратное утверждение – тоже глубокая истина». Можно сформулировать эту мысль иначе: содержательность утверждения проверяется тем, что его можно опровергнуть. Приведем еще одно высказывание Бора: «Никогда не выражайся яснее, чем ты думаешь». Понятие «истина» Бор считал дополнительным понятию «ясность». Он также полагал, что проблема «свободы воли» решается дополнительностью мыслей и чувств. Пытаясь анализировать переживания, мы изменяем их и, наоборот, отдаваясь чувствам, теряем возможность их анализа.

Принцип дополнительности применяется также в биологии, лингвистике и ряде других наук, но главную мысль, обобщающую этот принцип, можно выразить так: природная (сущностная) картина явления и его строгое математическое описание взаимодополнительны. Например, создание физической картины явления требует качественного подхода, пренебрежения деталями и уводит от математической точности. А точное математическое описание настолько усложняет картину, что затрудняет физическое понимание.

Очень емкой формулировкой принципа дополнительности является формулировка И. Пригожина, правда в вольной интерпретации: «Мир богаче, чем можно выразить на любом одном языке...».

Ярким методологическим принципом является принцип соответствия, предложенный Н. Бором: «Никакая новая теория не может быть справедливой, если она не содержит в качестве предельного случая старую теорию, относящуюся к тем же явлениям, поскольку старая теория уже оправдала себя в этой области». Обобщенная формулировка принципа соответствия имеет вид: «Теории, справедливость которых установлена для той или иной предметной области, с появлением новых более общих теорий не устраняются как нечто ложное, но сохраняют свое значение для прежней области как предельная форма и частный случай новых теорий.

Основные подсистемы науки – естественные, общественные и технические. Характерно отсутствие резких граней между науками в настоящее время и междисциплинарные комплексные научные исследования. Наблюдается иерархичность: фундаментальные науки, изучающие основные закономерности развития материи и сознания, и практические науки, применяющие достижения фундаментальных наук на практике. Преобладание эмпирического знания было до начала XX века. Определяющая роль теоретического уровня научного познания – в современную эпоху. Качественное изменение эмпирического уровня на основании новых теоретических конструкций и информационных технологий.

Закономерностью развития естествознания является непрерывно-дискретный характер его развития. Скачкообразный ход развития науки при решении актуальных проблем характеризуется сменой типов научной рациональности.

В истории современного естествознания можно классифицировать глобальные естественнонаучные революции: аристотелевская, ньютоновская, эйнштейновская, пригожинская(?).

Принципиальное раздвоение каждой из фундаментальных научных проблем, как отражение принципа неполноты соответствующих теорий (теорема Гёделя). Усовершенствование первоначальной единой теории как решение альтернативных равноправных начал на примере развития синергетической парадигмы фундаментальности.