Концепції сучасного природознавства

Аруцев Олександр Артемович, Єрмолаєв Борис Валерійович, Кутателадзе Іраклій Отарович, Слуцький Михайло Семенович

Предмет природознавства і проблеми моделювання

Якщо спробувати, хоча б у самому загальному вигляді, уявити собі історію уявного оволодіння світом, то в ній виявляються, "переплітаються" три лінії, три напрямки, що утворюють єдність цивілізаційного процесу - дія (Д) -- знання (З) - розуміння (П). Вони не тільки взаємодіють - вони доповнюють, взаємно ініціюють один одного:

Так, у гранично стислій і спрощеній формі можна визначити суть саме людського існування - оволодіння світом у процесі діяльнісного, пізнавального, осмисленого існування в ньому.

Освоюючи природу, людина узагальнює, зберігає в знанні колишній досвід, осмислює досягнуте, проривається в нові сфери невідомого, реалізуючи на новому рівні нескінченної спіралі свої можливості творення, творення нового, перетворені працею, розумом і творчим осмисленням природи. Загалом, дія опосередковано знанням, знання - розумінням, а воно в свою чергу відкриває нові можливості ефективних дій. Принциповим, для розуміння запропонованої схеми, що відображає єдність минулого, сьогодення і майбутнього, -- є також виникає і постійно долати протиріччя між конкретним одиничним дією і його "збереженням" в абстрактній (узагальненої) формі. Безпосереднє дію універсалізує, проходить як б розумовий препарування і стає узагальненим, більш цінним для нових дій. У свою чергу, процедура осмислення, розумової "реконструкції" реальності включається до життєві процес існування людини, його активної життєдіяльності. Відбувається взаємодоповнення реального, практичного, безпосередньо матеріального існування і необхідного "з'єднання" з духовним, ідеальним, узагальненими, створюваним думкою світом. На відміну від панували багато десятиліття примітивізм, ми фіксуємо не тільки відображення свідомістю реальності, але і включення розумової діяльності суб'єкта в реальне існування навколишнього світу. У цьому, не забігаючи вперед, глибинний сенс вчення про ноосферу. Людина, за допомогою думки не тільки оволодіває природою, але і перетворює, "олюднює" її, створює другу природу - культуру, цивілізацію, науку, той складний світ в якому ми живемо, діємо, мислимо. Проте, дуже просте пояснення таїть у собі небезпеку невірних висновків. Поки ясна, історично і логічно, взаємозв'язок дії і думки - умова і передумова освіти цивілізації. Але реально, таке пояснення припускає ще одну складову, - соціальність. Мислячі люди завжди співіснують, діють в системі суспільних зв'язків і відносин. Реальний людина реалізується в своїй соціальній сутності. Дуже коротко нагадаємо, що вертикальне положення тіла, пересування на нижніх кінцівках і оволодіння промовою (нагадаємо, слово - матеріальна оболонка думки), а також ефективна трудова діяльність, тобто власне людські якості набуваються і реалізуються в спільному існуванні, в реальних формах суспільного життя. Тому, в науці розглядають біосоціальну сутність людини, як мислячого, говорить, спілкується, що діє, разом з іншими: індивідуальність виникає як продукт соціальності.

Отже, відмінні від тварин потреби, передбачають спільні, усвідомлені дії людей, уявне "освоєння" природи, уявна "опрацювання" варіантів і способів вирішення майбутніх завдань. Іншими словами, дії людини припускають свободу вибору, многоваріабельность рішень, їх постійна критична оцінка та порівняльний аналіз. Розумова діяльність -- абсолютна умова саме людського буття. Важлива її особливість -- многоваріабельний світ, абстрактна форма, що відкриває можливість нових повторень в умовах, що змінюються. Таким чином, одиничне дію, осмислене і узагальнене, стає основою нового застосування як прикладного знання. Остання завдяки теоретико-пізнавальної, розумової діяльності, перетворюється в науку, в систему пізнаних загальних правил, принципів і законів. Не претендуючи на строгість, можна помітити, що з думок і слів виростають ідеї, теорії, системи розумових процедур, формується наука. Потім вступають в дію принципи диференціації знань. Щоб бути ефективною, наука стає спеціальною. У свою чергу, диференціація неминуче породжує інтегративні процеси, взаємодія яких визначає універсальну особливість саморозвитку людства, його пізнавальної активності. У самому загальному вигляді, можна виділити три напрямки (три великих "блоку") розвитку науки. Вчення про природу, про суспільство, про людину і його мисленні. Реалізується також, як сукупне знання про світ і його осмислення, філософська складова розумового прогресу, що поєднує онтологічні, гносеологічні, методологічні і, нарешті, аксеологіческіе (ціннісні) аспекти пізнання. У рамках обговорення концепцій сучасного природознавства філософський аспект (перш за все, як теоретико-методологічний) буде постійно необхідним і діючим. У порядку прикладу, саме філософія "тягне" на собі найважчий "вантаж" пояснення неминучих протиріч, зокрема, між дією і думкою, що виростають у якісне розбіжність практики і теорії, втім, як їх же неминуче взаємодію. Практика схиляє нас до конкретного, одиничного, фактичного і однозначного, а думка "піднімає" розуміння світу до абстрактності, узагальнення, універсальності і загальності. Доречно також підкреслити, саме в цьому ключі пояснення загальнопланетарне характеру діяльності людства. Дія і думка, повторимо як виведення, - дві сторони саме людського існування, єдині, взаімополагаемие і постійно взаємодіють, що утворюють реальну історію планети Землі. Цей же принцип визначає загальні тенденції розвитку науки, як з'єднання прикладного (з середини XV століття також і експериментального) знання, доповненого розвитком теоретичної думки. У свою чергу, складається теорія і прогресуюча наука в цілому, ведуть до нових проривів у промисловому виробництві, будівництві, економічного життя.

Далі, очевидно, - новий рівень науки, що викликає масштабні практичні перетворення, включаючи неминучі зміни у сфері соціальних відносин.

Повертаючись до науці, нагадаємо, що її прогресу сприяло формування теоретичного природознавства, усвідомлення його загальнонаукового характеру.

Курс "Концепції сучасного природознавства" акумулює історію науки, теоретичні, общеначальние та філософські аспекти прогресу природничих наук, пояснення та оцінку їх ролі у вирішенні сучасних технічних і, до певної мірою, соціальних проблем. Зауважимо, наприклад, що серйозні соціальні зміни і можливість утворення соціально-орієнтованих (справедливих) товариств, у значною (точніше - в вирішальною) мірою визначаються рівнем сучасного виробництва, реалізацією можливостей науково-технічного прогресу, породженого, в тому числі, успіхами природничих наук.

Доречно також підкреслити, що автори виходять з розуміння загальнолюдського характеру, єдності науки, як вираження єдності світу, в самому широкому і універсальному його розумінні. Воно (це єдність) скріплюється логічної обумовленістю і органічної взаємозв'язком абстрактного і конкретного, матеріального і духовного, внутрішнього і зовнішнього, одиничного і загального, теоретичного та прикладного.

Курс "Концепції сучасного природознавства" - продукт спільних зусиль фахівців, що забезпечили аналіз творчих можливостей мислячого людства. Стрижневим, для подальшого прогресу науки, безперечно, є вчення В. І. Вернадського про ноосферу, до якого в нашому посібнику приділено гідне місце і значна увага.

Слово "наука" в російській мові має дуже широке значення. Наукою є фізика, наукою є літературознавство, наукою є вчення про зварювання (недарма є інститути зварювання), наукою є мистецтво плетіння личаків (оборот "він осягнув науку плетіння "по-русски цілком допустимо, а інституту за останньою науці немає тільки тому, що це зараз не актуально).

В англійській мовою справа йде інакше і слово science має істотно вужче значення, означаючи те, що в російській мові називається природничими науками, тобто науками про природу. У цьому сенсі і будемо вживати слово "наука".

Уважно розглянемо якусь природну науку, скажімо фізику. Що вивчає фізика? Відповідь здається тривіальним. Наука фізика вивчає природу. Або точніше, деякі аспекти природи (на відміну, наприклад, від хімії). Ну, а що вивчають фізики? Здавалося б, яка різниця? Але тут є тонка різниця. Фізики зовсім не вивчають природу безпосередньо, вони не займаються явищами природи, як такими. Фізик-експериментатор, ставлячи експеримент, дивиться на рух якихось стрілок, вивчає фотографії треків якихось частинок, і тому подібне. Фізик-теоретик щось пише на папері, робить якісь обчислення, приходить до якихось висновків про результати тих чи інших експериментів. Ось безпосередньо чим займаються фізики.

Ну, а яке має відношення до природи їх діяльність? Дуже просте. Перед тим, як ставити експеримент або робити якісь обчислення, людина створює в своєму розумі якусь модель тих явищ, які він хоче вивчити, дослідити. Аналізуючи модель, фізик робить висновок, яким повинен бути результат експерименту. Він очікує, що якщо зібрати такий-то прилад, то стрілки будуть показувати те-то і то-то. Він збирає такий прилад, ставить експеримент і переконується, що стрілки ведуть себе потрібним чином. Він із задоволенням говорить, що його модель досить точно відображає досліджуване явище. Аналогічно, теоретик, маючи запас деяких законів природи, - або придумуючи новий закон, - робить з них висновки і дивиться, узгоджуються чи ці висновки з тим, що отримує експериментатор. Так працюють фізики.

Таким чином, основне в діяльності натуралістів - це дослідження навколишнього світу, через його моделювання. Тут слово "модель" вживається в максимально широкому сенсі (будь-яке словесне опис - це вже модель). Моделі повинні бути не дуже прості - інакше можна не вловити істотних рис явища - але і не дуже складні - інакше модель не можна буде досліджувати.

З плином часу вчені навчилися придумувати задовольняють їхні моделі і на цій основі досліджувати навколишній світ.

Виникає питання, чому цей метод приводить до успіху? Чому ми пізнаємо світ за допомогою моделей? Це дуже тонкий, чисто філософське питання. Так М. М. Постніков сформулював "перше основне питання філософії природи". Дивно, що до цих пір ніхто його не піднімав.

Бути може, відповідь можна отримати, розглянувши спочатку інший - можливо навіть більш цікавий питання - чи можливо вивчення природи без моделей, на підставі якихось зовсім інших принципів? А якщо так, то наскільки ефективними є такі методи пізнання?

Можливі, звичайно, підходи в рамках релігійного або містичного досвіду, але це повністю виходить за межі нашої теми.

Як би там не було, будемо вважати експериментально встановленим той факт, що природу ми пізнаємо за допомогою моделей.

Другий експериментальний факт полягає в тому, що, розглядаючи моделі в різних науках, ми раптом виявляємо групи надзвичайно подібних моделей та результати, отримані в одній моделі, можуть бути застосовані в іншій. Наприклад, зміна чисельності хижака в системі "хижак-жертва" дуже схоже на зміна сили струму в коливальному контурі. Кожний може привести масу таких прикладів.

Виходячи з цього, М. М. Постніков сформулював "друге основне питання філософії природи ": У чому причина такої схожості моделей? На відміну від першого, на нього багато хто намагався давати відповіді, але всі ці відповіді були чисто словесне лушпиння. Наприклад, одне з широко поширених пояснень полягає в тому, що цей паралелізм обумовлюється матеріальним єдністю природи. Але, звичайно, справжнього пояснення до цих пір немає і, мабуть, зараз це одна з найважливіших проблем філософії.

Схожість моделей можна по-іншому висловити, сказавши, що моделі кожного класу мають загальну схему, тобто що схожі моделі - це моделі, які грунтуються на одній і тій ж схемою. Увівши, таким чином, поняття схеми, ми приходимо до задачі абстрактного вивчення схем як таких, безвідносно до їх конкретного втілення.

Математикою називається наука, що вивчає всі можливі - хоча б в думках - схеми, їх взаємозв'язку, методи їх конструювання, ієрархії схем (схеми схем) і т.д. і т.п. Таким чином, математика не є наука про моделі навколишнього світу, а є наука про схемах цих моделей. Математики детально вивчають наявні схеми моделей і узагальнюють досвід їх застосування.

Однак, численність різноманітних схем моделей, накопичених в математиці, не дозволяє практику (скажімо, інженеру) їх все знати. Тому завдання математиків - Допомогти практиці у створенні моделей за що ще не отримали широкої популярності схемами. З цією метою в математиці вивчають не тільки схеми реальних моделей, але і схеми схем, схеми схем схем і т.д. до нескінченності. На практиці це виражається в придбанні досвіду конструювання схем на прикладах рішення головоломних, чисто математичних задач. В результаті дуже часто при відповіді на будь-яке питання з практики математик, як фокусник з рукава, витягує потрібну схему і разом з нею рішення практичного завдання.

Нарешті, в математики потрібно постійно вигадувати принципово нові схеми моделей. Іноді - при рідкої удачі - це вдається зробити, так би мовити, "з голови ". Але, як правило, ці схеми доводиться з великими труднощами витягати з реальних моделей. Кожного разу це - великий успіх, який знаменує стрибок у розвитку математики, що відкриває нове поле роботи. Тому для розвитку математики необхідно постійне звернення до практики.

Останнім час широко поширилася думка, що впровадження в практику комп'ютерів різко змінило принципи взаємин математики та інших наук. Насправді ця думка базується на непорозуміння. Комп'ютеризація ніяк на ці принципи не вплинула. Вона лише зробила безнадійно застарілими багато улюблені схеми моделей і дозволила розробити інші, більш ефективні. В історії математики так відбувалося вже багато разів, і поява комп'ютерів лише направило цей процес по новому шляху.

Слід сказати, що та чи інша конкретна наука цілком може існувати і навіть процвітати і без розроблених в математиці моделей. Прикладом є біологія (до якої математичні моделі тільки почали проникати) і естетика (де математика не використовується). Той факт, що розроблені в математиці схеми моделей - так вже склалося історично - орієнтовані в першу чергу тільки на "точні" науки природознавства, є основним дефектом сучасної математики. Однією з її першочергових завдань повинно бути осмислення "гуманітарних" моделей і створення їх загальної теорії. Ця теорія, мабуть, буде зовсім не схожа на звичні математичні схеми і, по Основні ідеї цієї майбутньої теорії не повинні запозичувати з уже наявних в математиці принципів, а повинні виникати з конкретного аналізу моделей гуманітарних наук.

Відоме протиставлення "фізиків" і "ліриків" відображає існування двох додаткових рівноправних засобів освоєння фактів реального світу - раціоналістичного, що виражається в системі наук, і емоційного, що виражається в системі мистецтв. Спроби дослідження моделей мистецтва робляться нині в рамках кібернетики (це так звані "кібернетичні теорії мистецтва"), але їх спільним дефектом є прагнення до погано понятий "математизації". Насправді ж і тут загальні принципи повинні не привносити ззовні, а виникати на базі аналізу конкретного матеріалу тій чи іншій сфері людської діяльності. У відношенні багатьох математичних понять твердження, що вони є схемами якихось моделей, заперечень не викликає. Наприклад, загальновідомо,що рівняння другого порядку з постійними коефіцієнтами - це схема всіх моделей коливального руху, в якій би конкретної ситуації вони не виникали.

Однак, дискусію викликає питання, як в цю концепцію входить поняття числа. Це дійсно важке запитання, тому що виникнення поняття числа настільки давнє явище, що навряд чи залишилися сліди, як люди прийшли до цього поняття, тобто в результаті абстрагування яких моделей воно виникло ... Але виявляється, що це не зовсім так - сліди залишилися!

Наприклад, вони виявляються в японській мові. У цій мові існують спеціальні групи числівників, скажімо, для круглих предметів, зовсім інші числівники для довгих предметів, зовсім інші числівники для живих предметів і так далі. З точки зору, європейської граматики це оформляється, зараз, правда, не як різні числівники, а як одні й ті ж числівники, до яких додаються різні суфікси. Але це питання лише опису цього мовного явища. Можна зробити висновок, що система японських числівників є деякий рудимент ходу думок, в якому люди прийшли до абстрактного поняття числа і, десь на самому початковому рівні ще пітекантропів, для кавунів була одна система числівників, для динь - інша, для палиць - третя, для людей -- четверта. Звичайно, це система далеко не йшла - раз, два, три і все, але, по усякому випадку, для кожного набору предметів були власні слова для їх рахунку. Потім поступово було відмічено, що, можна використовувати одні й ті ж слова для всіх предметів круглої форми, але для предметів продовгуватої форми залишилися інші слова. Тільки на дуже високому ступені розвитку прийшли до тієї думки, що взагалі конкретна суть предметів ролі не грає і рахунок можна проводити в абсолютно абстрактній формі.

Таким чином, моделями тут були процедури рахунки конкретних речей, причому для кожного конкретного виду предметів використовувалися свої слова. А потім було відмічено, що ці процедури дуже схожі, і було вироблено поняття числа, як схеми будь-якого конкретного рахунку.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://nrc.edu.ru/