Дисциплине Истории и философия науки
 Скачать 1.88 Mb.
|
|
объектами оперирования. Данное различение позволит избежать двусмысленности при использовании термина «объект» в процессе описания познавательных операций науки. В этом различии фиксируется тот существенный факт, что объект исследова- ния не совпадает ни с одним из отдельно взятых объектов оперирова- ния любой экспериментальной ситуации. Подчеркнем также, что объ- екты оперирования по определению не тождественны «естественным» фрагментам природы, поскольку выступают в системе эксперимента как своеобразные «носители» некоторых функционально выделенных свойств. Как было показано выше, объекты оперирования обычно на- деляются приборными функциями и в этом смысле, будучи реальны- ми фрагментами природы, вместе с тем выступают и как продукты «искусственной» (практической) деятельности человека. Наблюдения выступают в этом случае не просто фиксацией неко- торых признаков испытуемого фрагмента. Они несут неявно инфор- мацию и о тех связях, которые породили наблюдаемые феномены. Но тогда возникает вопрос: справедливо ли сказанное для любых наблюдений? Ведь они могут быть получены и вне эксперименталь- ного исследования объекта. Более того, наблюдения могут быть случайными, но, как показывает история науки, они весьма часто являются началом новых открытий. Где во всех этих случаях практи- ческая деятельность, которая организует определенным способом взаимодействие изучаемых объектов? Где контроль со стороны по- знающего субъекта за условиями взаимодействия, контроль, кото- рый позволяет сепарировать многообразие связей действительно- 172 Глава 3. Структура научного познания сти, функционально выделяя именно те, проявления которых под- лежат исследованию? Ответы на эти вопросы могут показаться неожиданными, поэтому рассмотрим их более детально. Систематические и случайные наблюдения Научные наблюдения всегда целенаправленны и осуществляются как систематические, а в систематических наблюдениях субъект обязатель- но конструирует приборную ситуацию. Эти наблюдения предполагают особое деятельностное отношение субъекта к объекту, которое можно рассматривать как своеобразную квазиэкспериментальную практику. Что же касается случайных наблюдений, то для исследования их явно недостаточно. Случайные наблюдения могут стать импульсом к откры- тию тогда и только тогда, когда они переходят в систематические на- блюдения. А поскольку предполагается, что в любом систематическом наблюдении можно обнаружить деятельность по конструированию приборной ситуации, постольку проблема может быть решена в общем виде. Несмотря на различия между экспериментом и наблюдением, оба предстают как формы практически деятельностного отношения субъ- екта к объекту. Теперь остается доказать, что систематические наблюде- ния предполагают конструирование приборной ситуации. Для этого мы специально рассмотрим такие наблюдения, где заведомо невозмож- но реальное экспериментирование с изучаемыми объектами. К ним от- носятся, например, наблюдения в астрономии. Рассмотрим один из типичных случаев эмпирического исследова- ния в современной астрономии — наблюдение за поляризацией света звезд в облаках межзвездной пыли, проводившееся с целью изучения магнитного поля Галактики. Задача состояла в том, чтобы выяснить, каковы величина и на- правление напряженности магнитного поля Галактики. При опреде- лении этих параметров в процессе наблюдения использовалось свой- ство частиц межзвездной пыли, заключающихся в их ориентации магнитными силовыми линиями Галактики. В свою очередь об этой ориентации можно было судить, изучая эффекты поляризации света, проходящего через облако пыли. Тем самым параметры поляризован- ного света, регистрируемые приборами на Земле, позволяли получить сведения об особенностях магнитного поля Галактики. Нетрудно видеть, что сам процесс наблюдения предполагал здесь предварительное конструирование приборной ситуации из естествен- ных объектов природы. Звезда, излучающая свет, функционировала Структура эмпирического исследования 173 как приготовляющая подсистема, частицы пыли, ориентированные в магнитном поле Галактики, играли роль рабочей подсистемы, и лишь регистрирующая часть была представлена приборами, искусственно созданными в практике. В результате объекты: «звезда как источник излучения», «облако межзвездной пыли», «регистрирующие устрой- ства на Земле» образовывали своего рода гигантскую эксперимен- тальную установку, «работа» которой позволяла изучить характерис- тики магнитного поля Галактики. В зависимости от типа исследовательских задач в астрономии кон- струируются различные типы приборных ситуаций. Они соответству- ют различным методам наблюдения и во многом определяют специ- фику каждого такого метода. Для некоторых методов приборная ситуация выражена настолько отчетливо, что аналогия между соот- ветствующим классом астрономических наблюдений и эксперимен- тальной деятельностью прослеживается с очевидностью. Так, напри- мер, при определении угловых размеров удаленных космических объектов — источников излучения — широко используется метод по- крытия наблюдаемого объекта Луной. Дифракция излучения на краях Луны позволяет с большой точностью определить координаты соот- ветствующего источника. Таким путем были установлены радиокоор- динаты квазаров, исследован характер рентгеновского излучения Крабовидной туманности (был получен ответ на вопрос, является ли источником радиоизлучения вся туманность либо внутри ее находит- ся точечный рентгеновский источник); этот метод широко применя- ется при определении размеров некоторых астрономических объек- тов. Во всех наблюдениях такого типа Луна используется в качестве передвижного экрана и служит своеобразной «рабочей подсистемой» в приборной ситуации соответствующих астрофизических опытов. Довольно отчетливо обнаруживается приборная ситуация и в на- блюдениях, связанных с определением расстояния до небесных объ- ектов. Например, в задачах по определению расстояния до ближай- ших звезд методом параллакса в функции прибора используется Земля; при установлении расстояний до удаленных галактик методом цефеид этот класс переменных звезд также функционирует в качестве средств наблюдения и т.д. Правда, можно указать и на такие виды систематических наблюде- ний в астрономии, которые на первый взгляд весьма далеки от анало- гии с экспериментом. В частности, при анализе простейших форм ас- трономического наблюдения, свойственных ранним этапам развития астрономии, нелегко установить, как конструировалась в них прибор- ная ситуация. Тем не менее здесь все происходит аналогично уже рас- 174 Глава 3. Структура научного познания смотренным случаям. Так, уже простое визуальное наблюдение за пе- ремещением планеты на небесном своде предполагало, что наблюда- тель должен предварительно выделить линию горизонта и метки на небесном своде (например, неподвижные звезды), на фоне которых наблюдается движение планеты. В основе этих операций, по сущест- ву, лежит представление о небесном своде как своеобразной програ- дуированной шкале, на которой фиксируется движение планеты как светящейся точки (неподвижные же звезды на небесном своде играют здесь роль средств наблюдения). Причем по мере проникновения в астрономическую науку математических методов градуировка небес- ного свода становится все более точной и удобной для проведения из- мерений. Уже в IV столетии до н.э. в египетской и вавилонской астро- номии возникает зодиак, состоящий из 12 участков по 30 градусов, как стандартная шкала для описания движения Солнца и планет 4 Использование созвездий зодиака в функции шкалы делает их средст- вами наблюдения, своеобразным приборным устройством, позволяю- щим точно фиксировать изменение положения Солнца и планет. Таким образом, не только в эксперименте, но и в процессе научно- го наблюдения природа дана наблюдателю не в форме созерцания, а в форме практики. Исследователь всегда выделяет в природе (или создает искусственно из ее материалов) некоторый набор объектов, фиксируя каждый из них по строго определенным признакам, и ис- пользует их в качестве средств эксперимента и наблюдения (прибор- ных подсистем). Отношение последних к изучаемому в наблюдении объекту обра- зует предметную структуру систематического наблюдения и экспери- ментальной деятельности. Эта структура характеризуется переходом от исходного состояния наблюдаемого объекта к конечному состоя- нию после взаимодействия объекта со средствами наблюдения (при- борными подсистемами). Жесткая фиксация структуры наблюдений позволяет выделить из бесконечного многообразия природных взаимодействий именно те, которые интересуют исследователя. Конечная цель естественнонаучного исследования состоит в том, чтобы найти законы (существенные связи объектов), которые управ- ляют природными процессами, и на этой основе предсказать будущие возможные состояния этих процессов. Поэтому если исходить из гло- бальных целей познания, то предметом исследования нужно считать существенные связи и отношения природных объектов. Но на разных уровнях познания такие связи изучаются по-разно- му. На теоретическом уровне они отображаются «в чистом виде» через Структура эмпирического исследования 175 систему соответствующих абстракций. На эмпирическом они изуча- ются по их проявлению в непосредственно наблюдаемых эффектах. Поэтому глобальная цель познания конкретизируется применительно к каждому из его уровней. В экспериментальном исследовании она выступает в форме специфических задач, которые сводятся к тому, чтобы установить, как некоторое начальное состояние испытуемого фрагмента природы при фиксированных условиях порождает его ко- нечное состояние. По отношению к такой локальной познавательной задаче вводится особый предмет изучения. Им является объект, изме- нение состояний которого прослеживается в опыте. В отличие от предмета познания в глобальном смысле его можно было бы называть предметом эмпирического знания. Между ним и предметом позна- ния, единым как для эмпирического, так и для теоретического уров- ня, имеется глубокая внутренняя связь. Когда в эксперименте и наблюдении исследователь регистрирует конечное состояние О2 испытуемого объекта, то при наличии фикси- рованной приборной ситуации и начального состояния О[ объекта, это эквивалентно нахождению последнего недостающего звена, кото- рое позволяет охарактеризовать структуру экспериментальной дея- тельности. Определив эту структуру, исследователь тем самым неявно выделяет среди многочисленных связей природного объекта те (зако- номерности), которые управляют изменением состояний объекта эм- пирического знания. Переход объекта из состояния О] в состояние О 2 не произволен, а определен законами природы. Поэтому, многократ- но зарегистрировав в эксперименте и наблюдении изменение состоя- ний объекта, исследователь неявно фиксирует самой структурой дея- тельности и соответствующий закон природы. Объекты эмпирического знания выступают здесь в качестве свое- образного индикатора предмета исследования, общего как для эмпи- рического, так и для теоретического уровня. Фиксация предмета исследования в рамках экспериментальной или квазиэкспериментальной деятельности является тем признаком, по которому можно отличить эксперимент и систематические наблю- дения от случайных наблюдений. Последние суть наблюдения в усло- виях, когда приборная ситуация и изучаемый в опыте объект еще не выявлены. Регистрируется лишь конечный результат взаимодействия, который выступает в форме эффекта, доступного наблюдению. Одна- ко неизвестно, какие именно объекты участвуют во взаимодействии и что вызывает наблюдаемый эффект. Структура ситуации наблюдения здесь не определена, а поэтому неизвестен и предмет исследования. Вот почему от случайных наблюдений сразу невозможен переход к 176 Глава 3. Структура научного познания более высоким уровням познания, минуя стадию систематических наблюдений. Случайное наблюдение способно обнаружить необыч- ные явления, которые соответствуют новым характеристикам уже от- крытых объектов либо свойствам новых, еще не известных объектов. В этом смысле оно может служить началом научного открытия. Но для этого оно должно перерасти в систематические наблюдения, осу- ществляемые в рамках эксперимента или квазиэкспериментального исследования природы. Такой переход предполагает построение при- борной ситуации и четкую фиксацию объекта, изменение состояний которого изучается в опыте. Так, например, когда К. Янский в опытах по изучению грозовых помех на межконтинентальные радиотелефон- ные передачи случайно натолкнулся на устойчивый радиошум, не связываемый ни с какими земными источниками, то это случайное наблюдение дало импульс серии систематических наблюдений, ко- нечным итогом которых было открытие радиоизлучения области Млечного Пути. Характерным моментом в осуществлении этих на- блюдений было конструирование приборной ситуации. Главная задача здесь состояла в том, чтобы определить источник устойчивого радиошума. После установления его внеземного проис- хождения решающим моментом явилось доказательство, что таким источником не являются Солнце, Луна и планеты. Наблюдения, поз- волившие сделать этот вывод, были основаны на применении двух ти- пов приборной ситуации. Во-первых, использовалось вращение Зем- ли, толща которой применялась в наблюдении в функции экрана, перекрывающего в определенное время суток Солнце, Луну и плане- ты (наблюдения показали, что в моменты такого перекрытия радио- шум не исчезает). Во-вторых, в наблюдении исследовалось поведение источника радиошума при перемещении Солнца, Луны и планет на небесном своде относительно линии горизонта и неподвижных звезд. Последние в этой ситуации были использованы в качестве реперных точек (средств наблюдения), по отношению к которым фиксирова- лось возможное перемещение источника радиошума. Вся эта серия опытов позволила в конечном итоге идентифицировать положение источника с наблюдаемыми в каждый момент времени суток и года положениями на небосводе Млечного Пути. Характерно, что в последнем шаге исследований К. Янского уже была четко обозначена предметная структура наблюдения, в рамках которой изучаемый эффект (радиошум) был представлен как ра- диоизлучение Млечного Пути. Были выделены начальное состояние объекта эмпирического знания — положение источника радиошума на небесном своде в момент Т1 и конечное состояние — положение источника в момент Т2 и приборная ситуация (в качестве средств ис- следования фиксировались небесный свод с выделенным на нем рас- положением звезд, линия горизонта, Земля, вращение которой обес- печивало изменение положений радиоисточника по отношению к наблюдателю, и, наконец, приборы — регистраторы радиоизлуче- ния). Наблюдения с жестко фиксированной структурой названного типа позволили раскрыть природу случайно обнаруженного эффекта радиоизлучения Млечного Пути. Таким образом, путь от случайной регистрации нового явления к выяснению основных условий его возникновения и его природы про- ходит через серию наблюдений, которые отчетливо предстают в каче- стве квазиэкспериментальной деятельности. Важно обратить внимание на следующее обстоятельство. Само осуществление систематических наблюдений предполагает использо- вание теоретических знаний. Они применяются и при определении целей наблюдения, и при конструировании приборной ситуации. В примере с открытием Янского систематические наблюдения были целенаправлены теоретическими представлениями о существовании разнообразных космических источников радиоизлучения. В примере с исследованием магнитного поля Галактики при конструировании приборной ситуации в явном виде использовались представления классической теории электромагнитного поля (рассмотрение поля как конфигурации силовых линий, применение законов поляризации света и т.п.). Все это означает, что наблюдения не являются чистой эмпирией, а несут на себе отпечаток предшествующего развития теорий. В еще большей мере это относится к следующему слою эмпириче- ского познания, на котором формируются эмпирические зависимос- ти и факты. Процедуры перехода к эмпирическим зависимостям и фактам Переход от данных наблюдения к эмпирическим зависимостям и на- учному факту предполагает элиминацию из наблюдений содержа- щихся в них субъективных моментов (связанных с возможными ошибками наблюдателя, случайными помехами, искажающими про- текание изучаемых явлений, ошибками приборов) и получение досто- верного объективного знания о явлениях. Такой переход предполагает довольно сложные познавательные процедуры. Чтобы получить эмпирический факт, необходимо осуще- ствить по меньшей мере два типа операций. Во-первых, рациональ- 12-959 178 Глава 3. Структура научного познания ную обработку данных наблюдения и поиск в них устойчивого, инва- риантного содержания. Для формирования факта необходимо срав- нить между собой множество наблюдений, выделить в них повторяю- щиеся признаки и устранить случайные возмущения и погрешности, связанные с ошибками наблюдателя. Если в процессе наблюдения производится измерение, то данные наблюдения записываются в ви- де чисел. Тогда для получения эмпирического факта требуется опре- деленная статистическая обработка результатов измерения, поиск среднестатистических величин в множестве этих данных. Если в процессе наблюдения применялись приборные установки, то наряду с протоколами наблюдения всегда составляется протокол контрольных испытаний приборов, в котором фиксируются их воз- можные систематические ошибки. При статистической обработке данных наблюдения эти ошибки также учитываются, они элиминиру- ются из наблюдений в процессе поиска их инвариантного содержания. Поиск инварианта как условия формирования эмпирического факта свойствен не только естественнонаучному, но и социально-ис- торическому познанию. Скажем, историк, устанавливающий хроно- логию событий прошлого, всегда стремится выявить и сопоставить множество независимых исторических свидетельств, выступающих для него в функции данных наблюдения. Во-вторых, для установления факта необходимо истолкование вы- являемого в наблюдениях инвариантного содержания. В процессе та- кого истолкования широко используются ранее полученные теорети- ческие знания. Рассмотрим две конкретные ситуации, иллюстрирующие эту роль теоретических знаний при переходе от наблюдений к факту. Известно, что одним из важных физических открытий конца XIX в. было обнаружение катодных лучей, которые (как выяснилось в ходе дальнейших исследований) представляют собой поток электронов. Экспериментируя с катодными лучами, У. Крукс зарегистрировал их отклонение под воздействием магнита. Полученные в этом опыте данные наблюдения были интерпретированы им как доказательство того, что катодные лучи являются потоком заряженных частиц. Осно- ванием такой интерпретации послужили теоретические знания о вза- имодействии заряженных частиц и поля, почерпнутые из классичес- кой электродинамики. Именно применение этих знаний привело к переходу от инварианта наблюдений к соответствующему эмпиричес- кому факту. Не менее показательным в этом отношении является открытие в астрономии таких необычных космических объектов, как пульсары. Структура эмпирического исследования 179 Летом 1976 г. мисс Белл, аспирантка известного английского ра- диоастронома Э. Хьюиша, случайно обнаружила на небе радиоисточ- ник, который излучал короткие радиоимпульсы. Многократные сис- тематические наблюдения позволили установить, что эти импульсы повторяются строго периодически, через 1,33 с. Первая интерпрета- ция этого инварианта наблюдений была связана с гипотезой об искус- ственном происхождении сигнала, который посылает сверхцивилиза- ция. Вследствие этого наблюдения засекретили, и почти полгода о них никому не сообщалось. Затем была выдвинута другая гипотеза — о естественном проис- хождении источника, подкрепленная новыми данными наблюдений (были обнаружены новые источники излучения подобного типа). Эта гипотеза предполагала, что излучение исходит от маленького, быстро вращающегося тела. Применение законов механики позволило вы- числить размеры данного тела — оказалось, что оно намного меньше Земли. Кроме того, было установлено, что источник пульсации нахо- дится именно в том месте, где более тысячи лет назад произошел взрыв сверхновой звезды. В конечном итоге был установлен факт, что существуют особые небесные тела — пульсары, являющиеся остаточ- ным результатом взрыва сверхновой звезды. Установление этого эмпирического факта потребовало примене- ния целого ряда теоретических положений (это были сведения из об- ласти механики, электродинамики, астрофизики и т.д.). В обоих рассмотренных случаях факт был получен благодаря ин- терпретации данных наблюдения. Эту процедуру не следует путать с процессом формирования теории, которая должна дать объяснение полученному факту. Установление факта, что катодные лучи являются электрически за- ряженными частицами, не является еще теорией, точно так же как факт обнаружения пульсаров не означал, что построена теория пульсаров. Самое важное, что такая теория ко времени открытия пульсаров уже была создана. Это была теория нейтронных звезд, построенная нашим соотечественником, физиком Л.Д. Ландау. Однако пульсары были обнаружены независимо от этой теории, и сами первооткрыва- тели нового астрономического объекта никак не ассоциировали свое открытие с теорией нейтронных звезд. Понадобилось время, чтобы отождествить пульсары с нейтронными звездами, и только после это- го новые факты получили теоретическое объяснение. Но тогда возникает очень сложная проблема, которая дискутиру- ется сейчас в методологической литературе: получается, что для уста- новления факта нужны теории, а они, как известно, должны прове- 180 Глава 3. Структура научного познания ряться фактами. Эта проблема решается только в том случае, если вза- имодействие теории и факта рассматривается исторически. Безуслов- но, при установлении эмпирического факта использовались многие полученные ранее теоретические законы и положения. Для того что- бы существование пульсаров было установлено в качестве научного факта, потребовалось принять законы Кеплера, законы термодина- мики, законы распространения света — достоверные теоретические знания, ранее обоснованные другими фактами. Иначе говоря, в фор- мировании нового факта участвуют теоретические знания, которые были ранее проверены независимо от него. Что же касается новых фактов, то они могут служить основой для развития новых теоретиче- ских идей и представлений. В свою очередь новые теории, превратив- шиеся в достоверное знание, могут использоваться в процедурах ин- терпретации при эмпирическом исследовании других областей действительности и формировании новых фактов. Таким образом, при исследовании структуры эмпирического по- знания выясняется, что не существует чистой научной эмпирии, не содержащей в себе примесей теоретического. Но это является не пре- пятствием для формирования объективно истинного эмпирического знания, а условием такого формирования. Структура теоретического исследования Перейдем теперь к анализу теоретического уровня познания. Здесь тоже можно выделить (с определенной долей условности) два под- уровня. Первый из них образует частные теоретические модели и за- коны, которые выступают в качестве теорий, относящихся к доста- точно ограниченной области явлений. Второй составляют развитые научные теории, включающие частные теоретические законы в каче- стве следствий, выводимых из фундаментальных законов теории. Примерами знаний первого подуровня могут служить теоретичес- кие модели и законы, характеризующие отдельные виды механичес- кого движения: модель и закон колебания маятника (законы Гюйген- са), движения планет вокруг Солнца (законы Кеплера), свободного падения тел (законы Галилея) и др. Они были получены до того, как была построена ньютоновская механика. Сама же эта теория, обоб- щившая все предшествующие ей теоретические знания об отдельных аспектах механического движения, выступает типичным примером развитых теорий, которые относятся ко второму подуровню теорети- ческих знаний. Структура теоретического исследования 181 |