Учебник для 10 класса

Естествознание

§ 13. Традиции и революции в естествознании

...Наша свобода в выборе проблем,
похоже, очень невелика
В. Гейзенберг

Существуют ли традиции в науке и какова их роль? Что такое научная революция?

Урок-лекция

Традиции и новации в науке. Наука, в том числе и естествознание, относится к тем видам человеческой деятельности, которые нацелены на получение нового: фактов, наблюдений, взаимосвязей, закономерностей, теорий. О каких же традициях в науке может тогда идти речь? Ведь традиция — это нечто неизменное (обычай, норма поведения, способы действия, знания), что передается из поколения в поколение, по крайней мере в течение какого-то исторического периода.

Однако если внимательно присмотреться к работе ученого, то нетрудно заметить, что обычно он трудится в русле определенных научных традиций. Действительно, после создания Ньютоном в конце XVII в. основ классической механики ученые получили возможность изучать самые разнообразные явления — от движения живых организмов до движения планет. Менялись объекты исследования. Так, в одном случае требовалось рассчитать траекторию полета снаряда, а в другом — первую космическую скорость, но в основе всех этих расчетов и объяснений механических явлений лежала механика Ньютона, пусть даже ее основные уравнения стали со временем записываться в более общем виде и не так, как они даны в школьном учебнике.

Какие научные открытия Галилея вам известны? В чем, по вашему мнению, заключается революционность (или новизна) подхода Галилея к изучению природы?

Неизвестный художник. Галилео Галилей

Иными словами, можно сказать, что в науке сложилась определенная традиция: понимать и изучать широкий класс объектов и явлений на основе классической механики. Были даже попытки распространять механические объяснения на все природные, а в отдельных случаях — и на социальные явления. Но к концу XIX в. выяснилось, что далеко не все в окружающем нас мире можно объяснить, опираясь только на законы механики. Да и сама классическая механика применима лишь к случаям, когда скорость движения меньше скорости света. Не описывает она и явления микромира.

В течение определенного времени научные исследования любой области опираются на прошлые достижения, которые в этот период времени признаются основой для развития данной области знания. Вот эти-то достижения и составляют основу традиции в науке. Определенный комплекс знаний (понятий, законов, приемов объяснения и др.) передается из поколения в поколение, хотя сами решаемые задачи могут быть разными и со временем изменяться.

Научные знания, методы и приемы исследования, лежащие в основе традиции, часто называют парадигмой (от греч. paradeigma — пример, образец).

В естествознании под парадигмами обычно понимают такие широкие обобщения, как гелиоцентрическая система Коперника, механика Ньютона, квантовая механика, классическая теория химического строения, эволюционная теория Дарвина и т. д. Парадигма включает в себя:

совокупность понятий (например, парадигма классической механики включает понятия: скорость, ускорение, сила, инерция, масса, траектория, гравитация и т. д.);
законы, часто (но не всегда) выраженные в виде уравнений (например, законы Ньютона);
образцы постановки эксперимента и решения конкретных задач и проблем, с которыми сталкивается изучающий данную науку исследователь.

Более того, парадигма — это еще и философские позиции, принятые в данном научном сообществе и проявляющиеся при выборе направлений исследования, при оценке полученных результатов и состояния науки в целом.

Традиция играет очень важную роль в науке, она является необходимым условием быстрого накопления знаний и их использования.

РАЗВИТИЕ НАУКИ КАК СМЕНА ПАРАДИГМ. Наука не стоит на месте, время от времени она сталкивается с явлениями, объяснить которые в рамках существующих парадигм не удается. Скажем, не удается на основе механики Ньютона объяснить электрические и магнитные явления. В таком случае возникает потребность в создании новых теорий, которые составили бы основу новой парадигмы, новой научной традиции.

НАУЧНЫЕ РЕВОЛЮЦИИ. Под научными революциями понимают такие новации, которые отличаются своей значимостью, своими последствиями для развития науки и наших представлений о самой науке. Не каждое даже крупное научное открытие является революцией в науке. Например, введение в физику понятия «поле» и последующее создание электромагнитной теории, бесспорно, следует рассматривать как научную революцию, поскольку вместе с этой теорией возникла новая научная парадигма, глубоко изменившая наши взгляды на окружающий мир. А вот открытие Г. Герцем электромагнитных волн, при всей колоссальной важности этого открытия (особенно для развития новых технических направлений — беспроволочной телеграфии, радиосвязи и т. д.), нельзя считать научной революцией, так как это открытие подтвердило выводы ранее созданной электромагнитной теории Дж. Максвелла.

Иногда термин «революция» используют, характеризуя то или иное важное открытие в науке, а выражение «революционное открытие» фактически означает важное (или очень важное) открытие в данной области знаний. Определить, что считать научной революцией, а что не считать таковой, очень сложно. Поэтому возможны различные точки зрения. Скажем, подавляющее число историков науки не считает открытие Д. И. Менделеевым периодического закона научной революцией в широком смысле слова, отнюдь не отрицая важности этого открытия.

Научные революции связаны с перестройкой основных научных традиций. При этом предшествующие научные традиции либо уходят в прошлое (например, геоцентризм), либо продолжают существовать в пределах области своей применимости (например, классическая механика). Кроме того, научные революции затрагивают мировоззренческие и философские основания науки. Поэтому научные революции могут иметь большое влияние далеко за рамками той конкретной области, в которой они произошли.

Создание новых фундаментальных теорий наиболее известный вид научных революций. Примером могут служить революции в науке, совершенные Н. Коперником, И. Ньютоном, А. Лавуазье, Ч. Дарвином и др. Часто научные революции связаны с внедрением новых методов исследования. Характерный пример — создание телескопа.

Иногда научные революции обусловлены открытием новых областей действительности, т. е. неизвестных ранее объектов и явлений (например, открытие нового континента, названного Австралией, а там — новых, неизвестных ранее видов животных (сумчатых кенгуру) и растений (эвкалипт), существование которых даже не предполагалось).

Ученые могут успешно работать только в рамках определенных парадигм; однако в силу самых разнообразных обстоятельств (открытие новых явлений, объектов, областей реальности, внедрение новых приборов и методов исследования, ведущих к новым открытиям) происходит смена парадигм. Если эта смена влечет за собой глубокие изменения в нашем понимании той или иной области действительности или ведет к новой картине мира, то это явление характеризуют как научную революцию.

Чем крупнее научная революция, чем глубже она изменяет наши представления о мире, тем больше такая революция связана с социокультурными изменениями. Фактически научная революция XVI— XVII вв., начавшаяся с создания Коперником гелиоцентрической теории и завершившаяся созданием Ньютоном основ классической механики и оптики, была частью глубоких политических, экономических, военных, а главное, интеллектуальных изменений в Европе.

А. С. Пушкин сказал об «Истории государства Российского» Н. М. Карамзина: «Древняя Россия, казалось, найдена Карамзиным, как Америка Колумбом». Как вы понимаете эту аналогию?
К каким крупным изменениям в естествознании привело создание микроскопа?
Что общего и что различного у революций научных и социальных?
Прокомментируйте следующий исторический курьез. Когда в 1856 г. в долине Неандера (Германия) был найден череп, который был толще, длиннее и уже, чем у современного человека, с массивными надбровными дугами, находку начали изучать анатомы. Мнения разделились:
1. это череп пожилого голландца;
2. это череп русского казака, который в погоне за отступающей армией Наполеона отбился от своих, забрел в пещеру и там умер;
3. череп принадлежит кельту с мощной физической, но низкой умственной организацией.
Окончательный приговор был таков: это череп человека, переболевшего в детстве рахитом, в юности получившего несколько ударов палкой по голове, а в старости страдавшего ревматизмом.
Оставался, правда, вопрос о древности находки. Ученые пришли к выводу, что человек, которого позже стали называть неандертальцем, скорее всего, современник Наполеона.