Kitabı oxu: «Глобальная научно-техническая революция»

* * *

© Бондаренко С. Б., 2023

© Знание-М, 2023

Введение

В XX–XXI вв. внимание ученых привлекли грандиозные преобразования общества в результате внедрения новых научных знаний и наукоемких технологий. Понятие глобального мира предложил Р. Робертсон в конце ХХ в.: глобализация превратила человечество в изменчивый мировой социум с рыночной экономикой и единым информационным пространством [199]. В конце XX в. сформировалась новая интердисциплинарная наука «Глобалистика», изучающая глобальные процессы и проблемы. Быстро растет количество разнообразной литературы о глобальных процессах современности, охватывающей мораль, право, политику, экономику, культуру, науку, технику, промышленность, города, войны, искусство, СМИ, моду, образование и воспитание. В потоке литературы о глобализации особое место занимает тема о глобальных изменениях в сфере научно-технических знаний и их практических приложений. В России проблемы развития науки и техники XX в. интересовали представителей различных научных сообществ (Д. И. Менделеев, П. К. Энгельмейер, К. Э. Циолковский, В. И. Ленин, А. В. Луначарский, В. И. Вернадский, П. С. Кудрявцев, И. Я. Конфедератов, С. В. Шухардин, Б. М. Кедров, Г. Н. Волков, Н. И. Дряхлов, О. Н. Яницкий, А. Н. Авдулов, А. М. Кулькин, и др.). На Западе проблематике современного научно-технического развития посвящены труды крупных ученых: философов, экономистов, социологов, историков (Л. Мамфорд, Д. Бернал, Ж. Фурастье, А. Турен, С. Лилли, Р. Робертсон, У. Бек, З. Бауман, У. Ростоу, Э. Тоффлер, Д. Белл, Р. А. Солоу, Э. Янч, Р. А. Гордон, И. Валлерстайн, К. Шваб и др.).

Глобализация усилила интерес к проблеме конфликта сверхдержав [52; 145; 148; 159]. Понятие сверхдержавы не имеет строгих определений и юридически не зафиксировано в международных документах. Великобритания, Германия, Франция, Япония – это экономически развитые страны, но эти страны не претендуют на статус сверхдержав. Современная политическая дискуссия о сверхдержавах в качестве критериев выделяет устойчивое опережающее развитие макроэкономики страны с мощным научно-техническим потенциалом. Сверхдержавами объявили США, Россию, Китай. Европейский союз (ЕС) – это тоже сверхдержава, которая себя не рекламирует в качестве таковой, чтобы не вызывать недовольство США. ЕС имеют единую валюту (евро), автомобильные и авиационные заводы, сеть университетов, научные организации, органы здравоохранения, фармакологические компании, рынки сбыта, дешевую рабочую силу и проч.

При описании сверхдержав выделяют основные характеристики и тенденции. Технизация: ускоренное производство и распространение технических систем и мегасистем. Человечество впервые в истории продемонстрировало феноменальные способности к техническому творчеству и за короткий период создало огромное количество разнообразной техники (автомобили, самолеты, вертолеты, ракеты, конвейеры, телевизоры, холодильники, компьютеры, корабли, аккумуляторы, беспилотники, интернет, роботы и т. д.) [170]. Невиданными ранее темпами ведется строительство (электрические сети, гражданские и промышленные сооружения, автомобильные и железные дороги, мосты, гидростанции, водоснабжение городов, атомные станции, спортивные сооружения, трубопроводы и т. д.). Поверхность нашей планеты покрыла непрерывно разрастающуюся техносфера, концентрирующаяся на территориях сверхдержав. Технизация ускоряет информатизацию, увеличивает объемы информации и виды информационных технологий. Технизация тесно связана с тенденцией урбанизации: ростом городов и численности городского населения, втягиванием миллионов людей в городской образ жизни. Информатизация и урбанизация неизбежно порождают кибернетизацию, желание и стремление контролировать и управлять потоками информации, городами, транспортом, народами, государствами. Развитие кибернетики необходимо для оптимизации процессов управления [36].

США пропагандируют свою идеологию и культуру в мировом масштабе с целью усилить экономическую и политическую зависимость от США. Американизация проявляется в распространении английского языка и его вариантов (британский, американский, канадский, австралийский, индийский, африканский). Английский язык провозглашен государственным в Канаде, Индии, Австралии, ЮАР, Нигерии.

Противостояние сверхдержав усиливает их взаимное недоверие и милитаризацию: рост расходов на военные цели, увеличение производства и торговли оружием, распространение военных конфликтов, усиление коммерческой деятельности ЧВК, рост военных преступлений, рост количества информации о военных темах. Милитаризация охватывает все сферы жизни современного общества: мораль, право, политика, экономика, финансы, торговля, наука, религия, искусство, образование и воспитание, интернет, космонавтика.

Глобализация обострила противостояние модернистов и консерваторов, технофилов и технофобов, сциентистов и антисциентистов, моралистов и нигилистов, юристов и анархистов.

О. Шпенглер выделил в мировой истории зрелые и незрелые культуры [165; 166]. Системы культуры обладают специфическими чертами и возможностями. Все элементы культуры органически взаимосвязаны и взаимообусловлены. Поэтому характер науки и техники отображает особенности той культуры, к которой принадлежат. Наука и техника ускоряют неизбежный упадок всех систем культуры. Западная наука и техника ведет культуры к усилению милитаризации и используется в качестве основного средства разрушительных войн. В философии культуры Шпенглера не разрабатывается методология науки и западные науки (математика, астрономия, физика, биология и др.) служат Шпенглеру образцами наук для всех культур. Философия культуры Шпенглера содержит технофобские рассуждения. Вооруженный техникой человек превращается в хищного и агрессивного разрушителя других культур. Несовместимость зрелых культур порождает ксенофобские настроения и действия. Философия Шпенглера обосновывает этический релятивизм и социальный пессимизм, изображает человека пресловутым «винтиком» гигантского механизма, функционирующего по внутренними законом системы культуры.

П. А. Сорокин выделил и описал четыре устойчивых и важных глобальных тенденции XX в.: становление новых мировых творческих центров культуры – Европы, США и России; распад традиционных культур; возрождение великих культур Индии, Китая Японии, исламского мира; возникновение суперкультур на основе творческих культурных центров [142]. Пространные рассуждения П. А. Сорокина и его ссылки на историю не дают ответов на главные вопросы. Почему центры культуры в XX в. сместились в Европу, США и Россию? Почему традиционные культуры Европы и России не распадаются и не исчезают? Почему Европа, США и Россия стали звездами мировой культуры? Почему Китай, Индия и Япония стоят на пороге клуба звезд мировой культуры? Почему на основе звезд мировой культуры формируются суперкультуры? П. А. Сорокин не применил научную методологию для объяснения причин глобальных тенденций XX в… Он находился под сильным влиянием энергетической интерпретации физики, а это мешало правильному пониманию роли физики в развитии науки, техники, культуры и общества.

В настоящей монографии проводится интердисциплинарное исследование феномена научно-технической революции (НТР) с использованием критериев методологии науки. Автор обосновывает вывод, что сверхдержавы – это ведущие активные зоны ГНТР. В монографии разработана и изложена атрибутивная концепция НТР. Автор формулирует и обосновывает атрибуты НТР (фундаментальные признаки, направления, этапы, тенденции, активные и пассивные зоны, базисные технические средства познания, позитивные и негативные трансформации зон, движущие силы). Возникновение и исчезновение НТР объясняется с помощью атрибутивного подхода. Обосновывается вывод о двух НТР в мировой истории – античной и современной (глобальной). Соответственно представлены две атрибутивные модели НТР – модель античной НТР и модель глобальной НТР (ГНТР). Автор не ставит задачу полного описания и всестороннего анализа ГНТР. Основная цель монографии – построение и обоснование атрибутивной модели ГНТР, описывающей и объясняющей закономерности ГНТР.

Глава 1. Методологическое обеспечение научно-технического развития

§ 1. Логический аппарат научного сообщества

Понятие есть элементарная и универсальная форма мышления, которая выражается словами. Лексические значения слова формализуются соответствующими понятиями. Понятие имеет содержание и объем. Содержание понятия характеризует предмет понятия с помощью формулировки строгих признаков, позволяющих субъекту познания найти критерии идентификации предмета и, тем самым, провести границы знания. Микробиологии лишь в XX в. благодаря электронным микроскопам удалось отличить вирусы от других видов микроорганизмов и выработать научное понятие вируса. Содержание понятия есть продукт мыслительной деятельности ученых и поэтому может иметь нужное для ученых количество признаков. Объем понятия характеризует мыслимое субъектом науки множество, элементами которого являются выделяемые с помощью признаков объекты (бактерии, вирусы, планеты, города). В логике и методологии признается закон обратного отношения объема и содержания понятия: чем богаче содержание понятия, тем меньше его объем и наоборот. Закон обратного отношения решает проблему существования объема и содержания понятия в формальной логике: если нет объема, то нет и содержания; если нет содержания, то нет и объема; если нет объема и содержания, то нет и понятия; если есть понятие, то есть и предмет понятия, который характеризуется объемом и содержанием.

Над научными понятиями может быть проведена логическая операция деления, производящая разделение объема понятия на группы или подмножества с помощью формализованного критерия. Не зависимо от способа деления понятия в результате всегда образуются понятия, что служит доказательством элементарности понятийной формы научного мышления. Никакое деление понятия не приведет к появлению более элементарной формы мышления. Деление не следует путать с анализом, в процессе которого происходит выделение частей в целом. Деление – операция с объемом понятия. При делении выполняются логические правила: А) деление производится по одному основанию. Это требование исключает путаницу при делении. Б) деление имеет исчерпывающий характер. Сумма объемов членов деления должна равняться объему делимого понятия. Это требование защищает деление от пропуска отдельных членов деления. В) объемы понятий – продуктов деления – должны взаимно исключать друг друга. Любой объект из объема делимого понятия входит только в объем одного производного понятия. Это требование исключает наложение объемов членов деления. Г) непрерывность и последовательность процесса деления по родовым и видовым признакам. Это требование исключает нарушение родовидового характера деления объема понятия. При делении понятия всегда образуются понятия и невозможно получить иные формы мышления.

При ограничении понятия происходит переход от понятия с большим объемом, но с меньшим содержанием, к понятию с меньшим объемом, но большим содержанием. Операция обратная ограничению называется обобщением понятия. Обобщение не следует путать с синтезом, осуществляющим переход от части к целому. Например, микроорганизмы в процессе развития науки стали делить на бактерии, вирусы, грибки, простейшие. Логико-методологическое значение операции делимости заключается, в частности, в критическом отношении к различным способам мистификации человеческого мышления. Популярный в истории философии, психологии и педагогики способ мистификации мышления человека содержится в учении Платона о бессмертии души человека: души, покидая тело человека, отправляются созерцать неизменный мир идей, пребывающий вечно в космосе. Понятие, по учению Платона, возникающее в результате акта мистического «созерцания» идеи, становится грубой копией идеи в душе человека. Но идеи, по учению Платона, вечные и абсолютно неделимые, поэтому и понятия, возникающие в душах людей как целостные фрагменты знания, тоже неделимые.

Еще один способ мистификации человеческого мышления предложил немецкий психолог И. Гербарт. Он отрицал врожденность знаний и обосновывал эмпирическое происхождение знаний в процессе активного взаимодействия человека с внешним миром. Но элементарные продукты познания у Гербарта – это целостные представления, которые не подчиняются законам формальной логики и требованиям методологии науки. Представления могут объединяться, конфликтовать, подавлять и уничтожать друг друга. Учение Гербарта о мышлении человека основано на биологических аналогиях. Представление, выступающее у Гербарта важнейшим элементом мышления, не есть понятие. Объединение представлений не есть логическая операция обобщения понятий, конфликт представлений приобретает моральный и биологический смысл, борьба представлений означает придание представлениям статуса живых организмов, обладающих желаниями и потребностями. Научные понятия не могут выйти из под контроля познающего субъекта и не обладают волей.

В логико-методологической литературе продолжаются споры о том, существуют ли беспредметные (пустые) понятия. Для доказательства существования пустых понятий приводят примеры «вечный двигатель», «современный король Франции» и т. п. Разрешение этого спора основано на отрицании наукой тождества мышления человека и познаваемого бытия. Понятия всегда имеют предмет. Нет таких понятий, которые имели бы содержание без объема или, наоборот, объем без содержания. Но не все понятия отображают фрагменты познаваемого бытия. Например, некоторые физики и химики (Лавуазье, Бертолле, Фуркруа и др.) долгое время верили в существование теплорода, называли его химическим элементом и объясняли нагревание как перетекание теплорода от горячего тела к холодному [59, с. 148]. Но в физике было доказано, что теплород не существует в природе и создали молекулярно-кинетическую теорию вещества. Понятие вечный двигатель имеет предмет, т. к. иначе мы не знаем о чем вообще идет спор: что такое «вечный двигатель»? Есть технические проекты вечных двигателей, но построить материальный вечный двигатель невозможно, что вовсе не доказывает отсутствие предмета у понятия вечный двигатель.

Важное логико-методологическое значение имеет спор о неявных определениях понятий. Определение понятия (дефиниция) есть логическая операция формализации основных признаков понятия и экспликации содержания понятия. Определение понятия необходимо для научных исследований. В начале XIX в. французский математик Ж. Жергонн предложил разделить дефиниции на явные и неявные. В неявных определениях не задаются признаки предмета понятия, не производится экспликация объема и содержания понятия. Неявные определения указывают на то, что в каких-то познавательных ситуациях, возможно, используются понятия, хотя точно неизвестно. Иначе говоря, неявные определения выполняют специфическую сигнальную функцию о возможном скрытом использовании понятий. Поэтому ссылки на неявные определения носят спекулятивный характер. В науку допускаются только явные определения понятий, связанные взаимно однозначным образом с соответствующими терминами. Например, не принимаются к публикации статьи, в которых используется загадочная лексика.

Научное знание не отделено таинственными непроницаемыми перегородками от других видов человеческого знания. Поэтому научным сообществам нужно постоянно вести жесткий контроль за понятийным аппаратом, выявлять и элиминировать ненаучные понятия и термины. Ученые издают словари и энциклопедии, в которых отображается устоявшийся понятийный аппарат науки. Запрет применения какого-либо понятия в научной литературе свидетельствует о значительных трудностях вхождения не признанных наукой понятий в язык науки. Например, неопределенность смысла синергетического термина «аттрактор» дало повод объявить общую синергетику опасной лженаукой. В науке понятие есть элементарная форма хранения и передачи знаний.

Научное понятие не может существовать без суждений. Если мысль содержит утверждение или отрицание, то такая мысль называется в формальной логике суждением. Например, «роза красна». Научное суждение – это форма мышления, соединяющая понятия с целью утверждения или отрицания чего-либо о предмете суждения. Суждения могут выражаться только повествовательными предложениями языка науки. Категорическое отрицание принципа тождества мышления человека и внешнего бытия в научном познании служит сильным обоснованием принципа двузначности в методологии науки: суждения либо истинны, либо ложны. Истинность или ложность суждения устанавливается по отношению к одному предмету. Если предмет суждения неопределенный или меняется, то в формальной логике подобные суждения оцениваются как ошибочные.

В процессе применения познавательных средств возникают методологические проблемы по следующим основным причинам. А) Человек способен абсолютно свободно оперировать понятиями. Мыслительные процессы здорового человека невозможно оградить или остановить. Человек может самостоятельно устанавливать связь своего мышления с воображением и фантазией. Например, можно утверждать «Сократ человек» и «Сократ сверхчеловек» или «Планета Земля имеет шарообразную форму и вращается вокруг Солнца» и «Небесное тело Земля не есть планета, она плоская и находится в центре мира». Б) Одно суждение можно выражать разными предложениями. Эта особенность взаимоотношения суждения и предложения используется при плагиате. Если суждение, сформулированное на русском языке, переводят на английский язык, то возникают проблемы качества и точности перевода. В) Теоретические и эмпирические высказывания в научном познании взаимосвязаны, поэтому процесс решения проблемы истины суждения зависит от характера экспликации смыслов теоретических и эмпирических терминов. Г) Наука непрерывно развивается. Создаются новые понятия и высказываются новые суждения. Например, понятие электрического тока стало основой для формулировки закона Ома.

В логике суждением признают только такую мысль, в которой есть субъект, предикат и средство их связи. Субъект суждения – это понятие, отображающее определенный предмет мысли. Если предмет мысли неясен, то логика и методология науки подобные рассуждения категорически отвергают. Например, «Абракадабра вылечит». Предикат эксплицирует признаки субъекта данного суждения. Функцию связи субъекта и предиката обычно выполняет слово «есть» или его логический синоним. Для характеристики передаваемых знаний от субъекта предикату используются кванторные операторы «все», «некоторые», «ни один» и т. п. Логические кванторы описывают распределенность терминов в суждении. В языкознании выделяют виды повествовательных предложений (безличные, неопределенно-личные, номинативные и т. п.), которые используются в языке науки. Неопределенность субъектно-предикатного состава предложения неприемлема для научных высказываний. Например, предложение «идет дождь» не используется в метеорологии, т. к. необходимо точно указывать место и время. Например, «21 октября 2021 г. по московскому времени в г, Санкт-Петербурге РФ прошел дождь». Научное суждение выражается множеством полных повествовательных предложений использующих принятую соответствующим научным сообществом терминологию.

Одна из основных когнитивных функций суждения дефинициальная. Определение понятий требуется в науке и обучении. Любая научная дефиниция есть суждение, выраженное нормативными языковыми средствами. Типичная и опасная логическая ошибка, получившая название «круг в определении понятия», использовать определяемое понятие в определяющем понятии. Например, «критик – это человек, который критикует». Для того, чтобы научиться избегать логических ошибок предлагали ввести в университетах курс формальной логики. Отказ от изучения формальной логики на всех факультетах привел к нежелательным результатам.

Широкое распространение в политике и массовом сознании имеет тавтологический стиль мышления, на что указывали логики и методологи науки. Тавтологии изучают логики, лингвисты, методологи, психологи. В лингвистике тавтологию определяют как использование одних и тех же или близких по значению слов в одном словосочетании или предложении. В тавтологии повторяются близкие по значению слова, не уточняющие смысла высказывания или предложения, и применяются синонимы в одном словосочетании или повествовательном предложении. Виды тавтологий: повторение в одном контексте другими словами, не вносящее новой информации; повторение в одном предложении однокоренных слов; плеоназмы; бессмысленная избыточность слов в одном контексте. В логике и лингвистике выделяют плеоназмы – обороты речи, в которых дублируются элементы смысла. Примеры: «бесплатный подарок», «главная суть». Лингвисты накапливают списки популярных тавтологий и классифицируют их. Тавтологический стиль мышления препятствует освоению научного знания. В научных рассуждениях не допустимы алогизмы и, в том числе, любые тавтологии.

Для науки суждения приобретают особое познавательное значение, т. к. законы науки формулируются в виде утвердительных суждений. Например, в электродинамике известен закон Ома для проводника: «Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению». Символическая запись формулы: I = U/R. Законы Ома для участка цепи и полной цепи – основа развития электротехники, электроники, компьютеров, роботов. Для формулировки законов науки необходимо иметь понятийный аппарат, соответствующий требованиям методологии науки, и измеримые величины. В законе Ома для участка цепи сила тока, напряжение и электрическое сопротивление имеют точные определения и единицы измерения. Этот закон проверен специальными экспериментами и было установлено, что характер зависимостей более сложный. Влияние оказывают температура, химический состав проводника и другие факторы. Потому математическая форма закона приближенная и описывает связи в конкретных условиях.

Открытие И. Кеплером законов движения планет Солнечной системы имеет уникальное мировоззренческое значение. Законы Кеплера проверялись учеными из разных стран и лабораторий. Новые измерительные средства и методы используются для перепроверки законов Кеплера в силу их огромного мировоззренческого и практического значения. Первый закон Кеплера утверждает: планеты движутся по эллиптическим орбитам вокруг Солнца и Солнце располагается в одном из двух фокусов эллипса [10, с. 37–56]. Проверки первого закона Кеплера показали, что орбита планеты лишь приближенно совпадает с эллипсом и представляет искривленную пространственную линию.

Проверки законов науки позволили сделать важный методологический вывод: математическая форма законов науки всегда имеет приближенный характер и ее не следует абсолютизировать. Вывод очевиден: математическая форма закона – это абстракция и абсолютно строгих математических законов в природе и обществе нет.

Особый интерес для эпистемологии и методологии науки представляют высказывания о существовании. Например, «гены существуют», «коронавирусы существуют», «иксодовые клещи существуют», «звезды существуют», «фотоны существуют», «электроны существуют», «молекула воды – H₂O – существует». Смысл экзистенциальных суждений стал предметом не утихающих дискуссий, поскольку в рамках различных теорий познания смысл экзистенциальных суждений понимается в контексте содержания гносеологических категорий и учений. Науки вырабатывают особую методологию, которая применяется для решения проблемы смысла экзистенциальных утверждений или отрицаний. Для доказательства существования коронавирусов наука должна достигнуть определенного уровня развития: созданы системы описания и классификации вирусов; вирусология владеет методами описания вирусов; вирусология располагает проверенными и надежными средствами для получения достоверной информации о коронавирусах – электронные микроскопы; функционируют специализированные научные сообщества, способные анализировать и оценивать знания о коронавирусах; успешно работают научно-исследовательские лаборатории, изучающие коронавирусы; построены модели коронавирусов; вирусологам известны мутации коронавирусов; вирусология накапливает штаммы коронавирусов. Утверждение о существовании коронавирусов означает, что ученые имеют понятие коронавируса и доказано существование соответствующих микроорганизмов в естественной среде. Существование коронавирусов подтверждается медицинскими науками и врачебной практикой. Ошибочно отождествлять модели коронавирусов с их материальными прототипами. В некоторых случаях решение проблемы существования осложняется. Например, проблема существования черных дыр в астрономии или проблема существования кварков в физике элементарных частиц. В науках были длительные периоды господства ложных гипотез и теорий. Например, теория К. Птолемея в астрономии [119, с. 147–157].

§ 2. Системная интерпретация объектов научного познания

Развитие науки, техники, промышленности, систем образования порождает множество новых проблем, волнующих политиков, экономистов, врачей, учителей, инженеров, военных. В XIX в. разгорается дискуссия о гносеологической природе гипотез и теорий научного познания (О. Конт, Д. С. Милль, Г. Спенсер. Ф. Энгельс, А. Пуанкаре, П. Дюгем и др.). Что такое гипотезы? Как их идентифицировать? Гипотезы требуют проверки и подтверждения прежде, чем искать способы их практического применения. Основные признаки научной гипотезы, эксплицированные в методологии.

1. Гипотеза не есть утверждение или отрицание, она выражает сомнение субъекта в достоверности выделенного фрагмента знания и указывает путь движения познания к истине.

2. Гипотеза – способ условного решения поставленной задачи исследования.

3. Проблему истинности и точности выдвинутой гипотезы требуется решать стандартными научными методами.

4. Возможность проверки гипотезы опытным путем специализированным научным сообществом. Теоретическое обоснование не дает уверенности в правильности предположения и поэтому нужны специальные эмпирические исследования.

5. Допустимость уточнения и переформулировки гипотезы в процессе исследования.

6. Совместимость гипотезы с научной картиной познаваемой области мира. Гипотеза пытается конкретизировать картину мира, т. к. ни одна картина мира не обладает полнотой описания.

7. Гипотеза содержит новое знание. Гипотеза не имеет смысла, если в ней нет элементов новизны. Выдвижение гипотезы есть путь к открытию. В форме гипотезы намечается переход от старого знания к новому.

8. Гипотеза связана с условиями познания и поэтому способна обобщать эмпирический материал.

9. Эмпирический материал любой области науки непрерывно меняется, перестраивается, обновляется и поэтому для того, чтобы обеспечить устойчивое положение гипотезы, она опирается на инвариантные элементы эмпирического материала, формируя эмпирический базис гипотезы, обладающий значительной степенью устойчивости и надежности.

10. Использование в формулировках гипотезы вводных слов «видимо», «вероятно», «возможно» и других. Вводные слова сообщают о предположительном характере нового знания.

Необходимо внести соответствующие коррективы для математических гипотез, которые не имеют связи с ощущениями и восприятиями. Пример биологической гипотезы: «Видимо, коронавирусная инфекция имеет естественное зоонозное происхождение». Вирусологи указывали на летучих мышей как на естественный резервуар и источник коронавирусов. Установлено учеными, что коронавирусная инфекция легко передается человеку от животных. Новейшие исследования показали, что домашние и дикие животные переносят коронавирусную инфекцию. Надо учитывать, что существует секретная военная вирусология, изучающая действие вирусов на человека и разрабатывающая технологии создания боевых штаммов. Победить коронавирусную эпидемию можно только научными методами.

Мировую популярность приобрела концепция единства проблем и гипотез, изложенная в книге «Как мы мыслим» американского философа Д. Дьюи, опубликованная в Бостоне (США) в 1910 г. [65]. Дьюи ставил задачу поиска путей повышения эффективности обучения. Он обосновал тезис о необходимости формировать у учащихся научный стиль мышления, содержащий проблемы и их обоснованное решение. Проблему Дьюи определяет как осознание конкретных трудностей при достижении поставленной цели. Дьюи выделяет пять этапов решения проблемы.

1. Установление существования проблемы и понимание ее значения.

2. Поиск логически строгой формулировки проблемы.

3. Выдвижение множества альтернативных гипотез, предназначенных для решения проблемы.

4. Критический анализ гипотез и выводимых из них следствий.

5. Экспериментальная (или эмпирическая) проверка выдвинутой гипотезы.

В гносеологии отметили слабые стороны концепции единства проблем и гипотез Д. Дьюи: нет однозначной связи между проблемой и гипотезой, предназначенной для ее решения; потенциальная бесконечность альтернативных гипотез; неполнота эмпирического подтверждения гипотез; неопределенное множество следствий из гипотезы.

Научные проблемы очерчивают границы познанного и непознанного в науке, направляют научные сообщества на производство нового знания. Развитие современной науки ставит перед учеными новые проблемы и требует совершенствования методов исследования. Так, биологи и медики выдвинули предположение о том, что вирусы могут встраиваться в геном человека, а, следовательно, менять генетический аппарат. В качестве доказательства приводят примеры с папиллома вирусами, которые очень трудно удалить из организма, и есть факты изменения органов и тканей человека, производимые папилломатозами.

В современном обществе обостряется ситуация с глобальными проблемами. Создание оружия массового уничтожения (ядерного, химического, биологического, экологического) выдвинуло в число первостепенных проблему борьбы за мирное сосуществование. Политики, экономисты, инженеры, врачи, преподаватели проявляют повышенный интерес к научным теориям. Слово «теория» имеет много значений. В русском языке выделяют следующие значения слова «теория»:

1. Логическое обобщение опыта и практики, отражающее закономерности природы и общества.

2. Совокупность общих положений науки или ее раздела.

3. Совокупность общих положений и правил, используемых в начальной стадии обучения.

4. Общие основы науки или мастерства.

5. Отвлеченные от практической деятельности рассуждения, соображения.

6. Совокупность общих научных положений, используемых для объяснения.

7. Обобщенная система взглядов о каком-либо предмете.

8. Убеждение как основа поведения и поступка.

Неверно русифицировать английский язык при чтении и переводах на русский язык.

Научная теория есть система понятий, суждений, законов, проблем, задач, опытных данных. Теория – это способ организации научного знания о зафиксированных в опыте явлениях. Теория создается для обоснованного выхода познания за пределы конкретной информации, содержащейся в соответствующем круге опытных данных. Не любая совокупность утверждений есть научная теория [179]. Основные признаки научной теории, эксплицированные в методологии.

1. В теории определяются понятия, входящие в ее состав.

2. Теория имеет общую логическую структуру и последовательность расположения основных тезисов.

3. В теории выявляются и элиминируются алогизмы.

4. В теории формулируются законы, принципы, аксиомы, теоремы.

5. Теория обобщает множество проверенных фактов.

6. Утверждения теории проверяются опытами.

7. Теории задают класс задач и разрабатывают методы их решения.

8. Теории развиваются и могут постепенно превратиться в отрасль науки.

9. Теории содержат принцип причинности. Одна из важнейших задач теории – воссоздать причинно-следственные связи в изучаемой области.

10. В теории строятся модели изучаемых явлений.

11. Теории имеют ограниченную область применимости. За пределами области применимости теории приводят к парадоксам и противоречиям с опытными данными. Поэтому фальсифицируемость теории совместима с ее опытной подтверждаемостью и служит критерием установления границ теории.

12. Состав элементов теории и характер их взаимосвязей меняется в процессе развития теории.

13. Теории образуют единую систему знаний и взаимокогерентны.

14. Теории имеют практическое значение. В современной литературе ведутся споры об афоризме «Нет ничего практичнее хорошей теории». Пытаются установить автора, впервые сформулировавшего этот афоризм. Но при указании конкретного автора всегда находят другого автора, который высказал этот афоризм раньше. Слово «теория» греческое и обозначает рассмотрение, исследование. Это слово использовали древнегреческие философы.

Выделение видов теорий зависит о классификации наук. Известность получила классификация наук Аристотеля, разделившего науки на теоретические, практические и поэтические. Фр. Бэкон предложил подразделять науки в соответствии с познавательными способностями человека. Памяти, воображению и разуму соответствуют исторические, поэтические и философские (или теоретические) науки. Бэкону часто приписывают приоритет в выделении гуманитарных наук, хотя Бэкон не употреблял понятия гуманитарного знания. Р. Декарт предложил образ дерева: корень – философия, наука о первопричинах, ствол – физика, а крона дерева – медицина и этика.

Лишь в XIX в. были созданы адекватные классификации наук. О. Конт выделил философию, математику, астрономию, физику, химию, биологию, социологию. Конт правильно отметил, что память, воображение и разум используются во всех науках. Ф. Энгельс выделил философию, математику, механику, физику, астрономию, химию, биологию, социологию, психологию, педагогику, экономические и юридические науки, историю. Г. Спенсер предложил различать науки, изучающие формы, в которых нам даны явления, – это абстрактные науки, к которым принадлежит логика и математика. Науки, изучающие сами явления, в свою очередь, делятся на изучающие элементы явления (механика, физика и химия) и явления в целом (астрономию, геологию, биологию, психологию и социологию).

Современная классификация наук обобщает предложенные классификации наук. В 1876 г. американский библиограф М. Дьюи, которого часто путают с Д. Дьюи, работавший в крупнейшей в то время американской библиотеке Конгресса США, предложил универсальную десятичную систему кодификации научной информации – УДК. Все научные знания подразделяются на десять областей, которые также можно разделить на десять частей. Каждой области и ее части приписывается десятичный цифровой код.

В СССР популярностью пользовалась классификация наук Энгельса. В 60-годы Б. М. Кедров предложил нелинейную классификацию наук, которая получила название «треугольник Кедрова». Основание треугольника – философия и общественные науки, боковые стороны – естественные и технические науки, в центр треугольника Кедров поместил психологию. Классификация Кедрова не выдерживает критики. В науках нет какого-то единого «центра». Естественные и технические науки тесно взаимосвязаны. Научное знание также не имеет «центра». Центризм характеризует тип философствования: антропоцентризм, космоцентризм, социоцентризм, логоцентризм и т. п.

По структуре теории подразделяются на аксиоматические и неаксиоматические. В аксиоматических теориях основания теории составляет система формализованных общих утверждений. Например, аксиоматика геометрии Евклида. В неаксиоматических теориях в основаниях лежат обобщенные эмпирические суждения. Например, основания механики – три закона механики, обобщающие экспериментальные данные. Полностью устранить из теории неопределенность смыслов и значений невозможно, теория содержит нерешенные задачи и спорные утверждения. Это означает, что границы между познанным и непознанным в теории подвижны и зависят от стадии развития теории. Ни одна научная теория не завершила своего развития. Механика Ньютона, квантовая оптика, теория эволюции Дарвина, теория наследственности, теория химических связей продолжают развиваться и обогащаться новыми идеями и представлениями.

В процессе развития теория выполняет общие познавательные функции: аналитическая функция проявляется в экспликации всех элементов теории и выявлении логических связей между ними; синтетическая функция выражается в содержательном объединении всех элементов теории в систему; методическая функция проявляется в разработке специфических приемов и способов постановки и решения проблем и задач в рамках данной теории; дескриптивная функция раскрывается в способности теории воспроизвести предмет описания в понятийно-знаковой форме; функция моделирования изучаемой области; объяснительная функция реализует выполнение принципа причинности; предсказательная функция реализует способность теории открывать новые свойства, отношения, зависимости, явления. В XX в. появились новые научные теории: теория информации, теория систем, кибернетика, семиотика и др., которые получили широкое признание за пределами науки. Теория систем стремительно развивается, расширяется спектр ее практических приложений. Системный анализ проникает во все сферы интеллектуальной деятельности.

В современной науке популярность приобрела системная онтологическая интерпретация объекта познания. Атомы, молекулы, бактерии, вирусы, растения, животные, планеты, звезды, галактики – системы естественного мира. Продукты сознательной деятельности человека (машины, заводы, здания, мосты, кинофильмы, спектакли, песни) имеют системную организацию. Понятие системы приобрело статус онтологической категории, имеющей важное методологическое значение.

Слово «система» греческого происхождения и означает «целое». Слово «система» использовалось в древнегреческой философии. В древнегреческом языке активная лексика насчитывала около 100 тыс. слов. Наличие устойчивой активной лексики еще не означает, что она выражает понятийный аппарат науки. Слова естественных языков подчиняются специфическим языковым закономерностям, которые отображаются в полисемии, синонимии и других фактах. Для науки нужны конкретные исследования. В Гааге (Голландия) в 1749 г. опубликовали «Трактат о системах» французского ученого Э. Кондильяка. Трактат начинается с определения понятия системы. Сочинения Кондильяка были хорошо известны во Франции. Его избрали членом Берлинской и Парижской Академий. В 1765 г. вышел в свет XV том «Энциклопедии» Д. Дидро, содержащий статью «Система», написанную французским математиком Даламбером. В 1770 г. опубликована «Система природы» французского философа П. Гольбаха. В 20-е годы XX в. была опубликована «Тектология» А. А. Богданова. Тектология – это наука об организации. Основная идея его сочинения признание одной из важнейших общих задач познания раскрытие организации познаваемого фрагмента реальности. В 30-е годы XX в. Л. Берталанфи опубликовал работы о системном подходе. Формируется научное направление, получившее название «общей теории систем». Издаются журналы и книги о системах. Популярным становится определение Берталанфи: система есть множество взаимодействующих и взаимосвязанных элементов.

Основные свойства системы: единство – система есть организованное целое; делимость – система содержит подсистемы, части, компоненты и элементы; связанность – система имеет общие и особенные связи; устойчивость – система сохраняет свои элементы, части, структуру и свойства какой-то специфический для данной системы период времени; гомогенность (однородность) – система имеет общие свойства, которыми не обладают части и элементы данной системы; гетерогенность (разнородность) – элементы и части системы обладают многообразием свойств, которых нет у данной системы. Например, человек способен ходить, говорить, танцевать, трудиться, рассуждать. Но ни один орган человека не выполняет этих действий.

Наука открыла и описала огромное разнообразие систем, которые классифицируют различными способами. По механизму создания: естественные – созданные природой без вмешательства человека и искусственные – созданные человеком. По составу частей и элементов: космические, математические, физические, химические, биологические, технические, социальные, экономические, правовые, экологические, моральные, политические и т. п. По отношению к целевому предназначению: запрограммированные – содержат алгоритм действий для достижения поставленных целей и целеустремленные – цели достигаются путем выбора. Запрограммированные системы часто называют самоорганизующимися. По степени сложности: простые – имеющие малое число элементов и связей и сложные – имеющие большое число элементов, частей, взаимосвязей и взаимодействий. По продолжительности существования быстро исчезающие и сохраняющиеся длительное время. По типу специализации монофункциональные и полифункциональные. По характеру взаимодействия с внешней средой: открытые – взаимодействуют с окружающей средой и закрытые – очень слабо зависят от окружающей среды.

Ошибочно строго однозначно оценивать исследуемые системы. Познаваемая реальность всегда сложнее наших абстракций. В теории систем определили понятие структуры, чтобы дополнить системный подход понятием, характеризующим устойчивый способ связи элементов и частей заданной системы. Системы всегда имеют структуру, а структуры не могут существовать вне или без системы. Структуру невозможно отделить от системы, т. к. структура обеспечивает сохранение системы. Современная наука выделила множество видов структур. Линейная структура проявляется в последовательной зависимости одного элемента от другого. При иерархическом строении системы выделяется множество уровней и каждый уровень находится в соответствии с более высоким и более низким уровнями. По наличию особого управляющего элемента выделяют: централизованные – имеют один элемент, от функционирования которого зависит характер активности остальных элементов, и децентрализованные – нет одного управляющего органа, способного подчинять и контролировать элементы и их взаимодействия. При сетевой организации в системе выделяются особые элементы, контролирующие деятельность подсистем. Сеть имеет множество независимых каналов передачи информации. Сетевая организация системы может изменяться и при этом сохранять способность быстро передавать информацию. Адаптивные структуры обеспечивают приспособляемость системы к условиям посредством перестройки элементов и перераспределения функций.

Одна из проблем системной методологии, которая породила поток критики «общей теории систем», – неоднозначность понятия элемент системы. Любой элемент системы может рассматриваться как система и так до бесконечности. Исходная система служит элементом более общей системы. Эти бесконечности назвали парадоксами теории систем. Рациональное применение структурно-функционального метода устраняет бесконечности. Понятие функции характеризует назначение элемента и устойчивый тип активности. Например, организм человека состоит из сердца, легких, желудка, мозга и других органов. Структурно-функциональный метод обладает мощным эвристическим потенциалом. Один из способов ответить на вопрос «что это такое?» – представить структурно-функциональную модель. Если ученые приступают к изучению неизвестных явлений или процессов, то они могут пойти по пути создания структурно-функциональной модели. Таким способом можно ответить на философские вопросы о специфике морали, права, государства, религии, науки, искусства. Структурно-функциональный метод успешно применяется в биологии и медицине. Например, строение и функции органов человека. В языкознании дается подробная структурно-функциональная характеристика предложения. Например, изучаются функции частей речи в предложении. Структурно-функциональный метод применяется во всех науках и служит одним из общих критериев научности.

Развитие информатики и усиление компьютеризации повысили интерес ученых к теории систем. Информационная система – взаимосвязанная совокупность средств, используемых для хранения, передачи, обработки и выдачи информации. Для оперативного функционирования информационная система снабжена, компьютерами с технологиями ввода, поиска, размещения и предоставления информации. Информационная система контролируется обученным персоналом, взаимодействующим с компьютерами, провайдерами и телекоммуникациями.

Информационная система обладает специфическими свойствами: информационная система управляемая; информационная система может быть подвергнута анализу; информационная система динамичная; взаимодействие компьютера, основного средства информационной системы, и пользователя осуществляется с помощью операционной системы; разработаны единицы измерения количества информации; информационные системы быстро развиваются (возросли скорости обработки, поиска, выдачи, передачи и ввода информации; увеличились возможности хранения больших объемов информации; утратили значение расстояние между структурными элементами информационной системы; появляются новые языки программирования; совершенствуются методы защиты баз данных); модернизируется структура информационной системы: коды, технологии, математические методы, программное обеспечение, лингвистические средства, аппарат управления, правовая база, логистика. Усиливается зависимость развития современной науки и техники от информационных систем.

Применение информационно-системного подхода сталкивается с большими трудностями. Например, животное жираф – открытая система, в которой циркулируют потоки информации. Зоологи знают анатомию жирафа, но биологи не знают, какое количество информации содержит жираф, и все каналы передачи информации в организме жирафа.

Следовательно, цель биологической кибернетики в современной науке не достижима.

§ 3. Единство эмпирических и теоретических методов в научном познании

В XIX в. по мере усиления связи науки, технологий и промышленности возрастает практическое значение эмпирических методов исследования: наблюдение, натуральный эксперимент, измерение, тестирование, опрос, беседа, анкетирование, чтение текстов, сбор информации. Часто путают эмпирические методы исследования и методы описания.

Научное наблюдение отличается от обыденного восприятия и наблюдения. Метод наблюдения применяется для добывания эмпирической информации об объекте наблюдения и для проверки имеющихся опытных данных или гипотез. Наблюдения проводятся либо в естественных условиях, либо в условиях, которые субъект наблюдения не создавал. В процессе наблюдения ученые получают информацию с помощью органов чувств и, особенно, глаз.

Почему наблюдение необходимо для развития наук? Основное значение для научного понимания ценности наблюдения предоставляет анатомия и физиология анализаторов человека, которая интенсивно развивается два последних столетия. Модель строения анализаторов предложил русский ученый И. М. Сеченов. Высшая нервная деятельность человека интегрирует работу анализаторов. Все анализаторы имеют единое строение: орган чувств (глаз, ухо и др.), передающие нервные волокна и соответствующий участок коры головного мозга. При воздействии внешних раздражителей на рецепторы органов чувств, рецепторы преобразуют сигнал в нервный импульс, который с конечной скоростью движется к соответствующему участку коры головного мозга человека. Наибольшая скорость передачи сигнала по зрительному нерву достигает 150 м/сек. Восприятие порождает кора головного мозга. Общие свойства восприятия: модальность, предметность, целостность, константность, индивидуальность, избирательность, осмысленность, пространственные и временные признаки. Наблюдение основано на строении и функционировании анализаторов. Нейрофизиология научилась расшифровывать информацию, содержащуюся в ощущениях и восприятиях человека, с помощью специальных кодов.

Методология научного наблюдения требует пройти четыре этапа:

1. Подготовительный. На первом этапе ставятся цель и задачи, выбираются объект и условия, отбираются средства наблюдения, выбираются технологии наблюдения, формируется команда и распределяются задачи, составляется подробный план наблюдения, проверяются средства наблюдения.

2. Исполнительный. На втором этапе реализуется план в процессе активной деятельности участников процесса наблюдения. Все участники процесса наблюдения реализуют профессиональные знания и умения. Второй этап есть процесс наблюдения.

3. Регистрационный. На третьем этапе фиксируются результаты наблюдения. Общие требования к записи результатов наблюдений: запись производится на стандартном научном языке; запись фиксирует объективные данные; записи систематизируются с помощью графиков, диаграмм, таблиц, рисунков; запись описывает ситуацию, в которой получены данные; запись содержит хронометрический отчет о процессе наблюдения. На регистрационном этапе применяются теоретические средства и технологии (графики, таблицы и проч.) для обобщения и систематизации полученной информации.

4. Интерпретационный. На четвертом этапе производится анализ информации и ее теоретическое осмысление. Полученные системы описания необходимо предоставить научным коллективам и сообществам, используя стандартные технологии – публикации статей в научных журналах и сборниках, материалах конференций и конгрессов, издание индивидуальных и коллективных монографий.

Результаты наблюдения зависят от умения ученого управлять своими познавательными способностями: концентрация внимания, оперативное реагирование, прочное запоминание, ясность и точность восприятия. Наблюдатель использует свойство избирательности зрительного восприятия (и при необходимости других видов восприятия) – способность выделять объекты и их качества. Особенности избирательности восприятия зависят от условий наблюдения и личности ученого. Полностью устранить влияние субъективных факторов на восприятия невозможно, т. к. восприятие есть всегда восприятие какого-то конкретного индивида. Восприятие невозможно отделить от индивида или получить «чистое» восприятие, независящее от субъекта. Конечная задача наблюдения – применить полученные результаты для построения системы описания предмета наблюдения [27].

Видов научного наблюдения много: непосредственные и опосредованные, непрерывные и дискретные, прямые и косвенные, нормальные и экстремальные, сплошные и выборочные. Ученые в процессе наблюдения применяют микроскопы, телескопы, фотоаппараты, кинокамеры. В методологии науки идет спор о прямых и косвенных наблюдениях [122]. Что такое «косвенные наблюдения»? Цель любого наблюдения – зафиксировать предмет наблюдения в ясных и точных восприятиях. Поэтому «косвенные» наблюдения не могут заменить прямые наблюдения. Науке нужны прямые наблюдения изучаемого объекта. Применение множества видов наблюдения обусловлено особенностями объектов познания. Например, микроорганизмы человек не может видеть невооруженным глазом, нужны микроскопы, которые проверяются и заменяются. Применение микроскопов в процессе изучения микроорганизмов есть стандартное прямое опосредованное наблюдение. Поставленные познавательные задачи могут потребовать использования разных видов наблюдения в изменяющихся условиях. При сплошных наблюдениях психологи стараются описать поведение, а при выборочных наблюдениях фиксируются отдельные поступки. Разделение наблюдений на непрерывные и дискретные требуют умения проводить хронометраж. Необходимо выделить признак наблюдаемого объекта, определить начальные и конечные состояния. При использовании часов возможны ошибки.

Результаты процесса наблюдения зависят от наблюдательности ученых. Наблюдательность – это умение личности быстро и точно фиксировать признаки воспринимаемых предметов и явлений, способность обнаружить мало заметные детали, подмечать незначительные различия и изменения. Наблюдательность развивают с помощью тренировок и практической деятельности. Многие великие писатели развивали наблюдательность и путешествовали. Тренировки наблюдательности совершенствуют понятийный и перцептивный аппарат, т. к. акт восприятия содержит неустранимую связь с мышлением и опытом личности. Тренировки включают в себя и освоение мнемонических правил, позволяющих человеку быстро запоминать новую информацию и большой объем информации. Например, чтобы быстро запомнить внешность человека необходимо знать виды глаз, бровей, носа, губ, волос, причесок, лица, рук, походок, мимики, телосложения, кожи и т. д. Наблюдательность характеризует уровень профессиональной подготовки.

В методологии науки ведется спор о принципе наблюдаемости. Например, в биологии все виды выделяются на основе наблюдений. Если не зафиксированы особи опытными средствами, то существование биовида не доказано. В астрономии также признается существование только наблюдаемых объектов: планеты, спутники, астероиды, кометы, метеориты. Предположение древнегреческого философа и астронома Филолая о существовании противоземли опровергнуто прямыми наблюдениями.

Научность теории неправильно понимать прямолинейно как абсолютное взаимно однозначное соответствие теории и познаваемой реальности. Ученые способны построить такой теоретический конструкт, который не будет иметь эмпирических референтов. В физике и химии предложили понятие флогистон, чтобы объяснить горение. Сторонники теории флогистона верили в существование таинственного флюида, который горит и передается от горящего тела к негорящему. Развитие химии опровергло теорию флогистона [59, с. 141] и установила, что горение есть совокупность одновременно протекающих процессов (плавление, испарение, ионизация и др.) и реакций окисления горючего материала. При горении происходит световое и тепловое излучение, выделение дыма и газов. Астрономия – эмпирическая наука. Картины миры, изображающие познаваемый космос, разнообразны и часто противоречат друг другу. Поэтому нужны эмпирические методы исследования и описания. Решения проблем существования электронов, протонов, нейтронов, планет, спутников, атомов, молекул принимались на основе опыта научного наблюдения. Физика разрабатывает специальные средства и методы для наблюдения. Например, камера Вильсона. Химия, биология, геология исключают признание существования ненаблюдаемых объектов и служат надежной защитой науки от мистификаций и математического теоретизирования. В геологии никто слушать не будет, если кто-то топнет ногой и скажет: «Я считаю, что здесь вулкан». Вера ученого не основывается только на теории и ее способности объяснять наблюдаемые явления. Соблюдение требований принципа наблюдаемости необходимо для сохранения формата научности.

В методологии науки выявлена фундаментальная закономерность – глобальное и релевантное применение экспериментальных методов в научном познании. Термин «эксперимент» используют в языке науки в значении «попытка», «затея», «активная мысленная деятельность с целью проверки», «компьютерные интеллектуальные игры», «рискованное дело», «авантюра» и т. п. Если не будут сделаны уточняющие замечания в тексте настоящей монографии, то экспериментальный метод понимается как предметно-материальная исследовательская деятельность с фрагментами материального бытия, т. е. натуральные эксперименты. На самых ранних стадиях науки проводились эксперименты. Античная наука обогатила познание разнообразными экспериментами: акустические исследования Пифагора, биологические эксперименты Аристотеля, физические эксперименты Демокрита и Архимеда, психологические эксперименты стоиков. Выдающихся ученых отличает способность придумывать и осуществлять оригинальные эксперименты.

Например, оптические эксперименты И. Ньютона. Технические науки основываются на многофакторных экспериментальных методах. История техники – это история экспериментов с техническими устройствами.

Эксперимент отличается от наблюдения активным воздействием участников эксперимента на объект изучения. Субъект эксперимента создает и управляет локальными условиями эксперимента. Научный эксперимент воспроизводится и проверяется. Методология научного эксперимента имеет общие черты с методологией наблюдения: требуется пройти четыре этапа: подготовительный, исполнительный, регистрационный, интерпретационный. Исполнительный этап и есть эксперимент. Для успешного проведения эксперимента не только составляют план действий, но готовят объект и условия эксперимента. В науке используется множество видов экспериментов. Один из самых простых способов выделения видов экспериментов исходит из классификации наук: физические, химические, биологические, медицинские, экологические, социологические, экономические, психологические, педагогические и т. п.

В современной науке широко применяются компьютерные эксперименты. Натуральные эксперименты проводятся непосредственно с изучаемыми наукой объектами (атомами, молекулами, растениями, животными, вирусами, бактериями и проч.). Компьютерные эксперименты опосредованные. В компьютерных экспериментах изучаются математизированные модели познаваемых объектов, приспособленные к условиям информационных систем. Цель компьютерного эксперимента – получение информации о модели и об особенностях ее поведения. При планировании компьютерного эксперимента оптимизируют использование технических ресурсов (затраты машинного времени, свойства программ и т. п.), определяется строгий алгоритм действий и программный способ обработки результатов. Количество компьютерных экспериментов для изучения объекта неограниченное. Компьютерные эксперименты не способны полностью заменить натуральные, поставляющие информацию об изучаемых объектах, а не об их логограммах или моделях. Ведь изучаемые материальные объекты могут реагировать на воздействия и условия иначе, чем модели.

В зависимости от специфики субъекта эксперименты подразделяются на академические, промышленные, сельскохозяйственные, ведомственные, университетские. Изменение субъекта отражается на всех стадиях проведения эксперимента. Познавательные функции натурального эксперимента: эвристическая, проверочная, обобщающая, информационная, селективная, направляющая, исследовательская.

Одна из наиболее обсуждаемых методологических проблем – проблема соотношения теории и эксперимента. Эксперимент отражает уровень развития науки и техники (понятийный аппарат, методы исследования, технические средства, базы данных) и степень изученности объекта. Эксперимент продолжает научные исследования и поэтому ему отводится ведущая роль в развитии познания. Теории используются при планировании и организации эксперимента. Для постановки и обоснования цели и задач эксперимента нужны проверенные теории, которые будут определять достижимые конкретные цели и задачи. Чем более высокий уровень развития теории, тем плодотворнее соответствующие эксперименты. Для развития и проверки теории необходимы натуральные эксперименты. Компьютерные эксперименты и теоретические выкладки не могут заменить эмпирической информации, полученной в ходе натуральных экспериментов. Например, полеты самолетов и вертолетов очень сильно зависят от видимости. Если густой туман, то экипажу рекомендуется срочно поменять маршруты и места посадки на основе накопленного опыта полетов. Компьютерные эксперименты не могут определять действия экипажа воздушного судна.

Практические потребности направляют усилия ученых на изучение туманов. В отличие от облаков туманы состоят из капелек воды, образующихся в нижних слоях атмосферы. Туманы появляются при взаимодействии, перемешивании теплой и холодной масс воздуха. Водяной пар, содержащийся в атмосфере, конденсируется в капельки воды или кристаллики льда. Метеорологи выделяют множество видов туманов: наземные, сплошные, просвечивающие, ледяные, радиационные, адвективные, фронтальные.

Все науки стремятся применять эксперименты, комбинировать разные виды экспериментов, выстраивать цепочки экспериментов. Осуществили новые виды экспериментов с использованием батискафов, луноходов, марсоходов. Развитие науки неизбежно поведет к усилению применения роботов в познании.

Эксперименты часто задают новый формат исследований. Яркий пример из истории науки открытие микроорганизмов с помощью микроскопов. Этот комплекс экспериментов определил характер развития микробиологии, эпидемиологии, медицины, ветеринарии, здравоохранения, фармакологии. Антони ван Левенгук родился в голландском городе Делфте в семье ремесленника. А. Левенгук работал кассиром, бухгалтером, суконщиком, продавцом. Микроскопы пользовались спросом в Европе и Левенгук научился изготовлять увеличительные стекла. В то время линзы увеличивали изображение в двадцать раз. Лупы Левенгука увеличивали в 250–300 раз. Увеличительные стекла Левенгука были величиной с крупную горошину. За пятьдесят лет работы он открыл более двухсот видов микроорганизмов и микрочастиц. Позднее он служил стражем судебной палаты в родном городе, что по современным понятиям соответствует должностям дворника, истопника и сторожа одновременно, и будучи действительным членом Лондонского королевского общества, продолжал добросовестно выполнять свои обязанности дворника. Он следил за чистотой главной площади возле городской ратуши. Левенгук открыл движение крови в капиллярах и увидел движение множества мельчайших частиц в крови. Он опроверг представление о крови как однородной жидкости. В 1673 г. Левенгук впервые увидел микробов. Они имели вид палочек, спиралей, шариков. Лондонское Королевское общество попросило Левенгука выслать подробные описания микроскопов и результатов экспериментов. В 1680 г. Левенгук получил красивый диплом действительного члена Лондонского Королевского общества. Вскоре его приняли в Парижскую академию наук. В мае 1698 г. Петр I отбыл из Гааги на яхте в увлекательное путешествие по рекам и каналам Голландии. В г. Делфте русский царь велел пристать к берегу и послал своего секретаря к Левенгуку, чтобы тот пригласил великого ученого к нему на яхту. Состоялась знаменитая встреча царя Петра I и А. ван Левенгука на яхте. Петру I удалось приобрести два микроскопа, хотя Левенгук не торговал своими увеличительными стеклами [80].

История науки продемонстрировала огромный эвристический потенциал экспериментов [10; 11]. В физике – эксперименты М. Фарадея, в биологии – опыты И. П. Павлова и т. д. Большое значение приобрели экспериментальные методы для развития психологии, педагогики, социологии, экономических наук. Психология медленно и неуклонно превращается в экспериментальную науку. Даже детская психология широко применяет экспериментальные методы. Например, эксперименты С. Аша демонстрируют власть конформизма в группах, зависимость индивидуального восприятия от мнения группы. Эксперименты Аша проводились в США, СССР и других странах. Результаты экспериментов Аша полезно учитывать во всех сферах человеческой деятельности. В физиологических экспериментах по изучению зрительных иллюзий установлена зависимость зрительного восприятия от условий восприятия. Например, зрительная иллюзия Мюллера-Лайера. Современные государства до начала полномасштабной экономической реформы проводят эксперименты в регионах. Научные эксперименты приобрели огромное практическое значение.

Совершенствование экспериментального метода требовало использования измерений. Ученых интересовал вопрос о скорости света. Конечная или бесконечная скорость света? Знание скорости света имеет мировоззренческое значение. Античные философы и астрономы рассуждали о скорости света. Г. Галилей впервые попытался измерить скорость света. Он и его помощник взобрались с зажженными фонарями с заслонками на соседние холмы. Открывая и закрывая заслонки, они измеряли моменты времени визуальной фиксации света от фонаря. Результат опыта Галилея был отрицательным. Первое точное измерение скорости света удалось произвести астрономическим методом. Итальянский астроном Д. Кассини в 1671 г. был назначен Директором Парижской обсерватории. Телескоп обсерватории давал 150-кратное увеличение. В 1672 г.

Д. Кассини измерил расстояние от Земли до Солнца. И установил, что расстояние равно 146 млн. км. Современное значение – 149,6 млн. км. Д. Кассини, наблюдая за движением спутника Юпитера Ио, обнаружил расхождение между данными наблюдений вблизи от Земли и вдали от Земли в 22 минуты. Д. Кассини поручил О. Ремеру, приехавшему из Дании, проверить астрономические данные. Ремер предположил, что скорость света конечная. В 1676 г. он проверил данные Кассини и, зная расстояние от Земли до Солнца, разделил длину диаметра земной орбиты на 22 минуты. Ремер получил значение скорости света 220 тыс. км в сек. Д. Кассини категорически отказался признать выводы О. Ремера, хотя первоначально Д. Кассини допускал конечность скорости света [182].

Скорость света измеряли лабораторными и астрономическими методами. Современное значение скорости света в вакууме равна 299792458±1,2 м/сек или около 300000 км/сек. Эксперименты со светом установили независимость скорости света от скорости и направления движения источника. Два экспериментальных факта – конечность скорости света и независимость скорости света от источника были положены в основу специальной теории относительности А. Эйнштейна, изменившей наши представления о свойствах материи, пространства, времени и движения. Измерение скорости света продемонстрировало методологическое и мировоззренческое значение процедуры измерения. Релятивистские эффекты, предсказанные специальной теорией относительности (увеличение массы, замедление времени, сокращение длины, относительность одновременности) получили разнообразные экспериментальные подтверждения. Измерение прочно входит в практику научных исследований и в XX в. зарождается метрология – новая наука об измерениях. В метрологии определяются основные понятия, описывающие процедуру измерения. Для проведения измерения выбирают эталон, который принимается за единицу измерения. Например, один килограмм, один метр. Эталон нужен для хранения и воспроизведения средства измерения, использующего единицу измерения. Процедура измерения есть сравнение измеряемой величины со средством измерения, воспроизводящим или хранящим единицу измерения какой-либо величины. Цель измерения – получение количественной информации о познаваемом объекте. Погрешность измерения – отклонение результата акта измерения от точного значения измеряемой величины. Погрешность средства измерения – разность между показанием средства измерения и точным значением измеряемой величины. Точность средства измерений характеризует степень близости его погрешности к нулю. Абсолютная погрешность измерения выражается в единицах измеряемой величины. Если величина а₀ обозначает точное значение величины и Δa обозначает погрешность измерения, то результат акта измерения величины записывают в виде a = a₀ ± Δa. Точное значение величины определяется при установлении предельных значений измерений высоко точными средствами и всегда основывается на математических расчетах и обобщениях. Абсолютная погрешность измерения – это модуль разности между измеренным и точным значением измеряемой величины:Δa = |a−a₀|. Отношение абсолютной погрешности измерения к точному значению, выраженное в процентах, называют относительной погрешностью измерения:δ = Δa/a₀ × 100 %.

В метрологии выделяются виды измерений: прямые и косвенные, статические и динамические, однократные и многократные. При прямых измерениях получают количественную информацию об измеряемой величине в процессе сравнения с установленным в метрологии эталоном и его законными копиями. Косвенное измерение опирается на прямые измерения. Результат косвенного измерения есть численное значение величины, полученное оператором из формулы, в которой использованы результаты прямых измерений. Иначе говоря, результат косвенного измерения есть функция прямых измерений. Косвенные измерения имеют статус измерения потому, что в прямых измерениях так называемое точное или действительное значение измеримой величины есть математическое обобщение, результат индуктивных выводов. Объект статических измерений относительно стабилен, состояние объекта динамических измерений меняется.

Значительные трудности возникают при выборе единиц измерения. В Европе длительное время не было общей меры длины. В Древней Греции установили стадии. Не принимались законы о мерах длины. В больших европейских городах использовались свои единицы измерения. Все единицы измерения длины были неточными. В Англии использовали антропоцентрические меры: дюйм приравнивали ширине большого пальца человека, фут равнялся средней длине ступни человека, а ярд равен длине пояса мужчины. Развитие науки, техники, торговли и промышленности, расширение экономических и научно-технических связей между городами и странами обострили потребность европейцев в удобной и точной единой системе мер.

В конце XVIII в. ученые и инженеры активизировали поиски удобных и точных единиц измерения. Эталон килограмма в виде цилиндра диаметром и высотой 39,17 мм, изготовленный в 1889 г. из сплава платины (90 %) и иридия (10 %), хранится в штабквартире Международного бюро мер и весов в г. Севр близ Парижа. В конце XX в. в определение одного килограмма внесли уточнение, использовав значения фундаментальных физических констант – скорости света и постоянной Планка. Официальное решение об определении килограмма через постоянную Планка было принято XXVI Генеральной конференцией по мерам и весам в 2018 г.