Методология научных исследований

В конце  концов Кеплеру  удалось  построить  модель  Солнечной  системы, которая за малым исключением, описывала движение планет  и  их  спутников  в пределах  точности  наблюдений  Тихо  Браге.  Так  Кеплер  завершил  научную программу,  начатую  последователями  Пифагора,  и  заложил  первый   камень (вторым - стала механика Галилея) в фундамент, на  котором покоится  теория Ньютона.

 У  Галилео  Галилея (1564 - 1642) впервые  связь космологии  с  наукой  о движении  приобрела  осознанный  характер,  что  и  стало  основой  создания научной механики. Первоначально (до 1610 г.) Галилеем  были  открыты  законы механики, но первые публикации и трагические моменты его жизни были  связаны с   менее оригинальными работами по  космологии.  Галилей  первым  отчетливо понимал два аспекта физики Архимеда: поиск простых и общих математических законов и эксперимент, как  основа подтверждения этих законов. Изобретение в 1608 году голландцем  Хансом  Липперсхеем,  изготовителем очков, телескоп, дало возможность Галилею, усовершенствовав его, в январе 1610 года  "открыть новую астрономическую Эру". Оказалось, что Луна покрыта горами,  Млечный  путь  состоит  из  звезд, Юпитер окружен четырьмя  спутниками  и  т.д.  "Аристотелевский  мир"  рухнул окончательно. Галилей спешит с  публикацией  увиденного  в  своем  "Звездном вестнике", который выходит в марте 1610 г. Книга написана на латыни  и  была предназначена для ученых.

В 1632 г.  во  Флоренции  была  напечатана  наиболее  известная  работа Галилея, послужившая поводом для  процесса над ученым. Ее полное название - "Диалог Галилео Галилея Линчео,  Экстраординарного Математика  Пизанского университета и Главного Философа и Математика Светлейшего  Великого  Герцога Тосканского, где в четырех дневных беседах ведется обсуждение двух  Основных Систем Мира, Птолемеевой и  Коперниковой  и  предполагаются  неокончательные философские и физические аргументы как с одной, так и с другой стороны". Эта книга была написана на  итальянском  языке  и  предназначалась  для "широкой публики". Несмотря  на   легкость   и   изящество литературной формы, книга полна тонких научных наблюдений и  обоснований  (в частности  таких  сложных  физических  явлений  как  инерции,  гравитации  и прочие.) Вместе с тем, Галилей не создал цельной системы.

В 1638 г. вышла  последняя книга Г.  Галилея  "Беседы  и  математические доказательства,  касающиеся  двух  новых  отраслей  науки,   относящихся   к механике и местному движению", в которой он  касался проблем,  решенных им  около 30 лет назад.

К концу XVII века  "Новый космос", новая картина мира,  что и было когнитивной сутью науки, была полностью создана. "Ньютоновская  физика  была спущена  с  Небес  на  Землю  по  наклонной  плоскости  Галилея",  Анри  Бергсон. Ее архитектором и прорабом стал Исаак Ньютон (1643  -  1727).  Роль Ньютона в истории науки  удивительна.  Многое,  чем  он  занимался,  что  он описал,  в частности,  в знаменитых "Математических  началах натуральной философии" - первое издание вышло в 1687 году  под  наблюдением  Э.  Галлея, было раньше высказано и описано другими. Например, в  частных  экспериментах и рассуждениях Х. Гюйгенс (1629  -  1695)  фактически  использовал  основные положения, которые позднее легли в основу теории Ньютона:

- Пропорциональность веса тела его массе.

- Соотношение между приложенной силой, массой и ускорением.

- Равенство действия и противодействия.

В истории  известны  не  всегда  красивые  приоритетные  споры,  героем которых был Ньютон.  Но  все это не умаляет  величие  научного  подвига  Ньютона.  Он  показал  себя   настоящим мастером, который не столько обобщал, сколько  создавал  оригинальную  новую концепцию мира.

У Ньютона, также  как  и  у  Галилея,  слились  космология  и  механика (правда, без философии -  "гипотез не  измышляю"),  главными  положениями которых стали следующие:

- Понятие движущей силы - высшей по отношению к телу  которая может  быть  измерена  по  изменению  движения  его производного.    При этом Ньютон понял, что  сила,  скорость  и  ускорение  представляют собой  векторные  величины,  а  законы  движения  должны   описываться   как соотношения между  векторами.  Наиболее  полно  все  это  выражается  вторым законом Ньютона:.

- Понятие  соотношения  гравитационной  и  инертной   масс   (они   прямо пропорциональны  друг  другу).  Отсюда  следует  обоснование  тяготения  как универсальной  силы,  а  также    третий  закон  Ньютона:  "Каждое  действие вызывает противодействие, равное по величине и противоположно  направленное, или, иными словами, взаимное действие  двух  тел  друг  на  друга  равно  по величине и противоположно по направлению".

Особое  место в  размышлениях  Ньютона принадлежит поиску  адекватного количественного (математического) описания  движения.  Отсюда  берет  начало новый  раздел  математики,  который  Ньютон  назвал  "методом  начальных   и конечных отношений" (дифференциальное исчисление). Ньютон  пользовался  этим методом для доказательства  многих  фундаментальных  теорем. Тем  не  менее многие из  современников  Ньютона  в  принципе  отвергали  этот  метод.  Они утверждали,  что  «конечное   отношение»   двух   «исчезающих»   (величин стремящихся к нулю) представляют собой неопределенность  и,  следовательно лишены всякого смысла. Возражая им  в своем труде «Математическое начала натуральной философии», Ньютон  писал:  “Предельные отношения исчезающих количеств не  есть  суть  отношения  пределов  этих  количеств,  а  суть  те пределы,  к  которым   при  бесконечном  убывании   количеств   приближаются отношения их и к которым эти отношения могут подойти ближе, нежели на  любую наперед заданную разность, но которых  превзойти  или  достигнуть  на  самом деле не могут, ранее чем эти количества уменьшатся бесконечно.”

Исследуя  движения по некруговой орбите,  Ньютон  рассматривал  его  как постоянно "падающее". При  этом  он  ввел  понятие  "предельное  отношение", основанное на интуитивном представлении о движении, так  же,  как  евклидовы понятия "точки" и "линии" основаны на интуитивном восприятии пространства  - это своего рода кванты движения.

Важное  значение при  этом  имеют  те  "предельные  отношения",  которые характеризуют  скорость  изменения  каких-либо  величин,  т.е.  изменения  в зависимости от времени. Ньютон назвал их "флюксиями", сейчас –  производные. Вторая производная при этом звучала как "флюксия от флюксий",  что  особенно возмущало одного из критиков Ньютона епископа  Дж.  Беркли,  который  считал это нелепым изобретением, подобным призраку призрака.

Отдельно  упоминания  заслуживают   понятия   абсолютного   ("пустого") пространства, в котором  находятся  сосредоточенные  массы  (с  их  взаимным дальним действием  и  единым  центром  масс);  и  абсолютного  же  времени   с начальной точкой отсчета (полностью  обратимого,  поскольку  перемена  знака времени в формулах механики не меняет их вида и смысла).

Теория  Ньютона - простая,  ясная,  легко  проверяемая  и  наглядная - стала  фундаментом  всего   "классического   естествознания",   механической картиной мира  и  философии,  интегральным  выражением  и  критерием  самого понимания научности на более чем 200 лет. Не утратила она   своего  значения и сегодня.

Только  спустя несколько веков, оказалось  возможным выделить  какие-либо тенденции в XVII веке. "Внутри" же него, процессы были мало связаны  друг  с  другом. Мощное эмпирическое движение в  естествознании  зародилось  само  по себе - оно отвечало какой-то внутренней потребности познания;  философское - методологическое осознание этого "внутреннего  движения"  развивалось  также само собой, и то,  что  сегодня  мы  видим  их  тождественность - весомый аргумент в обосновании научности как таковой.

Первыми "концептуалистами"  Нового  времени  принято  считать  Фрэнсиса Бэкона (1561 - 1626) и Рене Декарта (1596 - 1650). Фрэнсис Бэкон - считается основателем опытной науки Нового времени.  Он был первым философом, поставившим перед собой задачу создать научный  метод. В его философии впервые сформулированы  главные  принципы, характеризующие философию Нового времени. С самого начала своей творческой  деятельности  Бэкон  выступил  против господствовавшей в то время схоластической  философии  и  выдвинул  доктрину "естественной"  философии,  основывающейся  на  опытном познании. Взгляды Бэкона сформировались на  основе  достижений  натурфилософии  Возрождения  и включали в себя натуралистическое миросозерцание с основами аналитического подхода  к  исследуемым  явлениям  и  эмпиризмом.  Он   предложил   обширную программу перестройки  интеллектуального  мира,  подвергнув  резкой  критике схоластические концепции предшествующей и современной ему философии. Бэкон пробовал привести "границы умственного мира"  в  соответствие  со всеми теми грандиозными  достижениями,  которые  происходили  в  современном Бэкону обществе XV-XVI веков, когда  наибольшее  развитие  получили  опытные науки. Бэкон  сформулировал  решение  поставленной  задачи  в  виде  попытки "великого восстановления наук", которую изложил в трактатах: "О достоинстве и приумножении наук" (самом большом своем  произведении),  "Новом  Органоне" (его главном произведении)  и других  работах по  "естественной  истории", рассматривающих отдельные явления и процессы природы.

Понимание науки у Бэкона включало, прежде  всего,  новую  классификацию наук, в основные принципы которой он положил такие способности  человеческой души,  как  память,  воображение  (фантазия),  разум.  Соответственно  этому главными науками, по Бэкону, должны быть история, поэзия, философия.  Критерий успехов наук - те  практические  результаты,  к  которым  они приводят. "Плоды  и  практические  изобретения  суть  как  бы  поручители  и свидетели истинности философий". Знание - сила,  но  только  такое  знание, которое  истинно.  Поэтому  Бэкон  проводит  различение  двух  видов  опыта: плодоносного и светоносного. Первый - это  такие  опыты,  которые  приносят непосредственную пользу человеку, светоносный - те, цель которых  состоит  в познании глубоких связей природы, законов  явлений,  свойств  вещей.  Второй вид  опытов  Бэкон  полагал  более  ценными,  так  как  без  их  результатов невозможно осуществить плодоносные опыты. Недостоверность  получаемого  нами знания  обусловлена,  считает  Бэкон,  сомнительной  формой  доказательства, которая опирается на силлогистическую форму обоснования идей,  состоящую  из суждений и понятий. Однако понятия,  как  правило, образуются  недостаточно обоснованно. В  своей  критике  теории  аристотелевского  силлогизма  Бэкон исходит  из  того,  что  используемые  в  дедуктивном  доказательстве  общие понятия - следствие опытного знания, полученного исключительно поспешно.

Опытно-индуктивный  метод Бэкона состоял в постепенном  образовании новых понятий путем истолкования  фактов  и  явлений  природы.  Только  с  помощью такого  метода,  по  мнению  Бэкона  можно  открывать  новые  истины,  а  не топтаться на месте.

В индуктивный  метод Бекона в качестве необходимых  этапов  входят  сбор фактов и их систематизация.  Бэкон  выдвинул  идею  составления  3-х  таблиц исследования: таблиц  присутствия,  отсутствия,  и  промежуточных  ступеней. В этом   проявляется   принцип исследования общих свойств явлений, их анализ.

В индуктивный  метод Бэкона входит и проведение эксперимента.  При  этом важно варьировать эксперимент, повторять его, перемещать из одной области  в другую, менять обстоятельства на  обратные  и  связывать  с  другими.  После этого можно перейти к решающему эксперименту.

Бэкон выдвинул опытное  обобщение  фактов  в  качестве  стержня  своего метода,  однако  он  не  был  защитником   одностороннего   его   понимания.

Эмпирический  метод Бэкона  отличает  то,  что  он   в  максимальной  степени опирается на  разум  при  анализе  фактов.

В теории познания, для Бэкона, главное - исследовать  причины  явлений. Причины могут быть разными - или действующими, которыми  занимается  физика, или конечными, которыми занимается метафизика.

Методология Бэкона  в  значительной  степени  предвосхитила  разработку индуктивных методов исследования в последующие  века,  вплоть  до  XIX  века однако Бэкон в своих исследованиях недостаточно подчеркивал роль гипотезы  в развитии знания, хотя в его времена  уже  зарождался  гипотетико-дедуктивный метод  осмысления  опыта,  когда  выдвигается  то  или  иное  предположение, гипотеза и  из  нее  выводятся  различные  следствия.  При  этом  дедуктивно осуществляемые выводы постоянно  соотносятся  с  опытом.  В  этом  отношении большая роль принадлежит математике, которой Бэкон не владел  в  достаточной степени,  да   и   математическое   естествознание   в   то   время   только формировалось.

В конце  своей жизни Бэкон  написал  книгу  об  утопическом  государстве "Новая Атлантида" (опубликована посмертно в 1627 г.).  В этом  произведении он изобразил  будущее  государство,  в  котором  все  производительные  силы общества преобразованы при помощи науки и техники.  На современной языке его можно было бы назвать технократом,  т.к.  он  полагал, что все современные ему проблемы можно решить с помощью науки.

Влияние  философии  Бэкона  на   современное   ему   естествознание   и последующее развитие философии  огромно.  Его  аналитический  научный  метод исследования  явлений  природы,  разработка   концепции необходимости ее экспериментального изучения сыграли свою положительную  роль  в  достижениях естествознания XVI-XVII веков. Логический метод Бэкона дал  толчок  развитию индуктивной логики. Классификация наук Бэкона была  положительно  воспринята в истории наук  и  даже  положена  в  основу  разделения  наук  французскими энциклопедистами.   Хотя   углубление   рационалистической   методологии   в дальнейшем развитии философии снизило после  смерти  Бэкона  его  влияние  в XVII веке, в последующие века идеи Бэкона  приобрели свое  новое звучание. Они не потеряли своего значения вплоть до XX века.

Декарт  (-  французский  философ  и  математик,  являясь   одним   из основоположников "новой философии", основатель  картезианства,  был  глубоко убежден, что на истину  натолкнется скорее отдельный человек, чем  целый народ. При этом он  отталкивался  от  "принципа  очевидности"  при  котором всякое  знание  должно было  проверяться с помощью естественного  "света разума". Это  предполагало  отказ от  всех  суждений  принятых  на  веру. Великий философ, предложивший свою систему координат   в  математике – декартова -  прямоугольная  система  координат, предложил и точку отсчета для  общественного сознания.

По Декарту  научное  знание  должно  было  быть  построено  как  единая система в то время как до сих пор оно было лишь  собранием случайных  истин.