Бесплатная библиотека - учебники, шпаргалки, кандидатский минимум

Возникновение в Новое время эксперементально-математического естествознания, эмпирической и рациональной философии. Н. Коперник, Г.Галилей, И.Кеплер, Ф.Бэкон, Р.Дэкарт.

• Галилео Галилей
• Фрэнсис Бэкон
• Рене Декарт

Хотя первые попытки экспериментального изучения природы предпринимались еще в конце XIII и XIV вв. в университетах Па­рижа и Падуи, тем не менее они, как и призывы оксфордской шко­лы к опытному изучению природы, не могли сделать эксперимент полноценным естественнонаучным методом исследования.

Галилео Галилей (1564—1642) по праву считается основополож­ником этого метода, так как именно ему впервые удалось приме­нить эксперимент при создании основ новой науки — механики. Заслуга Галилея состоит не только в том, что он применил экспери­мент для опытного изучения природы, но соединил его с математи­ческим описанием. Благодаря математической обработке результатов экспериментов он ввел количественные методы измерения при обос­новании и проверке своих теоретических моделей и гипотез.

Преимущество своего нового подхода к исследованию природы он доказал на примере опровержения широко распространенных в античной и средневековой науке представлений аристотелевской физики о том, что самым совершенным движением является дви­жение по окружности, а само движение требует постоянного воз­действия силы. На первый взгляд кажется, что если сила перестанет действовать, то движущееся тело сразу же остановится. Но такое представление, как показал Галилей, является несостоятельным. Для этого он стал рассматривать воображаемый случай. Реальный эксперимент показывает, что если уменьшить силу трения, то дви­жущееся тело пройдет несколько больший путь, а когда уменьшит­ся сопротивление воздуха, то этот путь станет еще больше. Если те­перь вообразить, что все внешние силы перестанут действовать на движущееся тело, то мысленно можно представить, что оно будет двигаться равномерно по прямой неограниченно долго. Это свойство тел двигаться равномерно и прямолинейно, если на них не дейст­вуют никакие внешние силы, было названо инерцией. Конечно, ни в каком реальном эксперименте такого свойства обнаружить нельзя. Поэтому оно представляет собой идеализацию, которая тем не менее помогает нам лучше понять реальные движения. Галилей прекрасно отдавал себе отчет в том, что абстракции и идеализации отличаются от конкретной действительности, но в ряде случаев от них можно отвлечься. В своей последней книге «Беседы и математические до­казательства...» он писал: «Я допускаю, далее, что выводы, сделан­ные абстрактным путем, оказываются в конкретных случаях дале­кими от действительности ...», но, опираясь на авторитет Архимеда он заявляет, что «подобные допущения всеми принимались, ибо на практике инструменты и величины, с которыми мы имеем дело, столь ничтожны по сравнению с огромными расстояниями, отде­ляющими нас от центра земного шара, что мы смело можем при­нять шестидесятую часть градуса, соответствующей весьма большой окружности, за прямую линию, а два перпендикуляра, опущенные из ее концов, — за параллельные линии»¹.

Новая традиция в естествознании, заложенная Галилеем, за­ключается не только в том, что он впервые стал систематически применять экспериментальный метод для проверки научных гипо­тез и теорий, но и широко использовал абстракции и идеализации для построения мысленных моделей. Именно построение таких мо­делей допускает математическое описание явлений и процессов. Важнейшим средством для их создания стал мысленный экспери­мент, который после Галилея широко использовал И. Ньютон, а позднее А. Эйнштейн.

Преимущество реальных экспериментов перед наблюдениями заключается в том, что они точно определяют условия проведения опыта и устанавливают те важнейшие факторы, которые оказывают существенное влияние на его результаты. Благодаря этому стано­вится возможным контролировать ход эксперимента и получить бо­лее точные результаты. Мысленные же эксперименты дают воз­можность строить математические модели и тем самым представ­ляют собой эвристический метод поиска новых истин в науке.

С последующим совершенствованием и усложнением концепту­альных и математических моделей улучшались способы их экспе­риментальной проверки. А это давало возможность науке расши­рять круг новых исследуемых явлений и выходить за пределы суще­ствующей практики. Новые идеи и открытия теперь сначала возникают и проверяются в рамках науки и только потом находят практическое применение в производстве и других сферах жизни. Теории и методы термодинамики, электромагнетизма, открытие атомной энергии и многие другие сначала были созданы в стенах лабораторий и лишь впоследствии нашли применение в промыш­ленности и других отраслях народного хозяйства и культуры.

По мере дальнейшего развития наука становится мощным ис­точником ускорения производительных сил общества, причем раз­рыв между новыми научными открытиями и их применением на практике все больше сокращается. Усиливается также тенденция по применению количественных (математических) моделей не только в естественных и технических, но и социально-экономических и гума­нитарных науках. С последующим развитием естествознания улуч­шались и усложнялись модели, которые использовались для теорети­ческого исследования природы, и одновременно с этим совершенст­вовалась техника и методика проведения экспериментов.

Появление новых открытий в естествознании и математике XVII века способствовало привлечению внимания ученых к анализу приемов и методов исследования явлений природы. Этой проблемой занимались не только сами естествоиспытатели, но и философы.

Фрэнсис Бэкон (1561 — 1626) вошел в историю логики и филосо­фии как основоположник индуктивного метода, ориентированного на опытное исследование природы. Античная и средневековая нау­ка опирались исключительно на дедуктивную логику, которая впер­вые была создана Аристотелем в форме силлогистики. Но дедукция учит, как выводить частные заключения из общих высказываний, и, по мнению Бэкона, не подходит для исследования природы, где приходится находить общие выводы с помощью отдельных фактов. Поэтому необходимо было создать новую, индуктивную логику, ко­торая анализирует способы умозаключений от частных высказываний к общим. Самым элементарным способом индуктивных рассу­ждений является полная индукция, которая основывается на про­стом перечислении всех частных случаев, обладающих определен­ным общим свойством. Ее заключение имеет достоверный характер, и на этом основании ее нередко рассматривают как особый вид де­дуктивного умозаключения. По результату полную индукцию дей­ствительно можно считать дедуктивным рассуждением, но по дви­жению мысли от единичных суждений к общему заключению она имеет типично индуктивный характер. Но наиболее распространен­ной формой рассуждения от единичного к общему является непол­ная индукция, когда на основе выявления некоторого наблюдаемого общего свойства у конечного числа случаев делают заключение о его наличии у непроверенных случаев или класса в целом. Очевид­но, что такое заключение всегда содержит риск оказаться ошибоч­ным. Популярным примером может служить индуктивное обобще­ние «все лебеди — белые», оказавшееся неверным после обнаруже­ния в Австралии черных лебедей. Таким образом, в отличие от дедукции заключение индукции является не достоверно истинным, а только вероятным в той или иной степени. Это объясняется тем, что связь между посылками и заключением дедукции носит логиче­ски необходимый характер, тогда как в индуктивном рассуждении она имеет лишь правдоподобный, или вероятный характер. Другими словами, посылки индуктивного рассуждения лишь в определенной степени подтверждают заключение. Чтобы повысить его степень подтверждения, Бэкон стал рассматривать не только аналогичные, или сходные случаи, которые подтверждают заключение, но и слу­чаи несходные, которые опровергают его. На основе построения таблиц сходства и различия Бэкон усовершенствовал способ поиска индуктивных обобщений, которые называл формой исследуемых явлений. В XIX веке Джон Стюарт Милль назвал их причинами и значительно расширил и улучшил приемы их поиска, которые обычно излагаются в учебниках по традиционной логике. Но Ф. Бэкон и даже Д.С. Милль слишком преувеличивали значение созданных ими индуктивных методов. В частности, Бэкон рассмат­ривал свои каноны индукции как самый надежный метод для от­крытия новых истин о природе.

«Наш же путь открытия наук, — писал он, — немногое оставляет остроте и силе дарования, но почти уравнивает их. Подобно тому, как для проведения прямой или описания совершенного круга много значат твердость, умелость и испытанность руки, если действовать только рукой, мало или совсем ничего не значит, — если пользовать­ся циркулем и линейкой. Так обстоит и с нашим методом»¹.

Нетрудно, однако, понять, что с помощью индуктивных мето­дов и Бэкона и Милля можно открывать лишь простейшие эмпи­рические законы о причинной связи между наблюдаемыми на опыте свойствами явлений природы. На стадии первоначального накопле­ния эмпирической информации, на которой находилась наука в XVII   веке,   индуктивные  методы  могли  быть  использованы  для обобщения  эмпирической   информации  и  открытия   простейших причинных связей. Но уже тогда создатели новой науки Галилей, Кеплер и другие широко использовали гипотезы и теоретические модели, для разработки и проверки которых применяли дедуктив­ные и математические методы. Существенным же недостатком воз­зрений Бэкона была именно недооценка дедукции и математики в исследовании природы. Не удивительно поэтому, что ученые того времени не обратили особого внимания на индуктивную логику Бэкона, хотя он подчеркивал решающую роль опыта в познании. Но это познание сопряжено с преодолением немалых трудностей субъективного характера, которые  Бэкон называл «идолами» или «призраками», без преодоления которых невозможно достичь ис­тинного знания. Так, призрак пещеры зависит от индивидуальных особенностей людей, их склонностей, пристрастий, предубеждений и т.п., которые накладывают свой отпечаток на их познание окру­жающего мира. Вследствие этого они рассматривают мир как бы из своей пещеры, а тем самым получают искаженное представление о действительности. Источником призрака театра является некрити­ческая вера в авторитеты, которая мешает людям самостоятельно изучать природу. По мнению Бэкона, развитию естествознания не­малый вред в прошлом нанесла непогрешимая  вера в авторитет Аристотеля. Призрак площади связан с использованием языка, ко­торый содержит множество старых заблуждений и предрассудков, бессознательно усваиваемых людьми в процессе общения. Наконец, самым опасным английский философ считает призрак рода, кото­рый связан с самой познавательной сущностью людей, их чувства­ми и разумом. Человеку еще с первобытных времен свойственно стремление истолковывать явления и процессы природы по анало­гии с собственными сознательными действиями, которое выража­ется в приписывании природе неких целей и намерений. Такой те­леологический взгляд на природу Бэкон считал серьезным препятст­вием на пути науки, которая должна задавать природе не вопрос « для чего?», а — «почему?». Однако ответ на вопрос «почему?» он предлагал искать с помощью представлений, основанных на меха­нической причинности.

Несмотря на эмпирический и механистический характер своей философии,  Бэкон во многом способствовал прогрессу научного познания своего времени, выступая страстным защитником идеи применения науки в жизни и практике. По его мнению, наука служит средством для достижения счастья и блага для людей. «Ибо человек, — писал он, — слуга и истолкователь природы, столько совершает и по­нимает, сколько охватил в порядке природы делом или размышлени­ем; и свыше этого он не знает и не может. Никакие силы не могут ра­зорвать или раздробить цепь причин; и природа побеждается только подчинением ей. Итак, два человеческих стремления — к знанию и могуществу — поистине совпадают в одном и том же...»¹.

Своей критикой натурфилософии и средневековой схоластики, настойчивой пропагандой опытного исследования природы и при­менения науки в практической жизни Ф. Бэкон снискал уважение не только своих современников, но и таких выдающихся ученых XVIII века, как И. Ньютон, Р. Гук, Р. Бойль. Нелишне также отме­тить, что К. Маркс и Ф. Энгельс называли Бэкона «настоящим ро­доначальником английского материализма и всей современной экспе­риментирующей науки».

Рене Декарт (1596—1650) в отличие от Ф. Бэкона является пред­ставителем рационалистического направления в философии науки и выдающимся математиком, создавшим аналитическую геометрию. Занятия такой абстрактной наукой, как математика, наложили от­печаток на его теорию и метод познания. Он опубликовал специ­альное сочинение «Рассуждение о методе», в котором подробно разбирает сущность и правила научного метода исследования.

«Под методом, — пишет Декарт, — я разумею точные и простые правила, строгое соблюдение которых всегда препятствует приня­тию ложного за истинное и, без излишней траты умственных сил, но постепенно и непрерывно увеличивая знания, способствует то­му, что ум достигает истинного познания всего, что ему доступно»².

В этом определении он подчеркивает постепенный и непрерыв­ный характер процесса научного познания, для которого важны не отдельные случайные открытия, зависящие от наблюдательности и остроты ума исследователя, а системный подход, способствующий организованному поиску новых истин. Для достижения этой цели Декарт формулирует основные правила метода:

1)    начинать с простого и очевидного;

2)    из него путем дедукции получать более сложные высказывания;

3) действуя при этом так, чтобы не было упущено ни единого звена, т.е. сохраняя непрерывность цепи умозаключений. Для выполнения этих действий необходимы две способности ума: интуи­ция и дедукция. С помощью интуиции ум усматривает первые на­чала, простейшие и очевидные, которые можно интуитивно постичь с первого взгляда и через самих себя непосредственно, не через по­средство каких-либо других, но с помощью опыта над ними самими или некоего присущего нам света»¹.

Эти правила наилучшим образом соответствуют математическому познанию, в котором исследование начинается с аксиом, которые рассматриваются как истины самоочевидные. Именно критерий очевидности Декарт, как известно, кладет в основу своей теории познания и поэтому рекомендует «включать в свои суждения только то, что представляется моему уму столь ясно, что не дает мне ника­кого повода подвергать их сомнению»². Все дальнейшие выводы и доказательства теорем осуществляются с помощью правил логиче­ской дедукции. Таким образом, взгляды Декарта на характер аксиом и математических доказательств не отличаются от представлений древнегреческих математиков, но он не разделяет их чрезмерных требований к строгости доказательств, а самое главное — значитель­но шире понимает сам предмет математического исследования. «К области математики, — указывает он, — относятся только те науки, в которых рассматривается либо порядок, либо мера, и совершенно несущественно, будут ли это числа, фигуры, звезды, звуки или что-нибудь другое, в чем отыскивается эта мера: таким образом, должна существовать некая общая наука, объясняющая все относящееся к порядку и мере, не входя в исследование никаких частных предме­тов, и эта наука должна называться не иностранным, но старым, уже вошедшим в употребление именем всеобщей математики, ибо она содержит в себе все то, благодаря чему другие науки называют­ся частями математики. Под иностранным на­званием Декарт имеет в виду mathesis universalis, универсальную ма­тематику, которой пользовались до него. Если для античности образ­цом математической науки считалась геометрия, то для Декарта — алгебра, ибо она рассматривала с единой, общей точки зрения как геометрию, так и арифметику. Именно алгебраический подход, при котором геометрические фигуры стало возможным представить как уравнения, помог Декарту построить аналитическую геометрию.

Новый общий взгляд Декарта на математику, как дедуктивную науку о порядке и мере, почти на два столетия опередил традици­онное представление о ней, как науке о числах и геометрических фигурах. С точки зрения современной математики эти объекты со­ставляют лишь малую часть абстрактных математических структур.

Другим важнейшим достижением Декарта было использование идеи функциональной зависимости для изучения процессов изме­нения, как в самой математике, так и в естествознании. Правда, у него отсутствует еще точное определение понятия функции, но в свой аналитической геометрии он широко использует идею об из­менении одной переменной величины (функции) в зависимости от изменения другой переменной (аргумента). В дальнейшем он при­меняет функциональный подход для изучения процессов движения и изменения в природе, хотя единственной формой такого движе­ния признает только механическое перемещение тел в пространстве с течением времени.

В отличие от аристотелевской физики, согласно которой дви­жение стремится к достижению покоя, а следовательно, к самораз­рушению, Декарт, напротив, утверждает, что оно направлено на само­сохранение. Это стремление движения к самосохранению он назы­вает законом инерции. В противоположность Аристотелю, который считал самым совершенным круговое движение, Декарт, как и Га­лилей, решительно заявляет, что «из всех движений только движе­ние по прямой совершенно просто»¹. Из этого принципа он выво­дит заключение о бесконечности космоса, так как бесконечное движение по прямой было бы невозможно в конечном космосе.

В основе декартовской теории движения лежат три основных закона.

Первый закон утверждает, что «всякая вещь в частности (посколь­ку она проста и неделима) продолжает по возможности пребывать в одном и том же состоянии и изменяет его не иначе, как от встречи с другими»². Второй закон постулирует, что всякое движение в природе, не встречающее препятствия, происходит по прямой линии.

 Третий закон предписывает, что «если движущееся тело при встрече с другим телом обладает для продолжения движения по прямой меньшей си­лой, чем второе тело для сопротивления первому, то оно теряет на­правление, не утрачивая ничего в своем движения; если же оно имеет большую силу, то движет за собой встречное тело и теряет в своем движении столько, сколько сообщает второму телу»³. Если два первых закона являются общими для ряда программ разработки механики в Новое время, то третий закон вызвал множество возражений. Они связаны главным образом с неприемлемой интерпретацией покоя сво­его рода антидвижения, т.е. сопротивления движению.

Существенный недостаток декартовской философии природы состоит в ориентации на чисто умозрительный характер ее принципов, не учитывающий необходимости их эмпирического обоснования. Тем не менее философия Декарта получила широкое распространение во второй половине XVII века, а его идеи об универсальной механике оказывали свое влияние на ученых вплоть до появления «Матема­тических начал натуральной философии» И. Ньютона, заложивших основы классической механики.