Научное открытие как филосовско-психологическая проблема

     Открытия  возникают зачастую в результате решения внутренних противоречий в  самой научной теории и появляются раньше, чем осознаются практические запросы на них. Бывает и так, что  новая потребность возникает  именно под влиянием того или иного  открытия или изобретения. Но часто  бывает и наоборот: при всей остроте практической нужды общества в науке не оказывается необходимых для ее удовлетворения знаний и потребность остается неудовлетворенной. На каждом данном уровне развития обществ, практика вынуждена довольствоваться данным уровнем развития теории, как бы ни была бедна последняя. Однако практика не может ждать "лучших времен", когда теория станет очень богатой. Может ли ждать практика лечения раковых больных до тех пор, пока природа этого бича человечества будет полностью раскрыта?! Лечение идет на существующем уровне пока еще весьма бедной теории: какова теория, такова и практика.

     Аристотель  заметил: познание начинается с удивления. Кто зашел, по словам М.Планка, так  далеко, что ничему больше не удивляется, тот обнаруживает лишь то, что он разучился основательно размышлять. Для исследователя открытие удивительного  всегда является счастливым событием и стимулом в творческой работе. Самое прекрасное, говорил А.Эйнштейн, что мы можем переживать эту таинственность. Ученого неудержимо влечет и чарующая красота стройной логичности научных  теорий, и удивительная хитрость экспериментальных "уловок" науки, и разоблачение головоломных ребусов природы, общества и тайн нашей души.

     Всепоглощающая  тяга к знанию - это одна из самых  возвышенных потребностей мыслящего  человека, мощная идеальная побудительная  сила человеческой деятельности. По словам А.Эйнштейна, демон научных проблем  безжалостно сжимает ученого  в своих когтях и заставляет предпринимать отчаянные усилия в поисках истины.

     Открытие - это соприкосновение с неведением. Специфической особенностью открытий является то, что на них нельзя выйти  путем постановки соответствующих  деловых вопросов, ибо существующий уровень развития культуры не дает для этого оснований.

     Парадоксально, но факт: в науке каждый шаг вперед - это открытие и новой тайны, и  новых горизонтов незнания; это процесс, уходящий в бесконечность. Человечество вечно стремилось приблизиться к  познанию абсолютной истины, пытаясь  максимально сузить "сферу влияния" относительного в содержании научного знания. Однако даже постоянное расширение, углубление и уточнение наших  знаний в принципе не может полностью  преодолеть их вероятность и относительность. Но не следует впадать в крайность  как, например, К.Поппер, утверждавший, что любое научное положение - всего лишь гипотеза; получается, что  научное знание представляет собой  всего лишь тянущуюся из глубины  веков цепь догадок, лишенных устойчивой опоры достоверности.

     Творческая  активность ума по-разному реализуется  в той или иной сфере материальной или духовной культуры - в науке, технике, экономике, искусстве, политике и т.д. К примеру, в естествознании наиболее значимым результатом творчества является открытие - установление новых, ранее не известных фактов, свойств  и закономерностей реального  мира. И.Кант проводит такое разграничение  между открытием и изобретением: открывают то, что существует само по себе, оставаясь неизвестным, например, Колумб открыл Америку. Изобретение  есть создание ранее не существовавшего, например, порох был изобретен. Открытие и изобретение всегда есть завершение искомого. Подлинно научное открытие состоит в том, чтобы найти принципиальное решение еще не решенных задач, еще не раскрытых проблем. Бывает так, что новое есть лишь оригинальная комбинация старых элементов. Творческая мысль та, которая ведет к новым результатам или посредством комбинаций обычных способов, или совершенно новым методом, нарушающим ранее принятые. Как только найден принцип решения задачи, она перестает быть творческой. Движение мысли по проторенным путям - это уже не творческое мышление. Именно благодаря творчеству и осуществляется прогресс в науке, технике, искусстве, политике и во всех других сферах общественной жизни. Корни всякого открытия, по мысли В.И.Вернадского, лежат далеко в глубине, и, как волны, бьющиеся с разбега о берег, много раз плещется человеческая мысль около подготовленного открытия, пока придет девятый вал.

     Пути, ведущие к открытию, бывают очень  причудливыми. На эти пути иногда наводит  случай. Например, датский физик  X.Эрстед однажды показывал студентам опыты с электричеством. Рядом с проводником, входящим в электрическую цепь, оказался компас. Когда цепь замкнулась, магнитная стрелка компаса отклонилась. Заметив это, один любознательный студент попросил ученого объяснить данное явление. X.Эрстед повторил опыт: вновь замкнул цепь, и стрелка компаса вновь отклонилась. В результате повторных опытов и логических рассуждений ученый сделал великое открытие, заключающееся в установлении связи между магнетизмом и электричеством. Это открытие в свою очередь послужило важнейшим этапом и других открытий, в частности изобретения электромагнита.

     Логический  путь научного и технического творчества, связанного с открытием и изобретением, начинается с возникновения соответствующей  догадки, идеи, гипотезы. Выдвинув идею, сформулировав задачу, ученый отыскивает ее решение, а затем уточняет его  путем расчетов, проверки опытом. От возникновения идеи до ее осуществления  и проверки на практике нередко лежит  мучительно долгий путь исканий.

     Рассмотрим  открытие как разрешение противоречий. Одной из характерных черт творческой работы мысли является разрешение противоречий. Это и понятно: любое научное  открытие или техническое изобретение  представляет собой создание нового, которое неизбежно связано с  отрицанием старого. В этом и состоит  диалектика развития мысли. Творческий процесс вполне логичен. Это цепь логических операций, в которой одно звено закономерно следует за другим: постановка задачи, предвидение  идеального конечного результата, отыскание  противоречия, мешающего достижению цели, открытие причины противоречия и, наконец, разрешение противоречия.

     Приведем  примеры. В кораблестроении для  обеспечения мореходных качеств  корабля необходим оптимальный  учет противоположных условий: чтобы  корабль был устойчивым, выгодно  его делать шире, а чтобы он был  быстроходнее, целесообразно делать его длиннее и уже. Эти требования противоположны. В горной технике  увеличение размера сечения и  глубины шахт вступило в противоречие с растущим давлением горных пород. Для разрешения этого противоречия пришлось перейти от квадратного сечения шахт к круглому и заменить деревянное крепление стволов металлическим. Пожалуй, особенно наглядно проявляются технические противоречия в самолетостроении. Самолет представляет собой такое сооружение, в котором непримиримо борются два начала: прочность и вес. Машину необходимо сделать прочной и легкой, а прочность и легкость все время "воюют" между собой.

       История науки и техники свидетельствует,  что подавляющее большинство  изобретений - результат преодоления  противоречий. П.Капица однажды сказал, что для физика интересны не  столько сами законы, сколько  отклонения от них. И это верно, так как, исследуя их, ученые обычно открывают новые закономерности.

     Сделать открытие - значит правильно установить надлежащее место нового факта в  системе теории в целом, а не просто обнаружить его. Осмысление новых фактов нередко ведет к построению новой  теории.

     В физической концепции мира долгое время  господствовала идея эфира. Открытие, "снявшее" идею эфира, осуществил американский физик А.А.Майкельсон. Если свет распространяется в неподвижном  эфире, а Земля летит сквозь эфир, то два световых луча - один, пущенный по направлению полета Земли, а другой в противоположном направлении - должны двигаться относительно Земли  с разными скоростями. Очень точный эксперимент показал, что разницы  в скоростях нет. Идея неподвижного эфира вступила в противоречие с  прямым опытом и была отвергнута. 

     Научное открытие как философская  проблема. 

     Посмотрим, что пишет о научных открытиях Т.Кун в книге “Структура научных революций”. Кун Томас Сэмюэл - американский историк и философ, один из лидеров исторического направления в философии науки. Наибольшую известность получил как автор оригинальной модели развития научного знания.

     Нормальная  наука представляет собой в высшей степени кумулятивное предприятие, необычайно успешное в достижении своей цели, то есть в постоянном расширении пределов научного знания и в его уточнении. Во всех этих аспектах она весьма точно соответствует наиболее распространенному представлению о научной работе.

       Новые явления, о существовании  которых никто не подозревал, вновь и вновь открываются  научными исследованиями, а радикально  новые теории опять и опять  изобретаются учеными. История  даже наводит на мысль, что  научное предприятие создало  исключительно мощную технику  для того, чтобы преподносить  сюрпризы подобного рода. Если  эту характеристику науки нужно  согласовать с тем, что уже  было сказано, тогда исследование, использующее парадигму, должно  быть особенно эффективным стимулом  для изменения той же парадигмы.  Именно это и делается новыми  фундаментальными фактами и теориями. Они создаются непреднамеренно  в ходе игры по одному набору  правил, но их восприятие требует  разработки другого набора правил. После того как они стали  элементами научного знания, наука,  по крайней мере в тех частных  областях, которым принадлежат эти  новшества, никогда не остается  той же самой. Нам следует  теперь выяснить, как возникают  изменения подобного рода, рассматривая  впервые сделанные открытия или  новые факты, а затем изобретения  или новые теории. Однако это  различие между открытием и  изобретением или между фактом  и теорией на первый взгляд  может показаться чрезвычайно  искусственным.

     Рассматривая  ниже отдельные открытия, мы очень  быстро придем к выводу, что они  являются не изолированными событиями, а длительными эпизодами с  регулярно повторяющейся структурой. Открытие начинается с осознания  аномалии, то есть с установления того факта, что природа каким-то образом  нарушила навеянные парадигмой ожидания, направляющие развитие нормальной науки. Это приводит затем к более  или менее расширенному исследованию области аномалии. И этот процесс  завершается только тогда, когда  парадигмальная теория приспосабливается к новым обстоятельствам таким образом, что аномалии сами становятся ожидаемыми. Усвоение теорией нового вида фактов требует чего-то большего, нежели просто дополнительного приспособления теории; до тех пор, пока это приспособление не будет полностью завершено, то есть пока ученый не научится видеть природу в ином свете, новый факт не может считаться вообще фактом вполне научным.

     Чтобы увидеть, как тесно переплетаются  фактические и теоретические  новшества в научном открытии, рассмотрим хорошо известный пример - открытие кислорода. По крайней мере, три человека имеют законное право  претендовать на это открытие, и, кроме  них, еще несколько химиков в  начале 70-х годов XVIII века осуществляли обогащение воздуха в лабораторных сосудах, хотя сами не знали об этой стороне своих опытов 1. Прогресс нормальной науки, в данном случае химии  газов, весьма основательно подготовил для этого почву.

     Самым первым претендентом, получившим относительно чистую пробу газа, был шведский аптекарь К. В. Шееле. Тем не менее, мы можем игнорировать его работу, так как она не была опубликована до тех пор, пока о повторном открытии кислорода не было заявлено в другом месте, и, таким образом, его работа никак не сказалась на исторической модели, которая интересует нас в данном случае, прежде всего.

     Вторым по времени заявившим об открытии был английский ученый и богослов Джозеф Пристли, который собрал газ, выделившийся при нагревании красной окиси ртути, как исходный материал для последующего нормального исследования "воздухов", выделяемых большим количеством твердых веществ. В 1774 году он отождествил газ, полученный таким образом, с закисью азота, а в 1775 году, осуществляя дальнейшие проверки, - с воздухом вообще, имеющим меньшую, чем обычно, дозу флогистона.

     Третий  претендент, Лавуазье, начал работу, которая привела его к открытию кислорода, после эксперимента Пристли  в 1774 году и, возможно, благодаря намеку со стороны Пристли. В начале 1775 года Лавуазье сообщил, что газ, получаемый после нагревания красной окиси  ртути, представляет собой "воздух как  таковой без изменений [за исключением  того, что]... он оказывается более  чистым, более пригодным для дыхания". К 1777 году, вероятно не без второго  намека Пристли, Лавуазье пришел к выводу, что это был газ особой разновидности, один из основных компонентов, составляющих атмосферу. Сам Пристли с таким выводом никогда не смог бы согласиться.

     Эта схема открытия поднимает вопрос, который следует задать о каждом новом явлении, осознаваемом учеными. Кто первый открыл кислород: Пристли, Лавуазье или кто-то еще? Как бы то ни было, возникает и другой вопрос: когда был открыт кислород? Последний  вопрос был бы уместен даже в том  случае, если бы существовал только один претендент. Сами по себе вопросы  приоритета и даты нас, вообще говоря, не интересуют. Тем не менее, стремление найти ответ на них освещает природу  научного открытия, потому что нет  очевидного ответа на подобный вопрос. Открытие не относится к числу  тех процессов, по отношению к которым вопрос о приоритете является полностью адекватным. Тот факт, что он поставлен (вопрос о приоритете в открытии кислорода не раз поднимался с 80-х годов XVIII века), есть симптом какого-то искажения образа науки, которая отводит открытию такую фундаментальную роль. Вернемся еще раз к нашему примеру. Претензии Пристли по поводу открытия кислорода основывались на его приоритете в получении газа, который позднее был признан особым, не известным до тех пор видом газа. Но проба Пристли не была чистой, и если получение кислорода с примесями считать его открытием, тогда то же в принципе можно сказать о всех тех, кто когда-либо заключал в сосуд атмосферный воздух. Кроме того, если Пристли был первооткрывателем, то когда в таком случае было сделано открытие? В 1774 году он считал, что получил закись азота, то есть разновидность газа, которую он уже знал. В 1775 году он полагал, что полученный газ является дефлогистированным воздухом, но еще не кислородом. Для химика, придерживающегося теории флогистона, это был совершенно неведомый вид газа. Претензии Лавуазье более основательны, но они поднимают те же самые проблемы. Если мы не отдаем пальму первенства Пристли, то мы не можем присудить ее и Лавуазье за работу 1775 года, в которой он приходит к выводу об идентичности газа с "воздухом как таковым". По-видимому, больше похожи на открытие работы 1776 и 1777 годов, в которых Лавуазье не просто указывает на существование газа, но и показывает, что представляет собой этот газ. Однако и это решение можно было бы подвергнуть сомнению. Дело в том, что и в 1777 году, и до конца своей жизни Лавуазье настаивал на том, что кислород представляет собой атомарный "элемент кислотности" и что кислород как газ образуется только тогда, когда этот "элемент" соединяется с теплородом, с материей теплоты.