Различие «фундаментальной» и «прикладной» науки
Представленная здесь картина относится к «фундаментальной» («академической») науке. Кроме того, мы отнесем к фундаментальной науке отдельные задачи и целые подразделы физики, которые возникают на основе этих разделов физики вне зависимости от решения технических задач.
Выделенная таким образом фундаментальная наука развивается в ходе решения возникающих внутри нее проблем[CXXI] [CXXII].Действительно, если мы обратимся к истории физики XIX—XX вв., то увидим, что существенное прямое влияние техники на формирование нового раздела физики имеет место только в случае термодинамики, где такие фундаментальные для нее элементы, как второй закон термодинамики, цикл Карно и следующее из них понятие энтропии, вызваны развитием паровых машин в ходе промышленной революции XIX в. Но это исключение. Электродинамика, статистическая физика, специальная и общая теории относительности, квантовая механика
рождаются из решения проблем, возникающих внутри «академической» и «университетской» физики, не испытывая прямого воздействия со стороны развития техники. Военно-промышленный интерес в Германии к спектроскопическим исследованиям, конечно, дал богатый материал для становления квантовой механики, но его нельзя рассматривать как принципиальное прямое влияние. Проблемы спектра излучения черного тела, фотоэффекта, неустойчивости электромагнитной версии планетарной модели атома — три из четырех главных проблем, из решения которых возникает старая квантовая теория, — рождаются внутри фундаментальной физики. Внутри фундаментальной физики используется и материал спектроскопических исследований. Не из технических задач возникают и «Математические начала натуральной философии» Ньютона и теория падения тел Галилея. (Галилей решал задачу, поставленную еще Аристотелем, Ньютон строил теорию, объясняющую законы движения планет Кеплера.)
Возникающие в ней ПИО и некоторые ВИО вовлекаются в «прикладные исследования», образующиеся вокруг соответствующих «технических» задач в инженерной практике.
Эти прикладные исследования могут организоваться в «прикладную науку» (пример такого процесса дает формирование «физики магнитных жидкостей», разобранное в [Липкин, 2005]). Этот процесс типичен для эпохи научно-технической революции, где плотность прикладных исследований резко возрастает[CXXIII]. Возможен и другой путь формирования прикладной науки, когда некоторый подраздел фундаментальной науки находит техническое применение (возможно, что такой пример дает упоминавшаяся выше магнитная гидродинамика, возникшая в 1940-х гг. как результат пересечения гидродинамики и электродинамики, а позже ставшая основой теории плазмы в рамках проекта разработки управляемой термоядерной реакции).Главное отличие прикладных наук от фундаментальных состоит в том, что первые формируются вокруг технических задач, для решения которых используют достижения фундаментальной
науки, а вторые формируются вокруг собственных проблем. Процессы, происходящие в технике, как и социально-политические процессы, воздействуют на развитие фундаментальной науки, но не определяют ее развития. Яркими примерами такого воздействия являются «атомный проект» [История...] и политические репрессии сталинского периода в СССР. Политические репрессии Сталина почти уничтожили отечественную школу генетики, бывшей в 1920-х гг. одной из ведущих в мире. Атомный проект не только спас от подобного разгрома физику, но и дал ей мощный импульс развития. Но все это с точки зрения развития физики лишь воздействие внешних косвенных факторов. Да, в результате последствий Второй мировой войны и гонки вооружений, в центре которой стоял атомный проект, центры фундаментальных физических исследований сместились из Западной Европы в США и СССР, но ни к каким революциям в физике, сравнимым с таковыми в начале XX в., это не привело. Другой пример — влияние на создание квантовой механики военно-промышленного заказа в Германии на прикладные спектроскопические исследования. Порожденные этими достаточно дорогостоящими для того времени опытами данные дали важный материал для постановки фундаментальных проблем, решение которых стало одной из важных составляющих в создании квантовой механики.
Но это был все-таки лишь материал, который был вовлечен в развитие фундаментальной науки. То есть здесь мы имеем пример сильного влияния внешнего фактора, пожалуй, более сильного, чем в предыдущем примере, но все-таки этот фактор не был системообразующим для развития фундаментальной («академической») физики.Научно-техническая революция — это главным образом вовлечение науки в процесс развития техники. Обратное воздействие через рост финансирования и престижа, рост числа ученых и эмпирического материала велико, но не является определяющим.
Взаимодействие техники (инженерии) с наукой-натурфилософией в XVI—XVII вв. породило физику и естественную науку Нового времени, ставшую особым развивающимся целым. Наличие в этой науке инженерной составляющей сделало возможным использование этой науки в технике, привело к научно-технической революции. Крупные проекты типа атомного способны непосредственно породить новые прикладные науки, но не новые разделы фундаментальной науки. Анализ развития физики показывает, что физика как фундаментальная наука, созданная в XVII в., развивается исходя из своих внутренних проблем.
Люди и институты, составляющие сообщество фундаментальной науки, часто включены и в другие типы деятельности и структуры, относящиеся к прикладной науке и к технике. Но независимо от того, занимаются ли они фундаментальной наукой в основное рабочее время и какой вклад эта деятельность вносит в их доход, сообщество ученых, занимающихся фундаментальной наукой, существует, и суть фундаментальной науки осталась прежней (хотя формы существования стали более коллективными, сегодня это, как правило, лаборатории, а не индивиды). Социокультурный фактор в виде падения престижа науки й роста престижа денег, конечно, сказывается на самочувствии фундаментальной науки, но слухи о ее смерти явно преувеличены.
Фундаментальная наука, как и искусство, как и другие сферы культуры, развивается в ходе решения собственных проблем. Это естественный процесс с непредсказуемым ходом развития.
Поэтому попытки оценки ее «эффективности» наталкиваются на принципиальные проблемы. Оценка эффективности прикладных исследований (и наук) тоже сталкивается со значительными трудностями, поскольку здесь часто идет речь о непредсказуемых нововведениях (инновациях). Эти проблемы трудно, а может быть, и невозможно решить теоретически, но они решаются практически путем образования инновационных (венчурных) фирм, финансирующих соответствующие научно-технические проекты. Стимулировать развитие фундаментальных наук подобным образом не получится[CXXIV]. Фундаментальные науки (сюда следует включать и их содержание и соответствующее сообщество) — это сфера культуры. Они, как и искусство, подобны живым организмам, они требуют питания и подвержены внешним влияниям и внутренним болезням (с которыми организм может справиться, а может и погибнуть). Фундаментальные науки — это важный орган общества, который включает и идеи, и «людей, стремящихся исключительно к познанию природы» (А. Пуанкаре). Этот орган плохо поддается калькуляции. Соотношение подобных органов (отраженных в распределении строчек бюджета на армию, социальную поддержку, медицину, культуру, фундаментальную науку и др.) во многом определяет лицо общества[CXXV].При этом, правда, следует помнить, что до естественной науки была натурфилософия, и в принципе при кардинальной культурной трансформации, уровня той, что произошла при переходе к Новому времени, место естественной науки может занять нечто принципиально новое. Но вряд ли причиной этого сдвига будет развитие техники — «второй» природы, предполагающей «первую».
В заключение перечислим выявляемые «объектным теоретико-операциональным подходом» основные моменты структуры физического знания в «теоретической физике». В рефлексии предшествовавшей ей «эмпирической физики» (преподаваемой сегодня в курсах «общей физики» [Сивухин, 2005]) главенствовала бэконовская идея выявления законов из эмпирических фактов, поставляемых экспериментаторами. К этому добавлялось основанное на механике Ньютона представление о единстве природы, выраженное Лапласом (гл.
1). В формирующейся в XIX в. «теоретической физике» лидерство переходит от экспериментатора к теоретику, который работает с идеальными объектами. При этом «законы природы» низводятся до характеристик этих объектов. Последние, как и в геометрии, делятся на «первичные» (ПИО) и строящиеся из них «вторичные» (ВИО) идеальные объекты. Это приводит к двум типам работы в физике и двум типам физического эксперимента. При этом переход к более сложным «первичным идеальным объектам» (ПИО) сопровождается переходом к «неявному» типу определения, осуществляемому с помощью особой системы постулатов, названной автором «ядром раздела науки» (ЯРН). В соответствии с этим теоретическая физика разбивается на весьма независимые целостные единицы — «разделы физики». Каждый из них имеет свое ЯРН и свои ПИО. В результате прежнее, основанное на механике Ньютона единство природы, выраженное Лапласом, сменяется рассмотрением явлений природы сквозь призму дополняющих друг друга ПИО, принадлежащих разным разделам физики (например, к ПИО механики добавляются ПИО электродинамики, подобно тому как добавляются различные качества (светлый, соленый...) при описании вещей обыденной жизни). Основания (в гильбертовском смысле) физики представляются как совокупность ЯРН — оснований разделов физики, каждый из которых состоит из «теоретической» и «операциональной» частей. «Теоретическая» часть содержит модель физической системы и ее математическое описание. Построение модели физической системы — центральный продукт физической теории физического явления или объекта, без которого нельзя говорить о понимании последних. «Мысленный эксперимент» — одна из форм этой деятельности. Модель физической системы, с одной стороны, имеет математическое описание, а с другой — возможность реализации в эмпирические объекты (материализацию) посредством «операциональной» части. «Операциональная» часть состоит из операций «приготовления» (физической системы в некотором состоянии) и «измерения» (суть которого составляет сравнение с соответствующим эталоном). При этом операциональная часть состоит из операций и процедур, относимых к продуктам деятельности человека, а не явлениям природы. Наличие «операциональной» части отличает естественную науку от умозрительной натурфилософии, обеспечивает «реальность» ПИО и ВИО и онтологический характер физических моделей. При этом функции построения онтологических картин природных явлений («первой» природы) переходят от натурфилософии к естественной науке, которая дальше развивается параллельно развитию техники и техническим наукам. То есть после включения в естественную науку операциональных технических элементов (приготовления и измерения) пути науки и техники не сливаются, хотя технические науки используют понятия естественных наук, а естественно-научный эксперимент использует достижения техники.
ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
Ахутин А. В. История принципов физического эксперимента (от античности до XVII в.). М.: Наука, 1976.
Вартофский М. Модели. Репрезентации и научное понимание. М., 1988.
Визгин В.П. Математика в классической физике // Физика XIX—XX вв. в общенаучном и социокультурном контекстах. Физика XIX века. М.: Наука, 1995.
Галилей Галилео. Избранные труды. Т. II. М.: Наука, 1964.
Гейзенберг В. Физика и философия. Часть и целое. М.: Наука, 1989. 400 с.
Гейзенберг В. Что такое «понимание» в теоретической физике // Природа. 1971. № 4. С. 75-77.
Григорьян А.Т., Зубов В.П. Очерки развития основных понятий механики. М.: Наука, 1962.
История советского атомного проекта. Документы, воспоминания, исследования. Вып. 1. М., 1998.
Кулаков Ю.И., Владимиров Ю.С., Карнаухов А. В. Введение в теорию физических структур и бинарную геометрофизику. М.: Архимед, 1992.
Лакатос И. Фальсификация и методология научно-исследовательских программ (с. 265—454); История науки и ее рациональные реконструкции (с. 455—524) // Кун Т. Структура научных революций. М.: ACT, 2001.
Ландау Л.Д., Лифшиц И.М. Теоретическая физика: В 10 т. М.: Наука, 1965-1987.
Левин В.Г. Курс теоретической физики: В 2 т. М.: Наука, 1969.
Липкин А.И. Место 4-мерного пространства-времени в теории относительности Эйнштейна. Методологический анализ // Актуальные вопросы современного естествознания. Нальчик, 2006. Вып 4. С. 19—26.
Липкин А.И. Основания современного естествознания. Модельный взгляд на физику, синергетику, химию. М.: Вузовская книга, 2001.
Липкин А. И. Применение постпозитивистских моделей науки к анализу подраздела физики // Труды XLVIII научной конференции МФТИ. Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук. Ч. IX. Факультет гуманитарных наук. М.; Долгопрудный, 2005, С. 10—12.
Мандельштам Л.И. Лекции по оптике, теории относительности и квантовой механике. М.: Наука, 1972.
Патнэм X. Разум, истина и история. М.: Праксис, 2002.
Пружинин Е.И. Фундаментальная наука и прикладные исследования: методологический аспект взаимодействия // Проблемы ценностного статуса науки на рубеже XXI века. СПб.: РХГИ, 1999.
Пуанкаре А. О науке. М.: Наука, 1983.
Сивухин Д.В. Общий курс физики: В 5 т. М.: Физматлит, 2005.
Степин В.С. Теоретическое знание. М.: Прогресс-Традиция, 2000.
Фейерабенд И Избранные труды по методологии науки. М.: Прогресс, 1986.
Фок В.А. Критика взглядов Бора на квантовую механику // Успехи физических наук, 1951. Т. 45. № 1. С. 3-14.
Юдин Э.Г. Природа // Философский энциклопедический словарь. М.: СЭ, 1986.
Hutten Е.Н. The Role of Models in Physics // British J. for the Phil, of Sci., 1953-1954. Vol. 4. P. 285-301.
Grim P (Ed.). Philosophy of Science and the Occult. N.Y., 1982.
Suppe F. The Search for Philosophic Understanding of Scientific Theories // The Structure of Scientific Theories (Edited with a Critical Introduction by Frederick Suppe). Urbana, Chicago, London, 1974.
Van Fraassen Bas C. The Scientific Image. Oxf., 1980.
Uexkull J. von. Theoretical Biology. L.; N.Y., 1926.
ВОПРОСЫ Что такое ПИО и ВИО? Что такое неявный тип определения? Какова функция ЯРН и его структура? Какова структура ЯРН в физике? В чем суть двух типов работы в физике? Каковы место и состав операциональной части? Каково место моделей в физике? Каковы три типа эксперимента в физике? Что такое «рационалистический конструктивизм»? Четыре уровня концептуальных изменений (различий) в естественных науках. В чем различие между фундаментальной и прикладной наукой? РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
Липкий А.И. Основания современного естествознания. Модельный взгляд на физику, синергетику, химию. М.: Вузовская книга, 2001.
Еще по теме Различие «фундаментальной» и «прикладной» науки:
- § 2. Язык как средство построения и развития науки
- 1. Регион как объект прогнозирования. Региональная экономика и специфика ее прогнозирования
- 1.1. Политическая психология: место в системе наук, предмет и задачи
- 1.2. Теоретико-методологические и прикладные основы политической психологии
- История становления социальной психологии как науки.
- ПЕРСПЕКТИВЫ ИННОВАЦИОННОГО РАЗВИТИЯ И СОЦИАЛИЗАЦИИ НАУКИ В РЕСПУБЛИКЕ БЕЛАРУСЬ Шуман А.Н.
- СОВРЕМЕННЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ КАК НАУКО-ПРАКТИК В.В. Позняков
- Генетические закономерности индивидуальных и групповых различии
- Спонтанность как фундаментальное свойство субъекта разрешения жизненных противоречий и внутриличностных конфликтов И. А. Красильников (Саратов)
- Глава П ПЕДАГОГИКА КАК НАУКА