Главные характеристики современной, постнеклассической науки. Современные процессы дифференциации и интеграции наук. Связь дисциплинарно и проблемно-ориентированных наук.

Постнеклассическая наука формируется в 70-х годах 20 в. Этому способствует революция в хранении и получении знаний (компьютеризация науки), а также неспособность решить ряд научных задач без комплексного использования знаний.

Так в это время развиваются генные технологии, приведшие к бурному развитию микробиологии и клонированию. Внесение новых эволюционных идей в химические исследования привело к появлению эволюционной химии. Развитие вычислительной техники вызвано развитием микропроцессоров, что привело к созданию станков с ЧПУ.

Философские основания постнеклассической науки:

1) Знание – субъективно; теорию нельзя объективировать; теория и опыт связаны многозначными отношениями.

2) Принципиальная недоопределённость.

3) Индетерминизм (т.е. фундаментальные законы природы имеют вероятностный характер).

4) Эмпирический (чувственный) субъект познания.

5) Все научные законы есть идеализация.

6) Истина гипотетична (основана на гипотезе, продолжительна) и дискретна (кусочна).

7) Элементарная единица научной теории – знак, символ.

8) Утверждаемость теорий.

9) Предмет это сконструированная познанием сущность.

10) Любая теория это нарратив (повествование, история).

11) Наука это особый способ самовыражения, утверждения.

12) Целое это целесообразное взаимодействие частей (холизм).

13) Знание – это свободная творческая игра интерпретации.

14) Логическая и лингвистическая гетерогенность знания (т.е. знание разнородно по своему составу и происхождению).

15) Исходное начало научного познания – это здравый смысл.

16) В науке господствует гуманизм служения индивиду.

Поскольку объектом исследования всё чаще становятся системы, экспериментирование с которыми невозможно, то важнейшим инструментом научно-исследовательской деятельности выступает математическое моделирование. Иначе говоря, объект изучения заменяется математической моделью, над которой осуществляется моделирование в программе ЭВМ.

На этапе становлении постнеклассической науки зазвучали идеи В. И. Вернадского о биосфере и ноосфере. Он считал, что под воздействием деятельности человека изменится структура биосферы, которая потом превратится в ноосферу (сферу разума).

Центральной идеей концепции глобального эволюционизма является идея эволюции, т.е. сопряжённого, взаимообусловленного изменения систем, или частей внутри целого.

Идея синтеза знаний, создания общенаучной картины мира становится основополагающей ан этапе постнеклассического развития науки. Становление постнеклассической науки не приводит к уничтожению методов и познавательных установок классического и неклассического исследования. Они будут продолжать использоваться в соответствующих им познавательных ситуациях. Постнеклассическая наука лишь чётче определит область их применения.

 

Дифференциация – означает расчленять, разделять отдельное, частное при изучении чего-либо. То есть дифференциация науки это разделение основной науки на отдельные части, которые в дальнейшем самостоятельно развиваются (т.е.наука специализируется). Так, например, на базе фундаментальных знаний развиваются сформированные в недрах физики микро и наноэлектроника.

Интеграция – означает объединение в одно целое. То есть интеграция науки это объединение двух и более наук (направлений) в одну новую науку (направление). Проще говоря, на стыке нескольких наук появляется новая наука и новые знания.

 

К дисциплинарно-ориентированным наукам можно отнести большинство фундаментальных наук, таких как физика, химия и др., в которых любая теория является экспериментально доказуемой. А к проблемно-ориентированным наукам относятся такие науки (космогония, логика, математика и др), в которых отсутствует экспериментальное доказательство.

 

Освоение саморазвивающихся «синергетических» систем и новые стратегии научного поиска. Роль нелинейной динамики и синергетики в развитии современных представлений об исторически развивающихся системах. Глобальный эволюционизм как синтез эволюционного и системного подходов. Глобальный эволюционизм и современная научная картина мира.

 

Классическое и неклассическое естествознание объединяет одна общая черта: их предмет познания - это простые (замкнутые, изолированные, обратимые во времени) системы. Однако такое понимание предмета познания является сильной абстракцией. Вселенная представляет собой множество систем. Но лишь некоторые из них могут трактоваться как замкнутые системы, т.е. как «механизмы». Во Вселенной таких «закрытых» систем меньшая часть. Подавляющее большинство реальных систем открытые. Это значит, что они обмениваются энергией, веществом и информацией с окружающей средой. К такого рода системам относятся биологические и социальные системы, которые больше всего интересуют человека.

Человек всегда стремился постичь природу сложного, пытаясь ответить на вопросы: как ориентироваться в сложном и нестабильном мире? Какова природа сложного и каковы законы его функционирования и развития? В какой степени предсказуемо поведение сложных систем?

В 70-е гг. XX в. начала активно развиваться теория сложных самоорганизующихся систем. Результаты исследований в области нелинейного (порядка выше второго) математического моделирования сложных открытых систем привели к рождению нового мощного научного направления в современном естествознании - синергетики. Как и кибернетика, синергетика - это некоторый междисциплинарный подход. В отличие от кибернетики, где акцент делается на процессах управления и обмена информацией, синергетика ориентирована на исследование принципов построения организации, ее возникновения, развития и самоусложнения.

Мир нелинейных самоорганизующихся систем гораздо богаче, чем закрытых, линейных систем. Вместе с тем «нелинейный мир» сложнее моделировать. Как правило, для (приближенного) решения большинства возникающих нелинейных уравнений требуется сочетание современных аналитических методов с вычислительными экспериментами. Синергетика открывает для точного, количественного, математического исследования такие стороны мира, как его нестабильность, многообразие путей изменения и развития, раскрывает условия существования и устойчивого развития сложных структур, позволяет моделировать катастрофические ситуации и т.п.

Предметом синергетики являются сложные самоорганизующиеся системы. Один из основоположников синергетики Г. Хакен определяет понятие самоорганизующейся системы следующим образом: «Мы называем систему самоорганизующейся, если она без специфического воздействия извне обретает какую-то пространственную, временную или функциональную структуру. Под специфическим внешним воздействием мы понимаем такое, которое навязывает системе структуру или функционирование. В случае же самоорганизующихся систем испытывается извне неспецифическое воздействие. Например, жидкость, подогреваемая снизу, совершенно равномерно обретает в результате самоорганизации макроструктуру, образуя шестиугольные ячейки».

Таким образом, современное естествознание ищет пути теоретического моделирования самых сложных систем, которые присущи природе, - систем, способных к самоорганизации, саморазвитию. Основной вопрос теории самоорганизации (синергетики) - существуют ли общие закономерности, управляющие возникновением самоорганизующихся систем, их структур и функций.

Теория саморганизации, не зная пока общих закономерностей самоорганизаующихся систем, тем не менее определила и классифицировала свойства подобных систем. Основные свойства самоорганизующихся систем - открытость, нелинейность, диссипативность.

Открытые системы - это такие системы, которые поддерживаются в определенном состоянии за счет непрерывного притока извне вещества, энергии или информации. Постоянный приток вещества, энергии или информации является необходимым условием существования неравновесных состояний в противоположность замкнутым системам, неизбежно стремящимся (в соответствии со вторым началом термодинамики) к однородному равновесному состоянию.

Нелинейность.Современная наука делает вывод, что если большинство систем Вселенной носит открытый характер, то это значит, что во Вселенной доминируют не стабильность и равновесие, а неустойчивость и неравновесность. Характер протекания процессов в открытых системах носит, как правило, нелинейный характер. Процессы, происходящие в нелинейных системах, часто носят пороговый характер - при плавном изменении внешних условий поведение системы изменяется скачком. Другими словами, в состояниях, далеких от равновесия, очень слабые возмущения могут усиливаться до гигантских волн, разрушающих сложившуюся структуру и способствующих ее радикальному качественному изменению.

Диссипативность. Открытые неравновесные системы, активно взаимодействующие с внешней средой, могут приобретать особое динамическое состояние - диссипативность, которую можно определить как качественно своеобразное макроскопическое проявление процессов, протекающих на микроуровне.

Благодаря диссипативности в неравновесных системах могут возникать новые типы структур, совершаться переходы от хаоса и беспорядка к порядку и организации, возникать новые динамические состояния материи. Синергетика считает, что в таких системах могут возникать спонтанные процессы в результате малых флуктуаций. Понятие диссипативности тесно связано с понятием параметров порядка.

Самоорганизующиеся системы - это сложные открытые системы, которые характеризуются огромным числом степеней свободы. Однако далеко не все степени свободы системы одинаково важны для ее функционирования. С течением времени в системе выделяется небольшое количество ведущих, определяющих степеней свободы, к которым «подстраиваются» остальные. Такие основные степени свободы системы получили название параметров порядка.

В процессе самоорганизации возникает множество новых свойств и состояний. Очень важно, что обычно соотношения, связывающие параметры порядка, намного проще, чем математические модели, детально описывающие всю новую систему. Это связано с тем, что параметры порядка отражают содержание оснований неравновесной системы. Поэтому задача определения параметров порядка - одна из важнейших при конкретном моделировании самоорганизующихся систем. В этой связи, видимо, можно сделать предположение о том, что взаимоотношения параметров порядка отражают фундаментальные свойства законов сохранения симметрии открытых систем.

Главная идея синергетики - это идея о принципиальной возможности спонтанного возникновения порядка и организации из беспорядка и хаоса в результате процесса самоорганизации. Решающим фактором самоорганизации является образование петли положительной обратной связи системы и среды. При этом система начинает самоорганизовываться и противостоит тенденции ее разрушения средой.

В процессе эволюции исторически развивающихся систем роль спонтанных факторов проявляется в точках, которые в синергетике носят название точек бифуркации (раздвоение). Вблизи точек бифуркации в системах наблюдаются значительные флуктуации и в этих точках роль случайных факторов резко возрастает. В переломный момент самоорганизации принципиально неизвестно, в каком направлении будет происходить дальнейшее развитие: станет ли состояние системы хаотическим или она перейдет на новый, более высокий уровень упорядоченности и организации (фазовые переходы и диссипативные структуры - лазерные пучки, неустойчивости плазмы, флаттер, химические волны, структуры в жидкостях и др.). В точке бифуркации система как бы «колеблется» перед выбором того или иного пути организации, пути развития. В таком состоянии небольшая флуктуация (момент случайности) может послужить началом эволюции (организации) системы в некотором определенном (и часто неожиданном или просто маловероятном) направлении, одновременно отсекая при этом возможности развития в других направлениях. Качественные переходы в самых различных сферах действительности (в природе и обществе - его истории, экономике, демографических процессах, духовной культуре и др.) подчиняются часто одному и тому же математическому сценарию. Синергетика показывает, что даже в неорганической природе существуют классы систем, способных к самоорганизации. История развития природы - это история образования все более и более сложных нелинейных систем. Такие системы и обеспечивают всеобщую эволюцию природы на всех уровнях ее организации - от низших и простейших к высшим и сложнейшим (человек, общество, культура).

Нелинейная динамика и синергетика для характеристики исторически развивающихся систем вводит такие понятия как принципы самодостаточности, саморегуляции, самовоспроизведения, саморазвития, спирали и самонормировки.

При разрушении развивающейся системы она распадается на отдельные подсистемы, которые, обретая «независимость», могут стать целостными системами, Но могут и не стать, если они не будут самодостаточными. Самодостаточность является практически синонимом понятия целостности системы и определяет нижнюю минимальную границу целостности. Самодостаточные системы обладают свойствами независимости исполнения своих внутренних функций от внешних воздействий, за исключением одной или нескольких «избранных» системой для этой цели ее оболочек, являющихся ответственными за такое взаимодействие. Если граница целостности будет меньше требуемой для самодостаточности, то система не будет целостной и будет практически представлять собой только часть некоторой самостоятельной подсистемы (системы).

Саморегуляция– это процессы, которые связаны с внутренними преобразованиями структуры (и функции), не выходящими за пределы ее границ. Эти процессы реализуются элементами структуры и направлены на сохранение работоспособности системы. В кибернетических системах для саморегуляции широко используется принцип отрицательной обратной связи. В наиболее совершенных системах осуществляется компенсация утраченных функций за счет их перераспределения между элементами системы.

Устойчивая система будет находиться в равновесии, если между ее двумя противоположными полюсами будет соблюдаться баланс. Тогда процессы, происходящие в этой системе, будут протекать по принципу маятника, при его движении от одного противоположного полюса системы к другому, осуществляя, таким образом, принцип саморегулирования, который находит свое отражение в диалектическом законе единства и борьбы противоположностей. В процессе функционирования по принципу маятника происходят циклические преобразования системы из одного состояния в противоположное, осуществляя таким образом принцип саморегулирования. В социальных системах, например, такими противоположными полюсами являются формы управления государством - демократическое и авторитарное. Однако в любом случае, при движении системы от одного полюса к другому, сумма ее “кинетической и потенциальной энергии” будет являться постоянной величиной. В любой системе это тождество отражает законы сохранения энергии, т.е. является константой. Эта константа и составляет сущность принципа саморегулирования исторически развивающихся систем, в основе которого лежит закономерность сохранения двойственности системы.

Принцип саморазвития, определяет многообразие окружающей нас действительности. Без этого принципа мир содержал бы множество не отличимых друг от друга объектов (систем), в которых каждая последующая оболочка строится по одним и тем же правилам, общим для всех живых и не живых организмов, строго по своему образу и подобию, т. е. в соответствии с принципом самовоспроизведения. Но, дублируя вначале полностью текущую оболочку (самовоспроизведение), система на следующем шаге (уровне иерархии) строит новую, уникальную оболочку, которую не имела ранее (саморазвитие). Строительство этой уникальной оболочки осуществляется в соответствии с закономерностью о замкнутости систем (эволюционная интеграция) и закономерностью о двойственности, которая на каждом уровне иерархии системы, в соответствии с «генами», содержащимися в базисном элементе, строит в соответствии с закономи сохраннеия симметрии преобразования собственных подпространств «производящую функцию», которая используется затем в процессе самовоспроизведения системы. Эволюция системы завершается тогда, когда все возможности создания «единичных» систем с более высоким уровнем иерархии, в силу закономерности о структурной и функциональной ограниченности, будут исчерпаны. В этом предельном случае вступает в силу принцип спирали (инволюционная дифференциация). Природа возвращается на круги своя, начиная эволюцию сначала. Так формируются единые циклы кругооборота материи в природе, так реализуются принципы ее саморазвития. Трансформация дискретного иерархического пространства в непрерывное функциональное пространство, которое замыкается на единичное дискретное пространство, но уже с более высоким уровнем иерархии, демонстрирует не только принцип спирали, но и единство частицы и волны.

Принцип самонормирования используется природой на заключительном этапе эволюции системы. В результате такого самонормирования сложная система становится "единичной". Ее внутренняя структура становится с точки зрения внешнего наблюдателя неразличимой.

Таким образом, из вышеизложенного можно сделать вывод, что совокупность принципов самоорганизации характеризует свойства природных механизмов единого закона эволюции двойственного отношения и отражается в свойствах многоуровневого тождества законов сохранения симметрии.