Яблоко Ньютона
«Яблоко упало ему на голову. Этот эпизод заставил его задуматься на одну или две минуты. Затем он радостно воскликнул: «Конечно же, константа притяжения равна ускорению, которое в течение 1 сек развивает масса в 1 г на расстоянии в 1 см».
Вас также учили тому, как однажды Джеймс Уатт вошел в кухню, где варилась капуста, и увидел, как подпрыгивает крышка над кастрюлей. «Дайте-ка подумать, дайте-ка подумать», — пробормотал он, потирая лоб. И в следующий момент была изобретена паровая машйна».
Этот отрывок из сатирической книги венгерского писателя Микиши «Как быть чужеземцем» передает довольно распространенное представление о внезапных «озарениях» гения, результатом которых являются великие научные открытия или изобретения. Этот взгляд на научную деятельность часто поддерживали и многие ученые. Поглощенные своими исследованиями и увлеченные напряженными размышлениями о волнующих их проблемах, они зачастую сами принимали сделанные ими открытия и полученные результаты за плод внезапного озарения, вызванного каким-либо случаем. Спору нет, и случай может сыграть решающую роль в судьбе научного открытия.
Давно, однако, было замечено, что подавляющее большинство великих открытий, смелых гипотез и важных наблюдений делается в итоге длительной и сложной подготовки. Если бы в действительности случай, подобный падению яблока, мог стать причиной великого открытия, то уместно было бы спросить, почему тысячи людей, на головы которых могли упасть и действительно падали яблоки, не открыли закона тяготения, как это сделал Ньютон?
Почему миллионы поваров и домашних хозяек не изобрели паровой машины за десятки и сотни лет до Джеймса Уатта?
Проще всего было бы сослаться на гениальность Ньютона или Уатта, но и эта ссылка не много объясняет. Во-первых, не только гении делают открытия, не только гении занимаются научным познанием. А во-вторых, в разных обстоятельствах гении делают разные открытия, решают разные задачи, и, как правило, те, которые подготовлены, поставлены и «созрели» для решения, благодаря предшествующему развитию науки.
Занятые изучением окружающего их мира, ученые редко размышляют над тем, как сами они познают и изучают этот мир. Эту сторону дела исследуют специалисты в области научного познания. Однако бывает, что и сами ученые задумываются над своей познавательной деятельностью.
Одним из самых замечательных открытий, сделанных в середине нашего столетия, было открытие структуры молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), регулирующей передачу и сохранение наследственных признаков у всех живых организмов. Профессор Джеймс Д. Уотсон, один из авторов этого открытия, написал чрезвычайно интересную книжку «Двойная спираль», в которой рассказал о том, как подготавливалось и совершилось открытие структуры ДНК. Сначала он работал над совершенно иной проблемой. Ряд обстоятельств привлек его внимание к молекулярной генетике. Переехав из Америки в Англию, он познакомился с физиком-теоретиком Френсисом Криком и физиком-экспериментатором Морисом Уилсоном, занимавшимся рентгено-струк-турным анализом строения сложных молекул. Первый из них предложил ряд теоретических моделей ДНК, второй предоставил в распоряжение Уотсона богатый экспериментальный материал. Знакомство с работами известного химика Поллинга, а также с достижениями ряда других ученых позволило Уотсону и Крику высказать предположение о том, что молекула ДНК имеет форму двух закрученных друг вокруг друга спиральных нитей, состоящих из звеньев определенной химической структуры.
Читая книгу Уотсона, легко заметить, что в его работе было много непредвиденного. Счастливой случайностью было знакомство с Ф. Криком; несомненной удачей было то, что в комнате, где работал Уотсон, проводил свои исследования один первоклассный химик, давший ему несколько важных советов и порекомендовавший прочитать чрезвычайно полезную книгу, и т. д. Но за всеми этими случайностями не трудно заметить особую научную атмосферу, высокую профессиональную подготовку ученых, знакомство с новейшими методами и теоретическими достижениями, без которых самые удивительные случайности вряд ли привели бы к успеху.
Спору нет, случайность играет порой довольно важную роль в развитии науки, но не она оказывается решающим фактором ее развития, тем, что подготавливает, обусловливает и определяет характер новых научных идей, теорий или решающих экспериментов. Сами легенды о великих научных открытиях, подобные рассказу о яблоке Ньютона или кастрюле Уатта, тоже не случайны. Они — продукт определенной исторической эпохи, когда представители так называемого «образованного общества», пораженные необычайностью и величием новых научных достижений, не могли заглянуть в тайны научного познания, но пытались объяснить его глубокое своеобразие ссылкой на одаренность гения и роль случая. Я называю такой подход «эффектом айсберга».
Вы знаете, конечно, что айсберг — это огромная ледяная глыба, плавающая в полярных водах. Не многим, однако, известно, что над поверхностью воды находится лишь одна десятая часть такой глыбы: все остальное обычно скрыто под водой. Точно так же человек, узнающий из вторых рук о замечательных открытиях, сделанных выдающимися учеными, зачастую даже не подозревает о той огромной подготовительной познавательной работе, которая предшествует открытию.
Наша задача в том именно и состоит, чтобы изучить «подводную» часть нашего айсберга — научного знания. То, что попадает в научные трактаты, на страницы научных журналов и, наконец, в учебники, представляет собой научное знание. Это знание, в свою очередь, есть продукт познавательной деятельности. Чтобы понять связь, которая существует между «готовым» продуктом и создающей его деятельностью, то есть процессом познания, нам придется не раз обращаться к примерам из различных отраслей современной науки.
Специальная дисциплина, изучающая, как мы познаем окружающий мир, и рассматривающая особенности нашей познавательной деятельности, называется теорией познания. Она представляет собой часть философии. Как и всякое сложное явление, научное познание можно рассматривать с различных сторон, поставить и обсудить вопросы, касающиеся тех или иных особенностей познавательной деятельности. Можно, например, спросить: как думает ученый, что происходит в его сознании, что он переживает, когда испытывает творческое озарение или приходит к выводу о неразрешимости той или иной задачи? Можно спросить, как влияют условия общественной жизни на научное познание и как оно, в свою очередь, влияет на различные общественные отношения между людьми.
Первый из этих вопросов обсуждает психология научного творчества, второй — социология науки. Нас же будет интересовать вопрос о связи готового научного знания с познавательной деятельностью, мы будем стремиться выяснить, каковы условия, обеспечивающие достижения научной истины, каковы закономерности, управляющие деятельностью исследователя, и какова взаимная связь научного познания с тем, что существует и происходит в окружающем нас мире. Именно эти вопросы рассматривает в первую очередь теория научного познания.
Следует договориться с самого начала, что мы не станем доверять легенде о яблоке Ньютона или кастрюле Уатта и, критически обсуждая все трудности, встречающиеся на нашем пути, будем соглашаться лишь с тем, что выдержит самую строгую проверку и поможет нам хоть немного продвинуться вперед. И еще об одном я хочу вас предупредить. Не на все поставленные вопросы мы сможем найти окончательный ответ. Впрочем, так бывает со всеми науками, ибо каждый ответ, «закрывая» один вопрос, поднимает дюжину других. В этом, наверно, и состоит одна из замечательных особенностей научного познания.
ЗНАНИЕ И НАБЛЮДЕНИЕ
Знание как решение задачи
Что значит знать? Вот, друг мой, в чем вопрос», — говорит, обращаясь к своему ученику, знаменитый гётевский Фауст. Этот, казалось бы, такой простой вопрос на самом деле далеко не прост. И если уж мы поставили перед собой цель изучить природу научного познания и выяснить его отличие от остальных форм и видов знания, то нам следует прежде всего самим попытаться ответить на вопрос, что значит знать, что такое знание.
Для того чтобы придать нашей работе большую ясность и определенность, давайте рассмотрим несколько примеров знания. Мы знаем: 1) что такое глина или песок; 2) что керамические изделия получаются из обожженной специальным образом глины, а стеклянные—из особым образом расплавленного песка; 3) что для вычисления второй степени целого числа а, то есть величины, обозначаемой в алгебре а2, или для вычисления третьей степени этой величины, обозначаемой через а3, нам необходимо в первом случае умножить а на а, а во втором — перемножить ее трижды; 4) что если пропустить электрический ток через медный провод, намотанный на полую внутри деревянную катушку, то железный сердечник подходящего диаметра будет в нее втягиваться; 5) что подброшенный вверх камень рано или поздно упадет обратно на землю; 6) как определить время с помощью обычных наручных часов;
7) что высота телевизионной башни в Останкине от основания до кончика шпиля составляет 536 м;
8) мы знаем, что через точку, лежащую вне данной прямой на плоскости, можно провести только единственную параллельную ей линию.
Как ни различны знания, содержащиеся в этих восьми предложениях, мы все же без труда можем обнаружить в них нечто общее. Прежде всего, и это особенно важно для всех наших дальнейших рассуждений, мы можем отметить, что знания, касаются ли они алгебраических вычислений, геометрических понятий, изделий из керамики и стекла, состава почвы или определения времени, выражаются в словах и предложениях. Далеко не любые предложения годятся для того, чтобы выражать знания. Например, когда мы спрашиваем: «Который час?», «Из чего сделана керамическая ваза?», «Можно ли провести через точку, лежащую вне данной прямой, только одну или несколько не пересекающихся с ней линий, расположенных в той же плоскости?», «Упадет ли обратно на землю подброшенный вами камень?» и т. д., то эти вопросительные предложения не только не выражают знаний, но, наоборот, свидетельствуют о том, что мы чего-то не знаем и хотим это узнать.