ИНТЕЛРОС > №2, 2012 > Фундаментальное и прикладное в развивающемся научном познании

Сачков Ю.В.
Фундаментальное и прикладное в развивающемся научном познании


20 августа 2012
Фундаментальные и прикладные науки взаимодополняют друг друга и их взаимодействие лежит в основе развития научного познания в целом. При рассмотрении воздействия фундаментальных наук на развитие познания основное внимание обычно обращается на проблемы радикальных революционных преобразований в базовых моделях познании, стилей научного мышления и научных картин мира. Зачастую остаются в тени вопросы о том, как становление новых направлений фундаментальных исследований воздействует на разработку соответствующих прикладных наук. При рассмотрении этих вопросов весьма существенен анализ развития физического знания, которое образует авангард развития научного познания. История физики свидетельствует, что наиболее революционные преобразования в физике, характеризующие разработку новых направлений прикладных исследований и новых технологий, обусловлены преобразованиями в фундаментальных исследованиях, разработка которых в своей основе предваряет прикладные исследования и соответствующие новые технологии. Эти вопросы весьма интересно рассматривал Ф.Дайсон. «Обычно требуется от 50 до 100 лет, – отмечал он, – чтобы фундаментальные научные открытия обернулись широкомасштабными технологическими применениями, которые могут серьезно изменить жизнь человека. Часто можно слышать, что технологические революции в наше время совершаются быстрее, чем в прошлом. Но видимое ускорение технологических преобразований скорее всего иллюзия, обусловленная временной перспективой. Все, что происходит в настоящее время, видится нам в больших подробностях, нежели события столетней давности, а в отсутствие деталей кажется, что в прошлом технологические изменения происходили медленнее»1. Представления о технологиях здесь включают в себя как разработку соответствующих прикладных исследований, так собственно технические преобразования.
Свои выводы о взаимоотношениях фундаментальных исследований и соответствующих технологий Ф.Дайсон обосновывает на базе исторических сюжетов. «…Промежуток времени между выводом уравнений Максвелла и широкомасштабной электрофикацией городов,- отмечал Ф.Дайсон, – был не больше, чем между открытием Томсоном электрона и распространением по всему миру телевидения или же между открытием Пастером микробов и широким применением антибиотиков. Несмотря на высокий темп нашей жизни, нужно два-три поколения, чтобы новая научная идея привела к революционным изменениям в социальной сфере»2. Технологическое развитие как бы подытоживает развитие научных исследований и закрепляется социальными преобразованиями в жизни общества. Соответственно Ф.Дайсон придавал важнейшее значение вопросам технологии. «Технология, – заявлял он, – это Божий дар. После дара жизни, быть может, это самый значительный дар, полученный человечеством от Бога. Технология – мать цивилизации, искусств и наук»3. Вне технологических преобразований невозможно рассматривать развитие промышленного производства, а тем самым – и развитие общества в целом.
Фундаментальные науки воздействуют на развитие структуры познания тем, что в их основе лежит разработка базисных моделей бытия. Базовые модели являются базовыми именно потому, что на их базе возможен расцвет более конкретных и детальных моделей исследуемых процессов. Эта «детализация» и выражает прикладную ветвь научного поиска. Базисная (базовая) модель, – это исходные, первичные представления о принципах строения и функционирования материи и ее фрагментов, непосредственно опирающиеся на задание соответствующих простейших закономерностей. В случае классической физики исходная базовая модель – это простейшие представления об атомистическом строении вещества плюс законы движения отдельного, индивидуального макротела (законы механики материальной точки). Дальнейшее развитие физики породило другие, более сложные базисные модели. Одна из таких моделей лежит в основе классической электродинамики Максвелла и представлена образом гармони-ческой волны. Если классический атомизм выражает исходный взгляд на дискретный аспект строения материи, то модель волны – исходный взгляд на непрерывный ее аспект. Модель волны сопряжена с представлением о периодичности, что является принципиальным для анализа любых устойчивых динамических систем.
Рассматривая взаимоотношение фундаментальных и прикладных исследований весьма важно рассмотреть, как они включаются в общий процесс развития познания. Наука развивается широким фронтом, имеет сложную структуру, которую во многом можно уподобить структуре высокоорганизованных систем, прежде всего – живых систем. В живых системах есть подсистемы и протекающие в них процессы, которые направлены на поддержание самих систем именно в живом, деятельном, активном состоянии, а есть подсистемы и процессы, направленные на взаимодействие с окружающей средой, на осуществление метаболизма со средой. Аналогичным образом и в науке можно выделить подсистемы и процессы, ориентированные прежде всего на поддержание науки в активном и деятельностном состоянии, а есть подсистемы и процессы, ориентированные на внешние проявления науки, на ее включенность в иные виды деятельности. Разработка фундаментальных наук направлена прежде всего на внутренние потребности и интересы науки, на поддержание функционирования науки как единого целого и достигается это путем разработки обобщающих идей и методов познания, характеризующих глубинные основания бытия. Соответственно этому говорят о «чистой» науке, теоретической науке, о познании ради познания. Прикладные науки направлены вовне, на ассимиляцию с иными, практическими видами деятельности человека, и особо – на ассимиляцию с производством. Отсюда и говорят о практической науке, направленной на изменение мира.
Деление наук на фундаментальные и прикладные, повторим, имеет принципиальное значение и в то же время носит исторический характер. С развитием познания раскрываются новые и более фундаментальные принципы строения и эволюции материального мира, что ведет к субординации этих принципов. Это особенно наглядно выявило развитие естествознания ХХ века. В физике развитие квантовой механики в 20-х годах двадцатого столетия привело к раскрытию новых принципов строения материи в ее глубинных основах, которые носят более общий характер нежели соответствующие представления, свойственные классической физике. Аналогичным образом и развитие современной биологии не есть просто некоторая детализация основных положений, выработанных в ее классический период развития: Достижения молекулярной биологии означают и раскрытие новых принципов строения и эволюции живых систем. Именно тем фактом, что, как квантовая теория так и молекулярная биология внесли изменения в сами основы знаний, и объясняется их колоссальное воздействие на научное мышление.
История науки достаточно богата разработкой фундаментальных направлений исследования. К таковым относятся: классическая механика – как наука об основных свойствах и закономерностях движения макротел; термодинамика – как наука об исходных законах (началах) тепловых процессов; электродинамика – как наука об электромагнитных процессах; квантовая механика – как наука об основных законах строения и поведения материальных систем атомного масштаба; генетика – как наука об общих законах наследственности биологических систем и др. Весьма существенно, что разработка практически каждой фундаментальной науки при-водила к всплеску прикладных научных исследований в весьма широких областях познания. После того как были созданы основы классической механики – законы динамики материальной точки – началось интенсивное ее применение в исследованиях различных объектов и систем. Так возникли механика твердого тела, механика непрерывных сред, гидромеханика и ряд других направлений. Создание квантовой механики привело к стремительному успеху ее приложений к исследованиям молекул, твердого тела, электромагнитных процессов. Обширное поле приложений имеет генетика – начиная от генетики простейших организмов и до гене-тики человека.
Рассматривая функционирование фундаментальных наук в структуре развивающегося познания следует подчеркнуть, что воз-действие фундаментальной теории на развитие познания не есть просто дедуктивный процесс выведения новых следствий из основных посылок теории. Каждая прикладная область исследования характеризуется своими специфическими понятиями и законами, раскрытие которых происходит на базе особых экспериментальных и теоретических средств. Понятия и законы фундаментальной теории служат основой для выбора направленности и обоснования прикладных исследований. Более того, каждая фундаментальная наука оказывала существенное воздействие на всю систему миро-воззрения своей эпохи, на выработку основных понятий философского мышления. Абсолютизация особенностей некоторых фундаментальных наук исторически приводила даже к появлению целых философских направлений. Так, разработка классической механики породила механистическое мировоззрение, которое в истории человеческой мысли сыграло, как отметил С.Вайнберг, «несомненно героическую роль»4. В основе представлений о природе познания энергетизма и махизма лежала абсолютизация законов и принципов термодинамики, их трактовка как начал всякого познания. Неопозитивизм 20-30-х годов XX века в своих утверждениях во многом исходил из абсолютизации основных особенностей квантовой механики и истории ее становления.
При анализе воздействия фундаментальных наук на развитие прикладных исследований весьма важно учитывать и обратные связи. Расширение области приложений не остается бесследным для самих фундаментальных наук. Напротив, разработка новых приложений стимулирует и разработку фундаментальных наук. Эта особенность познания уже ярко проявляется при анализе развития первой фундаментальной научной теории естествознания – классической механики. После открытия Ньютоном основных законов механики расширение области ее приложений сопровождалось разработкой все более абстрактных и обобщенных форм их математического выражения. Эти новые формы механики – аналитическая механика – представлены именами Л.Эйлера, Ж.Лагранжа, К.Якоби и У.Гамильтона. Разработка новых форм означала более углубленное раскрытие сущности механических процессов. Весьма примечательно, что именно через подобное развитие приложений были выработаны условия и предпосылки разработки новых направлений фундаментального порядка. Через развитие механики непрерывных сред и гидродинамики были разработаны теоретические формы, обеспечившие создание электродинамики как важнейшего направления фундаментальных исследований. Через развитие механики систем тел (материальных точек) были разработаны основы статистической физики, в фундаментальном харак-тере которой также никто не сомневается.
Разработка новых фундаментальных наук на базе развития прикладных исследований порождает трудности теоретико-познавательного порядка. Обычно фундаментальные теории имеют массу приложений и на каком из них произойдет новый прорыв в развитии фундаментального знания – заранее предсказать необычайно трудно. Здесь действует своего рода естественный отбор в форме общественно-исторической практики, которая накладывается на отдельные прикладные исследования. В качестве интересного примера можно привести ситуацию, складывающуюся ныне в физике. По широкому признанию ведущей фундаментальной теорией микропроцессов является квантовая теория. Эта теория, как уже отмечалось, наиболее радикальным образом изменила образ физического мышления в двадцатом столетии и выступает как «наифундаментальнейшая» физическая теория. Она имеет громадный спектр приложений и весьма интересен вопрос о ее наследниках. Многие приложения этой теории ныне складываются в самостоятельные направления исследований фундаментального порядка. Среди таких весьма «солидных» направлений укажем физику элементарных частиц, физику твердого тела, взаимодействие физики и астрономии, физики и биологии. Принципиальный характер физики элементарных частиц особенно ясен – соответствующая литература весьма обширна. Много меньше уделяется внимания широкому осмыслению интенсивного развития современной физики твердого тела, физики конденсированных сред. Вместе с тем многие исследователи уже давно высказывались, что именно здесь «пролегает столбовая дорога современной физики, занимающейся фундаментальными проблемами»5. Однако в настоящее время еще нельзя сказать, что физика твердого тела вышла за статус прикладных исследований: на ее базе еще не сложилась достаточно целостная и самостоятельная теоретическая система наподобие самой квантовой механики. Физика твердого тела в практическом отношении имеет, несомненно, фундаментальное значение – на ее базе основывается то бурное развитие электроники, которое во многом олицетворяет современные научно-технические преобразования. Сложившееся положение дел трудно понять, если за физикой твердого тела не признавать фундаментальную значимость и в теоретическом плане.
Одно из важнейших направлений современных прикладных исследований в развитии физики составляет применение ее идей и методов к познанию живого. Здесь также вырисовывается задача выявления и разработки обобщающих идей, на базе которых складываются новые концептуальные представления. Заслуживают внимания идеи, связанные с раскрытием существа процессов самоорганизации, с познанием основ избирательности, целенаправленности процессов функционирования и поведения живых систем.
Квантовая механика, повторим, внесла радикальные изменения в физическое мышление. На ее базе разрослись весьма разнообразные, плодотворные и все усложняющиеся приложения. Соответственно переход к новым фундаментальным концепциям будет еще более труден. Поскольку познание не терпит шаблонов, то, говоря словами В.Л.Гинзбурга, «если и будет целесообразно и уместно говорить о новой революции в физике, то нужно будет ясно подчеркнуть ее радикальное отличие от предыдущих революций не только по содержанию (это само собой разумеется), но и по форме, характеру, законам развития». Иначе наши представления о закономерностях развития знаний будут «довольно унылыми»6.
Развитие фундаментальных наук, как уже отмечалось, прямо не связано с запросами практики и их опережающее развитие служит необходимой предпосылкой развертывания научно-технического прогресса. В таком случае встают весьма ответственные вопросы – каковы же источники, движущие силы развития фундаментальных наук? При рассмотрении таких вопросов довольно часто отмечается, что движет действиями человека в этих случаях всеобъемлющее его любопытство, внутренне присущий ему интерес преступить границы неизвестного. Можно сказать, что развитие фундаментальных наук направлено не только на познание окружающего его мира, но и на возбуждение и удовлетворение одной из важнейших духовных потребностей человека, потребности познания, в структуру которой входит любопытство человека. Любопытство – это проявление живо-го интереса к жизни, и если оно движет жизнью, то оно также нуждается в своем развитии и культивировании. Подобные потребности человека не отягощены повседневными материальными и меркантильными интересами, а потому они требуют полной его самоотдачи – полной отдачи сил, способностей, вдохновения и умения «вписываться» в творческие коллективы. «В фундаментальной науке, – пишет В.Вайскопф, – возникает объединение молодых людей, привыкших биться над необъясненными явлениями и готовых находить новые решения связанных с ними вопросов. Они приучены работать в самых напряженных условиях, открыто соревнуясь с мировой научной общественностью»7. Удовлетворение и развитие потребности по-знания характерно и для развития прикладных наук, хотя здесь речь идет о более частных вопросах и проблемах. Удовлетворение потребности познания происходит на базе совершенствования научного метода, его теоретического и экспериментального начал.

1. Ф. Дайсон. Век двадцать первый // Природа, 1991. №4. С. 86.
2. Там же.
3. Там же. С. 85.
4. Вайнберг С. Мечты об окончательной теории. М., 2004. С. 134.
5. См.: Вестник Академии наук СССР, 1965, №2. С. 34.
6. Гинзбург В.Л. Замечания о методологии и развитии физики и астрофизики // Диалектика в науках о природе и человеке. Диалектика – мировоззрение и методология современного естествознания. М., 1983. С. 106.
7. Вайскопф В. Физика в двадцатом столетии. М., 1977. С. 252.


Вернуться назад