Особенности неклассической науки

Выделим основные особенности неклассической науки в их сравнении с характеристиками классического естествознания.

В отличие от классического естествознания, которое рассматривало мир физических элементов как качественно однородное образование, современная наука приходит к выводу о наличии трех качественно различающихся структурных уровней мира физических элементов: микро-, макро- и мегауровней. Если классическая наука занималась по преимуществу объектами макроуровня, то предметом исследования неклассического естествознания становятся объекты микро- и мегауровней, познание которых не может быть осуществлено средствами макроуровня.

Особенность микрообъектов по сравнению с макрообъектами заключается в том, что они не наблюдаемы и в отношении их не могут быть построены наглядные модели.

В связи с особенностями изучаемых объектов в методологии неклассической физики произошли кардинальные изменения по сравнению с методологией классической науки. Неклассическая физика выявила зависимость описания поведения физических объектов от условий познания. В релятивистской физике появилась необходимость указания на ту систему отсчета, с позиций которой описывается исследуемая физическая область. В квантовой физике проявилась фундаментальная роль взаимодействия между микрообъектом и измерительным устройством, прибором. Неклассическая физика характеризуется, по сути, изменением познавательного отношения субъекта и объекта.

Релятивизация физики обострила проблему физической реальности, расшатав одну из важнейших опор классической научности – объективность.

Важнейшей установкой классической науки являлся объективизм, что означало, что картина мира должна быть картиной изучаемого объекта самого по себе, то есть объектной, не включающей средства изучения этого объекта. Квантово-механический способ описания с необходимостью включает в себя не только изучаемые объекты, но и приборы, используемые для их изучения, а также сам акт измерения.

Описание природы в классической физике покоилось на предпосылке, что рассматриваемое явление можно наблюдать, не оказывая на него заметного влияния. В отношении макрообъектов это в определенной мере верно, поскольку воздействием приборов на изучаемый объект можно пренебречь. Для микрообъектов ситуация иная. Всякое наблюдение микрообъектов включает такое взаимодействие последних со средствами наблюдения, которыми пренебречь нельзя. Поскольку взаимодействие наблюдаемых микрообъектов и средств наблюдения имеет целостный характер, то согласно логике Н. Бора, «невозможно приписать самостоятельную реальность в обычном физическом смысле ни явлению, ни средствам наблюдения».[22]

Квантовая механика окончательно развеяла притязания на универсальное и точное описание объекта, независимо от методов его исследования.

В классической физике формулировались динамические законы, на основе которых можно было точно предсказать поведение объекта в последующие моменты времени. Квантово-релятивистская, неклассическая наука включила в себя вероятность. В квантовой механике действуют не динамические, а статистические закономерности, а это означает, что на базе квантовой механики невозможно описать положение и скорость элементарной частицы или предсказать ее будущий путь, а можно только определить вероятность этих событий.

Неизменные объекты классической науки (атомы, химические элементы, звёзды, галактики) сменились вероятностными, квантово-релятивистскими объектами (частицы-волны, тела, зависящие от системы координат и условий наблюдения, чёрные дыры и разбегающиеся галактики).

В неклассической физике существенно изменилась роль математики: из расчётного орудия она превратилась в основу физической теории.

Логика математических построений связана именно с математическими объектами, которые не всегда совпадают с реальными объектами и их свойствами. Поэтому Роль математики в физическом познании изменилась таким образом, что из расчётного орудия математика превратилась в основу физической теории, а логика математических построений связана именно с математическими объектами, которые не совпадают с реальными объектами и их свойствами. Ещё Дж.К.Максвелл в статье «О соотношении между физикой и математикой» писал, что то обстоятельство, что физическая природа величин может быть различна, а математическая форма связи между ними одинакова, приводит к принципу, согласно которому «физическая природа величины подчинена её математической форме».[23]

В теориях неклассической физики идеализированный физический объект включается в идеализированную математическую схему, идеализированный объект которой не тождественен физическому объекту.

Особенно наглядно это видно на примере создания волнового варианта квантовой механики, разработанного Э.Шрёдингером, ввел в свое уравнение, которое для квантовой механики является основным, функцию , описывающую чистое состояние объекта, которая называется волновой функцией. На основе применения этой функции предсказывается вероятность результатов измерения в системе в заданный момент времени.

А.Эйнштейн, рассматривая теоретические проблемы физики, констатирует, что квантовая теория радикально отличается от всех предшествующих физических теорий как механических, так и полевых: «Вместо того, чтобы дать модель для изображения реальных пространственно- временных событий, она даёт распределение вероятности для возможных измерений как функций времени».[24]

В классической физике установление рецептов измерений обычно предшествовало установлению формализма, то есть уравнений. Известный физик, академик Л.И.Мандельштам обращал внимание на принципиальное отличие процесса формирования современных физических теорий от классических. Он писал: «В современной теории квантов дело обстояло исторически так, что на основании некоторых расплывчатых соображений устанавливали сначала формализм – я имею в виду уравнение Шрёдингера – по отношению к некоторому символу, к так называемой функции . И только после этого поставили себе вопрос: какой нужно дать рецепт для сопоставления объектам природы? Как известно, современный рецепт этой связи был установлен не сразу, а только после некоторых проб, оказавшихся неудачными».[25]

Процесс формирования нового математического аппарата нельзя рассматривать как чисто формальное творчество, произвольное конструирование. При разработке математического аппарата физической теории, как показывают исследования в области методологии науки, поиск направляют и принятая исследователем картина мира, и ряд регулятивных принципов (соответствия, простоты и др.).

Таким образом, инициирующим началом построения физической теории в неклассической физике становится поиск и построение математической схемы. Найти те понятия и закономерные связи между ними, которые дают ключ к пониманию физических явлений помогает математика. Поэтому А.Эйнштейн считал, что «…настоящее творческое начало присуще именно математике».[26]

В результате в неклассической науке научное знание перестало рассматриваться в качестве точной копии реальности. Выяснилось, что одна и та же реальность может быть описана в разных теориях, не существует одного метода научной деятельности, методы познания историчны и зависят от объекта исследования.