Научно-техническое знание. 
Философские проблемы технических наук

Современное научно-техническое знание в структурном отношении соответствует организации научного знания в целом.

В технических науках наличествуют все основные формы научного знания (проблема, гипотеза, термин, закон, теория, картина мира и др.), связующие эмпирический, теоретический и метатеоретический уровни. Особенность технических наук в сопоставлении с аналогичными формами естествознания и обществознания проявляется в оригинальности гносеологических функций.

Спецификой технической теории, ядром которой выступают функциональные, поточные и структурные схемы, является ее менее абстрактный и идеализированный характер. Современные технические теории оказывают серьезное воздействие на фундаментальное естествознание.

Методология научно-технического познания базируется на взаимодополнении диалектического и метафизического подходов. Основные методы технических наук являются разновидностью отдельных общенаучных эмпирических и теоретических методов или же образованы в результате их синтеза.

Формы научно-технического знания и их взаимосвязь

В рамках вышеописанных вертикальной и горизонтальной организаций технических наук можно обнаружить различные формы знания: эмпирические факты, законы, принципы, гипотезы, теории различного типа и степени общности и т. д.

Словом «проблема» в широком смысле называют сложный теоретический или практический вопрос, требующий изучения, разрешения. Научная проблема — противоречивая ситуация, выступающая в виде противоположных позиций в объяснении каких-либо явлений, объектов, процессов и требующая адекватной теории для ее разрешения. Она представляет собой осознание, формулирование концепции о незнании.

Важной предпосылкой успешного решения проблемы служит ее правильная постановка. К числу основных требовании и критериев постановки научных проблем относятся:

• • наличие предварительного научного знания, в которое проблема может быть включена;
• • наличие указания на условие существования решения проблемы;
• • наличие соглашения о признаках приемлемого решения и способах проверки такого решения;
• • достаточная ограниченность, а не глобальность проблемы;
• • синтаксическая и семантическая корректность проблемы (т.е. грамотность ее формулирования, языковая точность, полная истинность исходных теоретических положений).

По своему источнику проблемы технических наук подразделяются на четыре типа:

• 1) возникающие в процессе анализа данных о функционирующих технических средствах;
• 2) появляющиеся в результате относительно самостоятельного развития технических теорий;
• 3) привнесенные в техническое знание развитием естествознания;
• 4) выдвинутые перед техническим знанием непосредственно общественными потребностями [21, с. 552—553).

Любая наука базируется на фактах. Понятие «научный факт» существенно шире и многограннее понятия «факт», используемого в обыденной жизни. Научный факт является элементом научного знания, отражающим объективные свойства вещей и процессов; это событие, явление, которое используется для изучения темы, подтверждения выводов. На основании научных фактов определяются свойства и закономерности явлений, выводятся теории и законы.

Научные факты характеризуются объективностью, достоверностью, точностью. При использовании научного факта большое значение имеет его новизна. В силу значимости научного факта исследователь подвергает такой факт критической оценке, выявляет его объективность, достоверность. Достоверность определяется на основании первоисточников факта. Если достоверность научного факта не установлена, он, во-первых, не может быть назван научным, во-вторых, не может быть использован в научном познании.

Технические факты имеют свою специфику. Факты, которые лежат в основе технического знания, созданы человеком, зависят от человека, от его творчества. Для технических наук следует говорить о двух видах фактов:

• 1) материальные конструкции и их работа;
• 2) естественнонаучные законы, которые лежат в основе конструирования материальных артефактов.

Факты играют важную роль в техническом познании. Они обладают определенной гносеологической ограниченностью, выражаются, оцениваются и воспринимаются сквозь призму общего уровня знаний, мировоззрения. Созданные людьми технические факты навязывают изобретателю определенную структуру деятельности, заставляют проектировать уже привычные для данной эпохи предметы, что оборачивается известной консервативностью технического творчества. Технический факт определяет и направление дальнейших поисков творческой мысли.

Главной задачей технических наук является создание новой технической системы, что в принципе может осуществляться и опытным путем, но преимущественно происходит теоретическим. Исходным при этом является определение принципа действия, который начинается с выработки гипотез.

Понятие «гипотеза» означает предположение или догадку, опирающуюся на полученные или уже имеющиеся данные. Научная гипотеза — это вероятностное предположение о причинах исследуемого явления, достоверность которого при современном состоянии науки не может быть доказана. Она всегда выходит за пределы изучаемого круга фактов, поскольку не только объясняет их, ной предсказывает новые. Научная гипотеза выполняет функцию систематизации имеющегося знания. В логическом отношении необходимость гипотезы связана с тем, что ни одна из форм умозаключения не может обеспечить непосредственный переход от незнания к достоверным выводам, минуя выводы проблематические.

Научная гипотеза необходима в тех случаях, когда известные факты недостаточны для объяснения причинной зависимости явлений, когда факты сложны и требуется их разъяснение, когда причины какого-либо явления недоступны, а последствия известны.

Функции гипотезы: обобщение опыта, исходный пункт рассуждения, задание цели (ориентировка исследования), интерпретация данных, защита других гипотез перед натиском новых появившихся фактов. Если гипотетические предположения подтверждаются на практике, то научная гипотеза превращается в теорию.

Технические гипотезы отличаются от естественнонаучных. В структуре технической гипотезы естественнонаучные знания приобретают форму исходных аксиом, поскольку техническая теория не ставит задачу пересмотра и дальнейшего углубленного анализа принятых теоретических положений. В ходе развития технического знания естественнонаучные теории подвергаются пересмотру, но все же составляют ее аксиоматическую часть. Способ включения естественнонаучных знаний в техническую гипотезу определяется исходным принципом действия. В процессе формирования технической теории принципу действия принадлежит роль технической догадки, которая затем может перейти в рабочую гипотезу. При этом основная задача технического знания состоит не в объяснении имеющихся фактов, а в создании предметов с заранее заданными свойствами. Выбор принципа действия несет на себе основную гипотетическую нагрузку, так как элементы достоверного знания — это входящие в техническое теоретическое знание исходные естественнонаучные теории. В период становления технической теории именно принцип действия подвергается проверке на практике.

В развитии знания о технической реальности большое значение имеет техническая идея, выступающая в качестве некоторого гносеологического идеала. Она также определяется принципом действия и представляет собой соединение следующих элементов:

• 1) замысла о возможном использовании объектов предметной практики для создания новых материальных средств деятельности;
• 2) теоретических абстрактных описаний, содержащих в том числе признаки, которыми реальные объекты не обладают;
• 3) идеального описания фрагментов реального мира;
• 4) комплекса требований к технической системе.

Так, в эпоху промышленного переворота XVIII в. идея как компонент обшей теории машин состояла в том, чтобы подчинить непосредственному процессу производства все тогдашние производительные силы — ветер, воду, пар, электричество — и превратить их в агентов общественного труда. Отсюда возник принцип взаимодействующих механизмов — задача каждого механизма состояла в том, чтобы преобразовать первоначальное движение, вызываемое двигательной силой, превратить его в такую форму, которая соответствовала цели конкретного производства.

Одним из главных признаков научного знания является использование специального языка. Важнейшим элементом языка науки является термин, введение которого обусловлено необходимостью точного и однозначного обозначения данных науки, особенно тех, для которых в обыденном языке нет соответствующих названий. Термины служат специализирующими, ограничительными обозначениями, характерными для определенной сферы предметов и явлений. В отличие от слов общей лексики, которые зачастую многозначны, термины в пределах сферы применения однозначны и лишены эмоциональной окраски.

Терминология технических наук весьма велика. Значительную ее часть составляют термины, имеющие вполне однозначное определение. Так, одними из основных терминов машиноведения являются «деталь» — часть машины, изготавливаемая без сборочных операций (к примеру, шайба, шпонка, коленчатый вал), и «узел» — законченная сборочная единица, состоящая из ряда деталей, имеющих общее функциональное назначение. В разных областях научно-технического знания существует множество общих по звучанию терминов, которые могут весьма сильно отличаться по значению. Для неспециалиста это может существенно затруднить правильное понимание той или иной технической либо технологической проблемы. Так, термин «лигатура» в металлургии означает вспомогательный сплав, который вводится в основной для придания ему необходимых свойств за счет обогащения химическими элементами. В полиграфии же этот термин обозначает отливку двух печатных знаков на одной обшей ножке. Другим примером является термин «матрица». Это и инструмент со сквозным отверстием или углублением, используемый при обработке давлением (ковка, прокатка, штамповка), и часть композиционного материала, составляющая наибольшую долю по объему или массе [53, с. 507−508].

Для правильного понимания значения технических терминов необходимы дополнительные специальные знания в соответствующей области. Кроме того, любая научно-техническая дисциплина имеет и присущий ей понятийный аппарат, зачастую весьма отличный от применяемого в другой. Одной из причин такого положения является генетическая связь различных областей научно-технического знания с различными естественными науками.

Основу и ядро технической реальности составляют ее законы, образующие определенную систему.

В самом общем виде научный закон можно определить как утверждение о связи (отношении) между явлениями, процессами:

• • объективной, так как присуща прежде всего реальному миру, чувственно-предметной деятельности людей, выражает реальные отношения вещей;
• • существенной, конкретно-всеобщей. Будучи отражением существенного в движении универсума, любой закон присущ всем без исключения процессам данного класса, определенного типа (вида) и действует всегда и везде, где развертываются соответствующие процессы и условия;
• • необходимой, ибо, будучи тесно связан с сущностью, закон действует и осуществляется с «железной необходимостью» в соответствующих условиях;
• • внутренней, поскольку отражает самые глубинные связи и зависимости данной предметной области в единстве всех ее моментов и отношений в рамках некоторой целостной системы;
• • повторяющейся, устойчивой, так как «закон есть прочное (остающееся) в явлении», «идентичное в явлении», их «спокойное отражение» (Гегель). Он есть выражение некоторого постоянства определенного процесса, регулярности его протекания, одинаковости его действия в сходных условиях.

Соответственно научно постигаемые технические законы (которые в зависимости от характера отражаемых объективных связей и гносеологических функций можно классифицировать на естественно-технические, технологические и др.) есть, по определению Г. И. Шеменева, «устойчивые, необходимые проявления свойств, связей, материальных образований, обусловленные такой искусственной системой их взаимодействий (техносфера), в которой реализуются строго заданные параметры материальных процессов, позволяющие создать технические устройства, способные нести функцию средств деятельности» [66, с. 77].

Поскольку мир современной техники представляет собой функционирование сложных систем, в их развитии также можно усмотреть определенные устойчивые, повторяющиеся отношения, которые можно рассматривать в качестве закономерных. Впервые эти законы (закон увеличения степени идеальности системы, закон 5-образного развития технических систем, закон динамизации и др.) в системе были сформулированы ПС. Альтшуллером [3, с. 122—127]. Сегодня ясно, что знание законов развития технических систем позволяет не только решать имеющиеся задачи, но и предсказывать появление новых задач, прогнозировать развитие техники гораздо точнее, чем традиционные методы прогнозирования.

В рамках подхода, основанного на учете законов диалектики и на обобщении эмпирических данных развития техники, можно сформулировать ряд требований к законам развития технических систем, которые позволяют выявить среди бесчисленного множества разных отношений действительно существенные, устойчивые, повторяющиеся.

• 1. Законы развития технических систем должны выражать действительное развитие техники и, следовательно, должны выявляться и подтверждаться на базе достаточно представительного объема патентной и технической информации, глубокого исследования истории развития различных технических систем.
• 2. Закон развития — отношение, существенное для развития. Следовательно, закон должен быть выявлен и подтвержден на базе изобретений достаточно высокого уровня, так как изобретения низших уровней практически не меняют исходную систему и не могут служить инструментом развития.
• 3. Законы развития технических систем не должны противоречить диалектическим принципам. «Внутренние» противоречия между выявленными в соответствии с предыдущими требованиями законами (закономерностями) должны указывать на наличие еще каких-то, пока не ясных закономерностей, регулирующих отношение выявленных законов.
• 4. Законы развития технических систем должны быть инструментальны, т. е. помогать находить новые конкретные инструменты решения задач, прогнозирования развития и т. д. и обеспечивать получение на их основе конкретных выводов и рекомендаций.
• 5. Каждый выявленный закон должен допускать возможность его проверки при решении практических задач и проблем.
• 6. Выявленные законы и закономерности должны иметь «открытый» вид, т. е. допускать дальнейшее совершенствование по мере развития техники и накопления новых патентных материалов.

Метатеоретический уровень технического знания, как уже отмечалось, включает в себя общенаучное знание и философские основания науки.

Общенаучное знание состоит из научной картины мира, а также онтологических, гносеологических, аксиологических принципов познания. Конкретные научные исследования, интерпретация их результатов (если это не случай кардинальной научной революции) выполняются в рамках сложившихся общенаучных установок.

Научная картина мира — система представлений о свойствах и закономерностях действительности (реально существующего мира), построенная в результате обобщения и синтеза научных понятий и принципов, а также методология получения научного знания.

Научная картина мира уточняется и развивается на протяжении многих веков; проникновение в сущность явлении природы — бесконечный, неограниченный процесс, поскольку материя неисчерпаема. С развитием науки представления людей о природе становятся все более глубокими и адекватными, все более отражающими истинное, реальное состояние окружающего мира. В истории развития науки можно четко и однозначно выделить три фиксируемые радикальные смены научной картины мира, научных революций. Обычно их принято персонифицировать по именам трех ученых, сыгравших наибольшую роль в происходивших изменениях.

I. Аристотелевская (VІ—IV вв. до н.э.), в результате которой возникла сама наука, произошло отделение ее от других форм познания и освоения мира, созданы определенные нормы и образцы научного знания. Наиболее полно эта революция отражена в трудах Аристотеля. Он создал формальную логику, т. е. учение о доказательстве, главный инструмент выведения и систематизации знания, разработал категориально-понятийный аппарат. Он утвердил своеобразный канон организации научного исследования (история вопроса, постановка проблемы, аргументы за и против, обоснование решения), дифференцировал само знание, отделив науку о природе от математики и метафизики.

II. Ньютоновская (XVI—XVIII вв.), исходным пунктом которой считается переход от геоцентрической модели мира к гелиоцентрической. Этот переход был обусловлен серией открытий, связанных с именами Н. Коперника, Г. Галилея, И. Кеплера, Р. Декарта. И. Ньютон подвел итог их исследованиям и сформулировал базовые принципы новой научной картины мира в общем виде. Основные изменения такие:

• • Математизация естествознания, выделение строго объективных количественных характеристик земных тел (форма величина, масса, движение) и выражение их в строгих математических закономерностях.
• • Методологическая опора на экспериментальные исследования явлений в строго контролируемых условиях.
• • Отказ от концепции гармоничного, завершенного, целесообразно организованного космоса в пользу идеи о том, что Вселенная бесконечна и объединена только действием идентичных законов.
• • Доминирование механицизма, исключение из сферы научного поиска соображений, основанных на понятиях ценности, совершенства, целеполагания.
• • Четкая оппозиция субъекта и объекта исследования.

Итогом всех этих изменений явилась механистическая научная картина мира на базе экспериментально математического естествознания.

III. Эйнштейновская (рубеж XIX—XX вв.), которая была обусловлена серией открытий — сложной структуры атома, явления радиоактивности, дискретного характера электромагнитного излучения и т. д. В итоге была подорвана важнейшая предпосылка механистической картины мира — убежденность в том, что с помощью простых сил, действующих между неизменными объектами, можно объяснить все явления природы.

Фундаментальными основами новой картины мира являются:

¦ Общая и специальная теория относительности (новая теория пространства и времени привела к тому; что все системы отсчета стали равноправными, поэтому все наши представления имеют смысл только в определенной системе отсчета. Картина мира приобрела релятивный, относительный характер, видоизменились ключевые представления о пространстве, времени, причинности, непрерывности, отвергнуто однозначное противопоставление субъекта и объекта, восприятие оказалось зависимым от системы отсчета, в которую входят и субъект, и объект, способа наблюдения и т. д.).

¦ Квантовая механика, выявившая вероятностный характер законов микромира и неустранимый корпускулярно-волновой дуализм в самых основах материи. Стало ясно, что абсолютно полную и достоверную научную картину мира не удастся создать никогда, любая из них будет обладать лишь относительной истинностью.

Позднее в рамках новой картины мира произошли революции в частных науках, в космологии (концепция нестационарной Вселенной), в биологии (развитие генетики) и т. д. Таким образом, на протяжении XX в. естествознание очень сильно изменило свой облик, во всех своих разделах. В том числе в философии науки и техники выделяется научно-техническая картина мира.

Научно-техническая картина мира — это целостное описание мира техники, основанное на исходных парадигмах (фундаментальных принципах) научного комплекса эпистемологии технической реальности и функционирующее в первую очередь в научной сфере, а также система законов, категорий и принципов, дающих обобщенное представление об объектах техники и технических процессах. Она является одной из высших форм систематизации технического знания. Частнонаучные технические знания в этом комплексе занимают различное место (например, существуют механическая, электромагнитная и другие частнонаучные картины мира).

Научно-техническая картина мира сама по себе есть внутринаучное образование, однако она непосредственно входит в сферу мировоззрения, включая в себя всю совокупность научной и технической информации, полученной на основе развития эмпирических, теоретических, инженерно-технических знаний, методологии технического творчества, понятийно-категориального аппарата теории техники. Обобщенное знание такого рода представляет собой преломление определенных принципов, которые пронизывают все техническое знание и направляют мышление на всестороннее постижение функциональных и морфологических взаимосвязей технического объекта.

В классических технических науках в качестве исходной использовалась классическая (ньютоновская) физическая картина мира, с вытекающими из нее установками на дискретность технической реальности, ее автономию от социокультурных условий, однозначный характер технических закономерностей, наличие единой системы отсчета для технических измерений. С развитием естествознания основой технических наук стала современная физическая картина мира, преобразовываемая в картину области функционирования технических систем определенного типа. Например, в радиоэлектронике используется преобразованная фундаментальная теоретическая схема электродинамики. Физическая картина электромагнитных взаимодействий (колебаний, волн, полей) совмещается со структурным изображением радиотехнических систем, в которых эти физические процессы протекают и искусственно поддерживаются.

С одной стороны, данная картина является результатом развития и конкретизации фундаментальной теоретической схемы базовой естественнонаучной теории применительно к области функционирования технических систем, например к диапазону практически используемых радиоволн как разновидности электромагнитных колебаний. С другой стороны, эта схема формируется в процессе систематизации и обобщения различных частных теоретических описаний конструкции данных технических систем и включает в себя классификационную схему потенциально возможных технических систем данного типа и режимов их функционирования [47, с. 364].

Научно-техническая революция, развернувшаяся в последние десятилетия, внесла много нового в представления о природном, социальном и техническом мире. Новая научно-техническая картина мира уже не может строиться на идее свободного использования сил, энергий и материалов природы. Многие современные научно-технические дисциплины ориентируются на системную картину мира, которая основана на следующем тезисе: мироздание — это грандиозная суперсистема, состоящая из множества иерархически взаимосвязанных подсистем разной природы и разного уровня сложности (космические, физические, химические, геологические, биологические, психологические, технологические, экологические, социальные, научные, языковые, политические, экономические и т. д.), находящихся в разного рода отношениях и связях друг с другом и образующих определенную целостность. Человек рассматривается в современной научно-технической картине мира как самосовершенствующаяся (самообучающаяся) система.

Данный подход позволяет, во-первых, представить технический мир как мир самоорганизующихся процессов, увидеть взаимосвязь техники с личностью, обществом, природой, рассматривать все перечисленное как элементы единой системы, а во-вторых, понять, какая техника полезна, какое ограничение свободы допустимо ради развития техники и технической цивилизации, какие ценности технического развития органичны человеку и какие несовместимы с его достоинством, с пониманием культуры, истории и будущего.

Что касается общенаучных принципов познания, применяемых в современном техническом познании на метатеоретическом уровне, то к таковым относятся прежде всего объективность, определенность, принципиальная наблюдаемость, точность, доказательность, методологичность, системность.

Философские основания науки — высказывания, включающие в свой состав как философские, так и конкретно-научные понятия и термины [54, с. 162]. В качестве примеров философских оснований естествознания можно привести следующие суждения: «Однозначные законы детерминистичны, вероятностные — индетерминистичны»; «Пространство и время теории относительности атрибутивно и относительно»; «Распространение энергии квантами — свидетельство дискретной структуры мира». Примеры философских оснований технических наук: «Машина выполняет механические движения для преобразования энергии, материалов и информации»; «Структура материала может быть изотропной или неоднородной»; «Характеристиками технической системы являются функциональность и экономичность» .

Играя важную эвристическую роль в формировании технического замысла как воображаемой технической модели, философские представления эксплицируют исходные принципы, выступают в качестве обоснования наиболее общих, высокоабстрактных мысленных представлений о техническом объекте и методе его исследования. Эти методологические регулятивы функционируют на всех этапах создания технического устройства, определяя общую стратегию и оптимальные пути решения научно-технических и инженерных задач.