Введение к работе
Актуальность исследования
Взаимосвязь живого и неживого в окружающем нас мире и способы получения знания об этом мире становились актуальными в различные периоды истории философии, начиная с ее возникновения и до наших дней. Рассмотрение специфики эмпирических оснований биофизики соединяет в себе оба эти вопроса и подразумевает обращение к ним с учетом последних достижений в области философии и в естественных науках. В дополнение к этому, в научных экспериментах, ведущихся в области пересечения физики и биологии, особым образом высвечиваются значимые для современной философии аспекты соотношения рационального и теоретического.
Рассматривая особенности взаимосвязи живого и неживого на материале современной биофизики, необходимо отметить, что онтологические аспекты этой проблемы в данном контексте неразрывно связаны с эпистемологическими аспектами. Разнообразие современных научных исследований, существование значительно отличающихся (нередко противоречащих друг другу) представлений об одних и тех же явлениях влечет за собой вопрос о том, какие из них наиболее адекватны, по каким критериям можно оценить соответствие научных концепций реальности. Ключевую роль в решении этого вопроса играет согласованность теоретического содержания исследования с эмпирическими основаниями. Далеко не во всех случаях обращение к «свидетельству самой природы» является беспроблемным. Естественнонаучный эксперимент, обеспечивающий исследования эмпирическими основаниями, имеет сложную структуру и может вызывать неоднозначные интерпретации как на стадии постановки, так и при обсуждении результатов. Иногда проблемы имеют чисто технический характер, но основной интерес для философского исследования представляют методологические аспекты.
Условия для биофизического эксперимента связаны с условиями, в которых возможна жизнедеятельность. По сравнению с масштабами, которыми оперируют современные наука и техника, это достаточно узкий диапазон, включающий условия, комфортные для человека, познающего окружающий мир. В этой ситуации на передний план выходят особенности, связанные с собственно методологическими аспектами экспериментального исследования: значением теоретической составляющей, ролью и функцией приборов, воспроизводимостью результатов.
Не самым важным с точки зрения философии, но не менее актуальным является прикладной аспект данного исследования. Научная практика современной биофизики требует глубокого осмысления. Атмосфера первых Сольвеевских конгрессов, где в спорах, связанных с формированием новой научной картины мира привлекались как научные, так и философские аргументы, редко сопутствует спорам современных ученых. Именно поэтому выход за рамки уже сложившихся представлений так сложен для исследователей в области биофизики, даже тогда, когда следование сложившимся методам встречает непреодолимые препятствия. Только при помощи философской рефлексии возможно выделить среди проблем, стоящих за экспериментом, те из них, которые невозможно решить на техническом уровне, и найти путь к возможному преодолению. Все эти аспекты и определяют актуальность нашего исследования.
Степень разработанности проблемы
Можно выделить три основных направления, связанных с темой диссертационного исследования, в которых велись наиболее активные разработки: сопоставление физики и биологии, соотношение эмпирического и теоретического в эксперименте и дескриптивные работы в истории и социологии науки.
Обширнейшая тема сопоставления и противопоставления живого и неживого разрабатывалась в философии со времени ее возникновения. С появлением науки современного типа научные гипотезы о происхождении жизни тесно сплелись с философскими концепциями. Огромную значимость здесь имеет эволюционная теория, предварительные схемы которой можно увидеть в работах Ж.-Б. Ламарка. Идеи о наследственности, изменчивости и естественного отбора Ч. Дарвина позволили сформулировать эволюционную концепцию, заметно изменившую науку о живом и ставшую основной базой для дальнейшего развития эволюционных представлений. С развитием генетики, раскрывшей механизмы наследственности и изменчивости, трудами Р. Фишера, Дж. Холдейна, Н.В. Тимофеева-Ресовского, Ф.Г. Добржанского сформировалась синтетическая теория эволюции. Различные аспекты эволюционной теории становятся темой многочисленных научных и философских дискуссий.
Вопрос о специфике биологии и физики возникал в рамках философских исследований, связанных с классификацией наук. Это было одной из значимых тем для первой волны позитивизма и нашло отражение в работах О. Конта и Г. Спенсера. В рамках выявления специфики в настоящее время обсуждается вопрос о статусе научных законов в физике и биологии. Реалист Дж.Дж.С. Смарт полагает, что в биологии собственно законов не существует, есть только эмпирические обобщения, имеющие локальный характер и не обладающие статусом всеобщности, что ставит биологию в положение «вторичной» науки по сравнению с физикой. Н. Картрайт с позиций современного эмпирицизма возражает, что только законы биологии устанавливают факты и потому могут считаться истинно научными законами, в то время как абстрактные формулировки физических законов не говорят о положении дел в «реальном мире».
В июне 2011 года журнал «Исследования истории и философии биологии и биомедицины» (Studies in History and Philosophy of Biological and Biomedical Sciences) посвятил отдельный выпуск вопросам взаимодействия физики и биологии в научных исследованиях. Характерно, что основной акцент в опубликованных работах философско-методологической направленности был сделан именно на проблемных различиях, связанных с особенностями моделирования, уровнями объяснения и общностью законов. В то же время работы исторической направленности представили замечательные примеры успешных исследований в междисциплинарной области. Анализ возможностей преодоления противоречий в концепциях и методах и выявление источников успеха взаимодействия при пересечении физики и биологии, насколько нам известно, не становились предметом самостоятельного научного исследования.
Поскольку фокусом данного диссертационного исследования является не просто биофизика, но особенности обращения к эмпирическим основаниям в этой области, необходимо отметить степень разработанности темы, связанной с философией научного эксперимента. Корни вопроса о соотношении эмпирического и теоретического в научных исследованиях уходят глубоко в историю науки и философии. Полемика эмпиризма и рационализма, отмеченная яркими фигурами Ф. Бэкона, Р. Декарта, И. Ньютона, Г. Лейбница, Дж. Локка, Б. Спинозы, Дж. Беркли, Д. Юма, обострялась в различные периоды развития философии.
Возможность преодоления противопоставления позиций эмпиризма и рационализма была показана Л.Б Баженовым через выделение генетического и методологического тезисов. Между тезисами генетического эмпиризма и методологического рационализма нет непосредственного противоречия. Оно возникает только тогда, когда категории явления и сущности, связанные с этими позициями, либо отождествляются, либо резко обособляются. В результате акцент в решении вопроса о соотношении эмпиризма и рационализма переносится на вопрос о взаимосвязи явления (наблюдаемого) и сущности (ненаблюдаемого, являющегося причиной наблюдаемых явлений). По признаку наблюдаемости разделял эмпирические и теоретические сущности Р. Карнап. Осознавая условность проводимой границы, философ, тем не менее, настаивал на том, что наблюдаемое и ненаблюдаемое на практике обычно достаточно четко выражено.
Вопросы о сложной взаимосвязи наблюдаемого и ненаблюдаемого в практике научного эксперимента рассматривались в работах П. Галисона, Х. Раддера, А. Франклина, Я. Хакинга, Г. Хона, но большей частью на материале физического эксперимента. На материале физики получены основные результаты и российскими специалистами в философии науки Е.А. Мамчур и В.С. Степиным. Последним в рамках «деятельностного подхода» выделены жестко зафиксированные структуры, формирующиеся экспериментатором через выстраивание определенной цепочки отношений взаимодействующих в опыте объектов. Такие «квазиприборные» структуры хорошо объясняют экспериментальную деятельность, ведущуюся в условиях высокоразвитой теории. Отсюда ведение экспериментального поиска в условиях концептуальных и методологических противоречий требует дальнейшего исследования.
В середине XX века стали популярными работы по социологии науки, носящие во многом дескриптивный характер. Биофизические исследования являются очень популярной темой для этого направления. Работы Дж.Н. Гилберта, М. Малкея, Ф.Л. Холмса, М. Бресадола, М. Пикколино, акцентируя внимание на «тонких деталях» научного эксперимента, обращаются к материалам неопубликованных лабораторных журналов и «кулуарной» полемики. Такие детали, как показано в данных работах, не соответствуют идеалам, выработанным в нормативной философии науки. Необходимость представлять результаты в соответствии с общепринятыми нормами приводит к существованию двух типов интерпретационного репертуара в обсуждениях научных исследований, становится предметом научного юмора.
Упомянутые авторы намеренно избегают глубоких философских и методологических выводов, опасаясь повторить ошибки исследователей, которые подгоняли исторические факты под свои концепции. Нет ничего удивительного в том, что биофизические исследования изобилуют контрпримерами к стандартным концепциям философии эксперимента, разработанным большей частью при обращении к материалу отдельных дисциплин. Но все выделенные особенности требуют осмысления на более глубоком философском уровне, позволяющем от конкретно-научных примеров перейти к общей философско-методологической концепции научного эксперимента, непротиворечиво включающей физические, биологические и биофизические способы обращения к эмпирическим основаниям.
Необходимо отметить, что при всем богатстве научных разработок, касающихся проблем взаимосвязи живого и неживого, проблем соотношения рационального и теоретического остается немало пробелов и противоречий в этой области. Системное и комплексное исследование, фокусом которого являются эксперименты в биофизике, может выделить важнейшие философские и методологические аспекты, остававшиеся скрытыми в контексте других подходов.
Объектом исследования являются эмпирические методы исследования в области пересечения биологии и физики.
Предметом исследования являются методологические особенности биофизического эксперимента, ведущегося в условиях концептуальных противоречий.
Цель и задачи исследования
Цель исследования состоит в выявлении и анализе методологических особенностей экспериментов, ведущихся в поле пересечения разнородных концепций физики и биологии.
Для реализации заявленной цели поставлены и решаются следующие задачи:
– проанализировать взаимосвязь физики и биологии в области пересечения и выделить проблемное поле для дальнейшего исследования, связанное со спецификой данной области;
– выявить особенности биофизических экспериментов, проводившихся в условиях противоречий, связанных с изучением электрических явлений на основе механистических концепций, применяемых к биологическим объектам;
– рассмотреть особенности современного биофизического эксперимента, связанного с исследованиями, включающими не согласующиеся концепции, что оптимально разбить на две подзадачи: а) показать существование концептуальных противоречий в некоторой области современных биофизических исследований, б) проанализировать особенности экспериментов, связанных с выделенной проблемной областью;
– провести методологический анализ выявленных особенностей на более общих и хорошо изученных примерах, связанных с обращением к эмпирическим основаниям в условиях концептуальных противоречий, связанных с формированием новой научной картины мира;
– рассмотреть основные свойства эмпирических структур, выявленных в ходе предшествующего методологического анализа;
– проанализировать выделенные проблемы биофизического эксперимента в свете разработанных эмпирических опосредующих структур.
Методологическая основа исследования
Выбор метода исследования был определен стремлением преодолеть недостатки двух основных способов философского анализа естественных наук. Первый из них, фокусируясь на какой-либо философской проблеме, подбирает отдельные конкретно-научные факты, вырывая их из контекста исследования, что нередко сопровождается искажением и неверной интерпретацией. При таком подходе исследуется не наука, а её образ, удобный для иллюстрации философских положений, но имеющий сомнительное отношение к научной работе. Второй связан с исследованиями, ставшими популярными во второй половине XX века, когда в стремлении дать наиболее правдивую картину научной работы исследователи ограничивались описанием наблюдаемой ситуации, стараясь избегать анализа и обобщений.
Была выбрана трехступенчатая схема исследования: (i) анализ конкретно-научного материала (исторические факты и собственная научная практика), выделение ключевой проблемы; (ii) рассмотрение выделенной проблемы на более общем и абстрактном уровне; (iii) возвращение к конкретно-научному уровню и переинтерпретация проблемы с учетом полученных решений.
Одним из основных методологических принципов, использовавшихся в работе, является принцип дополнительности. Рассмотрение проблемы с разных точек зрения, нередко противопоставленных, дает возможность выделить отдельные аспекты в наиболее выраженной форме и сформировать из взаимодополняющих представлений полную картину.
Также использовался принцип историзма для выявления аспектов, связанных со становлением и развитием научного эксперимента. Анализ особенностей методологии на материале современных научных работ нередко затруднен. Сложность и многоплановость современных концепций требует дополнительных разъяснений, отвлекающих от философско-методологического анализа. Обращаясь к историческому материалу, можно найти примеры исследований со сходными проблемами, успешно преодоленными на определенном этапе. Ключевые особенности сосредоточены в небольшом количестве наиболее известных трудов экспериментаторов прошлого.
Научная новизна исследования состоит в том, что впервые анализируется методология эксперимента, на материале проблемных исследований на стыке двух наук. Выделены эмпирические опосредующие структуры, проанализированы их свойства.
Основные выводы и положения, выносимые на защиту:
-
В биофизических исследованиях возможны ситуации, когда биологические и физические аспекты тесно переплетены, но при этом включают противоречия, связанные с категориями часть и целое, живое и неживое, действующей и телеологической причинностью. Именно в этой области невозможно непротиворечиво сочетать сравнительно хорошо исследованные методы биологического и физического экспериментов.
-
Возможность получать значимые экспериментальные результаты, опираясь на нерелевантную теорию, в случае исследований Гальвани и Вольта, была связана с обнаружением эффекта, визуализирующего ненаблюдаемые непосредственно электрические явления. Это позволило сконструировать «дотеоретический» прибор и получить значимые результаты в условиях плохой воспроизводимости.
-
В исследованиях, связанных с переходом к свойствам живой клетки от свойств составляющих ее биологических молекул есть противоречия, связанные с тем, что масштабы явлений попадают в область с фрактальным типом симметрии и промежуточную между квантовым и классическим уровнем.
-
В выделенной области существуют проблемы экспериментальных исследований, связанные с соотношением эмпирического и теоретического, отсутствием надежных приборов и плохой воспроизводимостью результатов.
-
Особенностью эмпирического обоснования утверждений в исследованиях, связанных с формированием научной картины мира, является использование комбинации явлений, позволяющей выявить ненаблюдаемые в обычных условиях характеристики и получить их количественную меру. Это свойственно обращению к эмпирическим основаниям в диалоге Галилея, а в оптических исследованиях Ньютона можно выделить развитые эмпирические опосредующие структуры, имеющие как теоретические, так и эмпирические свойства.
-
Эмпирические опосредующие структуры – это несколько взаимосвязанных явлений, скомбинированных в такую систему, которая позволяет по воспринимаемым органами чувств характеристикам судить о свойствах, недоступных для непосредственного наблюдения.
-
Эмпирические опосредующие структуры обладают следующими свойствами:
являются сетью взаимосвязанных явлений (невозможен атомарный эмпирический факт)
структуры в общем случае не сводимы к линейной последовательности высказываний без потери информации
прочно связаны с одной стороны с реальными объектами, с другой стороны – с данными органов чувств экспериментатора
построение эмпирических опосредующих структур зависит от методологических принципов, которые направляют, но не детерминируют жестко способы исследования
-
Получение результатов, выходящих за пределы простого накопления фактов в условиях концептуальных противоречий возможно, если поиск направлен на построение эмпирической опосредующей структуры и не предопределен теоретическими положениями однозначным образом. Любой прибор – это зафиксированная и хорошо опробованная эмпирическая опосредующая структура. Проблемы с интерпретацией результатов в условиях плохой воспроизводимости экспериментов могут быть преодолены построением альтернативной структуры, использующей для опосредования явления, не связанные со структурой, вызывающей сомнения.
-
Методологическая специфика биофизического эксперимента, ведущегося в условиях концептуальных противоречий, с необходимостью включающего в объект исследования множество разноуровневых взаимосвязанных процессов, связана с использованием достаточно сложных эмпирических опосредующих структур. В таких условиях они должны быть гибкими, изменяясь в процессе развития научных представлений, и разветвленными, чтобы обеспечивать возможность независимой проверки отдельных элементов.
Теоретическое и практическое значение результатов исследования связано с выделением эмпирических опосредующих структур, теоретическая значимость которых выходит за пределы собственно биофизических исследований. Анализ сложной структуры эмпирического опосредования может дать возможность рассмотреть различные роли теоретической составляющей эксперимента в условиях, изменяющихся в зависимости от степени разработанности исследуемой области. Результаты могут быть использованы для понимания и объяснения статуса и роли приборов в научных исследованиях. Практическое значение полученных результатов связано, прежде всего, с использованием в постановке и интерпретации биофизических экспериментов.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационного исследования отражены в 7 статьях в журналах, входящих в перечень изданий, рекомендованных ВАК по теме философия, а также 5 публикациях в других изданиях. Конкретно-научные аспекты диссертационного исследования опубликованы в 5 статьях в специализированных научных изданиях, одно из которых входит в базу цитирования SCOPUS.
Основные выводы и теоретические положения настоящей диссертации были изложены на всероссийских и региональных семинарах, конференциях и конгрессах: XLI международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс» (Новосибирск, 2003 г.), летних философских школах «Голубое озеро – 2003»: Трансляция философского знания: наука, образование, культура (Новосибирск, 2003) и «Голубое озеро – 2004»: Риск в философском измерении (Новосибирск, 2004), IV Международном Конгрессе «Слабые и сверхслабые поля и излучения в биологии и медицине» (Санкт-Петербург, 2006), Всероссийской научной конференции с международным участием «Философия науки и инновационные технологии в науке и образовании» (Томск, 2007), V Российском философском конгрессе «Наука. Философия. Общество» (Новосибирск, 2009), региональной научной конференции молодых ученых Сибири в области гуманитарных и социальных наук «Актуальные проблемы гуманитарных и социальных исследований» (Новосибирск, 2010), Сибирском философском семинаре «Интеллектуальные ценности в современной России: Философия. Наука. Инновации.» (Новосибирск, 2011).
Структура работы. Диссертационное исследование состоит из введения, двух глав, каждая из которых содержит три параграфа, заключения и списка использованной литературы.