Опыт разработки
системы методологических принципов
естественнонаучного познания – I

А.Л. Симанов

Систематизация методологических принципов естественнонаучного познания представляется необходимым в силу нескольких причин. Во-первых, можно констатировать тот факт, что сложился определенный набор этих принципов, среди которых значительная часть получила стандартное и общепризнанное толкование и использование. Во-вторых, современная гносеологическая ситуация, характеризующаяся переходом к постнеклассической картине мира, показывает, что далеко не все методологические принципы соответствуют запросам современных исследователей как в содержательном, так и в собственно методологическом аспекте, не обеспечивая в должной мере ни решение накопившихся проблем, ни разработку новых теоретических концепций, ни поиск новых знаний, новой информации.

Подобная ситуация уже была на рубеже XIX–XX вв., при переходе от классического этапа развития науки к неклассическому. Развитие физики того времени показало недостаточность устоявшихся, как тогда казалось, интерпретаций классических методологических принципов и сложность, а порой и невозможность их применения к научному познанию. Пришлось пересматривать содержание таких фундаментальных принципов, как принципы причинности, сохранения, интерпретации и многих других, и вводить новые принципы – дополнительности, инвариантности, симметрии и пр. Это не могло не сказаться на развитии естествознания в целом. В итоге стали формироваться новые методологические системы и представления, более соответствующие запросам нового естествознания. Но, в отличие от предшествующего, классического этапа развития науки, когда господствующей была замкнутая механистическая методологическая система и определился соответствующий ей идеал научного познания, на неклассическом этапе развития естествознания подобной единой методологической системы не сложилось. Претензии двух основных философских систем, наиболее активно разрабатывающих философско-научную проблематику – позитивизма и диалектико-материалистической философии, на разработку единственно истинной методологической системы оказались не реализованы в силу особенностей этих систем. Необходимо признать тот факт, что методология естественнонаучного познания развивалась в основном в рамках конкретных научных исследований, а философская интерпретация “следовала” за ними. Факта влияния философских взглядов исследователей на развитие методологии, конечно, нельзя отрицать, как нельзя отрицать и то, что философские исследования влияли в той или иной степени на развитие методологии, но влияли “постфактум”, когда методологический принцип, сложившийся в процессе конкретно-научных исследований, уже приобретал широкое распространение. Иными словами, философское осмысление и интерпретация методологических принципов, а тем более разработка новых на основе философских исследований существенно отставали от подобных разработок, проводимых в рамках конкретных научных исследований. Так, например, принцип дополнительности как методологический принцип был введен Бором на основе проводимых им исследований квантово-механических явлений. Принцип относительности, сформулированный Эйнштейном первоначально как сугубо конкретно-научный, получил статус методологического опять таки в процессе распространения идей, методов и подходов теории относительности на другие физические теории (квантовую механику, физику высоких энергий, астрофизику и т.д.). И только потом эти принципы, как и многие другие, стали “получать” то или иное философское обоснование и объяснение.

Однако в конце XX в. ситуация в корне изменилась. Возможности развития методологических принципов в рамках конкретно-научных исследований, видимо, полностью себя исчерпали, что вызвано определенной относительной завершенностью самих конкретных фундаментальных научных теорий. Но очевидна и ограниченность этих научных теорий, особенно в описании и объяснении фундаментальных законов бытия. Именно поэтому современное естествознание обращает все большее внимание, с одной стороны, на собственные методы и методологические принципы, а с другой стороны – на их философскую разработку и осмысление, на возможность их переинтерпретации и формулирования новых методологических принципов именно с философских позиций. Этот факт говорит об определенной зрелости самой науки. Метод, как известно, есть знание, превращенное в средство для добывания нового знания. Но знание превращается в метод только тогда, когда оно достаточно зрелое. И коль скоро наука обращается к своим методологическим принципам как теоретическому выражению метода, это говорит о том, что она в своем развитии достигла этапа рефлексии, что обычно происходит тогда, когда познание, зафиксировав определенную завершенность, зрелость в своем развитии, видит перед собой новые горизонты, новые проблемы, решение которых устоявшимися принципами и методами по меньшей мере затруднительно. Это обусловлено тем фактом, что методологические принципы играют роль регулятора в развитии знания и очерчивают путь к некоторому его идеалу. Но только в том случае, если они объединены в некоторую систему, которую можно определить как методологию.

Отличительная черта зрелой теоретической мысли – системность, т.е. органическое единство научного знания, что мы сейчас и наблюдаем. Данное требование относится и к методологическим принципам, и к методологии как целому. Пока методологические принципы не объединены в систему, методология не подчинена собственной системности и может оказаться противоречащей самой себе. Мало того, без системного видения методологии и методологических принципов невозможны полное выявление достоинств и недостатков самих принципов, границ их применения, определение перспектив развития, выявление и формулировка новых принципов. И поскольку системность естественнонаучного знания считается установленным фактом, а существование методологических принципов с устоявшейся интерпретацией является очевидным, то очевидна и необходимость попытки систематизации этих принципов.

Можно назвать ряд методологических принципов естественнонаучного познания, интерпретация которых является достаточно стандартной. В частности, это принципы объяснения, математизации, наблюдаемости, простоты, единства научной картины мира, симметрии, относительности, соответствия, дополнительности, причинности и др. Известно, что между некоторыми из них, если не между всеми, существует взаимосвязь (например, между принципами объяснения и простоты, принципами относительности и причинности, принципами соответствия и дополнительности и т.д.). Естественно, возникает проблема полноты выявления взаимодействия между принципами и, насколько это возможно, построения системы методологических принципов. Иными словами, встает вопрос, возможно ли такое множество, состоящее из методологических принципов как его элементов и из связей между ними, которое подобно определенной структуре.

Будем считать, что методологические принципы образуют определенную систему, но чтобы дать удовлетворительный и убедительный ответ на поставленный выше вопрос, необходимо провести специальное исследование. Однако создание системы методологических принципов весьма затруднено тем обстоятельством, что любой принцип, несмотря на его общезначимость и общепризнанность интерпретации, тем не менее является объектом дискуссий, и прежде всего с позиций выявления степени его общности как возможной основы, исходного пункта разработки системы принципов. Предположим, что принцип объяснения как принцип, утверждающий познаваемость мира, избран при построении системы принципов в качестве ключевого, но может быть оспорен именно как базовый, исходный, системообразующий принцип. Что тогда останется от других принципов, которые подчинены ему? Мало того, если кто-то не убежден в познаваемости мира, в том, что возможно адекватное научное его объяснение, то как убедить этого человека в ценности других, кажущихся второстепенными принципов, таких как принцип наблюдаемости, или симметрии, или дополнительности? Это тем более существенно, потому что возражения против какого-либо методологического принципа нельзя полностью игнорировать – в этих возражениях может быть скрыто зерно его будущего развития. Однако если мы продолжим обсуждение всех “за” и “против”, касающихся методологических принципов, то никогда не создадим их систему и попадем в положение человека, который хочет построить дом, но нерешительность в выборе материалов, постоянный поиск дефектов в них не позволяют приступить к строительству. Критикуя и отрицая принципы, нельзя построить их систему – для этого требуется конструктивный подход. Вместо обсуждения достоинств и недостатков “строительных материалов” целесообразнее начать создавать систему, используя то, что нам доступно, что более или менее подходит. Без излишних дискуссий из всех принципов извлечем то, что способствует достижению цели – построению их системы. При этом может оказаться, что некоторые “строительные материалы” отсутствуют или находятся все еще в “полуготовом” виде. Тогда надо будет сформулировать отсутствующие принципы, чтобы не получилось системы с “пустыми местами”. Так, например, очевидно, что необходимо в явном виде ввести еще и принцип качественного объяснения.

Действительно, если имеется принцип количественного объяснения (математизации естественнонаучного знания), то почему бы не сформулировать в явном виде также принцип качественного объяснения, коль скоро существуют нераздельно качественные и количественные характеристики объекта, образующие вместе его меру? Отметим, что на необходимость качественного объяснения указывали еще Н.Бор и А.Эйнштейн. В то же время в науке в самом общем случае имеются факты и их объяснения. Отсюда если принцип наблюдаемости требует совместимости объяснения с опытными данными, то необходим еще один принцип – принцип совместимости различных объяснений, который регулирует отношения между ними. Этот принцип можно назвать принципом толерантности, так как совместимость возможна только при толерантности. В противном случае единственное объяснение будет претендовать на роль абсолютной истины, что противоречит принципу относительности познания.

Следует отметить и такой момент. Может оказаться, что нет “моста” между принципом дополнительности и принципом сохранения. Создание же системы принципов требует обоснования связи между ними. И, возможно, связь между дополнительностью и сохранением, которая подсказана принципом симметрии, послужит основой для решения некоторых фундаментальных проблем современной науки.

Построение системы методологических принципов предполагает не только констатацию и формулировку самих этих принципов и уточнение их числа, но и выявление их природы, что позволит определить основание для создания системы. Фактически здесь необходимо прежде всего выделить общее и особенное в принципах, связанные с их природой, которая в известной степени носит двойственный характер. С одной стороны, каждый принцип формируется на основе процесса конкретно-научного познания, выступая его итогом, квинтэссенцией познавательной практики и регулятивом этой практики, что возможно постольку, поскольку само содержание принципа определяется и специфицируется (через теорию) онтологией. Но тем самым специфицируется и его функционирование. С другой стороны, любой методологический принцип связан по своей природе также с мировоззрением, с философскими взглядами и предпочтениями исследователя. Эта связь проявляется не только в мировоззренческой наполненности, но и, как и в первом случае, в формулировке принципов. Иными словами, один и тот же принцип, онтологически вполне очевидный и необходимый, может получать не только разные формулировки, но и разные интерпретации. Наиболее ярким примером этому может служить судьба принципа причинности. Кроме того, некоторые методологические принципы “вызваны к жизни” в большей степени не содержанием научных исследований, научных теорий, а особенностями человеческого познания, то есть имеют преимущественно гносеологические основания. Эти принципы тоже связаны с мировоззренческими факторами.

Отсюда становится ясной возможность строить систему методологических принципов исходя из двух оснований – общего и особенного. И если в случае общего вид и содержание системы методологических принципов будут определять философско-мировоззренческие факторы и степень общности теории (от принципов конкретно-теоретического уровня до принципов уровня философского познания), то в случае особенного они могут быть определены степенью “нагруженности” принципа онтологическим либо гносеологическим содержанием. Разумеется, оба эти основания, а следовательно, и обе эти системы правомерны и обусловлены лишь целями и задачами исследования. Но не вносит ли такая двойственность разногласия между философским и научным познанием? Тем более что не существует общепризнанной философской системы, и поэтому возможно создание самых разнообразных систем методологических принципов, соответствующих той или иной философии, в то время как естествознание, несмотря на все разнообразие теорий, единственно, и это дает возможность построить единственную систему методологических принципов, специфицируемых в дальнейшем уже каждой конкретной естественнонаучной теорией. Но такая спецификация не меняет глобальным образом ни систему, ни принципы, а лишь выделяет те их стороны, которые “работают” в данной теории.

Единственность системы принципов, построенных на основе выделения степени их онтологической и гносеологической “нагруженности”, кажется предпочтительнее еще и потому, что на первый взгляд естествознание выступает основой единой научной картины мира, отражающей единство реального мира. Однако здесь следует поставить вопрос: а справедлива ли такая интерпретация единства существующего естествознания? Современные естественнонаучные теории имеют преимущественно линейный, формально-логический характер, соответствующий стилю и типу человеческого мышления, складывающимся тысячелетиями. Но уже сейчас проявляются тенденции к изменению логики человеческого мышления, связанные с разрушением линейности. Исследования неравновесных процессов, концепции динамического хаоса, бифуркационные подходы, развитие теорий великого объединения, холистические идеи предполагают возможность существования нелинейных теорий, отражающих мир, конечно, единый, но не линейно-однозначный. Сама критика редукционизма всех видов и сортов уже предполагает неявным образом необходимость, так сказать, нелинейного подхода к исследованию мира. Соответственно ставится под сомнение и идея единственности методологической системы принципов, опирающейся на единственность естествознания. В конечном итоге это приводит к новой постановке старой проблемы – проблемы соотношения общего и особенного.

Дело в том, что классическая диалектико-материалистическая интерпретация соотношения общего и особенного, как известно, довольно проста: констатируется их диалектическая связь. Но нелинейность предполагает, видимо, другой вариант: отсутствие полной онтологической нагруженности общего и особенного, преобладание в них гносеологического аспекта. В онтологии общее и особенное в значительной мере сливаются, представляя собой нечто целое, разделимое только в гносеологии. Отсюда возникает идея холизма, ведущая к формированию новой парадигмы, которая как раз и связана с изменением логики человеческого мышления, постепенно начинающей проявляться не только в познавательной, но и в практической, прежде всего в политической и социальной, деятельности.

Встающие при этом проблемы требуют особенного осмысления. Однако прежде необходимо осознать, осмыслить не только новую познавательную ситуацию, свидетелями и участниками становления которой мы являемся, но и подвести итоги классическому, неклассическому и современному, постнеклассическому, этапу развития естественных наук, а в частности и особенности – физики. Но это предполагает построение такой системы методологических принципов естествознания, которая бы в максимальной степени отражала этапы развития естественнонаучного знания и соответствовала им, причем именно в плане общего и особенного. Не претендуя на полноту решения столь объемной проблемы в данной статье, я попытаюсь лишь построить систему методологических принципов и показать на этой основе возможные варианты выхода за ее пределы в контексте формирующейся постнеклассической картины мира. При этом отмечу, что поскольку наиболее развитой в теоретическом отношении является физика, то весь иллюстративной материал в этой части работы будет связан с физикой. Кроме того, будут рассмотрены лишь те принципы, которые, на мой взгляд, являются ключевыми в этой системе.

Методологические принципы с онтологическим основанием

Существование методологических принципов, имеющих онтологическую нагрузку, обусловлено спецификой естественнонаучного познания, отражающего реальный мир. Именно в этом случае возникает ситуация, когда сами границы и требования научного познания определяются содержательной частью знания, связанной с его сущностью. Такая ситуация предполагает, что ряд принципов, описывающих научные факты, играют помимо научно-теоретической еще и методологическую роль.

Первым среди этих принципов можно назвать принцип всеобщего универсального взаимодействия как самый общий и исходный принцип познания, связанный с признанием того очевидного, на мой взгляд, факта, что в природе нет невзаимодействующих объектов. Этот принцип многогранный и чрезвычайно емкий по своему содержанию, в силу чего – и чрезвычайно абстрактный. Он требует рассматривать изучаемые явления, предметы и объекты в их взаимосвязи и взаимодействии со всеми элементами окружающего мира. Но здесь есть одно ограничение, определяемое современной физикой. Поскольку скорость передачи взаимодействия, как известно, не является бесконечной, то очевидно, что число взаимодействующих объектов ограничивается их, скажем условно, “световыми конусами”, границами которых является значение максимальной скорости того взаимодействия, в котором участвует изучаемый объект.

Принципами, прямо связанными с принципом всеобщего универсального взаимодействия, являются принципы причинности и связи состояний. Идея детерминизма – учение о всеобщей причинной материальной связи и обусловленности явлений, – как и другие основные философские идеи, явным образом сформировалась в древнегреческой философии. Эта идея возникла одновременно с атомизмом и стала основным элементом материалистической картины мира. В греческой атомистике мир предстает как закономерный механизм и предполагается, что его законы могут быть получены через наблюдение и размышление. Природа, считали атомисты, не создана сверхъестественными силами, ее необходимо и возможно понять через нее саму, а не с помощью учений жрецов. Так, Левкипп утверждал, что все в природе закономерно и неизбежно и ничто не происходит случайно. В учении Демокрита неизбежность необходимости и извечная каузальная предопределенность суть непреложные аксиомы. Демокрит бескомпромиссно отстаивал идею строгого детерминизма в объективном ходе природных явлений, несмотря на то, что такая позиция приводила к неожиданным следствиям в этике. Дело в том, что если всякое явление строго детерминировано, то оно предопределено. Но тогда какое место занимает так называемая свобода воли человека? Как можно сочетать строгую закономерность и свободу воли, от которой зависит нравственная ответственность за поведение человека в обществе? Если все предопределено, то нельзя требовать какой-либо ответственности за совершаемые преступления, так как человек несвободен в своем выборе. И возможно, одной из причин, почему атомистическое учение Демокрита не получило широкого распространения, является как раз абсолютизация им необходимости.

Для развития науки такие взгляды имели исключительно важное значение. Как отмечал Э.Шредингер, мысль о закономерности в природе лежит в основе всей современной физики и дает нам основания творить науку. Еще в древнегреческой атомистике определились физические проблемы, связанные с детерминизмом, которые затем по-новому и с еще большей остротой были поставлены в квантовой теории. Атомисты пытались разрешить их, найти выход из возникшего затруднительного положения. Так, Эпикур и Лукреций предполагали, что абсолютно строгая закономерность в движении атомов нарушается случайными отклонениями и “именно эти спонтанные отклонения дают возможность для реализации “свободы воли”. Шредингер подчеркивал, что такое внешнее сходство представлений о поведении атомов, которые мы находим у Эпикура и Лукреция, с современной интерпретацией квантовой теории заслуживает особого внимания.

Идея причинности играла основную роль в становлении классической физики. Как мы уже отмечали. Ньютон в своих “Началах” сформулировал “правила рассуждений”, которые определили структуру его теории. В этих правилах причинность занимает центральное место. Так, согласно Ньютону, исследуя явление, прежде всего необходимо выявлять те причины, которых достаточно для объяснения этого явления, а в случае аналогичных явлений для них надо искать аналогичные причины. В истолковании причинности Ньютон фактически продолжил линию Демокрита, исключив случайности. Сформулированные им законы опираются именно на такую интерпретацию причинности. Сила – вот та причина, которая порождает движение, все изменения состояния материального объекта. Закон инерции, гласящий, что без действия силы состояние тела не меняется, – это фактически закон сохранения причинности. О причинности говорят и другие законы Ньютона: равенство (в самом общем случае соответствие) между приложенной силой как причиной и изменением движения как следствием, взаимная обусловленность действия и противодействия.

Все развитие классической физики проходило под знаком однозначной сохраняющейся причинности. Иначе и быть не могло. Путь научного познания от абстрактного к конкретному, в данном случае от механики Ньютона к ее приложениям, обусловил господство механистически принимаемой причинности. Склонность же методологии к экспансии, о чем мы уже неоднократно говорили, привела к тому, что подобные представления о причинности получили распространение во всем научном познании. Идеал такого причинностного истолкования мира был выражен в приведенных нами ранее словах П.Лапласа. Но дальнейшее развитие физики показало, что этот “демон” Лапласа если бы и существовал, то предсказать однозначно все будущие состояния Вселенной и описать ее прошлые состояния он не мог бы, что вызвано особенностями поведения квантовых объектов.

Развитие квантовой механики заставило принципиальным образом пересмотреть представления о причинности, о возможности описания явлений через выяснение их причин. Принцип неопределенностей Гейзенберга разрушил представление об однозначной причинности и привел к появлению индетерминистских идей. Мало того, некоторые ученые стали абсолютизировать индетерминизм, переносить его с микромира на макро- и даже на мегамир. Возник так называемый кризис детерминистского описания явлений природы. На мой взгляд, принцип дополнительности в интерпретации Бора создал лишь предпосылки для разрешения этого кризиса, но не позволил разрешить его в достаточно полной мере. Столкновение психологически (с человеческих позиций) оправданной однозначной причинности с вероятностной причинностью микромира до сих пор не привело к такой интерпретации причинности, которая удовлетворила бы оба лагеря.

Все эксперименты с микрообъектами говорили об индетерминизме в микромире, если согласиться с однозначным детерминизмом. Дело касалось уже сохранения не просто однозначности причинной связи, но и связи состояний как элемента детерминизма. Об этом имеет смысл сказать более подробно, так как связь состояний, принцип связи состояний как составляющий элемент детерминизма имеют огромное значение для разрешения проблемы описания процессов.

Понятие состояния фиксирует момент устойчивости в изменении, развитии, движении материальных объектов в некоторый данный момент времени при определенных условиях. Оно отражает формы реализации бытия объектов и включает определенный набор характеристик. Изменения состояния объекта описываются уравнениями, которые носят характер уравнений движения. Взаимосвязи между характеристиками состояния описываются уравнениями состояния. Выявление состояний и связей состояний позволяет познать изменение объекта. Итак, состояние характеризует объект как нечто устойчивое, а связь состояний – как нечто изменчивое. Мало того, сами понятия состояния и связи состояний взаимосвязаны с философскими категориями и представляют собой их конкретизацию, придают им определенную онтологическую наполненность на конкретно-научном уровне, “объективизируя” их абстрактное содержание.

Состояние объекта изменяется так, что в любой момент времени его характеристики принимают экстремальное (максимальное или минимальное) значение. При этом условии состояние объекта становится устойчивым. Дальнейшее его изменение возможно только при нарушении условий равновесия, в которых находится объект. И во всяком случае наблюдается стремление объекта к сохранению своего состояния, что отражается в соответствующих законах и принципах (например, в законе сохранения инерции в классической механике, в принципе Ле-Шателье – Брауна в термодинамике и др.). Но всякое состояние изменяется в силу действия каких-либо вполне конкретных причин, что кажется совершенно очевидным. Естественная ли это причина, божественная ли воля,— это как угодно, но конкретная причина существует всегда. Поэтому мы считаем, что причинность абсолютна во всех случаях. Индетерминистским же может быть только описание состояния. Однако индетерминистским постольку, поскольку пока мы не выявили причину изменения состояния. Тогда точнее будет назвать такое описание феноменологическим, но никак не индетерминистским. Тогда и квантовая механика, как мы уже отмечали, рассматривая ее с других оснований, является феноменологической теорией. Что же касается проблемы квантово-механической причинности, то в этом случае мы имеем просто иную форму причинных связей, до конца не познанную.

В такой драматической ситуации Эйнштейн заявлял, что “Бог не играет в кости”. Он считал, что квантовая механика – неполная и с течением времени будет заменена на другую, более совершенную теорию, в которой восторжествует классический детерминизм. Однако развитие физики показало, что идея квантов и квантово-механической вероятности – не временная рабочая гипотеза, как поначалу предполагал даже Планк, а имеет глубокий физический смысл. Бор показал, что физика не может отказаться от идеи квантов, которая настолько гармонично вписывается в физическое знание, что и классическая физика получает в этом случае рациональное обобщение. Все попытки разрешить данную коллизию, предпринимаемые и сегодня, лишь укрепляют уверенность в истинности мысли Бора.

Таким образом, в микромире, возможно, существует другая форма причинности, и необходимо раскрыть и познать ее, а не спешить с объявлением микромира индетерминистским. Действительно (добавлю к предыдущим размышлениям), в самом общем случае физическая причинность связана с материалистической идеей сохранения движения, что выражается также в законе сохранения состояния. Если справедлив закон сохранения энергии, то нерушима и идея причинности. Но это отнюдь не означает, что детерминизм требует непременно классического варианта причинности. Видимо, характер и форма причинности зависят от характера и формы энергии. Но если энергия в силу принципа неопределенностей имеет на первый взгляд вероятностный характер, то и причинность должна быть вероятностной. Однако это именно на первый взгляд. Дело в том, что такого рода интерпретация создает логически замкнутый круг, когда одно неизвестное (вероятностный характер причинности) объясняется через другое неизвестное (вероятностный характер энергии), так как очевидно, что сам принцип неопределенностей не получил еще достаточно удовлетворительного онтологического обоснования. (Действительно, если бы масштабы нашего мира были сравнимы с масштабами микромира, то имел ли бы место данный принцип? Вопрос этот остается открытым.)

С развитием космомикрофизики, синтезирующей космологию и физику высоких энергий, проблема вероятностного характера причинности может получить совсем другое освещение, и утверждать это уже есть определенные основания. Но во всяком случае причинность как большая часть нашего знания о мире носит абсолютный характер в своей истинной, подтвержденной эмпирической части и относительный – по форме. Принцип причинности абсолютен по своей действенности, но относителен в содержательной части, что и означает требование за каждым явлением искать его причины. Только в том случае, когда описываем причины, мы имеем не феноменологическую, а содержательную теорию.

Содержательность теории, ее внутренняя непротиворечивость принципиальным образом связаны с принципом сохранения, в методологическом своем аспекте вытекающем и связанным с принципом причинности через принцип связи состояний, характеризующий “стремление” объекта сохранить свою индивидуальность. Именно этот принцип делает возможным временнóе существование объекта как данного. Идея сохранения, т.е. идея о том, что существуют неизменные сущности, настолько же стара, насколько древни вообще все источники науки, и она всегда служила “внутренним основанием” систематизации знаний о природе. Именно эта фундаментальная мысль – мысль о неизменных сущностях – характеризует процесс превращения знания в науку. В развитии и конкретизации научной идеи сохранения она принимала разные формы и приводила к открытию “истинных законов мира”. “Эпоха зарождения науки, – пишет Н.Ф.Овчинников, – совпадает с эпохой возникновения идеи сохранения, в какой степени эта идея принимала конкретные формы, знание, опирающееся на нее, становилось научным знанием... Эта идея представляет собой необходимую предпосылку научного мышления вообще. В развитии и совершенствовании идеи сохранения видится решающее условие развития и совершенствования системы научного знания” [1].

Еще в классической физике идея сохранения превратилась в принцип. Были сформулированы соответствующие конкретные законы – законы сохранения энергии, массы, импульса, момента импульса, электрического заряда. Исключительно важную роль играет открытие Ю.Майером закона сохранения энергии. М.Фарадей назвал этот закон высшим физическим законом, а Р.Фейнман утверждал, что “из всех законов сохранения этот закон самый трудный и абстрактный, но и самый полезный” [2]. По мнению Фейнмана, во многих физических законах содержится в зашифрованном виде закон сохранения энергии. История физики показывает, что нет никаких оснований сомневаться в истинности этого закона, и если что-либо, как кажется, противоречит ему, то “обычно оказывается, что не закон ошибочен, а просто мы недостаточно знаем явление” [3].

Общий закон сохранения, конкретизируемый в виде различных частных физических законов сохранения, лежит в основе единой физической картины мира. В этом смысле “поиски законов физики – это вроде детской игры в кубики, из которых нужно собрать целую картинку. У нас огромное множество кубиков, и с каждым днем их становится все больше. Многие валяются в стороне и как будто бы не подходят к остальным. Откуда мы знаем, что все они из одного набора? Откуда мы знаем, что вместе они должны составить цельную картинку? Полной уверенности нет, и это нас несколько беспокоит. Но то, что у многих кубиков есть нечто общее, вселяет надежду. На всех нарисовано голубое небо, все сделаны из дерева одного сорта. Все физические законы подчинены одним и тем же законам сохранения” [4].

С развитием научного познания увеличивается число конкретных законов сохранения различных величин, состояний, объектов и пр.. Так, в физике микромира открыты законы сохранения барионного заряда, лептонного заряда, четности, странности. В структуре физических теорий появляются новые формы выражения сохранения – инвариантность. К таким формам относится, в частности, принцип унитарности в квантовой теории, который, по мнению Н.Ф.Овчинникова, представляет собой современную формулировку принципа сохранения материи. В связи с этим особое место в современной науке занимает так называемый принцип инвариантности, конкретным методологическим выражением которого является принцип инвариантности научных законов, имеющий ярко выраженную методологическую окраску. Теория относительности требует соблюдения инвариантности физических законов относительно определенных преобразований. Согласно Е.Вигнеру, инвариантные принципы играют роль законов законов. Их функция состоит в том, чтобы наделять структурой законы природы или устанавливать между ними внутреннюю связь, “так же как законы природы устанавливают структуру или взаимосвязь в мире явлений” [5].

Таким образом, с развитием естественных наук принцип сохранения обогащает свое содержание. Как методологический принцип он отражает тенденцию, стремление познания к раскрытию неизменных элементов. В каждом конкретном случае данный принцип требует искать соответствующую конкретную неизменяющуюся величину – некоторую константу, или инвариантное отношение. Учитывая все это, Н.Ф.Овчинников предложил свою классификацию законов сохранения, которые он называет принципами сохранения. По степени общности они могут быть разделены на общие и частные. К первому классу относятся принципы, которые соответствуют известным сегодня классам физических взаимодействий: принципы сохранения движения (энергии, импульса, момента импульса), электрического заряда, унитарности и т.п. Ко второму классу можно отнести принципы с ограниченным действием, допускающие нарушения в определенных ситуациях: принципы сохранения изоспина, четности, странности и др.

Принципы сохранения могут быть генерализуемыми и редуцируемыми. В процессе развития физической теории некоторые общие принципы сохранения редуцируются в частные. Однако имеются такие общие принципы (например, принцип сохранения энергии и вообще движения), которые всегда генерализуются, так что всякое “нарушение” дает повод для дальнейшего их обобщения. Но до тех пор пока обобщение не сделано, предполагается, что этот принцип нарушен.

Разумеется, отдельные принципы сохранения нельзя не считать относительными, неполными, незавершенными истинами, так как нельзя исключить возможность того, что будут открыты явления, им противоречащие. Абсолютны не сами принципы сохранения, а идея сохранения как принцип методологии научного познания. В зависимости от объекта или величины, которые сохраняются, можно выделять принципы сохранения вещей, свойств и отношений. И когда говорят о сохранении природных законов, выражающих существенные отношения, выделяют специальный класс принципов сохранения – класс инвариантных принципов.

Далее, классификацию можно проводить в зависимости от математической формы сохраняющейся величины. С этих позиций принципы подразделяют на несколько классов, и здесь отдельный своеобразный класс составляют фундаментальные константы. Действительно, поскольку гравитационная постоянная, постоянная Планка, скорость света и ряд других играют фундаментальную роль во всем научном познании, можно с полным правом сказать, что они имеют функции принципов сохранения в его структуре. Для всех принципов сохранения характерны два решающих признака: сохранение некоторой величины и, второе, фундаментальность этой величины. Оба эти признака у фундаментальных постоянных налицо. В обычном принципе сохранения инвариантная величина сохраняется при определенных преобразованиях. А фундаментальные константы сохраняются по отношению ко всем преобразованиям, которые могут существовать в данной теории.

Из сказанного можно сделать, в частности, вывод, что фундаментальная постоянная Планка – та, которая соответствует квантовым переходам и неопределенности в микромире, которая представляет собой физическую основу принципа дополнительности Бора, – указывает на сохранение. Действительно, каков смысл постоянной Планка? Быть может, эта общая идея о том, что фундаментальные постоянные выражают сохранение, проливает новый свет на проблему осмысления “квантовой ситуации”, возникшей в физике с введением постоянной Планка? Еще в 1928 г. Эйнштейн поставил задачу раскрыть смысл константы и подчеркнул, что “с принципиальной точки зрения реализация этой программы составляет содержание важнейшего направления развития новой теоретической физики” [6].

Принципы сохранения можно классифицировать в зависимости от вида симметрии, так как между сохранением и симметрией существует фундаментальная связь. Известно, что симметрии преобразования времени соответствует закон сохранения энергии. Симметрическое преобразование пространства отвечает закону сохранения импульса, изотропность пространства – сохранению момента импульса. Всякой симметрии соответствует некоторый закон сохранения. Тогда если постоянная Планка указывает на сохранение, то какая симметрия ей соответствует? Какую симметрию подсказывает эта константа? Может быть, объединение методологических принципов в систему, что мы в дальнейшем попытаемся сделать, поможет дать ответ на этот вопрос. Во всяком случае, понимание постоянной Планка как сохранения может стать тем звеном в системе, которое позволит систематизировать методологические принципы симметричным образом.

Наконец, необходимо еще раз особо отметить тесную связь между принципом сохранения и принципом причинности. Известно, что идеи причинности и детерминизма сыграли большую роль в развитии научного познания. В квантовой же теории вопрос о детерминизме был поставлен особенно остро. Поскольку соотношение неопределенностей в принципе запрещает абсолютно точно определять характеристики движения, микромир предстает перед нами на первый взгляд индетерминистским. Появилась возможность думать, что в мире атомов причинность нарушается, что имеется некая “свобода воли. Такая интерпретация связана с принятием аксиомы “причина равна действию” (“causa equat effectum”), которой руководствовался Майер, когда открыл закон сохранения силы. Согласно Майеру, силы суть причины и для них справедлива указанная аксиома. В качестве основы закона причинности он и сформулировал закон сохранения силы, называемый сейчас законом сохранения энергии.

Принципы причинности и сохранения настолько тесно связаны, что их можно принять за эквивалентные. Максимальная общность принципа сохранения проявляется в том, что он показал ограниченность принципа причинности. Нарушения принципа сохранения означали бы и нарушения принципа причинности в природе. И наоборот: нарушения принципа причинности означали бы нарушения принципа сохранения и превращения энергии.

Принцип сохранения справедлив не только по отношению к изучению известных форм движения – ему подчинены и другие, неизвестные сейчас формы движения и их превращения. Исследуя эти новые формы движения и превращения материи, можно будет открыть новые формы законов сохранения, неизвестные сегодня. Такого рода открытия могут быть восприняты вначале как нарушения того или иного закона сохранения. Поиск таких нарушений плодотворен, так как он может привести к открытию новых принципов. Есть, однако, основания думать, что такого рода нарушения законов сохранения, если они будут обнаружены, приведут к их обобщению, потому что основное, общее содержание закона получит новое подтверждение.

Возможно, в квантовой теории принцип неопределенностей – тот, что выглядит как нарушение принципа причинности и дает некоторым повод объявить микромир индетерминистским, – можно будет интерпретировать как новую форму сохранения. В этом случае будет решена проблема полноты квантовой теории, причем не придется прибегать к помощи разного рода “скрытых параметров”, к универсальным силам и т.п., противоречащим принципу простоты.

Анализ развития естествознания позволяет заметить, что по трудному пути к идеалу – единой научной картине мира – его вела идея симметрии, связанная с идеями причинности и сохранения и выросшая в методологический принцип симметрии. С помощью представления о симметрии человек пытается понять порядок, красоту и совершенство природы. Первоначальный смысл симметрии – это соразмерность, сходство, подобие, порядок, ритм, согласование частей в целостной структуре. Симметрия и структура неразрывно связаны. Если некоторая система имеет структуру, то она обязательно имеет и некоторую симметрию. Идея симметрии имеет исключительное значение и как ведущее начало в осмыслении структуры естественнонаучного знания. Едва ли можно оспаривать эвристическую ценность и методологическое значение принципа симметрии. Известно, что при решении конкретных научных проблем этот принцип играет роль критерия истинности.

С древних времен идея симметрии оказывала огромное влияние на развитие научной мысли. На эту идею еще при своем возникновении опирались натурфилософия, космология и математика. Пифагорейцы создавали первые космологические системы центрально-симметричной Вселенной, они разработали учения о пропорциях, о музыкальных тонах и о пяти симметричных многоголосиях, отождествлявшихся с основными природными стихиями. Гиппас ввел термин “симметрия”, который буквально означал “соразмерность”. Идеи симметрии, гармонии и сохранения были основными в структуре древнегреческой мысли и понимались как переходящие друг в друга. Анаксимандр, Анаксимен и Гераклит создали учение о вечном космосе, который периодически возникает и умирает. Учение Левкиппа и Демокрита о пустоте и вечных и неизменных, но движущихся атомах основано на идее симметрии, гармонии и сохранения материи. Пустота, о которой говорится в этом учении, может быть условно представлена как первоначальный образ безграничного трехмерного однородного и изотропного евклидова пространства.

Во время Ренессанса идея симметрии, забытая в период средневековья, была возрождена. Николай Кузанский формулирует основы концепции однородного изотропного, бесконечного пространства. У Леонардо да Винчи зреет мысль об однородности времени. Аргументы, основанные на идее симметрии, появляются в учении Н.Коперника. Система Коперника играет важную роль в восприятии идеи пространственно-временной симметрии, необходимой для развития классической механики. Дж.Бруно отстаивает мысль о бесконечном однородном изотропном пространстве. Г.Галилей формулирует принципы инерции и относительности. Он, а также И.Кеплер, Р.Декарт и X.Гюйгенс развивают идеи о пространственно-временной симметрии до такой степени, что они становятся фундаментальными в “Началах” И.Ньютона. Введение понятий абсолютного пространства и абсолютного времени в ньютоновской механике приводит к объединению локальной и космологической симметрий в единую симметрию.

Однако зародившийся в начале XVII в. теоретико-инвариантный подход не смог получить полного развития. Позднее, в эпоху аналитической механики, установился стиль, при котором физическая теория рассматривалась формально как математическая теория дифференциальных уравнений. Л.Эйлер, Ж.Даламбер, Ж.Лагранж выдвинули на первый план аксиомы динамики. Динамический подход не нуждался в явном виде в идее симметрии, но опирался на нее неявным образом. И во второй половине XVII в. идея симметрии временно потеряла свое фундаментальное и эвристическое значение. Законы сохранения утратили свои основные позиции и стали теоремами – вычислялись как интегралы движения.

Такой стиль мышления господствовал до начала XX столетия, когда на передний план был снова выдвинут теоретико-инвариантный подход. Стало ясным, что переход от динамического к теоретико-инвариантному стилю мышления стал неизбежным. Еще в середине XIX в. постепенно усиливался интерес к принципам симметрии и сохранения. Этот процесс стал результатом действия двух факторов. С одной стороны, наука освобождалась от тесных рамок механицизма. Формировались и быстро развивались новые области науки, в физике, например – термодинамика, оптика, электродинамика. развивались новые математические теории – теория групп, неевклидова геометрия.

Необходимо отметить, что в классической науке XVII–XIX вв. идея симметрии не была явно связана с принципами относительности и инвариантности. Как известно, в физике термин “симметрия” идет от натурфилософии и геометрии, и применялся он прежде всего в кристаллографии, которая в отличие от механики не считалась фундаментальной. Первым вне рамок физики кристаллов использовал идею симметрии П.Кюри, рассуждавший в 1894 г. о симметрии электрических и магнитных полей. Но идея Кюри осталась неразработанной и не оказала влияния на развитие физики. И только в последнее время, после работ Е.Вигнера, принципы инвариантности и относительности сначала в качестве физических законов, а потом и законов естествознания в целом, стали пониматься явным образом как принципы симметрии и получили оформление как методологический принцип симметрии.

Как известно, инвариантный подход формируется и утверждается с появлением специальной теории относительности. В рамках этого подхода физические теории рассматриваются как теории инвариантов некоторых групп преобразований. Дальнейшее развитие идеи относительности – создание общей теории относительности, релятивизация различных физических теорий, опыт разработки единой теории поля, создание релятивистской космологии (работы А.Эйнштейна, В. де Ситтера, А.А.Фридмана) – принесли новые успехи в этом направлении еще в первой четверти XX столетия. Э.Нетер выяснила связь между принципом симметрии и принципом сохранения. Окончательно утвердился инвариантный подход и в квантовой теории. В 1930 г. П.Дирак писал: “...Теория преобразований, которая прежде всего была использована в теории относительности, а вслед за этим и в квантовой теории, выражает сущность нового метода в теоретической физике. Ее современный прогресс состоит в том, что наши уравнения становятся инвариантными относительно все более широкого класса преобразований” [7]. И поистине, успехи современной физики элементарных частиц немыслимы без теории инвариантов. Принцип симметрии пронизывает все структуры современной физики. Как методологический принцип с онтологическим основанием, он лежит в базисе различных физических теорий и определяет структурную организацию современной физической теории как целого.

Симметрия означает, что при некоторых преобразованиях сохраняются некоторые вещи, свойства и отношения. Сохранение означает тождество, а преобразования соответствуют изменениям, которые испытывает данное тождество. В этом смысле если сохранение указывает на абстрактное, неизменное тождество, то симметрия соответствует конкретному, изменяющемуся в тождестве. Иными словами, симметрия есть конкретное сохранение. Путь познания от принципа сохранения к принципу симметрии представляет собой восхождение от абстрактного к конкретному.

Как принцип сохранения, так и принцип симметрии, по утверждению Н.Ф.Овчинникова, являются “генерализующими принципами”. Этот исследователь сформулировал закон сохранения симметрии, в соответствии с которым при всяком нарушении симметрии устанавливается новый, высший вид симметрии. Пример такого отношения – установление СРТ-симметрии. Открытие некоторой асимметрии не означает отрицания принципа симметрии. “Правое” и “левое” сами по себе асимметричны, но взятые вместе как единство противоположностей составляют высшую симметрию. Вообще, асимметрия необходима как противоположность симметрии. Асимметрия и симметрия в единстве образуют высшую метасимметрию.

Следование принципу симметрии – существенный и эффективный метод преодоления проблемной ситуации, тех кризисных моментов, когда становится очевидной противоположность между теорией и экспериментальными фактами или между элементами внутри самой теоретической концепции. Как фундамент современной теоретико-инвариантной концепции такой методологический принцип оказывается важнейшим фактором, определяющим структурную организацию естественнонаучной теории. “Выдвижение на передний план теоретико-инвариантного подхода создает необходимые предпосылки для отыскания выхода из различных проблемных ситуаций в развитии современной физики, – пишет В.П.Визгин. – В этом уже неоднократно убеждались при исследовании эвристических и прогностических функций принципа симметрии и как систематического способа построения физической теории, и как способа описания развития, и как принципа организации” [8].

Анализируя действие принципа симметрии в различных проблемных ситуациях, В.П.Визгин отмечает два дополнительных момента: с одной стороны, симметрия и ее нарушения выступают как источник проблемной ситуации и одновременно симметрия служит методом ее преодоления, а с другой стороны, априоризация (“замораживание”) определенного вида симметрии препятствует разрешению проблемной ситуации. Первым шагом к прояснению проблемы является открытие инвариантности, установление симметричных элементов. В самом общем случае стремление восстановить нарушение симметрии – это путь преодоления проблемной ситуации. Такая эвристическая сила принципа симметрии как метода нахождения выхода из проблемной ситуации воспринимается как фактическое оправдание закона сохранения симметрии, сформулированного Н.Ф.Овчинниковым в виде универсального принципа природы и научного познания.

Действие принципа симметрии в проблемных ситуациях можно показать на некоторых примерах. Когда теоретическое осмысление экспериментальных фактов ведет к установлению некоторой симметричной закономерности, одновременно появляется и необходимость в переосмыслении теории, так чтобы она объясняла зависимости симметрического вида между этими экспериментальными фактами. И.Кеплер, анализируя результаты астрономических наблюдений Т.Браге, открыл законы движения планет. Можно заметить, что законы Кеплера имеют симметрическую основу: первый закон говорит об эллиптичности орбит, второй и третий законы представляют собой, по существу, законы сохранения – секторной скорости планет и соотношения R³/Т³. Такая симметрия не могла быть объяснена на основе господствовавших тогда теоретических представлений Аристотеля и Коперника. Возникла проблемная ситуация, которая была разрешена Ньютоном, создавшим теорию, объясняющую кеплеровскую симметрию.

Другой интересный пример связан с теорией атома водорода, сформулированной Н.Бором. Опыты Э.Резерфорда по рассеянию альфа-частиц для выяснения строения атома показали, что структура атома симметрична. Обобщенная формула Бальмера и комбинационный принцип рассеяния Рица имеют симметричный характер. Вместе с гипотезой М.Планка о квантах они выходят за рамки классической физики. Образовалась исключительно сложная проблемная ситуация, о которой А.Эйнштейн в своей творческой автобиографии писал так: “Все это стало мне ясно уже вскоре после появления основной работы Планка, так что я, хотя и не имел замены для классической механики, все-таки мог видеть, к каким следствиям ведет этот закон теплового излучения как для фотоэлектрического эффекта и других родственных ему явлений, связанных с превращениями лучистой энергии, так и для теплоемкости тел, в частности твердых тел. Но все мои попытки приспособить теоретические основы физики к этим результатам потерпели полную неудачу. Это было так, точно из-под ног ушла земля и нигде не было видно твердой почвы, на которой можно было бы строить. Мне всегда казалось чудом, что этой колеблющейся и полной противоречий основы оказалось достаточно, чтобы позволить Бору – человеку с гениальной интуицией и тонким чутьем – найти главнейшие законы спектральных линий и электронных оболочек атомов, включая их значение для химии. Это кажется мне чудом и теперь. Это – наивысшая музыкальность в области мысли” [9].

Но какой выход из проблемной ситуации нашел Бор? Опираясь на гипотезу Планка о квантах, Бор фактически восстановил права принципа симметрии, так как его постулат – это, по существу, закон сохранения энергии и момента импульса. Эйнштейн объяснил фотоэффект, используя квантовую гипотезу. Его уравнение фактически представляет собой закон сохранения энергии. Планк также с помощью гипотезы о квантах преодолел проблемную ситуацию – “ультрафиолетовую катастрофу”. Но тут естественным образом возникают вопросы: каково отношение самой квантовой гипотезы к принципу симметрии? не указывает ли постоянная Планка на сохранение? как относятся принцип неопределенности и принцип дополнительности к принципу симметрии? может ли проблемная ситуация в квантовой теории – боровской концепции дополнительности – быть освещена с позиций принципа симметрии?

Известно, что симметрия, обнаруженная в математическом аппарате, стала источником проблемной ситуации и одновременно методом преодоления ее. В этом отношении примечательна специальная теория относительности. Инвариантность уравнений Максвелла относительно преобразований Лоренца породила проблемную ситуацию, из которой Эйнштейн нашел выход, пересмотрев представления о пространстве и времени и обосновав новую симметрию. При этом специальная теория относительности создала новую проблемную ситуацию, но предсказанные ею релятивистские эффекты (зависимость массы от скорости и др.) способствовали утверждению и признанию данной теории.

Показателен и пример роли симметрии в физике элементарных частиц. Речь идет о предсказании омега-гиперона на основе SU(3)-симметрии. Теоретические успехи физики элементарных частиц были бы немыслимы без открытия сохранения барионного заряда, лептонного заряда, изотонического спина, странности и др., которым соответствует определенная симметрия. Идея симметрии подсказала кварковую модель. Это породило новую проблемную ситуацию, выход из которой также связан с использованием принципа симметрии.

Приведенные примеры, демонстрирующие роль принципа симметрии в разрешении проблемных ситуаций, позволяют утверждать, что как только фиксируется фундаментальное нарушение симметрии, например Р-симметрии или СР-симметрии, так сразу же возникает острая проблемная ситуация, выход из которой связан с установлением новой, более высокой симметрии. И как только эта симметрия выявлена, так сразу же физика получает новый стимул для своего развития. Иными словами, закон сохранения симметрии определяет пути развития физики. И наоборот, априоризация определенного вида симметрии, ее абсолютизация тормозят решение проблемной ситуации, а тем самым и развитие физической теории. История физики дает много примеров такой абсолютизации и ее последствий: это абсолютизация аристотелевской симметрии пространства и времени, ньютоновской симметрии пространства и времени, различные попытки ревизии теории относительности, желание приписать отдельным видам симметрии универсальность и т.д.

Две тенденции: движение симметрии к ее высшим конкретным формам и стремление к ограничению такого движения, проявляющееся в абсолютизации определенного вида симметрии,— находятся в постоянном конфликте. В.П.Визгин пишет по этому поводу: “Симметрия – оружие обоюдоострое: с одной стороны, симметрия и ее нарушения есть источник проблемной ситуации и метод их преодоления, а с другой – всякая симметрия, взятая отдельно и возведенная в ранг универсальной и абсолютно достоверной истины, есть существенная преграда на пути развития физики. Эти две особенности симметрии нередко так переплетаются между собой, что одни физики видят в нарушении симметрии крах теоретической системы и пытаются любой ценой законсервировать принципы инвариантности, которые кажутся им нерушимыми. Другие физики в это же время видят в таком нарушении стимул развития теории, плодотворный и преобразующий. Именно такое развитие проблемной ситуации, связанное с симметрией, часто сопровождалось жаркими спорами и истинным драматизмом (борьба Галилея против схоластики Аристотеля, коллизия Галилей – Кеплер, борьба Лейбница и Гюйгенса против концепции абсолютного пространства и времени, неевклидова геометрия, дискуссии вокруг СТО и ОТО, история открытия несохранения четности и т.д.)” [10].

Итак, принцип симметрии, превращенный в метод, определяет пути движения научной теории к истине, способствует успешному преодолению проблемных ситуаций. Кроме того как единство противоположностей принцип симметрии управляет и процессом саморазвития – борьбой двух противоположных тенденций, установлением новых форм симметрии и сохранением их. Отсюда становится очевидным, что существует самая тесная связь между симметрией и сохранением.

Кроме рассмотренных выше принципов в естественнонаучном познании большое значение имеет принцип относительности, гласящий, что законы должны быть инвариантными относительно определенных преобразований. Инвариантность законов механики выражена в классическом принципе относительности. Теория относительности также говорит об инвариантности природных законов по отношению к соответствующим преобразованиям. В самом общем случае относительность означает существование инвариантов, т.е. сохранение определенных отношений.

В истории науки идея относительности связана с диалектическим подходом к познанию природы. Так, Галилей формулировал принцип инерции в тесной связи с принципом относительности механического движения: они являются двумя неразрывными в абсолюте сторонами принципа сохранения движения. Согласно материалистической диалектике, понятие относительности выражает отношение одного предмета к некоторым другим предметам. Иными словами, материальный мир состоит из вещей и процессов, которые вступают друг с другом в определенные связи и отношения и взаимно обусловливают друг друга.

В методологическом плане понятие относительности, как отмечает П.С.Дышлевый, имеет две основные группы значений: относительность характеризует, во-первых, суммарные и существенные формы физических связей в материальном бытии, которые реализуются в физических явлениях, и, во-вторых, исходное гносеологическое отношение между субъектом и объектом познания. В первом случае относительность является противоположностью абсолютности и понимается как характеристика всеобщей связи и взаимной обусловленности вещей и процессов. В этом плане относительность конкретизирует понимание материального единства мира, поскольку каждый взаимодействующий элемент есть составляющая всеобщего материального взаимодействия. Она требует признания единства и неразличимости определенных элементов материального бытия, их взаимодействий и состояний – состояний покоя и равномерного прямолинейного движения, инерциального и ускоренного движения, инерции и гравитации. Во втором случае относительность выражает зависимость наблюдаемого явления от системы отсчета и от класса измерительного прибора. Понимаемая таким образом, она говорит о зависимости физических величин от единиц измерения, от принятых математических схем, от класса исходных систем, от класса измерительных приборов и предполагает, что отсчет конкретных зависимостей некоторых физических величин необходимо вести от исходной системы и с учетом класса измерительного прибора, результатом чего будет установление в рамках данной физической теории независимых физических законов от выбора исходной системы отсчета и класса измерительного прибора.

Обе эти группы значений понятия относительности различаются по своей роли в развитии физического знания. Первая группа существенна для создания физических теорий и формирования физической картины мира. Это понятно, так как всякая относительность здесь требует поиска некоторых постоянных отношений в изменении, т.е. сохранения в изменяющемся, а также того, чтобы относительность и симметрия были тесно связаны. Вторая группа играет свою роль при интерпретации теории и при ее практическом применении. Развитие физической науки связано с конкретизацией и расширением спектра значений понятия “относительность”, с развитием философской концепции относительности, с изменением соотношения между первой и второй группами значений относительности и роли относительности в генезисе физических теорий.

Анализируя относительность и представляя ее как фактор взаимообусловленности и взаимосвязи вещей и процессов в концептуальной структуре современной физики, П.С.Дышлевый утверждает, что понятия абсолютного и относительного характеризуют физические объекты как целое. Если абсолютное соответствует безотносительности, самостоятельности, тому, что не обусловлено, то относительность говорит о зависимости и обусловленности одного другим. Как многообразие различных форм движения, которые превращаются друг в друга, движение абсолютно, но всякая его форма относительна. Как характеристики материального мира абсолютное и относительное представляют собой противоположные моменты, но они связаны внутренним единством. С таких позиций проблема квантово-волнового дуализма выглядит так: “квантовый объект абсолютен как диалектическое единство корпускулы и волны, дискретного и непрерывного, но корпускулярные и волновые аспекты относительны как моменты единого квантового объекта” [11].

Принцип относительности получил новое развитие в квантовой теории. По мнению В.А.Фока, принцип дополнительности можно интерпретировать как конкретизацию идеи относительности. К этому вопросу мы еще вернемся, когда будем анализировать принцип дополнительности, но прежде рассмотрим принцип соответствия, так как исторически концепция дополнительности Бора появилась вслед за его концепцией соответствия.

Чтобы выяснить источники идеи соответствия, и, как следствие, методологического принципа соответствия, вернемся мысленно в 1913 г., когда Бор создавал теорию водородного атома. Эта теория явилась попыткой объяснения с помощью квантовой гипотезы Плавка ядерной модели атома, экспериментально обоснованной Резерфордом, и обобщенной формулы Бальмера. Предыстория принципа соответствия связана с представлением о необходимости аналогии между новой теорией и теорией, ей предшествующей. Бор видел, что теория Планка, описывающая тепловое излучение, давала, по существу, те же результаты, что и предшествующая, неквантовая, теория. Ученый интуитивно понимал, что будущее развитие его идеи обеспечено определенной аналогией, преемственностью между старой и новой теориями, которую он в дальнейшем назовет соответствием.

Боровская идея соответствия начала оформляться, когда стало очевидным, что в случае больших квантовых чисел при переходе электрона из одного состояния в другое энергия мало изменяется. Выяснилось, что это удовлетворяет требованиям старой теории – при условии, когда частота излучения сопоставима с частотой вращения электрона. От этой частной картины Бор перешел к обобщенной, сформулировав концепцию соответствия, которая заключалась в требовании представлять старую теорию как некий предельный случай по отношению к новой. Необходимо отметить, что и для Н.И.Лобачевского, и для Эйнштейна было ясно, что их теории содержат в себе предшествующие теории, но это совпадение выглядело тривиальным и не оформилось в качестве какой-либо методологической концепции.

По утверждению Бора, значение концепции соответствия (которую можно назвать принципом) состоит в том, что она исключает произвол в развитии теории, так как обеспечивает преемственность. Принцип соответствия выражает “тенденцию видеть в квантовой теории не просто набор формальных правил для определения стационарных состояний атомных систем и частоты излучения, испускаемого при переходе из одного состояния в другое, а скорее попытку рационального обобщения электромагнитной теории излучения, выявляющего необходимость допущения прерывистого характера излучения для объяснения устойчивости атомов” [12]. Так, согласно Бору, новое объяснение должно не только соответствовать фактам, удовлетворять принципу наблюдаемости, но оно также должно быть согласовано с предшествующим теоретическим объяснением.

Принцип соответствия – путеводная нить в развитии квантовой физики. Планк высоко оценивал идею соответствия, которую охарактеризовал как “основание разумной связи между квантовой и классической теорией”[13]. П.Иордан считал принцип соответствия наиболее существенным моментом во всей квантовой теории, средством, позволяющим открывать неизвестные законы микромира, указывая тем самым на направление, в котором должна развиваться будущая теория. Р.Крониг писал, что когда окончательная формулировка квантовой физики была еще невозможна, боровский принцип соответствия установил качественные аналогии между двумя теориями, став неоценимым орудием дальнейших исследований. Этот принцип пронизывает все творчество Бора и его сотрудников [14]. Сам Бор рассматривал новую матричную механику, созданную Гейзенбергом, как истинную победу идеи соответствия. Со своей стороны Гейзенберг подчеркивал, что математическая схема квантовой теории имеет два источника: эмпирические факты и принцип соответствия, согласно которому между классической и квантовой теориями есть качественная аналогия. Эта аналогия не только ориентирует на поиск формальных законов, но и дозволяет дать их физическое толкование.

Несмотря на то, что с помощью принципа соответствия физика достигла больших успехов, далеко не все теоретики были от него в восторге, особенно те, кто придерживался формальных позиций. Так, например, А.Зоммерфельд считал этот принцип неполноценным, потому что он был создан индуктивно на основе физических соображений и в нем были смешаны квантовые и классические взгляды. По мнению этого исследователя, соответствие должно быть следствием квантовой теории, а не ее основанием. Позднее ряд других теоретиков также пытались отрицать принцип соответствия. В частности, М.Бунге утверждал, что копенгагенская позиция по вопросу об отношении между теориями – в крайнем случае еще одно заблуждение, от которого необходимо избавиться [15].

Первая попытка осмыслить принцип соответствия с позиций материалистической диалектики была предпринята в 1948 г. И.В.Кузнецовым [16]. Он считал, что этот принцип является одним из крупнейших достижений в естественной науке нашего времени и имеет фундаментальное общетеоретическое и философское значение. В свете идеи соответствия развитие физической теории видится не как серия “катастроф”, когда возникают и рушатся теоретические схемы, а как закономерное движение, в котором соблюдается преемственность.

Глубоко проанализировав принцип соответствия и его отношение к метафизическим представлениям классической физики, к философскому релятивизму и к учению материалистической диалектики об абсолютной и относительной истине, И.В.Кузнецов пришел к выводу, что соответствие связано с идеей относительности. Рождение идеи соответствия отрицало метафизическое начало в физике. Претензии метафизики на то, чтобы выражать абсолютную истину, оказались необоснованными. Принцип соответствия предполагает, что развитие физической теории не может быть завершено и в этом смысле абсолютная истина не может быть достигнута. Соответствие означает последовательное постижение частных, исторически ограниченных, относительных преемственных истин в противовес стремлению к некоей метафизической “истине в последней инстанции”. Каждая из этих относительных истин относится к предшествующей как общее к частному и утверждает в качестве “окончательных” те конкретные условия, для которых она была установлена. Принцип соответствия показывает, каким образом в физике через последовательное постижение относительных объективных истин познание асимптотически приближается к абсолютной истине. Это сложный процесс обобщения, диалектического отрицания, при котором сохраняются зерна абсолютной истины. Принцип соответствия связан с принципом относительности в общем плане как отрицание возможности окончательного достижения абсолютного знания о мире.

По справедливому утверждению И.В.Кузнецова, преемственность в развитии познания подтверждает объективную обоснованность физической теории. Корень такой преемственности, выражаемой принципом соответствия, кроется в неразрывной связи теории с объективной реальностью, отражаемой сознанием. Таким образом, принцип соответствия дает уверенность, что теория более или менее верно отражает объективную реальность. Тем самым принцип соответствия берет на себя роль одного из критериев истинности и указывает путь развития теоретической системы. И.В.Кузнецов пишет об этом так: “...Согласно принципу соответствия новая теория истинна в том случае, когда при соответствующем предельном переходе ее закономерности превращаются в старую исходную теорию. Так принцип соответствия играет своеобразную роль критерия истинности новой теории. Это своеобразие видно в том, что критерий истины, которым в крайнем выражении является практика, здесь представлен в теоретической понятийной форме. Принцип соответствия не решает в полном объеме проблему истинности новой системы, поэтому он является необходимым, но не достаточным условием, поскольку старая теория, с которой сопоставляется новая, воплощена в практике только ограниченной своей частью. Но даже это значительно сужает круг конкурирующих вариантов теории и этим облегчает путь движения к новым адекватным системам” [17].

Итак, ясно, что соответствие является необходимым критерием истинности новой теории, но никак не достаточным, так как человеческое познание всегда опирается на ограниченную, относительную, а не на безграничную и абсолютную практику. Понимая это, следует отметить, что соответствие есть такой же критерий истинности теории, как наблюдаемость, толерантность, простота. Принцип соответствия, выступая в качестве необходимого критерия истинности, намечает верный ход процесса познания. Из множества возможных теорий (объяснений, включающих интерпретацию новых фактов) он позволяет выбрать и узаконить те теории, которые преемственны по отношению к предшествующему знанию. Но принцип соответствия не только вводит ограничения на новую теорию. Он одновременно запрещает создавать полную, окончательную теоретическую систему, потому что такая система прервала бы преемственность, т.е. прекратила бы процесс познания. Сохранение познания как процесса требует считать абсолютную истину недостижимым идеалом. Теория, которая преемственна по отношению к предыдущей, истинна, но она не может быть истиной окончательной.

Конечно, в какой-то степени принцип соответствия на первый взгляд выпадает из ряда методологических принципов с онтологической нагрузкой. Но связь этого принципа с практикой научного познания и содержанием последнего, связь прямая, непосредственная, оправдывает включение его в данный ряд. Принцип соответствия, имеющий свое основание в познавательной практике, сам является основанием процесса познания и требует (как методологический принцип) жесткого выбора теорий. Строго говоря, согласно принципу соответствия нет теорий, истинных в полном смысле этого слова.

Всякая теория и истинна, и ложна одновременно. Поэтому принцип соответствия, с одной стороны, сохраняет преемственность сменяющих друг друга физических картин мира, а с другой – разрушает эти картины, фиксируя их временность, непостоянство и несовершенство.

Таким образом, при построении системы методологических принципов с онтологическим основанием можно заметить постепенное “ослабление” онтологического статуса каждого следующего принципа при сохранении их логической связки друг с другом. Продолжая построение системы и переходя на принципы с гносеологическим основанием, мы заметим похожую картину, только в этом случае будет наблюдаться постепенная эволюция гносеологического “наполнения” к психологическому.

Примечания

1. Овчинников Н.Ф. Принципы сохранения. – М., 1966. – С.313–314.

2. Фейнман Р. Характер физических законов. – М., 1987. – С.59.

3. Там же. – С.64.

4. Там же. – С.70–71.

5. Вигнер Е. Этюды о симметрии. – М., 1971. – С.23.

6. Эйнштейн А. Собр. науч. тр.: В 4-х т. Т. IV. – С.109.

7. Дирак П. Принципы квантовой механики. – М., 1966. – С.12.

8. Визгин В.П. // Методологические принципы физики. – М., 1975. – С.319.

9. Эйнштейн А. Собр. науч. тр.: В 4-х т. Т. IV. – С.275.

10. Визгин В.П. // Методологические принципы физики. – М., 1975. – С.327.

11. Дышлевый П.С. // Современное естествознание и материалистическая диалектика. – М., 1977. – С.179.

12. Бор Н. Избр. науч. тр.: В 2-х т. Т. I. – М., 1970. – С.287.

13. Планк М. Единство физической картины мира. – М., 1966. – С.19.

14. См.: Крониг Р. // Теоретическая физика XX века. – М., 1962. – С.357.

15. См.: Бунге М. Философия физики. – М., 1975. – С.292.

16. См.: Кузнецов И.В. Принцип соответствия в современной физике и его философское значение. – М.; Л., 1948.

17. Кузнецов И.В. // Материалистическая диалектика и методы естественных наук. – М., 1968. – С.348.

Институт философии и права

СО РАН, Новосибирск

Simanov, A.L. The trial of development of a system of methodological principles of natural sciences.

The paper presents a trial of building a system of settled and universally recognised methodological principles of knowledge in modern natural sciences. In the autor’s view, this system may serve as a base for revealing both merits and shortcomings of these principles as applied to gnoseological situation in modern natural sciences, which is characterised by transition to post-non-classical picture of the world.