СООТНОШЕНИЕ НАУКИ И ТЕХНИКИ

Взаимосвязь науки и техники: линейная и эволюционная модели

Между техникой как средством человеческой деятельности и наукой как рациональной формой человеческих знаний возникли сложные взаимоотношения, имеющие диалектически противоречивый и исторический характер.

В философии техники существуют две основные версии взаимосвязи науки и техники: линейная и эволюционная.

Линейная модель (наиболее популярна в середине ХХ в.) рассматривает технику в качестве прямого применения результатов научного познания, а технические науки – как прикладные науки. Данная модель предусматривает связь науки и техники через движение от научного знания к техническому открытию и научно-технической инновации. Сегодня данная модель представляется слишком упрощенной для большинства специалистов.

Эволюционная модель предполагает нелинейные связи между наукой и техникой и реализуется в рамках нескольких вариантов:

1) развитие науки и техники рассматривается как относительно автономные, но в то же время скоординированные процессы; при этом технический прогресс руководствуется, прежде всего, эмпирическим знанием, полученным в процессе внутреннего развития самой техники (Г. Сколимовски);

2) технический прогресс зависит, прежде всего, от социально-экономических факторов (С. Тулмин).

На протяжении большей части истории своего существования техника и наука развивалась в отрыве друг от друга. Техника ручных орудий труда не требовала для своего развития применения науки и обслуживалась производственным опытом и обыденными знаниями. Наука же еще не обладала знаниями, пригодными для их технического применения. Положение меняется по мере усложнения техники и развития науки. Существуют различные периодизации при выделении этапов взаимоотношения науки и техники. Все они тем не менее выделяют качественно специфичные три этапа данного взаимоотношения:

1) Вторая половина 17 – первая половина 18 вв.: эпоха дифференциации сфер науки и техники и, вместе с тем, определенной ориентации науки на технику. Появляется техника научных инструментов, формируется технический принцип познания в виде механической картины мира.

2) Вторая половина 18 – 19 вв. (эпоха промышленной революции): развитие техники вызывает спрос на науку, что в свою очередь приводит к онаучиванию техники. Научные приборы и инструменты, методы исследования начинают проникать в технику.

3) 20 в.: взаимный обмен в спросе и предложении между наукой и техникой становится систематическим и стратегически планируемым. Разработка техники осуществляется через построение научной теории.

Несмотря на определенное различие в понимании содержания основных этапов взаимосвязи науки и техники, исследователи этой проблемы сходны в одном: взаимосвязь науки и техники изменялась на протяжении истории общества по мере развития производства и научного познания окружающего мира.

Рассматривая историю и логику взаимосвязей науки и техники, нужно иметь в виду, что наука и техника находятся во взаимной диалектической взаимосвязи, они воздействуют друг на друга и порой трудно установить их вклад в общее дело этой взаимосвязи. Логика взаимосвязи науки и техники на современном этапе их развития определяется некоторыми закономерностями, к числу главнейших из которых принадлежат:

- воздействие техники на развитие науки;

- воздействие науки на развитие техники.

Можно утверждать, что ныне сложилась система «наука-техника» и указанные закономерности составляют структуру этой системы.

Техника играет роль доминанта в развитии и функционировании науки, является первичной по отношению к науке в силу того, что она возникла намного раньше науки, играет по отношению к науке, в конечном счете, определяющую роль – одной из главнейших функций науки является удовлетворение запросов техники. Это воздействие техники на науку выражается, в следующем:

1) Технические потребности производства на основе выработанного в процессе производственной деятельности опыта и эмпирических сведений выдвигают определенные проблемы, требующие своего научного решения, и, тем самым, определяют предмет научного исследования. Действительно, в ходе развития техники возникают такие задачи, которые производственный опыт решить не может. В этом случае сознательно или непреднамеренно производство ставит перед наукой определенные задачи, ничего не говоря о том, как их решить. Этими вопросами занимается наука со свойственными ей специфическими средствами и методами. В современных условиях зависимость развития науки от технического состояния и потребностей общественного производства усиливается.

2) Техника создает определенную материально-техническую базу науки в виде научных приборов и научных инструментов. Научные приборы используются для расширения и уточнения сенсорного восприятия предметов научного исследования. К ним относятся:

- средства усиления и преобразования (микроскопы, ускорители частиц, телескопы и пр.);

- регистрирующие и измеряющие устройства (счетчики, осциллографы, самозаписывающие устройства, датчики, гальванометры, термометры и пр.).

В качестве научных инструментов научная аппаратура употребляется для расширения моторных операций субъекта с изучаемым объектом. К ним относятся:

- приготовляющие устройства (источники света, генераторы и пр.);

- изолирующие устройства (защитные экраны, вакуумные приборы и насосы и пр.);

- устройства, непосредственно осуществляющие воздействие на изучаемый объект (преломляющие среды, призмы для света, магнитные поля, дифракционные решетки и пр.).

3) Благодаря успехам техники научного эксперимента сформировались новые научные дисциплины, например, электронная микроскопия. Применение компьютеров способствовало математизации ряда наук, в том числе социально-гуманитарных. Высокая оснащенность научных исследований освобождает труд ученых от утомительных и кропотливых операций, содержащих многократные повторения одних и тех же манипуляций с прибором, исследуемым объектом и непосредственными данными измерения. Все это экономит труд ученых, повышает его результативность.

4) Техническая оснащенность научных исследований влияет на выбор темы исследования. Любой ученый может приступить к исследованию предлагаемой им проблемы, если он располагает соответствующей научной аппаратурой и вообще материальной базой.

5) Техника оказывает сильное воздействие на методы научного исследования. Например, методы формализации, моделирования, математической экстраполяции опираются на соответствующую техническую базу. Техника научных исследований оказывает влияние не только на общенаучные, но и частные методы научного исследования. Так, техника дала астрономии новые методы фотографирования, радиолокации, изучения световых волн, а производство рентгеновских аппаратов – новые методы исследования в физике, химии, биологии и медицине. Оснащенность научных исследований техническими средствами, влияя на методы научного исследования, создает условия для превращения их в методы промышленного производства, производственную технологию.

6) В зависимости от технической оснащенности научного исследования находятся его ход и темпы. Часто техническая оснащенность работы ученого изменяется: в ходе исследования появляются новые приборы, аппаратура, установки. Это вынуждает ученого изменить сам порядок исследования и оказывает влияние на темпы достижения цели.

7) Необходимая достоверность результатов исследования достигается постановкой определенного количества экспериментов. Недостаточная обеспеченность исследования техническими средствами снижает количество и качество экспериментов, а, следовательно, и достоверность полученных выводов. Качество выполнения задания зависит от степени точности изучения определенных явлений и процессов. Чем совершеннее научная аппаратура, тем точнее ее показатели, параметры и количественные характеристики. Отсюда чем больше техническая оснащенность научных исследований, тем выше ее эффективность.

8) Техника выступает в роли критерия истинности научных исследований. От субъективной идеи человек идет к объективной истине через практику и, прежде всего, через практику создания технических устройств. Конечно, истинность тех или иных естественнонаучных результатов можно установить путем их логического доказательства, математического обоснования и т.д. Однако техническая реализация научных идей является высшим критерием их истинности. Это, конечно, не означает, что, если те или иные научные идеи не находят в данное время технического или вообще практического применения, то они не верны. Дальнейший прогресс техники может подтвердить истинность тех научных положений, которые до настоящего времени не имели технического применения.

Формирование технических наук.

Результатом взаимодействия науки и техники становится возникновение специальных технических наук. Формирование технических наук происходит на определенных этапах развития научно-технического знания и технического прогресса, для этого имеются как теоретические, так и практические предпосылки своего генезиса.

Практической предпосылкой формирования технических наук стало появление крупного машинного производства, которое требовало для своего развития и функционирования сознательного применения научных знаний.

Теоретическими предпосылками формирования технических наук являются как развитие научно-технического знания, так и развитие естественных наук и математики в эпоху Нового времени, особенно механики И.Ньютона.

Процесс формирования технических наук начался в конце 18 в. Можно выделить три основных этапа в развитии технических наук:

1) Конец 18 – первая половина 19 вв. – период возникновения технических наук. Ориентация технических наук в это время сводилась к открытию эмпирических законов, направленных исключительно на решение практических конкретных задач. Основное место в структуре технических наук отводилось наукам механического цикла – теории машин и механизмов, деталей машин, баллистики, теплотехники и других.

Первая попытка выделения технических наук в отдельную сферу принадлежит немецкому ученому Иоганну Бекману, опубликовавшему в 1777 г. работу «Введение в технологию». В ней технология определялась как наука, обучающая переработке природных веществ или знанию ремесел. И. Бекман писал, что если в мастерских только указывают, что для изготовления товара нужно сделать, то технология в систематизированном виде дает основательное руководство, как достичь этой конечной цели, исходя из определенных принципов и опыта, как находить средства, объяснять и использовать их при работе с теми или иными предметами.

Начало изложения технических наук и их преподавания в высших технических учебных заведениях относится к 18 веку. В сентябре 1794 года в Париже был основан первый технический вуз – Политехническая школа – начало специального технического образования. Политехническая школа в короткий срок стала центром математики, а также теоретической и прикладной механики. В 1820-1840-е гг. 19 в. возникает ряд образовательных учреждений технического типа в Англии, Германии, США и других странах.

2) Вторая половина 19 – первая половина 20 вв. – период дифференциации технических наук. Происходит накопление технического знания, разделение его на отдельные технические науки и переход последних на теоретический уровень. Данный период характеризовался возникновением дисциплин, основанных на широкой платформе различных отраслей физики и химии. Соответственно целям машинного производства формируется целостная система специализированных технических наук. Их специализация происходит не только по предметам, но и по этапам создания новой техники: выделяются науки, обслуживающие исследовательскую деятельность и экспериментальные разработки, конструирование и технологическую подготовку, производственный процесс. Динамично развивались материаловедение, теплотехника. Формируется электротехника как первая техническая научная дисциплина, образовавшаяся на теоретической основе.

Если в первые десятилетия 19 в. представители технических наук изучали механические процессы в эмпирически созданных технических системах, то во второй половине 19 в. начались фундаментальные исследования в области кинематики и динамики. Если в первой половине 19 века рядом с огромной массой техников с ремесленной подготовкой инженеры со специальным техническим образованием являлись еще исключением и в этот период лишь были заложены основы подготовки инженеров с высшим образованием, то в данный период происходит формирование массовой профессии инженера с высшим образованием. Важным событием для Западной Европы явилось основание в 1854 г. Политехникума в Цюрихе, где одновременно проводились фундаментальные естественнонаучные исследования и научно-технические разработки. Их взаимовлияние создало почву для плодотворного развития технических наук. Стали развиваться деловые связи политехнических школ с университетами.

3) Вторая половина 20 – начало 21 вв. – период научно-технической революции. Происходит переход к теоретическому исследованию автоматических технических систем, появляются новые области техники и технические теории, основанные на теоретических открытиях в естественных науках. Так, с открытием лазера связано появление лазерной техники, с открытием деления атома – ядерной техники. В принципе совершенно аналогично идет развитие космонавтики и технической кибернетики. Теоретические основы кибернетики позволили создать информационные системы. Изучением и совершенствованием этих систем заняты такие технические науки как техническая кибернетика, информатика и др.

Научно-техническая революция оказывает все большее воздействие на особенности и результаты развития и функционирования современной системы технических наук. Меняется значимость технических наук в общей сумме научного знания. Для места и значимости технических наук в системе современного научного знания характерны два параметра:

1) Технические науки занимают лидирующее положение в системе наук. Это лидерство подтверждается не только тем, что большинство ученых развитых стран заняты в области технических наук, но и тем, что они поглощают большую часть расходов этих стран на науку и, в свою очередь, дают наибольший и непосредственный экономический эффект, способствуют созданию материально-технической базы общества, активно воздействуют на формирование главной производительной силы общества – человека.

2) Технические науки выполняют роль своеобразного интегратора всех других областей научного знания. Интегрирующая роль технических наук в совокупности наук обусловлена спецификой технических объектов, которые имеют различные характеристики. В случае технической характеристики артефакты рассматриваются как искусственно созданные средства деятельности людей. Естественнонаучная характеристика понимает технику как естественный объект, как частный случай реализации законов природы, входящих в компетенцию естественных наук. Общественнонаучная характеристика рассматривает технику как особое явление, выполняющее определенные экономические и социальные функции.

В самих технических науках происходят значительные изменения. Четко выделяются фундаментальные и прикладные исследования, причем удельный вес фундаментальных исследований постоянно возрастает. Организуются самостоятельные специфические теоретические основы отдельных наук с возникновением новых понятий и формированием новых законов науки, качественно меняются их методы исследования. Происходит теоретизация технических наук, их формализация и математизация. Особенно быстро развиваются те технические науки, которые доводят уже имеющееся знание до технико-технологического применения, как, например, электроника или научное приборостроение. Усложнение научных экспериментов привело к необходимости автоматизировать сбор и обработку больших массивов информации.

Вместе с тем на современном этапе усиливается интеграция естественных и технических наук. Можно привести некоторые примеры: В 1916 г. А.Эйнштейном было предсказано явление индуцированного излучения. В 1927 г. Дирак дал его строгое обоснование. Все это послужило основой для открытия принципиально нового метода генерации и усиления электромагнитных волн. В 1952-1954 годах независимо в СССР и в США была выдвинута идея молекулярного генератора. В 1954-1955 годах появилась первая теория лазера. На стыке квантовой механики (квантовой теории излучения) и радиофизики (радиоспектроскопии) было сделано фундаментальное открытие и создан первый квантовый прибор – молекулярный генератор на аммиаке. Это положило начало новому научно-техническому направлению – квантовой электроники.

Специфика технических наук

Коренная специфика технических знаний в целом состоит в том, что они не только отражают существующую объективную реальность, но и раскрывают процесс создания, закономерности построения, функционирования и эксплуатации новой реальности – техники как средства деятельности и среды обитания. Они имеют, таким образом, деятельностный характер.

Технические науки не просто изучают специфику проявления в технике законов, открываемых другими науками (в таком случае они не имели бы права претендовать на роль самостоятельной отрасли наук). Они предоставляют знания о природных процессах, свойствах человека, социальных процессах, технике для реализации функций техники, функциональности новых технических объектов, для обеспечения качества новой техники. Технические науки формируют теоретические основы технической деятельности путем построения идеальных моделей того, что еще не существует, путем реконструкции функционирующей и моделирования будущей техники. Различные технические науки исследуют процессы функционирования структурных элементов техники как общественной материальной системы, построения, производства и эксплуатации новых технических объектов внутриотраслевого, отраслевого и межотраслевого назначения. Отсюда вытекает разная степень их общности и фундаментальности. Технические науки раскрывают закономерности, принципы и методы реализации вех отмеченных процессов.

Основное содержание предмета любой технической науки составляют:

- закономерности соотношения конструктивного и технологического в технических объектах;

- закономерности разработки идеальных технических моделей и способа их реализации;

- закономерности структурно-функциональных изменений технических объектов в системе объективных и субъективных факторов развития техники, прежде всего в системе «человек-техника».

Специфика методологии технических наук:

1) Выделение в чистом виде каких-либо открытых естественных законов или свойств природных объектов для их материализации в процессе разработки и производства новой техники. Главной задачей ученого при этом является нахождение такой оптимальной комбинации определенных процессов, свойств и сил, которая обеспечивает техническую, производственную функцию данного закона (Пример: создание радиоприемных устройств на основе закона, согласно которому атомы вынужденно излучают при переходе из одного энергетического состояния в другое, в том числе и под действием радиоэлектронных сигналов).

2) Выявление новых комбинаций естественных законов, сил и свойств, ведущих к созданию новых технических устройств (Пример: создание новых авиационных двигателей).

На этой основе формируется специфический для технических наук комбинационно-синтезирующий подход. Он состоит в том, что в процессе создания новой техники, новых материалов, новых технологических процессов ученые осуществляют многократное комбинирование (как на опытно-экспериментальном, так и на теоретическом уровне) различных естественных законов, процессов, сил, конфигураций деталей, принципов работы тех или иных подсистем, входящих в некоторое проектируемое техническое устройство до тех пор, пока не будет найдена оптимальная последовательность взаимовлияний в целостном единстве уже точно определенных сил, свойств, процессов, подсистем, которая приводит к появлению качественно новой техники. В этом его отличие от системно-структурного подхода.

СООТНОШЕНИЕ НАУКИ И ТЕХНИКИ