В. А. Геодакян о теоретической биологии
|
Скачать 270.46 Kb.
|
|
1986 Metodol.doc МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ЭВОЛЮЦИОННОГО УЧЕНИЯ Киев, "Наукова думка", 1986, 73–86. В.А.Геодакян О ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ БИОЛОГИИ "Представляется, что человеческий разум должен свободно строить формы, прежде чем подтвердилось бы их реальное существование... Из голой эмпирии не может расцветать познание. Такой расцвет возможен только из сравнения придумываемого и наблюдаемого" [1],—писал А.Эйнштейн. В приведенном высказывании, по существу, говорится о двух противоположных методах науки: индуктивном (бэконовском) — от фактов, экспериментов к обобщающим выводам и теории, и дедуктивном, или теоретическом, — сначала гипотеза, концепция, объясняющая уже известные факты, потом выводы, предсказания и сравнения их с новыми фактами. Эти слова были сказаны им в 1930 г. по поводу 300-летия со дня смерти И.Кеплера, во времена которого понимание роли дедукции было еще актуально в механике. Еще предстояло доказать, что чисто теоретический подход может быть плодотворен и правомерен в физике. Во времена Эйнштейна уже существовала самостоятельная наука — теоретическая физика, университеты готовили физиков-теоретиков и физиков-экспериментаторов и всем было ясно, что такая специализация дает огромные выгоды. В биологии пока такого понимания. нет. Теоретической биологии как таковой — эквивалента и аналога теоретической физики — фактически еще не существует [2]. Как говорил физик Милликен, "естествознание движется на двух ногах: эксперименте и теории". Но в отличие от современной физики, у которой обе "ноги" развиты пропорционально, у биологии наших дней они разные. Это обстоятельство сильно затрудняет движение вперед. Такое отставание в развитии биологии обусловлено большей сложностью живых систем по сравнению с неживыми. С другой стороны, учеными разных специальностей не раз высказывалось мнение, что на смену "веку физики" идет "век биологии", что роль "лидера" наук переходит от физики к биологии и т д. Плановый подход к науке требует правильного понимания процессов и закономерностей развития науки и готовности к управлению ими. Вскрывая общие закономерности и аналогии в развитии разных наук, можно предсказать некоторые особенности их развития. Эффективность науки в значительной степени определяется правильным распределением сил и ресурсов. Максимальной эффективности соответствуют оптимальные пропорции среди ученых как по полу и возрасту, так и по складу ума исследователей, по их склонности к конкретному или абстрактному мышлению, к эксперименту или теории, к планомерной, надежной разработке или к проблематичному, рискованному поиску и т д. В этой статье обсуждаются проблемы теоретической биологии, которые привлекают к себе в последнее время большое внимание. Попытаемся сначала определить место биологии среда других естественных наук и место теории среди других методов. Материальные системы по возрастающей сложности форм движения материи можно распределить в следующий иерархический ряд: механические, физические, химические, биологические, социальные. Науки, изучающие эти системы, в свою очередь, также образуют соответствующий ряд: механика, физика, химия, биология, социология. Каждая наука интересуется или специфическим "поведением" своих систем — объектов, или их строением. Если говорить об исследуемой системе как о "черном ящике", то первый аспект—выявление связей, установление закономерностей между "входом" и "выходом" "черного ящика" (эти задачи можно решать, не "залезая" внутрь "черного ящика"), второй аспект — изучение внутреннего механизма, строения, требует "вскрытия" "черного ящика". Оба аспекта дополняют друг друга. Если известны закономерности поведения, то уже можно пользоваться этой системой, и такое знание облегчает изучение строения. И наоборот, если уже известно строение, это может способствовать установлению закономерностей. Все начинается с фактов. Факты — это те кирпичи информации, из которых в конечном итоге строятся все научные конструкции — гипотезы, концепции, теории. Поскольку поведение или строение систем складывается из отдельных фактов, то первоочередные цели и задачи любой науки включают такие общие для всех наук стадии. Это прежде всего получение, добыча фактов, характеризующих поведение или строение системы (сбор первичной информации), их описание и классификация, объяснение, трактовка этих фактов и предсказание новых фактов. Следующие более сложные цели и задачи науки связаны с управлением поведением системы и, наконец, с созданием систем с заранее заданным поведением. Последняя задача уже инженерная. По этой последовательности стадий разные науки продвинулись в разной степени, но картина вполне закономерная: первыми вступили в инженерную стадию механика и физика—создав технику и энергетику, затем химия—создав химическую технологию, а биологическая инженерия появляется только в наши дни (микробиологическая промышленность, генетическая инженерия и пр.). Такая последовательность—сбор, описание, объяснение, предсказание, управление, создание—находит свое отражение и в социальном плане, в исторической последовательности возникновения научных учреждений. Сначала появились библиотеки и музеи, потом лаборатории, исследовательские институты, конструкторские бюро. Прежде всего возникает вопрос выбора рационального языка, способа или метода для адекватного описания и объяснения поведения системы. В принципе, к языкам можно отнести кроме собственно языков (русский, английский), музыку (язык звуков), графику (язык форм), живопись (язык цвета), а также некоторые науки, имеющие языковую природу: математику, кибернетику, теорию систем и др. Наличие соответствующего языка сильно повышает эффективность исследования. К вопросу о языке мы вернемся позже, а теперь о разных возможных подходах. Почти все науки последовательно использовали три принципиально различных подхода к исследованию своих объектов: феноменологический, экспериментальный и теоретический. При феноменологическом подходе исследователь наблюдает за входом и выходом "черного ящика", не дотрагиваясь до него, то есть он фиксирует только то, что ему показывает сама система. Эффективность феноменологического способа получения первичной информации мала. Это пассивный способ, поэтому его эффективность, как правило, мало зависит также от способностей исследователя. При экспериментальном подходе исследователь задает по своему усмотрению вход и фиксирует выход, то есть получает возможность задавать системе целенаправленные вопросы. Это повышает эффективность получения первичной информации, и результативность работы зависит от способностей исследователя больше, чем при феноменологическом подходе. К теоретическому подходу можно приступить только тогда, когда уже накоплен некий необходимый минимум первичной информации (фактов). Исследователь-теоретик не занимается получением первичной информации, а использует информацию, уже накопленную другими, и строит гипотезу, объясняющую поведение исследуемой системы или устройство внутреннего механизма. При этом подходе еще более усиливается зависимость от способностей исследователя и, как правило, резко возрастает эффективность исследования. Следовательно, в отличие от феноменологического и экспериментального подходов, которые идут от фактов к объяснению, обобщению и теории индуктивным путем, теоретический подход идет как бы в обратном направлении, "навстречу"—сначала построение концепции, потом ее проверка фактами, то есть дедуктивным путем. Таким образом, эксперимент и теория взаимно дополняют друг друга. Накопленные факты дают возможность построить теорию, которая, в свою очередь, способствует постановке целенаправленных экспериментов. Поэтому гармоническое соотношение эксперимента и теории ускоряет процесс познания. В изучении некоторых систем экспериментальный подход вообще невозможен или ограничен, поэтому теория питается фактами только от наблюдений. Это так называемые черные ящики без входа, астрономические системы, проблемы эволюции, многие задачи медицинской диагностики и др. В исследовании таких систем сильно возрастает роль гипотезы. Каковы необходимые предпосылки для перехода в той или иной науке от эмпирического подхода к теоретическому? С одной стороны, необходимые условия для теоретических исследований появляются только тогда, когда уже накоплено достаточное количество фактов о системе. С другой стороны, чем сложнее исследуемая система, тем больше фактов необходимо накопить для перехода к теоретическому подходу. Поэтому, если учесть огромную сложность живых систем по сравнению со сложностью систем химических, физических или механических, становится понятно, почему сначала появились теоретическая механика, теоретическая физика и химия, а становление теоретической биологии только начинается. В то же время в каждой науке рано или поздно наступает такой момент, когда количество фактов, которое в состоянии собрать отдельный ученый, составляет ничтожную долю уже накопленных в данной области суммы фактов. Дальнейшее накопление фактов в значительной мере теряет смысл. Горы фактов, не используемые для дальнейшего построения теории, стареют и обесцениваются, как груда кирпичей, из которых не спешат построить дом. В науке возникает та ситуация дискомфорта, когда, по выражению Эйнштейна, "огромное количество недостаточно увязанных фактов действует подавляюще" [3]. Встает задача переработки первичной информации, укрупнения единиц информации, перехода от отдельных фактов к более крупным разрядам информации—обобщениям, идеям, гипотезам/концепциям, закономерностям и теориям. Это уже чисто теоретические задачи. Говоря о взаимоотношении фактов и теории, отметим, что факты не обязаны иметь смысл, смысл обязана иметь теория—трактовка фактов. Непонимание этого часто приводит к тому, что при неспособности существующей теории объяснить предъявляемые ей факты защитники теории начинают искать смысл в фактах ("этого не может быть"). Для сложных систем предпосылки для качественных обобщений обычно появляются гораздо раньше, чем для построения количественной, точной теории. Например, концептуальное решение Дарвина опередило количественные теории Фишера, Холдейна, Райта почти на три четверти столетия. А такое же качественное решение Менделеева опередило появление количественной теории (Мозли, Бор, Паули) почти на полвека. Видимо, чем сложнее система, тем больше может быть разрыв во времени появления качественной концепции и количественной теории. Следовательно, другая важная задача теории — поиск плодотворной концепции. По словам одного из великих теоретиков естествознания В.Гиббса, "одной из основных задач теоретического исследования в любой области знания является установление такой точки зрения, с которой объект исследования проявляется с максимальной простотой" [4]. Огромные успехи, достигнутые в теоретической физике благодаря применению математики, заставляют многих исследователей в теоретической биологии идти тем же путем. Однако математика, будучи, видимо, адекватным языком, возникшим для описания сравнительно простых систем (механических, физических), не приводит пока к желаемым результатам при изучении сложных систем (химических, а тем более биологических). Поэтому сплошь и рядом, применение сложного, красивого аппарата математики приводит к результатам тривиальным и без того очевидным. По меткому выражению А.А .Малиновского, эта "стрельба из математических пушек по биологическим воробьям" мало что дает [5]. Не исключено, что таким адекватным языком для сложных систем окажется не математика, а одна из наук, .тоже имеющих языковую природу, — кибернетика или общая теория систем. Даже для физики с ее относительно простыми системами, как считает один из крупнейших физиков-теоретиков В. Гейзенберг, теоретическая и математическая физика — разные вещи [6]. Ту же мысль мы находим и у другого физика-теоретика В.Л.Гинзбурга. В статье, посвященной И.Е.Тамму, он пишет, что в теоретической физике главное — идеи и понятия, а не математика [7]. О том, что теоретическая и математическая биология — тоже разные дисциплины, неоднократно говорил и писал А.Аляпунов [8]. В биологии из-за сложности живых систем эта разница, по всей видимости, должна быть еще более резко выражена, чем в физике. Поэтому в теоретической биологии основное внимание сейчас надо обращать главным образом на поиски концептуальных, качественных решений (представлений), а не на разработки количественных теорий, так как при создании точной теории не пропорционально результатам растут трудности. Ведь такая, не доведенная до точной, формализованной теории, концепция может работать. Например, идея Резерфорда о планетарном строении атома могла объяснить и предсказать многие явления, связанные с взаимодействием α- и β-лучей с веществом, концепция Менделеева могла предсказывать новые химические элементы и т.д. Наличие корректной концепции, гипотезы позволяет путем логических построений вывести определенные следствия и сделать заключения о закономерностях поведения и внутреннем механизме "черного ящика". На основе этих' заключений можно предсказать новые факты, описывающие поведение системы. Верность предсказаний является очень важным критерием правильности гипотезы. Если гипотеза хорошо объясняет существующие факты и успешно предсказывает новые, то она превращается в теорию данной системы. Фундаментальные теории, общие для определенного класса систем, формулируют закономерности данной науки. Как только создана теория или установлена закономерность, которой подчиняется поведение системы, необходимость дальнейшей исследовательской работы с данной системой в данном аспекте отпадает. Стало быть, открытие или установление закономерностей выступает как конечная цель фундаментальной науки. Установленные закономерности отражают связи (отношения) между свойствами и явлениями. Строгие и точные закономерности получают статус закона или принципа и представляют основу данной науки (законы Ньютона, Кулона. Ома, принципы термодинамики, газовые законы и тд.). Другие закономерности, менее строгие и точные, которые выполняются приближенно, но допускают исключения и отклонения, называются правилами (правило Вант-Гоффа, Трутона, Дюлонга-Пти и др.). В отличие от физики и химии в биологии очень мало обобщений, которым можно приписать ранг закона. Это также обусловлено большей сложностью живых систем по сравнению с неживыми. Поэтому в биологии известно десять–двадцать закономерностей, исторически получивших название законов (биогенетический закон Геккеля, законы Либиха, Бэра, Долло, Осборна и др.). По общенаучным меркам они фактически являются приближенными правилами. Тем не менее их обобщающая роль в науке велика. Прежде всего, они укрупняют разряды информации. Вместо огромного количества фактов в виде таблиц или графиков можно иметь дело с одним правилом. Они повышают эффективность процесса познания, поскольку могут способствовать новым открытиям. Например, с помощью правила фаз Гиббса был открыт ряд новых веществ, применение правила Дюлонга-Пти привело к.определению атомных весов и и т.д. Необходимо специально остановиться на отношении систем к законам своего и других уровней, так как делается много попыток использовать "чужие" законы для трактовки поведения "своих" систем. Например, для описания живых систем пытаются использовать законы классической термодинамики или термодинамики/необратимых процессов. Для ясности здесь следует выделить два вопроса. Первый. Подчиняется ли система данному закону, то есть может ли система нарушить этот закон или нет? Второй. Может ли этот закон объяснить или предсказать специфическое поведение данной системы? Чем ниже уровень организации систем, тем фундаментальнее их законы. Любая система определенного уровня организации подчиняется всем законам своего и нижележащих уровней, поскольку высшая организация не освобождает систему от принадлежности ко всем низшим уровням организации (социальная система продолжает оставаться биологической, химической и физической). Однако объяснить или предсказать ее специфическое поведение могут только законы того уровня, к которому она принадлежит. Например, все химические, биологические, социальные и технические системы, безусловно, подчиняются фундаментальному закону нижележащего физического уровня, закону гравитации, но этот закон не может объяснить их специфическое поведение. Закон тяготения может объяснить только "неспецифическое" поведение перечисленных систем, скажем, падение кристалла, кошки, книги или автомобиля, но не может объяснить химическую реакцию, в которую вступает кристалл, размножение кошки, процесс обучения по книге или работу автомобиля. Точно так же биологические и социальные системы все подчиняются и другому фундаментальному закону—второму принципу термодинамики, но этот принцип также не может объяснить ни размножение организмов, ни развитие культур и цивилизаций. Такая трактовка может помочь также разрешить споры о "сводимости" явлений, характеризующих поведение систем, имеющих более высокую организацию, к закономерностям более низших уровней. Например, какую роль играет биологическая программа в социальном поведении или физико-химическая программа—в биологическом и т д.? Когда мы имеем дело с управляемыми системами, то условно можно говорить об их "цели" и о "логике" их поведения, которая преследует и реализует эту цель. Выявление цели и вскрытие логики может сильно облегчить понимание поведения. Много говорят и спорят о редукционизме и интегратизме. Совершенно ясно, если нас интересует строение, структура, механизмы системы, то необходимо "спускаться" на более низкий уровень организации и там выяснять детали, то есть эффективнее применять редукционизм, анализ. Если же нас интересуют цели и логика системы, то есть закономерности ее поведения, то редукционизм ничего не может дать. В этом случае мы должны "подняться" на более высокий уровень организации и только там увидим логику поведения, то есть необходимо идти в направлении синтеза (интегратизм). Например, если мы исследуем почки (орган организма) или стартер (агрегат автомобиля) для выяснения строения, мы должны "спуститься" соответственно на гистологический, цитологический или биохимический уровень или разобрать стартер на детали. В то же время для выявления цели или логики поведения, наоборот, мы должны рассматривать работу почек в целом организме и работу стартера в автомобиле. Только тогда мы сможем увидеть цель или логику поведения. В. случае почек — "выводить шлаки", в случае стартера — "запустить мотор". По своим способностям, вкусам и склонностям ученые сильно отличаются друг от друга. Одним нравится иметь дело только с фактами, добытыми собственными руками, другим—наоборот, использовать готовые факты. Одни имеют абстрактный, или синтетический, склад ума, другие—конкретный, или аналитический. Одни отличаются созерцательным нравом, другие—деятельным. Одни предпочитают индуктивный путь исследования, другие—дедуктивный. Одни любят проблематичный, рискованный поиск, другие—планомерную, надежную разработку и т.д. Существует точка зрения., что психологические особенности, в том числе и умственные, интелектуальные способности, не передаются по наследству, а определяются полностью воспитанием и средой. Такого взгляда придерживаются многие психологи, педагоги, юристы. Однако из исследований монозиготных близнецов генетикам хорошо известно, что интеллектуальные способности также в значительной степени определяются наследственностью. Любой признак организма определяется генотипом и средой. По одним признакам доминирующую роль играет генотип (например, цвет глаз фактически не зависит от среды), по другим—роль среды может быть больше (например, вес, загар, психологические свойства и др.). Соотношение "генетического" и "средового" компонентов в определении признака определяется нормой реакции. Норма реакции, или модификационная изменчивость,—это спектр разных значений признака, одно из которых реализуется в зависимости от условий среды. Чем шире норма реакции, тем больше влияние среды, и наоборот, чем больше генов участвует в определении признака, тем шире у него норма реакции. Независимо от того, в какой степени определяются интеллектуальные особенности ученого наследственностью или средой (учебой, воспитанием), сам факт существования этих особенностей заставляет принимать их во внимание и считаться с ними. Не имея пока четкой классификации ученых (если не считать классификацию по научным дисциплинам), можно начать с выделения некоторых диаметрально противоположных типов, сопоставление и противопоставление которых может оказаться шагом к будущей рациональной классификации. Конечно, попытки "одномерной" (бинарной) классификации ученых делались неоднократно. Например, В.Оствальд делил ученых на "классиков" и "романтиков", Кречмер—на "экспериментаторов" и "теоретиков", Бэкон выделял тип "муравья" (накопитель) и тип "паука" (созидатель). Павлов выделял две категории людей: "художников" и "мыслителей". Он писал, что первые захватывают действительность целиком, сплошь, сполна, живую действительность, без всякого дробления. Вторые дробят ее, делая из нее какой-то временный скелет, и затем только постепенно как бы снова собирают ее части и стараются их таким образом оживить. Тимирязев делил ученых на творцов" ("мутация") и "критиков" ("отбор") и т. д. Нам представляется, что рассмотрение набора таких "одномерных разрезов" может приблизить к выявлению многомерной картины. Нет опасности, если окажется, что какие-то из выбранных пар критериев частично перекрываются или совпадают, в дальнейшем их можно будет объединить или исключить. Не претендуя нисколько на полноту, приведем несколько полярных и, вероятно, в значительной степени альтернативных качеств, характеризующих ученого. Аналитический или синтетический склад ума. Первым больше нравится искать различия между близкими (похожими) вещами, вторые, наоборот, охотнее занимаются поисками общего между далекими, разными вещами. Первые интересуются больше строением, составом, конкретными механизмами, вторые — связями, поведением, закономерностями. Крупный американский физик-теоретик Ф.Д.Дайсон считает, что самое главное различие ученых не по дисциплинам, а по их целям, и разделяет ученых на диверсификаторов и унификаторов. "Для первых главная страсть—исследовать подробности. Они счастливы, если после них Вселенная окажется немного более сложной, чем до них. Вторые ставят себе целью найти общие принципы, которые все объяснят. Они счастливы, если после них Вселенная будет выглядеть немного проще" [9]. Конкретное или абстрактное мышление. Эти качества, вероятно, коррелируют в какой-то мере с предыдущими двумя парами. Конкретное мышление в сочетании с аналитическим складом ума заставляет углубляться в конкретную узкую область знания, что приводит часто к сужению научных интересов и поля зрения, узкой специализации. И наоборот, абстрактное мышление в сочетании с синтетическим, обобщающим складом ума приводит к расширению поля зрения и интересов, что и является собственно необходимой предпосылкой для обобщений. Однако эта широта дается за счет уменьшения глубины проникновения. Обычно ученые таких противоположных типов довольно плохо понимают друг друга и относятся взаимно весьма и критически. Первые упрекают вторых в несерьезном дилетанстве, в умозрительных спекуляциях и поверхностности, не понимая и недооценивая их творческую, новаторскую роль. Ярким примером могут служить советы друзей-химиков, адресованные Менделееву: "бросить теоретические спекуляции и заняться делом". Вторые, в свою очередь, упрекают первых в узости интересов и ползучем эмпиризме, недооценивая их роль в сохранении и закреплении имеющихся научных представлений. Этот случай ярко демонстрирует мысль Г.Селье, возникшую, когда он увидел отдельные молекулы гемоцианина в электронный микроскоп Морана: "Подумать только, этот гениальный человек употребляет свой громадный интеллект и знания для того, что-бы сконструировать инструмент, который уменьшит поле его зрения в два миллиона раз! [10]. Экспериментатор или теоретик. Существует двоякое понимание понятия "теоретик". У физиков оно противопоставляется экспериментатору, а у биологов—часто практику (то есть генетика, экспериментирующего с дрозофилой, считают теоретиком, а селекционера, работающего с сельскохозяйственными животными или растениями,—практиком). Здесь мы придерживаемся первого понимания, то есть теоретик—это ученый, не занимающийся добычей первичной информации. Деятельная или созерцательная натура. Последние две пары также, видимо, связаны между собой, и созерцательные натуры относительно чаще, вероятно, встречаются среди теоретиков (философов). Критический ум ("хороший отбор", по Тимирязеву) или способность генерировать много идей ("хорошая мутация", по Тимирязеву). Ученому с "хорошей мутацией" в голову приходит масса идей, среди которых бывают и ценные. Если у него слабо выраженная "способность отбора", то он не в состоянии выбрать среди многих ошибочных идей правильную. Ученый же противоположного типа, обладая критическим умом, в состоянии выбрать ценную идею среди множества ошибочных, но сам он редко производит идеи ("мутирует"). К этой паре тесно примыкают, видимо, и следующие. Ученый, предпочитающий надежные темы, с большой вероятностью успеха (реалист/или "классик", по Оствальду) или ученый охотно рискующий ("романтик" по Оствальду), предпочитающий разработки (исследователь) или предпочитающий поиск (искатель, изобретатель). Экстенсивный тип ученого (эрудит), который использует больше свои знания (багаж), много читает, имеет хорошую память или интенсивный тип, который использует больше свои способности (потенциал). Ученый с конформным, догматическим (авторитарным, стереотипным) мышлением. Такой ученый уважает моду, сильно зависит от мнения других, Ученый с независимым, автономным, самостоятельным мышлением и т.д. Нам представляется, что если собрать все первые члены приведенных пар в одну группу, а вторые члены—в другую, то можно увидеть нечто общее внутри этих групп, то есть существует некая корреляция "по вертикали". Ученые первого типа характеризуются аналитическим складом ума, более развитым конкретным мышлением, склонностью к эксперименту, обладают деятельной натурой и критическим умом, ставят реальные задачи, обладают большими знаниями, осторожны в суждениях и тд. Противоположный тип ученого характеризуется синтетическим складом ума, более абстрактным мышлением, созерцательной натурой, склонностью к теоретизированию, охотно занимаются рискованным поиском общих принципов, ставку делает не на эрудицию, а на способности, сохраняет независимость суждений и оценок, поэтому меньше подвержен влиянию научной моды и т.д. Несколько схематизируя, ученых первого типа условно можно назвать "экстенсивными" (эрудитами), а второго—"интенсивными" (генераторами идей). Последние реализуют поиск, пробы, в то время как первые осуществляют отбор и закрепление. Тут важно помнить, что качества, определяющие эти диаметрально противоположные типы, являются в значительной мере альтернативными, и, следовательно, можно думать, что большой интенсивности они достигают в "чистом" виде только у разных людей. Следовательно, специализация ученых (экспериментаторы и теоретики)—естественный и неизбежный этап развития любой науки. Ожидать что хороший экспериментатор будет одновременно и хорошим теоретиком, равносильно требованию, чтобы штангист-тяжеловес так же хорошо прыгал или бегал. Конечно, есть ученые смешанного типа, точно так же, как и в спорте есть пятиборцы или десятиборцы, но выдающихся результатов можно добиться только при узкой специализации. Вся разница в том, что морфологические различия очевидны, а психологические — нет. Когда мы говорим о переходе к теоретическому этапу, то имеется в виду не появление отдельных теоретических работ, а появление специализации. Ясно, что этот переход представляет собой исторический процесс: вначале большинство исследователей занимаются только экспериментом, потом появляются отдельные теоретические работы у экспериментаторов, то есть появляются ученые смешанного типа, какими были Дарвин, Мендель, Ре-зерфорд и многие другие. И только потом, с появлением необходимых предпосылок и ростом удельного веса теоретических работ, появляются "чистые" теоретики (Эйнштейн, Бор, Ландау и др.), которые не ставят экспериментов, не наблюдают за системой непосредственно. Их эксперименты только мысленные, и наблюдают они за результатами других исследователей. Появление "чистых" теоретиков зависит помимо степени сложности данной науки и объема уже накопленной информации еще от конкретной исторической социально-экономической ситуации, то есть специализация становится рентабельной только при определенном объеме (мощности) данной области науки. Наглядно характеризовать ситуацию может такой пример. Представим партию золотодобытчиков, которые могут заниматься или промывкой песка в золотоносной жиле, или поиском новой жилы и крупных самородков. Первая тактика надежна, приносит результаты каждый день, а вторая заманчива, но рискованна—можно, ничего не найти. Первая решает (насущные задачи сегодняшнего дня (план), вторая учитывает потребности будущего. Недооценка второй тактики—поиска, может привести к тому, что к моменту истощения разрабатываемой жилы не будет найдена новая. Совершенно очевидно, что, начиная с некоторой минимальной мощности партии, разумная стратегия будет заключаться в выборе оптимальной пропорции между двумя тактиками, обеспечивающей максимальную среднюю добычу на большом отрезке времени. В этой связи интересно отметить, что оценить и измерить труд "искателя" гораздо сложнее, чем труд "исследователя". Составить план или писать отчет первому значительно труднее, чем второму. Мерилом труда исследователей часто служит количество добытых ими фактов (в лучшем случае) или количество потраченных ими усилий (в худшем). Ведь нередко приходится слышать в отчете "многолетний, труд большого коллектива", и это фигурирует при оценке работы не в знаменателе, где должны стоять, казалось бы все затраты и трудности, а в. числителе, где должны быть только результаты. А так как теоретик не добывает фактов, не тратит средств на оборудование и обслуживающий персонал и вообще его усилия не видны, а результаты часто не осязаемы, не всем понятны и очевидны, то он испытывает большие трудности. Теоретику часто приходится доказывать целесообразность своего существования, и не всегда это ему удается. Вспомним того же Эйнштейна, который работал в патентном бюро. В биологии пока царит культ фактов и "чистый" теоретик воспринимается как белая ворона. На него часто смотрят, как на бездельника (в лучшем случае) или как на авантюриста (в худшем). Поэтому большинство теоретических работ в биологии "внеплановые", они представляют собой нечто среднее между работой, выполняемой на общественных началах, и хобби. Такой статус теоретиков подрезает крылья биологии, лишает ее смелых порывов и обрекает на ползучий эмпиризм. Так как надежда находок всегда связана с риском ошибок, то очень часто отвергаются пионерские направления, связанные с риском, и поддерживаются неоригинальные, но надежные работы, о которых потом в лучшем случае можно будет сказать: "сделано впервые у нас". Если говорить об отношении теоретической биологии к общей биологии, то оно аналогично отношению теоретической физики к общей физике, только мал ее удельный вес. Если сравнить механику, физику и биологию, то, несколько схематизируя для наглядности, можно сказать, что современная механика состоит уже в основном из теории, физика—из эксперимента и теории, а биология—все еще из феноменологии и эксперимента. Со временем удельный вес и объем феноменологии в общей биологии неуклонно будут падать, а теоретической биологии — расти. Что касается отношения общих и частных теорий в теоретической биологии, то они, видимо, также будут развиваться аналогично развитию теоретической физики. Физики-теоретики создавали не только общие теории, такие, как термодинамика, теория относительности, квантовая теория и др., но и более частные теории: электропроводности, фазовых переходов, диффузии и др. Точно так же биологам-теоретикам предстоит создать как общебиологические теории: происхождения жизни, эволюции, онтогенеза, так и более частные теории, например гетерозиса, мембран или регенерации. Следовательно, водораздел между эмпирической и теоретической биологией проходит не по объектам исследования, они у них общие—живые системы, не по конечным целям, они тоже общие—объяснить строение и поведение живых систем, а по методу исследования и по тем конкретным задачам, которые они ставят и решают. Это не значит, конечно, что экспериментаторы работают без гипотез или не пытаются создавать теорий. Речь идет о специализации. Большая сложность биологических систем определяет еще одну закономерность, а именно то, что максимальной творческой продуктивности раньше всех достигают математики, потом физики-теоретики, физики-экспериментаторы, химики, биологи и др. Напомним, что дети-вундеркинды тоже, прежде всего, математики, шахматисты и музыканты и, кажется, не бывают химиками, биологами или историками. Вероятно, здесь уместна такая аналогия. Как известно, любой вид работы можно представить как произведение двух факторов: экстенсивности и интенсивности. Такими факторами являются: в механической работе расширения газа—объем и. давление, в тепловой работе—энтропия и температура, в электрической -электрический заряд и потенциал, в химической—масса и химический потенциал и т д. Если попытаться аналогичным образом представить работу интеллекта,—то фактором экстенсивности будет эрудиция (знания, багаж), а фактором интенсивности—способности (потенциал). Первая величина с возрастом человека растет, а вторая—видимо, падает, следовательно, их произведение проходит через максимум. В математике, шахматах и музыке сравнительно простые системы с ограниченным числом элементов (фигур или нот), малым числом алгоритмов (правил игры), поэтому если у ребенка хорошие способности, то он, как Керес, в 4 года может играть в шахматы или, как Моцарт, в 5 лет сочинять музыку, или, как Клеро, в 11 лет делать доклад по математике в Сорбонне. В науках, изучающих сложные системы, необходимая эрудиция накапливается только к концу жизни, когда почти сходят на нет способности. Поэтому считается, что теорией в биологии должны заниматься старые биологи, после того как они всю жизнь проработали с фактами, что биология—сугубо эмпирическая наука, в которой правомерен только индуктивный подход. Долгое время считалось, что Ч.Дарвин пришел к своей теории чисто индуктивным путем. Такое мнение основывалось на его утверждении в своей "Автобиографии" в 1876 г.: "Я работал подлинно бэконовским методом и без какой бы то ни было (заранее созданной) теории собирал в весьма обширном масштабе факты...". Однако в настоящее время известными историками науки (Кромби, де Бир, Дж.Максли, Гизелин, Рубайлова и др.) убедительно показано, что это не соответствует действительности: основное творение жизни Ч.Дарвина — "Происхождение видов" —никак нельзя считать результатом чисто индуктивного метода [12]. Было показано, что уже в 1837–1838 гг., приступая к собиранию фактов, он уже имел в голове готовую концепцию. Дарвин писал Уоллесу в 1857 г.: "Я твердо верю, что без теоретического предположения нет хороших и оригинальных наблюдений". Другому корреспонденту он пишет: "Пусть теория руководит вашими наблюдениями... но до тех пор, пока ваша репутация не упрочнена, берегитесь опубликовывать теории. Это приведет к тому, что люди будут сомневаться в ваших .наблюдениях" [13]. Мотивы неуверенности, сомнения и самобичевания прослеживаются во многих письмах Дарвина 40–50-ых годов. Создается впечатление, что он не хотел признать, стыдился и скрывал то, что пришел к своему открытию теоретическим, дедуктивным путем. Смиту представляется это исключительным примером самообмана: Из-за того что его труд "Происхождение видов" был создан гипотетико-дедуктивным методом, который не находил в то время ни должного понимания, ни признания со стороны научной общественности, Дарвин переживал глубокий духовный конфликт [14]. Спустя сто с лишним лет биологи, философы и науковеды продолжают обсуждать проблему теоретической биологии, спорят о том, нужна ли она, .чем должна заниматься, какие проблемы решать? Так, крупный американский генетик Т.Добжанский считал, что в биологии обобщать факты должны те, кто их собирает, а не "специалисты по спекуляциям" (то есть теоретики). Такой взгляд нам представляется близоруким и в корне ошибочным. Он не учитывает выгод специализации. Ведь никому не придет в голову требовать, чтобы кирпичный завод проектировал дом, который строится из кирпичей, изготовленных этим заводом. А в биологии почему-то производить факты (кирпичи информации) и создавать гипотезы, концепции и теории (конструкции) должен один и тот же человек. Неужели тут нет специфики? Ведь методы современного эксперимента (сложная аппаратура, прецизионные методики и т. д.) принципиально отличаются от методов теории (формально-логический аппарат, аналогии, математика, другие теории). Для решения экспериментальных и теоретических задач порой к ученому предъявляются диаметрально противоположные требования. Для экспериментальной работы обычно характерна глубина проникновения в объект в конкретной, узкой области, а для теоретической—широта охвата, что неизбежно сопровождается некоторой схематичностью и упрощением. Поэтому в первом случае, видимо, чаще требуются аналитические способности, а во втором—синтетические. Экспериментатор должен видеть все детали, а теоретик, наоборот,—иногда "уметь не видеть" деталей с тем, чтобы уловить только главное в общих чертах. Эти требования в какой-то степени альтернативные, поэтому ясно, что специализация исследователей на экспериментаторов и теоретиков целесообразна. Весь вопрос в том, созрела ли данная наука для перехода к теории? Конечно, есть такие задачи, которые можно решить только экспериментальным путем. В основном это исследования строения объекта и его конкретных механизмов. Есть задачи, которые проще решать теоретически. К ним относятся прежде всего вскрытие и установление закономерностей явления, объекта. А есть задачи, которые можно решить, в принципе, и тем и другим путем. Но себестоимость научной информации (результатов), полученной теоретическим путем, намного ниже себестоимости информации, добытой экспериментально. Поэтому и говорят, что "нет ничего практичнее хорошей теории". Литература
|
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 |
Геодакян Виген Артаваздович. Aрмянская биографическая энциклопедия Армении Виген Геодакян изложил революционную теорию к пояснению одной из наибольших загадок человеческой природы: наличия у вида... |
 |
Рабочая программа по биологии 6 класс. Составитель: Мусаева Басират... В соответствие с федеральным базисным учебным планом в рамках основного общего образования изучение биологии в 6 классе складывается... |
|
Рабочая программа по биологии 11 класс Д. К. Беляев, П. М. Бородин, Н. Н. Воронцов и др.; под ред. Д. К. Беляева, Г. М. Дымшица. – М.: Просвещение, 2006, требований к уровню... |
|
Геодакян В. А Институт проблем экологии и эволюции им. А. Н. Северцова ран г. Москва |
|
"Уроки биологии КиМ. Животные" "Уроки биологии КиМ. Растения, бактерии, грибы" Электронные учебные издания (цифровая библиотека: экранно-звуковые пособия на dvd) |
|
План работы мбоу сош №2 за март месяц 2013 года Месячник химии, биологии, географии Организованное начало и проведение месячника химии,биологии,географии. Посещение уроков и мероприятий |
|
Рабочая программа по биологии Класс Департамента государственной политики в образовании Минобрнауки России от 07. 07. 2005г. №03-1263). За основу рабочей программы взята... |
|
Внеклассное мероприятие по психологии, биологии и литература по теме: «Любовь! Любовь… Любовь?» Цель: формирование представления о гармонии любви между женщиной и мужчиной на основе интеграции знаний по биологии и литературе... |
|
Рабочая программа по биологии 10- 12 класс является логическим продолжением... Примерной программы среднего (полного) общего образования (базовый уровень) и программы среднего (полного) общего образования по... |
|
В. А. Геодакян Россия, Москва, Институт проблем экологии и эволюции им. А. Н. Северцова, ран «asynchronous» theories are needed. This article suggests a theory, which gives interpretations and predictions |