Философский стиль мышления естествоиспытателя. Термооптическая микроскопия в применении к медико-биологическим задачам

В 80-90-е гг. XIX в. завершается формирование того типа научного знания,

который правомерно квалифицировать как «классический». В его арсенале

накоплены значительные достижения: в области физики, кроме классической

механики, основанной еще И. Ньютоном, — оптика, теория термодинамики,

электричества и магнетизма (законы Кулона, Ома, электромагнитной индукции

Фарадея и др.); в области химии — изучение свойств основных типов

химических соединений (соли, кислоты, щелочи), периодическая система

элементов Д.И. Менделеева, начала органической химии и т.д.; в математике

аналитическая геометрия и математический анализ; в биологии — изучение

основных свойств живых существ, эволюционная теория Дарвина, теория

клеточного строения и др. В 80-90-е гг. складывается ощущение, что здание

науки близко к завершению и остается возвести лишь «последние этажи».

Однако неожиданно возникает то, что получило название «кризиса» в физике, а

затем и в других отраслях научного познания. Сегодня, по прошествии более

чем ста лет, можно констатировать, что так называемый «кризис» в науке на

рубеже XIX—XX вв. знаменовал собой начало перехода науки из классической

фазы своего развития в постклассическую. Переход науки, прежде всего,

естествознания, в новую фазу развития — фазу постклассической науки явился

характерной приметой XX столетия (4).

4.1. Рациональность. Иррациональность. Теория «хаоса»

Классическая наука, в общем и целом, исходила из положения, что все в

мире поддается рациональному объяснению. Тем самым, классические

представления основывались на убежденности в принципиальной упорядоченности

мира. В отличие от этого, в постклассичекой науке уверенность в строгой

упорядоченности вселенной все более подвергается сомнению. Во многих

случаях современная наука вынуждена обращаться к понятию «хаос», хорошо

известному древней философии, но забытому научным познанием XVII—XIX вв.

Древние греки противопоставляли хаос как неупорядоченное начало космосу

как началу упорядоченному и гармоническому. Аналогичным образом ряд

направлений современного научного познания не может обойтись без учета

фактора принципиальной непредсказуемости объекта изучения. Так, в физике

микромира известно, что элементарная частица может быть локализована во

времени и пространстве приблизительно или условно. Еще большее значение

отводит неупорядоченности такое научное направление как синергетика. С

точки зрения синергетики, хаос (разумеется, наряду с той или иной мерой

упорядоченности) есть неотъемлемая сторона всех процессов изменения и

развития. Хаос — это принципиальная непредсказуемость, иррациональность. В

этом смысле хаос есть творческое состояние. Именно ему мир обязан

непрерывным обновлением, возникновением ранее не существовавшего. Однако

хаос чреват и разрушительными последствиями. Поэтому он может быть опасен

для человека и общества (4).

В сентябре 1981 года в Стэнфорде (США) состоялся международный

симпозиум, посвященный рассмотрению проблем хаоса и порядка в приложении к

различным сферам культуры и науки. Событием этого симпозиума стало

выступление бельгийского химика русского происхождения Ильи Пригожина,

лауреата Нобелевской премии 1977 года, который в докладе "Порядок из Хаоса"

рассказал о своем открытии так называемых "рассеянных стрyктyp"

("dissipative structures"), которые возникают в замкнутых системах,

находящихся в неуравновешенном - т.е. хаотическом состоянии, и делает

следующее заключение: "Концепция закона, "порядка", не может более

рассматриваться как данная раз и навсегда, и сам механизм возникновения

законов порядка из беспорядка и хаоса должен быть исследован» (20, 21).

В своей статье «Философия нестабильности» Пригожин говорит о

естественнонаучных причинах, позволивших говорить о новой концепции хаоса:

Это, во-первых, открытие неравновесных структур, которые возникают как

результат необратимых процессов и в которых системные связи устанавливаются

сами собой; это, во-вторых, вытекающая из открытия неравновесных структур

идея конструктивной роли времени; и, наконец, это появление новых идей

относительно динамических, нестабильных систем, — идей, полностью меняющих

наше представление о детерминизме (20). А также открытиях в области

элементарных частиц, продемонстрировавших фундаментальную нестабильность

материи, а также о космологических открытиях, констатировавших, что

мироздание имеет историю (тогда как традиционная точка зрения исключала

какую бы то ни было историю универсума, ибо универсум рассматривался как

целое, содержащее в себе все, что делало бессмысленным саму идею его

истории) (22)

Далее Пригожин делает некоторые выводы:

«…порядок и беспорядок сосуществуют как два аспекта одного целого и

дают нам различное видение мира. Окружающая нас среда, климат, экология и,

между прочим, наша нервная система могут быть поняты только в свете

описанных представлений, учитывающих как стабильность, так и

нестабильность. Идея нестабильности не только в каком-то смысле

теоретически потеснила детерминизм, она, кроме того, позволила включить в

поле зрения естествознания человеческую деятельность, дав, таким образом,

возможность более полно включить человека в природу».[22-24]

Французский культуролог Эдгар Морин полагает, что «мы должны научиться

мыслить порядок и беспорядок в единстве». Наука все серьезнее обращается к

диалогу со случайностью (25).

Обнаружение принципиальной хаотичности и неопределенности ряда процессов

и состояний привело, в частности, к тому, что в современной науке, наряду с

динамическими закономерностями, все большую роль играют закономерности

вероятностно-статистические. Закономерности динамического типа позволяют

предсказывать поведение объектов точно и определенно. Так, в классической

механике, если известен закон движения тела, заданы его координаты и

скорость, то по ним можно определенно вычислить положение тела в любой

заданный момент времени. В отличие от этого, вероятностно-статистические

закономерности не позволяют делать абсолютные предсказания. Кроме того, они

применимы не к единичному телу или событию, а к их множеству. Вероятностно-

статистические закономерности описывают и объясняют поведение больших

совокупностей, или «коллективов» — элементарных частиц, атомов, молекул или

человеческих индивидов. Сегодня вероятностно-статистические методы занимают

в арсенале науки все большее место.

4.2. Субъект-объектные отношения в современной науке

Классическая наука строилась на предположении, что при всех условиях

можно мысленно вынести субъект за «скобки» объекта. Под субъектом понимался

человек, осуществляющий познание, и человечество в целом. Под объектом

понимается то, на что направлено познание, в конечном итоге — природа.

Методология классической науки предполагала мысленную операцию

отстранения субъекта от объекта: субъект находится вне объекта и не

оказывает на него существенного влияния. Субъекта как бы и нет, он лишь

наблюдает изучаемый процесс, находясь за его пределами. Существенно то, что

с самого момента возникновения классической науки было ясно, что вынесение

субъекта за скобки объекта мыслилось как специальный познавательный прием,

осуществляемый по принципу, как если бы человека не было. Этот прием

понимался как условный, поскольку вполне очевидно, что реально человек

неустраним из познавательной ситуации. Вместе с тем, предполагалось, что

такой прием принципиально осуществим всегда и для любого объекта познания.

Более того, элиминация (исключение) возмущающего воздействия субъекта на

объект рассматривалась как необходимое требование, для любого знания,

претендующего на статус научности. Такое понимание научности обеспечивало

общезначимость знания, его независимость от субъективного произвола

исследователя.

Постклассическая наука строится на признании субъектности научного

знания. Субъектность — это, конечно, не право на субъективный произвол.

Выясняется, однако, что мысленная операция устранения субъекта осуществима

далеко не всегда и не для всех объектоь познания. В большинстве случаев

воздействие познающего субъекта на изучаемый объект таково, что от него

невозможно абстрагироваться. Следовательно, субъектно-объектная парадигма

классической науки не безусловна. Ее применимость в каждом конкретном

случае требует учета граничных условий, за которыми она неосуществима. В

большинстве случаев мы изучаем не объект в чистом виде, «как если бы

человека не было», а процесс взаимодействия человека с изучаемым объектом.

Признание того, что человек есть неотъемлемая часть той реальности, которую

он изучает, и составляет существо признания субъектности научного знания.

Объективность научного знания теперь следует понимать как обусловленный

особенностями объекта (которые в полной мере нам неизвестны) характер его

ответной реакции на познавательные действия субъекта.

Обнаружение значительной роли субъектности научного знания имеет еще

один важный аспект. Оно с небывалой остротой поставило проблему

ответственности человека за окружающий мир. Проникая все более глубоко в

тайны мироздания, человек все больше становится внутренним фактором

природных процессов. При этом вмешательство человека нередко начинается не

только на стадии применения научных знаний, создания тех или иных

технических устройств и т.п., но и уже в процессе познания или прямо

провоцироваться его стратегией. Последствия вмешательства могут оказаться

непредсказуемыми, поскольку реакция объекта на познавательные действия

субъекта заранее неизвестна. Особенности современной науки поставили перед

человечеством сложнейшую проблему: на каких путях достижим такой прогресс

научного знания, который не был бы чреват опасными последствиями, как для

природы, так и для самого человека? Не следует ли вообще ограничить

стремление к бесконечному познанию? Если да, то, как это можно сделать и

следует ли ограничивать все научные направления или делать это

избирательно? Эти вопросы постоянно обсуждаются международной научной

общественностью. Их особая острота с познавательной точки зрения,

обусловлена, в частности, тем, что современная наука вынуждена признать

существенную роль внерационалъного (наряду с рациональным) (4).

Возможность более полно включить человека в природу появилась благодаря

развитию концепции нестабильности, предложенной И.Р. Пригожиным, которая в

каком-то смысле теоретически потеснила детерминизм и позволила включить в

поле зрения естествознания человеческую деятельность. Соответственно,

нестабильность, непредсказуемость, и, в конечном счете, время как

сущностная переменная стали играть теперь немаловажную роль в преодолении

той разобщенности, которая всегда существовала между социальными

исследованиями и науками о природе (20).

4.3.Взаимодействие наук

Для классической науки в целом характерна отчетливая дисциплинарность

знания (3). Разделение наук, приведшее к возникновению фундаментальных

отраслей естествознания и математики, развернулось полным ходом начиная с

эпохи Возрождения (вторая половина XVв.). Объединение наук сначала

отсутствовало почти полностью. Важно было исследовать частности, а для

этого требовалось, прежде всего, вырывать их из их общей связи. Однако во

избежание того, чтобы все научное знание не рассыпалось бы на отдельные,

ничем не связанные между собой отрасли, подобно бусинкам при разрыве нити,

на которую они были нанизаны, уже в XVII в. стали предлагаться общие

системы с целью объединить все науки в одно целое. Однако никакой

внутренней связи между науками при этом не раскрывалось; науки просто

прикладывались одна к другой случайно, внешним образом. Поэтому и переходов

между ними не могло быть(7). К IX в. сложились основные естественные науки:

физика, химия, биология, геология и др. Они четко обозначили свой предмет и

соответствующие методы познания (4).

Так в принципе обстояло дело до середины и даже до конца третьей

четверти XIXв. В этих условиях продолжавшееся нараставшими темпами

разделение наук, их дробление на все более и более мелкие разделы и

подразделы были тенденцией, не только противоположной тенденции к их

объединению, но и затруднявшей и осложнявшей эту последнюю: чем больше

появлялось новых наук и чем дробнее становилась их собственная структура,

тем труднее и сложнее становилось их объединение в общую единую систему.

Вследствие этого тенденция к их интеграции не могла реализоваться в

достаточно заметной степени, несмотря на то, что потребность в ее

осуществлении давала себя знать с все нарастающей силой.

Начиная с середины XIX в. тенденция к объединению наук впервые обрела

возможность из простого дополнения к противоположной ей тенденции (к их

дифференциации) приобрести самодовлеющее значение, перестать носить

подчиненный характер. Более того, из подчиненной она все быстрее и все

полнее становилась доминирующей, господствующей. Обе противоположные

тенденции как бы поменялись своими местами: раньше интеграция наук

выступала лишь как стремление к простому удержанию всех отраслей

раздробившегося научного знания; теперь же дальнейшая дифференциация наук

выступила лишь как подготовка их подлинной интеграции, их действительного

теоретического синтеза. Более того, нараставшее объединение наук стало

осуществляться само через дальнейшую их дифференциацию и благодаря ей.

Объяснялось это тем, что анализ и синтез выступают не как абстрактно

противопоставленные друг другу противоположные методы познания, но как

слитые органически воедино и способные не только дополнять друг друга, но и

взаимно обусловливать друг друга и переходить, превращаться один в другой.

При этом анализ становится подчиненным моментом синтеза и поглощается им в

качестве своей предпосылки, тогда как синтез непрестанно опирается на

анализ в ходе своего осуществления.

Первая простейшая форма взаимодействия наук – их "цементация". Во

второй половине XIX в. впервые определилась тенденция в развитии наук от их

изолированности к их связыванию через промежуточные науки. В результате

действия этой тенденции в эволюции наук со второй половины XIX в. началось

постепенное заполнение прежних пробелов и разрывов между различными и

прежде всего смежными в их общей системе науками. В связи с этим движением

наук от их изолированности к возникновению наук промежуточного, переходного

характера стали образовываться связующие звенья ("мосты") между ранее

разорванными и внешне соположенными одна возле другой науками. Основой для

вновь возникавших промежуточных отраслей научного знания служили переходы

между различными формами движения материи. В неорганической природе такие

переходы были обнаружены благодаря открытию процессов взаимного превращения

различных форм энергии. Переход же между неорганической и органической

природой был отражен в гипотезе Энгельса о химическом происхождении жизни

на Земле. В связи с этим Энгельс выдвинул представление о биологической

форме движения. Наконец, переход между этой последней и общественной формой

движения (историей) Энгельс осветил в своей трудовой теории антропогенеза.

В самом естествознании впервые один из переходов между ранее

разобщенными науками был создан открытием спектрального анализа. Это была

первая промежуточная отрасль науки, связавшая собой физику (оптику), химию

и астрономию. В результате такого их связывания возникла астрофизика и в

какой-то степени астрохимия.

В общем случае возникновение таких наук промежуточного характера может

иметь место, когда метод одной науки в качестве нового средства

исследования применяется к изучению предмета другой науки. Так, в наше

время возникла радиоастрономия как часть современной астрофизики.

Такой процесс заполнения пропастей между науками продолжался и

позднее, причем в нараставших масштабах. В итоге вновь возникавшие научные

направления переходного характера выступали как цементирующие собой ранее

разобщенные, изолированные основные науки, наподобие физики и химии. Этим

сообщалась все большая связанность всему научному знанию, что

способствовало процессу его интеграции. Иначе говоря, дальнейшая

дифференциация наук (появление множества промежуточных – междисциплинарных

– научных отраслей) прямо выливалась в их более глубокую интеграцию, так

что эта последняя совершалась уже непосредственно через продолжающуюся

дифференциацию наук.

Таково было положение вещей примерно к концу первой половины ХХ в. В

последующие десятилетия произошло усиление взаимодействия наук и достижение

его новых, более высоких и более сложных форм (26). Были созданы такие

науки как физическая химия, биогеохимия, геофизика и многих других, лежащих

на стыке классических наук. Не менее показательным для процесса интеграции

явилось создание общенаучных дисциплин и методов, применимых для многих или

большинства наук. Сюда следует отнести теорию систем, структурный метод,

синергетику и другие (4).

В целом можно заключить, что с одной стороны современная наука движемся

к плюралистическому миропониманию. С другой - существует тенденция к поиску

нового единства внутри явно контрастных аспектов нашего опыта.

Очевидно, что эти новые процессы сближают естественные и гуманитарные

науки. Традиционно естествоиспытатели имели дело с универсалиями, а

гуманитарии - с событиями. Но сегодня в естественные и точные науки

проникает гуманитарная интерпретация природы. И нет ничего удивительного в

том, что некоторые концепции, оказавшиеся в последнее время в центре

внимания, находят свое применение как в естественнонаучной, так и в

гуманитарной сферах. В качестве примера можно упомянуть концепцию

"нелинейности". Она существенна для случая рассеянных структур, но она так

же важна для понимания любой формы социума, будь это социум насекомых или

людей".[27]

4.4. Термооптический метод исследования биологических объектов и связанные

с ним философские проблемы

4.4.1. Принцип термооптического метода

Лазерный термооптический (ТО) микроскоп создан в АНК «Институт тепло- и

массообмена им. А.В.Лыкова» НАН Б и представляет собой экспериментальный

образец анализатора клеток. позволяющего определить различные параметры

отдельных живых клеток. принцип действия термооптического микроскопа

основан на облучении отдельный клетки сфокусированным импульсным лазерным

пучком накачки (видимый диапазон, 10 нс), индуцирующего нагрев в клетке

вследствие безизлучательной релаксации поглощенной компонентами клетки

световой энергии. Наведенные тепловые эффекты и реакция клетки на них

регистрируются оптическим методом с помощью дополнительного пробного

лазера, обеспечивающим интегральный отклик клетки на лазерный импульс и

визуализацию локальных тепловых эффектов внутри клетки с временным

разрешением (термооптическое изображение). Указанные ТО-сигналы могут быть

получены при неразрушающем воздействии лазера на клетки и обеспечивают

возможность мониторинга состояния отдельных клеток при их взаимодействии с

факторами окружающей среды.

Термооптическая микроскопия позволяет регистрировать структурно-

функциональное состояние клетки: активность дыхательной цепи, активность

кислородпереносящих белков, а также структурные изменения при повреждении

клеток. ТО микроскопия является прямым методом исследования клетки,

поскольку источником сигнала являются непосредственно компоненты клетки, а

не экзогенные маркеры (субстраты для проявления ферментативной активности,

моноклональные антитела, флюорохромы, радиоактивные изотопы и проч.).

Соответственно метод лишен недостатков, связанных с необходимостью

дополнительной обработкой образцов, а также экологическими проблемами

(специальные меры утилизации отработанного материала, остатков реактивов).

Получаемая информация отражает не усредненные показатели популяции, а

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5