История и логика взаимосвязи науки и техники. 3 страница

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, конструктивное создание структур, не встречающихся в природе. Естественнонаучная характеристика понимает технику как естественный объект, как частный случай реализации законов природы, входящих в компетенцию естественных наук. Оющественнонаучная характеристика рассматривает технику как особое явление, выполняющее определенные экономические и социальные функции.

Таким образом, под техническими структурами понимаются объекты технических, естественнных и общественных наук, несмотря на то, что предметы их изучения различны. Следовательно, технические науки воплощают непосредственно адекватный практике результат единства науки. В связи с этим возникает необходимость изучить все каналы по которым осуществляются взаимосвязи между естественными, техническими и общественными науками. Эти каналы взаимосвязи могут быть представлены следующей схемой (рис.3).

Рис. 3. Система взаимосвязей наук.

Рассмотрим сначала отношения между естественными и техническими науками.

Без сомнения, технические науки с самого начала развивались в тесных взаимосвязях с естественными науками. Однако уже первые проявления технических наук были не только творческим переложением естественнонаучных данных. Они раскрывали также научное содержание технических проблем и указывали на необходимость их естественнонаучного изучения. Таким образом, уже ранняя техническая мысль стимулировала развитие естественных наук. Термодинамика, возникшая в первой половине 19 века, является типичным примером сказанному. Необходимо также учесть и то, что естественные науки не могли и не могут обходиться без арсенала технико-экспериментальных средств, постоянно расширяемых техническими науками.

В условиях научно-технической революции эти традиционные связи между естественными и техническими науками приобретают существенно новые черты. Раньше проблема познания законов была прерогативой фундаменталных наук, а выявление возможностей конструирования артефактов - предметом технических наук. В новых научных направлениях эти два ряда исследований находятся в тесной связи. Это, к примеру, характерно для бионики где процесс познания биологических систем непосредственно детерминирован инженерными задачами. Развитие в области полупроводников и микроэлектроники, лазерной и ядерной техники, криофизики, космонавтики или фармацевтики также выявляет зависимость естествоиспытателей от технических наук и технических условий их научной деятельности.

С тех пор как искусственные технические условия дали естествоиспытателю новые возможности изучения объективных законов, явлений и процессов природы возник вопрос о присутствии технических законов в естественнонаучном исследовании. По мере того как углубляются теории естественонаучных дисциплин инженерная мысль и здесь обретает прочные позиции. Теперь уже становится относительным такое определение предмета естественных наук, которое, исходя из традиционных представлений, видит свою задачу только в отражении нетронутой человеком природы и исследовании "спонтанно" открываемых объективных законов природы. Если быть точным, то вероятно кроме упрощенных описаний элементарных основ естествознания, ни в современной физике, ни в химии, ни в биологии такого положения сегодня не встретишь. Когда физик работает над основами лазерной техники или же химик занимается технологическими условиями модификации твердого, жидкого и газообразного горючего, то его объектом ни в коем случае не является"девственная" природа.

По мере углубления естественнонаучного обоснования своих выводов и целенаправленного использования законов природы в технических структурах и технологических процессах технические науки усиливают свое влияние на естественнонаучные исследования. Они все чаще ставят перед естествоиспытателями новые проблемы ждущие теоретического решения, помогают естеествоиспытателям в обнаружении новых и углублении исследований традиционных объектов. Так, многочисленные исследования привели к выводу, что применение литых и металлопорошковых деталей в машиностроении можно существенно расширить после того, как физика ответит на вопрос как происходят образование центров кристаллизации и рост кристаллов в технологическом процессе литья. Потребности технических наук стимулируют построение теории нелинейного анализа, технической математики, решаюших сложные теоретические математические проблемы.

Взаимосвязь естественных и технических наук становится столь органичной, что во многих случаях оказывается затруднительным, а иногда и просто бессмысленным попытаться ответить на вопрос, к каким наукам отнести данное исследование - естственным или техническим. Это видно хотя бы из того, что в некоторых странах лазерную технику по традиции причисляют к физике, а в других странах - к техническим наукам.

Для современного развития взаимосвязи естественных и технических наук большое значение имеет естественнонаучная и математическая обработка технических проблем. Объем и содержание этой обработки приобретают новое качество. Технические науки в ходе своего развития наряду с исторически первоначально преобладавшими данными эмпирико-описательного характера стали давать выводы теоретико- поясняющего свойства. Теоретическое объяснение существующей или возможной техники все сильнее превращается в условие конструктивных и технологических решений, позволяющих создавать как комплексные технологические процессы, так и соответствующие машины и оборудование. Естественнонаучное и математическое обоснование технических наук вносит существенный вклад в создание теоретических предпосылок. Этот процесс осуществляется разными путями и на разных уровнях. Он предъявляет новые требования как к естественным и техническим наукам, так и к их взаимосвязи. Некоторые моменты этого процесса, столь важного для развития науки и находящегося во многих сферах исследования еще в начальной стадии, следует подчеркнуть особо.

Прежде всего нужно назвать задачу теоретического объяснения структурных и функциональных связей имеющихся в практически используемых технических средствах и процессах.

В давно известных машинах, оборудовании, приборах и способах есть еще очень много явлений, которые, будучи эмпирически описанными, не имеют теоретического обоснования. Если учесть, что в технических средствах и процессах всегда присутствуют связи и взаимодействия, не объясненные теоретически, то значительное сокращение их сегодня еще сравнительно большего числа стала насущной задачей технических наук. Естественнонаучное и математическое обоснование технических связей, расматривающихся до сих пор в основном феноменологически, может дать для известных в принципе конструкций и технологий значительный выиграш в скорости и точности, надежности, долговечности, удобстве обслуживания, экологичности. Чем шире удается распознавать и математически описывать действующие в технологических процессах законы природы, тем лучшие условия для их оценки и использования.

В качестве примера рассмотрим технологию металлообрабатывающей промышленности. Вряд ли можно ожидать что в ближайшие десятилетия ведущие технологии этой отрасли будут потеснены новыми функциональными принципами. Однако автоматизация главных, вспомогательных и второстепенных процессов на базе микроэлектроники позволяет получить существенный рост производительности прежде всего за счет дальнейшего сокращения времени обработки и повышения загрузки технологических систем. Это, в свою очередь, требует для многих отраслей конструирования и технологии научно-технических данных, получивших естественнонаучное и математическое обоснование. Это относится к теоретическим решениям по сокращению стадий технологических процессов, автоматизации процессов сборки, изготовлению деталей, к динамическим и статистическим характеристикам машин. Данные физики, химии и математики в своей совокупности начинают играть здесь все большую роль. Например, без математического моделирования вряд ли можно было бы изучить сложные технологические процессы с их взаимосвязями. Целью подобных исследований является путем теоретически обоснованного усовершенствования до конца использовать все конструктивные и технологические возможности существующей техники.

Естественнонаучное и математическое обоснование технических наук вносит вклад в совершенствование технических средств и процессов путем использования новых принципов, которые сейчас, как правило, основываются на целесообразном применении современных данных естественных наук и математики.

Примером этому могут служить способы электрохимической и электроэрозионной обработки металлов, современные способы сварки (электродуговая сварка плавлением, сварка давлением, сварка в вакууме, электронно-лучевая сварка), развитие гидравлических средств для обработки металлов, новые способы термообработки, манипуляторы, тонкослойное улучшение поверхностей. Все эти факты свидетельствуют о трансформации естественнонаучных данных техническими науками.

Естественнонаучное и математическое обоснование технических наук продвигается вперед также за счет того, что немало современных технических средств и технологий берут свое начало непосредственно в познании и технологическом применении физических, химических либо биологических эффектов. В этом отношении показательна продукция микроэлектроники, интегральные схемы и технология их изготовления и применение в блоках управления и мини-ЭВМ, которые в значительной мере основаны на последних достижениях естественных наук и математики. Аналогичный характер имеют исследования способов получения и применения тонких пленок, которые уже используются в микроэлектронике, информационной технике и для улучшения металлических поверхностей.

Эти и другие области тесного взаимодействия естественнонаучных, математических и научно-технических исследований оказывают сильное влияние на процесс теоретического обоснования технических наук в целом. Результаты этих исследований ускоряют разработку научно-технических теорий и одновременно позволяют вводить технологические изменения во многие области техники. Действительно, рациональное и широкое применение таких новых принципов как, например, микроэлектроника, требуют также совершенствования конструктивных и технологических решений в области их применения.

Большое значение этих технически созданных эффектов для прогресса техники и технических наук в их совокупности не должно однако приводить к выводу о том, что научно значимое должно осуществляться только в этих областях. Без интенсивных исследований почти во всех конструктивных, технологических и металловедческих отраслях системы технических наук было бы нельзя использовать широкие возможности, которые дают техническому прогрессу микроэлектроника, физика пограничных и тонких слоев, математика, цифровые вычислительные устройства и т.д. Опережающее развитие теории во всех технических дисциплинах и углубление их интегративных отношений в этом процессе являются, следовательно, не только результатом, но и обязательной предпосылкой качественно новой ступени развития взаимосвязи технических наук с математикой и естественными науками

В качестве другого уровня естественнонаучного и математического обоснования технических наук можно назвать целенаправленный и длительный поиск возможностей технического применения природных процессов, которые до настоящего времени почти или вообще не использовались. Речь идет о фундаментальных исследованиях, объединяющих методы естественных, математических и технических наук с целью выработки новых функциональных принципов путем технически направляемого освоения явлений природы. Исследования в этих направлениях весьма разнообразны. Мысли о бионизации производства и создании биологической технологии быстро наполняются реальным содержанием. Изучение органических, проводящих и изолированных пленок, оптоэлектроники, термодинамики необратимых процессов в определенной мере уже реализованы в технической действительности.

Углубление взаимосвязи технических наук с естественными науками и с математикой не является преходящим явлением в развитии науки, призванным лишь восполнять теоретическое отставание технических наук. Это взаимовлияние и взаимообогащение будет развиваться и далее. Ныне уже видны тенденции этого развития. Прогрессирующее естественнонаучное и математическое обоснование и связанное с этим усиление комплексности и технологической привязанности научно-технических систем повышает технический уровень и интегративные моменты в технических науках.

Обмен веществ между человеком и природой нельзя сводить к естественному процессу, это - социально-экономический процесс. Средства труда, включающие в себя технические средства и процессы, выступают показателем тех общественных отношений, при которых совершается труд. Поскольку техника является социальным феноменом и выполняет определенные социальные функции, входит в систему социальных связей и отношений, происходит "социологизация" технических наук, все усиливающаяся связь и взаимодействие технических наук с общественными.

Хотя взаимосвязь технических наук с общественными имеет объективную основу, она не устанавливается автоматически, осуществляется через деятельность ученых, ищущих контакты друг с другом при решении междисциплинарных и комплексных проблем. Для этого должен существовать ряд условий.

Признание социально-экономической обусловленности технических наук является первым решающим шагом, выводящим инженера из изолированности узкоспециального мышления. В научно-инженерном мышлении происходит качественный переворот, открывается путь способу мышления на основе единства технических наук с общественными.

Важной предпосылкой и основой углубления взаимосвязей между техническими и общественными науками является более глубокое понимание диалектики теории и практики в научно-технической деятельности. Хотя в технических науках единство теории и практики в элементарном виде присутствует всегда, это не исключает очень узкого взгляда на это отношение. Зачастую связь с практикой сводится в основном к техническим потребителям производства и к некоторым первичным производственно-экономическим параметрам, которые следует учитывать в результате исследования. Общественная практика в широком смысле во внимание не принималась. Вследствие этого, поскольку удовлетворялись лишь частные, эмпирически воспринимаемые требования практики, творческий труд оставался лишь частным трудом. Знание социальных предпосылок научно-технической деятельности открывает новый ход мысли в направлении широко понимаемой практики, ориентированной на социальные критерии.

Чем глубже ученые, работающие в области технических наук, познают закономерности и явления, тенденции и процессы общественной жизни, тем более они осознают социальную ответственность за свою деятельность, ее социальный смысл, ее гуманистическую ценность.

Взаимосвязи между техническими и общественными науками сегодня определяются также и вненаучными, практическими соображениями. Эти области научного знания объединяются не столько на почве своей логической общности, сколько на почве ожидаемого практического эффекта.Целью такой практической интеграции является выработка рекомендаций и практических правил поведения (например, в градостроительстве, при формировании окружающей среды, в стратегии развития транспорта, при оценке отдельных географических регионов и т.д.).

Следовательно социальные условия и знание общественных наук являются факторами, необходимыми для перевода взаимосвязи технических наук с общественными из области объективно необходимого в область реально возможного.

Взаимосвязь технических наук с естественными и общественными нисколько не отменяет их специфики. Специфические черты технических наук лежат в русле специфики технического знания вообще, о котором уже шла речь. Однако здесь имеются определенные особенности, определяемые своеобразием технических наук как одним из видов технического знания.

Часто, особенно среди представителей теоретической или если хотите "академической" науки технические науки понимаются как науки низшего ранга или как прикладные отрасли естественных наук. Если лет 200 тому назад это мнение имело некоторые свои основания, то теперь такая точка зрения является не только неправильной, но и вредной. Ныне технические науки совершенно неправомерно представлять прикладным естествознанием, поскольку технические науки обладают собственной, отличной от естественных наук предметной областью, которая является вторая форма объективной реальности - искусственное создание предметов и процессов. Естественные и технические науки имеют свои специфические задачи. Для естественных наук основные задачи сводятся к познанию еще не раскрытых явлений и процессов природы, к овладению их законов. Основные задачи технических наук заключаются в приспособлении новых открытий естественных наук для создания техники и технологии, изучении законов, процессов и явлений не в том виде, в каком они даются природой, а в том, как они проявляются в практико-пребразующей природу деятельности людей. Естествознание открывает, что может быть использовано человеком в процессе его практической деятельности, технические науки - как естественнонаучные знания могут быть использованы в интересах людей. Конечно, естественные науки не оставляют без своего внимания мир техники. Но они отражают физические, химические или биологические процессы, происходящие в технических устройствах, безотносительно к функционированию этих устройств, в то время как технические науки отражают функционирование технических устройств в их связях со строением, структурой этих устройств. В этом плане естественнонаучное знание выступает не целью, а теоретическим средством технического знания и технической практики.

В последнее время технические науки стали объектом внимания науковедов, экономистов, философов и социологов в работах которых намечены основные аспекты анализа этих наук - организционный, экономический, мировоззренческий, методологический. Наука при этом рассматривается как сложная динамическая система знаний, форма общественного сознания, информационная система, производительная сила. Мы выделяем три основных аспекта науки, понимая ее как особую сферу человеческой деятельности, как систему знаний им как духовную потенцию материального производства (см.24,49-64). Выделение этих аспектов анализа вполне применимо при исследовании технических наук.

Как особая сфера человеческой деятельности технические науки представляют собой область труда ученых, где ведутся преимущественно прикладные научные исследования, направленные непосредственно на разрешение проблем, возникающих в ходе технической практики людей. Технические науки, с одной стороны, аккумулируют опыт производства, изобретательства, творческой смекалки а, с другой - конкретизируют данные теоретического естествознания, переводят их на инженерный язык для определенной технической или технологической задачи. "Иначе говоря, принадлежа к науке и материальному производству, технические науки обеспечивают "перевод" достижений общественных и естественных наук на язык технических теорий и методов, непосредственно применяемых в сфере производства,- пишет Б.И.Козлов,- и наоборот, обобщают и теоретически осмысливают эмпирические знания и практические задачи, возникающие в процессе производства, для последующей передачи их в сферу фундаментальных исследований" (19,8).

Человеческая деятельность происходит по законам объективной действительности. Но законы естественных и общественных наук не являются правилами этой деятельности. Для материализации знаний этих законов необходима их дополнительная подготовка, при которой должны учитываться особенности и требования практического отношения к действительности. Это предполагает, что эти знания должны быть приспособлены к конкретной практической цели и задаче, что они получают своеобразный нормативный характер для выбора оптимального варианта решения этой задачи. Короче говоря, подготовка знаний для их материализации требует того, чтобы они были соотнесены с особенностями объекта на который надо воздействовать в конкретной обстановке.

Теоретические знания вырабатываются на основе практики, производственного опыта, но вне его и представляют собой обобщенный образ, не совпадающий во всех деталях с прообразом. Потому эти знания в "чистом" виде на практике не могут быть использованы и не используются. Выработанные в сфере теоретического мышления знания подчиняются законам науки. Их надо подчинить законам производственной деятельности, превратить из образа объективной действительности в прообраз практического действия. Являясь теоретической основой для выработки правил практического действия, законы теоретического знания из абстрактного знания трансформируются в нормативные правила практического действия. Эта трансформация и является задачей научной деятельности в области технических наук.

Как духовная потенция материального производства технические науки выступают в качестве элемента производительных сил общества. Именно через технические науки "финиширует" процесс превращения науки в производительную силу общества. Связь естественных наук с практикой не является прямой и непосредственной, она опосредована техническими науками.

Наконец, как определенная система знаний технические науки представляют собой теоретическое знание, хотя в его составе наличествует большая доля эмпирического материала. Более того, это определенная система знаний, элементами которой являются научные факты, научные понятия, законы науки, принципы науки, научные теории и другие средства фиксации выработанного знания, гипотезы, рекомендации к практическим приложениям, эмпирический материал.

Все элементы технических наук как системы знаний имеют свою специфику. В технических науках основным источником знания служит эксперимент, непосредственное наблюдение, сбор опытных данных. Главную роль здесь играют методы со значительным преобладанием содержательных средств исследования над формальными. Если в естественных науках образование новых понятий определяется успехами аналитического исследования и обобщением их в теории, то в технических науках новое понятие образуется на основе опыта, результатов естественных наук и использования математического аппарата. В первом случае мысль движется от анализа объективно существующего предмета к понятию, во втором - от знания законов природы к понятию а затем уже к материальному предмету. В последнем случае понятие формируется как образ будущего, еще не существующего предмета.

Специфичны и технические теории. Они используют понятие теоретического естествознания и вырабатываю свои собственные, являются эмпирически проверяемыми и представляют собой идеализированные модели действительности. Поскольку технические теории призваны описывать связи между характеристиками элементов структуры артефактов и их функционированием, они используют особую идеальную модель объекта - модель структуры объекта. Создается конструкция объекта, составленная из идеальных элементов, которые реализуют идеальный физический процесс. Здесь содержание модели фиксирует существенные черты артефакта и служит основанием теории для определенного типа технического устройства. Задача конструктора сводится к реализации в наибольшей степени свойств идеального объекта в конструктивных элементах. концептуальном плане технические теории беднее, чем теории "чистой" науки, поскольку менее глубоки так как нацелены главным образом на конкретные конечные результаты.

Что касается законов технических наук, то они также имеют свою специфику. По своей сущности технические законы фиксируют устойчивые, необходимые, существенные и повторяющиеся при наличии определенных условий связи материальных образований технической области человеческой деятельности. В них реализуются строго заданные параметры материальных процессов, позволяющие создавать технические устройства. Законы технических наук являются феноменологическими и динамическими законами, выражающими количественные отношения технических объектов. Базируясь на экспериментальных данных, эти законы не столь точны как законы фундаментальных наук, отражают реальные связи объективного мира лишь приблизительно. Наконец, технические законы имеют ограниченный характер, они не универсальны и всегда имеются причины, ограничивающие сферу их действия.

Следует сказать и о специфике результатов технических наук, которые выступают не только в логических формах фиксации полученного знания, но и в виде конструктивных и технологических решений, практических рекомендаций, инженерно-справочного материала. То, что в других науках проходит идеализацию, в технических науках реализуется путем моделирования. Но постепенно (и довольно быстрыми темпами) технические науки из эмпирически сложившихся наук превращаются в систему теоретического знания.

Технические науки - это сложный комплекс наук, который классифицируется по различным основаниям. Так, технические науки выделяются по отраслям знания, производства, техники. В этом случае речь идет о прикладных исследованиях, опытно-конструкторских разработках и научном обслуживании производственных процессов. Иногда технические науки делятся по предмету знания на науки о материалах, энергии и технических устройствах. Технические науки расчленяются также на науки изучающие структуры, функции и процессные признаки технических объектов. Наконец, выделяются науки, исследующие законы и принципы построения новых технических устройств и представляющие собой теорию использования природных закономерностей в технических устройствах удовлетворяющих общественную практическую потребность, и науки изучающие технологические принципы массового производства и использования технических устройств. В этом случае говорят о технических и технологических науках и утверждают, что первые имеют функции поиска и матариализации технических идей, в вторые - поиск путей скорейшего производства технических устройств и их наилучшего использования для практики.

Однако в большинстве случаев обычно выделяют общетехнические науки, дающие общую теорию технических систем (теоретическая механика, электротехника, сопротивление материалов, теплотехника, гидравлика, теория механизмов и машин, технология машиностроения и др.) и частные технические науки (технология сварочного производства, станки и инструменты, автоматизация производственных процессов, приборы точной механики, технология литейного производства, робототехника, мехатроника, информатика и др.). Эту структуру технических наук можно считать общепринятой.

Таким образом, как специфическая область технического знания технические науки представляют собой определенную систему научных знаний, отличную от других областей человеческого знания. Основная ее особенность - нацеленность на практику, на технику. Именно через технические науки осуществляется связь всего корпуса научных знаний с техникой на протяжении всей истории науки и техники. Эта взаимосвязь науки и техники имеет свои определенные этапы и закономерности, о которых дальше и пойдет речь.

Ныне нет необходимости доказывать, что наука и техника развиваются в тесной взаимозависимости друг с другом. Автоматы и роботы, компьютеры и станки требуют научных знаний как для своего проектирования и конструирования, так и для функционирования. Поскольку техника выступает как материализованное знание, ее существование невозможно без науки. Между техникой как средством человеческой деятельности и наукой как рациональной формой человеческих знаний возникли сложные взаимоотношения, имеющие диалектически противоречивый и исторический характер. История этих взаимоотношений начинается с формирования машинного производства и проходит определенные этапы или фазы.

Г.Беме выделяет три таких фазы в применении к Западной Европе. Первая фаза (1660-1750 гг.) начинается в эпоху расцвета абсолютизма. Это 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. Вторая фаза начинается с промышленной революции и охватывает весь 20 век. Развитие техники вызывает спрос на науку, что в свою очередь приводит к онаучиванию техники. Научные приборы и инструменты, методы исследования начинают проникать в технику. На третьей фазе взаимный обмен в спросе и предложении между наукой и техникой становится систематическим и стратегически планируемым. Разработка техники осуществляется через построение научной теории. Этот процесс начался во второй половине 19 века и играет все больщую роль в 20 веке (4,109- 110).

Рассматривая эволюцию науки и техники и взаимоотношения между ними, П.Вайнгард определяет также три фазы этого процесса. На первой фазе (17-18 века) ни техника, ни наука еще не оформились как отдельные системы. Хотя произошла дифференциация теоретических и практических сторон производства знаний, "новая наука" Бэкона и Декарта ускорила временное слияние науки и техники, провозгласила единство истинности и полезности. Вторая фаза (последняя половина 19 века вплоть до 20 века) характеризовалась инстуционализацией науки, ведущей в конечном счете к дифференциации науки и техники. Третья фаза- современная, когда наука и техника восстанавливают свои дружеские отношения. Это эпоха "сциентификации" техники. Технические проблемы достигают такой сложности, что их решение требует научных методов, выработки специальных технических теорий, основанных на систематических экспериментах и на математическом описании. Часто усилия технического исследования переносятся в сферу фундаментального научного исследования, поскольку ученые и инженеры имеют дело с одними и теми же объектами. Опыт как регулятор действия заменяется систематическим знанием (4,133-134).

Дата добавления: 2014-12-29