Особенности современного этапа развития научной методологии

Микро- и макроописание – взаимодополняющие методики
Микроописание
(статистический метод)
используют величины, характеризующие отдельные элементы, составляющие эту систему (микропараметры): размеры атомов и молекул, их массы, координаты, импульс.
статистическое описание, характеризующее некоторый усредненный элемент системы.
основано на модельных представлениях об атомно-молекулярной структуре вещества.
основная задача - устанавливать законы поведения макроскопических тел, исходя из законов движения составляющих эти тела микроскопических частиц.
статистический метод позволяет находить уравнение состояния и теплоемкость конкретных макроскопических систем.
Макроописание
(термодинамический метод)
оперируют величинами, характеризующими систему в целом (макропараметрами): давление, объем, температура , концентрация раствора.
Эмпирически устанавливают отношения между микро- и макропараметрами, и строят на этой основе описание процессов, происходящих в системе.
не опирается на какие-либо модельные представления о микроструктуре вещества, а является феноменологическим, описательным.
устанавливает связи между непосредственно наблюдаемыми физическими величинами, характеризующими состояние системы,
обладает большой логической простотой и позволяет с общих позиций разобраться в физической сути задач, не требуя сведений о микроскопической структуре вещества.

Закрытые и открытые системы
Замкнутые системы не обмениваются с окружающей средой энергией и веществом
Открытые системы обмениваются с внешней средой энергией, веществом и информацией

Принципы равновесной термодинамики
(для закрытых систем)
Нулевое начало термодинамики (общее начало термодинамики)
Вне зависимости от начального состояния изолированной системы, в конце концов, в ней установится термодинамическое равновесие, и все части системы при достижении термодинамического равновесия будут иметь одинаковую температуру.
Следствие: Тепловая смерть Вселенной

Принципы равновесной термодинамики
(для закрытых систем)
Первое начало термодинамики (закон сохранения и превращения энергии)
Изменение внутренней энергии термодинамической системы при переходе её из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил над системой и количества теплоты, переданного системе, и не зависит от способа, которым осуществляется этот переход.
Следствие: Невозможно создать циклически действующую машину, которая производила бы полезную работу, не поглощая энергии из окружающей среды (вечный двигатель первого рода).

Принципы равновесной термодинамики
(для закрытых систем)
Второе начало термодинамики
«Теплота не переходит самопроизвольно от холодного тела к более горячему». При самопроизвольных процессах в системах, имеющих постоянную энергию, энтропия всегда возрастает.
Следствие: Невозможно создать циклически действующую машину, которая всю поглощенную из внешней среды энергию переводила бы в полезную работу (вечный двигатель второго рода).

Принципы неравновесной термодинамики
(для открытых систем)
термодинамическое неравновесие, связанное с явлениями переноса энергии и вещества,
возможность любого поведения энтропии: как ее повышения, так и понижения. В последнем случае можно говорить о повышении уровня упорядоченности, самоорганизации системы),
детерминированный (динамический) хаос

Энтропия
Энтропия – мера хаоса (беспорядка) в изолированной системе. В термодинамике энтропия является мерой необратимого рассеяния энергии.
∆S=∆Q/T
S – энтропия, T – температура, Q – тепловая энергия.
Энтропию невозможно измерить непосредственно, а можно вычислить по формуле: ∆S=S1-S2.

Реакция Белоусова-Жаботинского

Синергетический подход к эволюции систем
всякое явление – эволюционная необратимая стадия какого-либо процесса, допускающая многовариантность, тупиковые ветви, отклонения. Развитие происходит благодаря неустойчивости; новое появляется в результате бифуркаций как случайное и непредсказуемое;
в нелинейном мире малые причины могут порождать большие последствия; человеческие действия обречены на провал, если они не учитывают потенции среды.

Бифуркация

Методологические концепты синергетики
case studies – наличие отдельных, специальных ситуаций, не вписывающихся в устоявшиеся каноны объяснения. (восходит к идеографическому методу)
фаза заключения к наилучшему объяснению фактов называется абдукцией. (опред болезни по симптомам, детективное следствие)
куматоид (от греч. волна) – новация научно-исследовательских стратегий. Плавающий объект. который может появляться, образовываться, а может ичсчезать, распадаться. Он не репрезентирует всех своих элементов одновременно (народ, студенческая группа). Безразличен к пространственно-временной локализации и не привязан к материалу.
Черный лебедь - концепция, рассматривающая труднопрогнозируемые и редкие события, которые имеют значительные последствия.

Преемственность и новизна в развитии научных знании
А. Эйнштейн: «...создание новой теории не похоже на разрушение старого амбара и возведение на его месте небоскреба. Оно скорее похоже на восхождение на гору, которое открывает новые и широкие виды, показывающие неожиданные связи между нашей отправной точкой и ее богатым окружением. Но точка, от которой мы отправлялись, еще существует и может быть видна, хотя она кажется меньше и составляет крохотную часть открывшегося нашему взгляду обширного ландшафта».

Принцип соответствия Н. Бора (1923)
Любая новая научная теория, при наличии старой, хорошо проверенной теории находится с ней не в полном противоречии, а даёт те же следствия в некотором предельном приближении (частном случае).

Изобретение и инновация
Всякое новшество, результат любой творческой деятельности, который находит широкое применение и приводит к значительным изменениям в жизнедеятельности человека.
Коммерциализированное изобретение, разработка, выражающая потребительскую стоимость (объект рыночных отношений), основанная на применении научного знания.

Диффузия инноваций
Инновации носят характер каскадов, а их диффузия протекает все быстрее
(Четверть населения США обзавелась телефоном через 39 лет после его изобретения, компьютером – через 18, мобильным телефоном – через 13, а интернетом – через 7).

Соотношение инноваций и фундаментальных исследований
Инновационный цикл начинается не с производственных технологий и рыночных товаров, а с фундаментальных исследований, финансировать которые в силу долгосрочной отдачи (25-30 лет) может только устойчивый крупный экономический субъект – государство
По подсчетам Бюджетного управления конгресса США, вложения в фундаментальную науку окупаются с прибылью 30-80 %
73% патентных заявок, поступающих в Патентное Бюро содержат ссылки на результаты исследований, финансировавшихся из федеральной казны)

Дифференциация и интеграция наук
Дифференциация - выделение новых научных дисциплин, связанное с их предметной специализацией.
Интеграция - синтез знания, взаимопроникновение, синтез наук и научных дисциплин, объединение их (и их методов) в единое целое, чаще всего в дисциплины, находящиеся на их «стыке».

Cпециализация и разделение научного труда
+
_
возможность углубленного изучения явлений
повышение производительности труда ученых
необходимость интеграции
потеря связи целого
сужение кругозора — иногда до «профессионального кретинизма»
трудности взаимодействия, соизмеримости концепций
А. Эйнштейн: «деятельность отдельных исследователей неизбежно стягивается ко все более ограниченному участку всеобщего знания. Эта специализация, что еще хуже, приводит к тому, что единое общее понимание всей науки, без чего истинная глубина исследовательского духа обязательно уменьшается, все с большим трудом поспевает за развитием науки...; она угрожает отнять у исследователя широкую перспективу, принижая его до уровня ремесленника».

Взаимодействие наук и их методов
Методологический плюрализм
Обмен методами и приемами
И. Пригожин: «Рост науки не имеет ничего общего с равномерным развертыванием научных дисциплин, каждая из которых в свою очередь подразделяется на все большее число водонепроницаемых отсеков. Наоборот, конвергенция различных проблем и точек зрения способствует разгерметизации образовавшихся отсеков и закутков и эффективному «перемешиванию» научной культуры».

Экстраполяция
Процедура распространения (переноса) результатов исследования, полученных относительно какой-либо части объектов или явлений на все множество данных объектов или явлений.
Распространение выводов, тенденций, сделанных на основе настоящих и прошлых состояний явления на их будущее предполагаемое состояние.
Распространение исследовательских методов и принципов из одной предметной области на другую.

Компьютеризация науки и ее методологические последствия
+
_
Применение количественных понятий и формальных методов математики к качественно разнообразному содержанию частных наук (универсализация науки).
Интенсивное развитие и применение математического моделирования.
Интенсивное развитие методологии информатики, программирования и теории систем.
Экономия ресурсов (автоматизация и ускорение расчетов, удешевление исследований).
Увеличение объема и доступности научной информации (функционирование больших баз данных, библиотек и т.д.)
Совершенствование форм взаимодействия и коммуникации внутри и вовне научного сообщества.
Искусственный интеллект как база исследовательской среды будущего.
Обеднение используемого языка науки
снижение способности к критике
игнорирование чувственного аспекта познания и иррациональных моментов, не поддающихся формализации
утрата исторического подхода к явлениям (в силу синхронизации информации о них в банке данных)
Сокращение творческого потенциала за счет избыточной алгоритмизации и методологической деформации исследовательских практик
Злоупотребление технологиями (потребительское отношение)
Проблема безопасности и сохранности авторских прав

Ускоряющееся (экспоненциальное) развитие науки
Эмпирическое наблюдение, сделанное Гордоном Муром, согласно которому количество
транзисторов, размещаемых на кристалле интегральной схемы, удваивается каждые 24 месяца.