Основы естествознания
1. Предмет и структура естествознания. Понятие естествознания
Стремление человека к познанию окружающего мира выражается в различных
формах, способах и направлениях исследовательской деятельности. Каждая
из основных частей объективного мира — природа, общество и человек —
изучается своими отдельными науками. Совокупность научных знаний о
природе формируется естествознанием. Этимологически слово
«естествознание» происходит от соединения двух слов: «естество», что
означает природа, и «знание», т.е. знание о природе.
В современном употреблении термин «естествознание» в самом общем виде
обозначает совокупность наук о природе, имеющих предметом своих
исследований различные природные явления и процессы, а также
закономерности их эволюции. Кроме того, естествознание является
самостоятельной наукой о природе как едином целом и в этом качестве
позволяет изучить любой объект окружающего нас мира более глубоко, чем
это может сделать одна какая-либо из естественных наук в отдельности.
Поэтому естествознание наряду с науками об обществе и мышлении является
важнейшей частью человеческого знания. Оно включает в себя как
деятельность по получению знания, так и ее результаты, т.е. систему
научных знаний о природных процессах и явлениях.
Роль естествознания в жизни человека трудно переоценить. Оно является
основой всех видов жизнеобеспечения — физиологического, технического,
энергетического. Кроме того, естествознание служит теоретической основой
промышленности и сельского хозяйства, всех технологий, различных видов
производства. Тем самым оно выступает важнейшим элементом культуры
человечества, одним из существенных показателей уровня цивилизации.
Отмеченные характеристики естествознания позволяют сделать вывод, что
оно является подсистемой науки и в этом качестве связано со всеми
элементами культуры — религией, философией, этикой и др. С другой
стороны, естествознание — самостоятельная область знания, обладающая
собственной структурой, предметом и методами.
Понятие «естествознание» появилось в Новое время в Западной Европе и
стало обозначать всю совокупность наук о природе. Корни этого
представления уходят в Древнюю Грецию, во времена Аристотеля, который
первым систематизировал имевшиеся тогда знания о природе в своей
«Физике». Однако эти представления были достаточно аморфными, и поэтому
сегодня под естествознанием понимается так называемое точное
естествознание — знание, соответствующее не только первым четырем, но и
последнему, пятому критерию научности. Важнейшей характеристикой точного
естествознания является экспериментальный метод, дающий возможность
эмпирической проверки гипотез и теорий, а также оформление полученного
знания в математических формулах.
Предмет естествознания
Существуют два широко распространенных представления о предмете
естествознания:
1) естествознание — это наука о Природе как единой целостности;
2) естествознание — совокупность наук о Природе, рассматриваемой как
целое.
На первый взгляд, эти определения отличны друг от друга. Одно говорит о
единой науке о Природе, а другое — о совокупности отдельных наук. Тем не
менее на самом деле отличия не столь велики, так как под совокупностью
наук о Природе подразумевается не просто сумма разрозненных наук, а
единый комплекс тесно взаимосвязанных естественных наук, дополняющих
друг друга.
Являясь самостоятельной наукой, естествознание имеет свой предмет
исследования, отличный от предмета специальных (частных) естественных
наук. Спецификой естествознания является то, что оно исследует одни и те
же природные явления сразу с позиций нескольких наук, выявляя наиболее
общие закономерности и тенденции. Только так можно представить Природу
как единую целостную систему, выявить те основания, на которых строится
все разнообразие предметов и явлений окружающего мира. Итогом таких
исследований становится формулировка основных законов, связывающих
микро-, макро- и мегамиры, Землю и Космос, физические и химические
явления с жизнью и разумом во Вселенной.
В школе изучаются отдельные естественные науки — физика, химия,
биология, география, астрономия. Это служит первой ступенью познания
Природы, без которой невозможно перейти к осознанию ее как единой
целостности, к поиску более глубоких связей между физическими,
химическими и биологическими явлениями. Это и есть главная задача
настоящего курса. С его помощью мы должны более глубоко и точно познать
отдельные физические, химические и биологические явления, занимающие
важное место в естественно-научной картине мира; а также выявить скрытые
связи, создающие органическое единство этих явлений, что невозможно в
рамках специальных естественных наук.
Структура естествознания
Мы уже говорили о структуре науки, представляющей собой сложную
разветвленную систему знаний. Естествознание — не менее сложная система,
все части которой находятся в отношениях иерархической соподчиненности.
Это означает, что систему естественных наук можно представить в виде
своеобразной лестницы, каждая ступенька которой является фундаментом для
следующей за ней науки, и в свою очередь, основывается на данных
предшествующей науки.
Основой, фундаментом всех естественных наук, бесспорно, является физика,
предметом которой являются тела, их движения, превращения и формы
проявления на различных уровнях. Сегодня невозможно заниматься ни одной
естественной наукой, не зная физики. Внутри физики выделяется большое
число подразделов, различающихся специфическим предметом и методами
исследования. Важнейшим среди них является механика — учение о
равновесии и движении тел (или их частей) в пространстве и времени.
Механическое движение представляет собой простейшую и вместе с тем
наиболее распространенную форму движения материи. Механика явилась
исторически первой физической наукой и долгое время служила образцом для
всех естественных наук. Разделами механики являются:
1) статика, изучающая условия равновесия тел;
2) кинематика, занимающаяся движением тел с геометрической точки зрения;
3) динамика, рассматривающая движение тел под действиемприложенных сил.
Также в механику входят гидростатика, пневмо- и гидродинамика.
Механика — физика макромира. В Новое время зародилась физика микромира.
В ее основе лежит статистическая механика, или молекулярно-кинетическая
теория, изучающая движение молекул жидкости и газа. Позже появились
атомная физика и физика элементарных частиц. Разделами физики являются
термодинамика, изучающая тепловые процессы; физика колебаний (волн),
тесно связанная с оптикой, электричеством, акустикой. Названными
разделами физика не исчерпывается, в ней постоянно появляются новые
физические дисциплины.
Следующей ступенькой является химия, изучающая химические элементы, их
свойства, превращения и соединения. То, что в ее основе лежит физика,
доказывается очень легко. Для этого достаточно вспомнить школьные уроки
по химии, на которых говорилось о строении химических элементов и их
электронных оболочках. Это пример использования физического знания в
химии. В химии вьщеляют неорганическую и органическую химию, химию
материалов и другие разделы.
В свою очередь, химия лежит в основе биологии — науки о живом, изучающей
клетку и все от нее производное. В основе биологических знаний — знания
о веществе, химических элементах. Среди биологических наук следует
выделить ботанику (предмет — растительное царство), зоологию (предмет —
мир животных). Анатомия, физиология и эмбриология изучают строение,
функции и развитие организма. Цитология исследует живую клетку,
гистология — свойства тканей, палеонтология — ископаемые останки жизни,
генетика — проблемы наследственности и изменчивости.
Науки о Земле являются следующим элементом структуры естествознания. В
эту группу входят геология, география, экология и др. Все они
рассматривают строение и развитие нашей планеты, представляющей собой
сложнейшее сочетание физических, химических и биологических явлений и
процессов.
Завершает эту грандиозную пирамиду знаний о Природе космология,
изучающая Вселенную как целое. Частью этих знаний являются астрономия и
космогония, которые исследуют строение и происхождение планет, звезд,
галактик и т.д. На этом уровне происходит новое возвращение к физике.
Это позволяет говорить о циклическом, замкнутом характере
естествознания, что, очевидно, отражает одно из важнейших свойств самой
Природы.
Структура естествознания не ограничивается названными выше науками. Дело
в том, что в науке идут сложнейшие процессы дифференциации и интеграции
научного знания. Дифференциация науки — это выделение внутри какой-либо
науки более узких, частных областей исследования, превращение их в
самостоятельные науки. Так, внутри физики выделились физика твердого
тела, физика плазмы.
Интеграция науки — это появление новых наук на стыках старых, процесс
объединения научного знания. Примерами такого рода наук являются:
физическая химия, химическая физика, биофизика, биохимия, геохимия,
биогеохимия, астробиология и др.
Таким образом, построенная нами пирамида естественных наук значительно
усложняется, включая в себя большое количество дополнительных и
промежуточных элементов.
Необходимо также отметить, что система естествознания отнюдь не является
незыблемой, в ней не только постоянно появляются новые науки, но и
меняется их роль, периодически происходит смена лидера в естествознании.
Так, с XVII в. до середины XX в. таким лидером, бесспорно, была физика.
Но сейчас эта наука почти полностью освоила свою область
действительности, и большая часть физиков занимается исследованиями,
носящими прикладной характер (то же касается химии). Сегодня бум
переживают биологические исследования (особенно в пограничных областях —
биофизике, биохимии, молекулярной биологии). По некоторым данным, в
середине 1980-х г. в биологических науках было занято до 50% ученых США,
34% — в нашей стране. США, Великобритания без возражений финансируют
самые разные биологические исследования. Так что XXI в., очевидно,
станет веком биологии.
2. История естествознания
Будучи составной частью науки и культуры, естествознание имеет такую же
длительную и сложную историю. Естествознание нельзя понять, не проследив
историю его развития в целом. Согласно мнению историков науки, развитие
естествознания прошло три стадии и в конце XX в. вступило в четвертую.
Этими стадиями являются древнегреческая натурфилософия, средневековое
естествознание, классическое естествознание Нового и Новейшего времени и
современное естествознание XX в.
Развитие естествознания подчиняется данной периодизации. На первой
стадии происходило накопление прикладной информации о природе и способах
использования ее сил и тел. Это так называемый натурфилософский этап
развития науки, характеризующийся непосредственным созерцанием природы
как нерасчлененного целого. При этом идет верный охват общей картины
природы при пренебрежении частностями, что характерно для греческой
натурфилософии.
Позднее к процессу накопления знаний добавляется теоретическое
осмысление причин, способов и особенностей изменений в природе,
появляются первые концепции рационального объяснения изменений природы.
Наступает так называемый аналитический этап в развитии науки, когда идут
анализ природы, выделение и изучение отдельных вещей и явлений, поиски
отдельных причин и следствий. Такой подход характерен для начального
этапа развития любой науки, а в плане исторического развития науки — для
позднего Средневековья и Нового времени. В это время методики и теории
объединяются в естествознание как целостную науку о природе, происходит
череда научных революций, каждый раз кардинально меняющих практику
общественного развития.
Итогом развития науки становится синтетическая стадия, когда ученые
воссоздают целостную картину мира на основе уже познанных частностей.
3. Начало науки
Древнегреческая натурфилософия
Самые первые знания человека о природе сложились в глубокой древности.
Уже первобытные люди в борьбе с природой, добывая себе пищу и защищаясь
от диких зверей, постепенно накапливали знания о природе, ее явлениях и
свойствах окружавших их материальных вещей. Однако знания первобытных
людей не являлись научными, поскольку не были ни систематизированы, ни
объединены какой-либо теорией. Порожденные материальной деятельностью
человека и добыванием средств к существованию, эти знания имели форму
практического опыта.
Наука — это сложное многогранное общественное явление, которое вне
общества не могло возникнуть и развиваться. Поэтому наука появляется
только тогда, когда для этого создаются особые объективные условия,
отвечающие введенным нами критериям науки. Этим условиям соответствует
древнегреческое знание VI—IV вв. до н.э. В то время древнегреческая
культура обрела принципиально новые черты, которыми не обладала культура
Древнего Востока, общепризнанного центра рождения человеческой
цивилизации.
Появлению таких критериев науки, как системность и рациональность, в
конечном счете способствовала единственная в своем роде революция,
которая произошла в эпоху архаики, — появление частной собственности.
Весь остальной мир, в частности цивилизации Востока, демонстрировали так
называемый «азиатский способ производства» и соответствующий ему тип
государства — восточную деспотию. В таком обществе властные отношения
являются первичными, а отношения собственности — вторичными.
Собственностью в таком обществе распоряжается тот, в чьих руках
находится власть, — чиновники разных рангов и, конечно, верховный
правитель государства. Они создают хорошо отлаженную систему учета и
контроля, в которой любой человек занимает отведенное ему место и
находится в полной воле правителя и чиновников, общение с которыми
невозможно строить на чисто логических и рациональных принципах. Случай
или каприз чиновника могут навсегда изменить жизнь человека. Это
приводит к фатализму, характерному для восточных цивилизаций, а также к
отсутствию приоритета личности, отказу от рационального способа познания
мира и другим специфическим чертам этих цивилизаций.
Появление частной собственности и товарного производства в Древней
Греции вызвало к жизни свойственные им политические, правовые и иные
институты, в частности демократическое самоуправление и право,
защищающее интересы граждан. Теперь каждый гражданин лично обсуждал и
принимал законы. Таким образом, общественная жизнь освобождалась от
власти религиозных и мистических представлений, закон переставал быть
слепой силой, продиктованной свыше, а становился демократической нормой,
принятой большинством голосов в процессе всенародного обсуждения.
Обсуждение этих законов основывалось на риторике, искусстве убеждения и
логической аргументации. Так постепенно сформировался аппарат
логического, рационального обоснования, ставший универсальным алгоритмом
производства знаний, появилась наука как доказательное и
систематизированное познание.
Появление отработанных способов получения нового знания было связано с
отсутствием у греков касты жрецов, которые на Востоке монополизировали
интеллектуально-духовную деятельность. Там знания были доступны только
посвященным, они бережно хранились и передавались, так как считались
данными богами, но никакие изменения в них не допускались. В Древней
Греции в силу специфики природных условий традиционные полисы (небольшие
самостоятельные города-государства) были настолько бедны, что не могли
себе позволить содержать неработающих людей. Поэтому не только жрецы, но
и правители на ранних этапах развития полисов должны были трудиться1. А
многие должности были выборными. Поэтому ни о каких тайных знаниях не
было и речи, они были доступны для любого гражданина и свободного
человека.
Формирование теоретичности знания, отрыв его от повседневных
практических интересов связаны с такой особенностью греческой
цивилизации, как классическое рабство. Оно было экономической основой
античной цивилизации. Так, в период расцвета Афин в V—IV вв. до н.э. там
было до 400 тыс. рабов, работавших на полях, в мастерских, а также
выполнявших почти все домашние работы. Постепенно развитие рабовладения
обусловило формирование пренебрежительного отношения свободных греков к
физическому труду, а затем и ко всей орудийно-практической деятельности.
Занятиями, достойными свободного человека, считались политика, война,
искусство, философия. Это и сформировало идеологию созерцательности,
абстрактно-умозрительного отношения к действительности. Занятия
свободного человека (в их числе была и наука) размежевывались с ремеслом
— занятием рабов.
Это был очень важный шаг для становления науки, так как именно отказ от
материально-практического отношения к действительности породил
идеализацию — непременное условие науки (обобщение принципов
орудийно-трудовой деятельности порождает лишь абстрагирование, на что
способны и высшие животные). Умение мыслить в понятиях, образовывать их,
двигаться в плоскости «чистой» мысли — великое завоевание
древнегреческой философии, важнейшее основание и предпосылка всякой
науки. Без четкого разграничения сферы «теоретического» и сферы
«практического приложения» теории это было бы невозможно. Поэтому
достижения античной науки и философии — планиметрия Гиппарха, геометрия
Евклида, апории элеатов, диогеновский поиск сущности человека — все это
не имеет каких-то очевидных связей с материальным производством.
Практика, обусловливая абстрагирование, препятствует возникновению
идеализации как его логического продолжения. Никакому практику никогда
не придет в голову заниматься вопросами сущности мира, познания, истины,
человека, прекрасного. Все эти сугубо «непрактические» вопросы весьма
далеки как от сферы массового производства, так и от сознания
производителей. Но без них подлинной науки возникнуть не может, именно
об этом говорит пример Древнего Востока.
Но решительный отказ от практической деятельности имел и обратную
сторону: в частности, неприятие эксперимента как метода познания
закрывало дорогу становлению экспериментального естествознания,
возникшего лишь в Новое время.
Античная наука появилась в форме научных программ (парадигм). В них была
определена цель научного познания — изучение процесса превращения
первоначального Хаоса в Космос — разумно организованный и устроенный мир
через поиски космического (порядкообразующего) начала. Не случайно
первые крупные представители натурфилософии — Фалес, Анаксимандр,
Гераклит, Диоген в своих утверждениях руководствовались идеей о единстве
сущего, происхождении вещей из какого-либо природного первоначала (воды,
воздуха, огня), а также о всеобщей одушевленности материи.
Также научные программы использовали идею единства микро-и макрокосмоса,
подобия мира и человека для обоснования возможности познания мира.
Утверждая, что подобное познается подобным, древние греки считали, что
единственным инструментом познания может быть человеческий разум,
отвергая эксперимент как метод познания мира. Так была четко
сформулирована рационалистическая позиция, позже ставшая господствующей
в европейской культуре.
Древнегреческие философы, не прибегая к систематическому исследованию и
эксперименту, на основе преимущественно собственных наблюдений пытались
единым взглядом охватить и объяснить всю окружающую действительность.
Возникавшие в это время естественно-научные идеи носили предельно
широкий философский характер и существовали как натурфилософия
(философия природы), которая отличалась непосредственным созерцанием
окружающего мира как единого целого и умозрительными выводами из этого
созерцания.
Первой научной программой античности стала математическая программа,
представленная Пифагором и позднее развитая Платоном. В ее основе, как и
в основе других античных программ, лежало представление, что мир
(Космос) — это упорядоченное выражение целого ряда первоначальных
сущностей. Пифагор эти сущности нашел в числах и представил их в
качестве первоосновы мира. Таким образом, в математической программе в
основе мира лежат количественные отношения действительности. Этот подход
позволил увидеть за миром разнообразных качественно различных предметов
их количественное единство. Самым ярким воплощением математической
программы стала геометрия Евклида, знаменитая книга которого «Начала»
появилась около 300 г. до н.э. Кроме того, пифагорейцами впервые была
выдвинута идея о шарообразной форме Земли.
Дальнейшее развитие естествознание получило в античной атомистике
Демокрита — учении о дискретном строении материи, согласно которому весь
мир состоит из пустоты и различающихся между собой атомов, находящихся в
вечном движении и взаимодействии. Эти идеи составили вторую научную
программу античности — атомистическую программу Левкиппа—Демокрита. В
рамках атомистической программы было сделано несколько очень важных
предположений. Среди них — идея пустоты, лежащая в основе концепции
бесконечного пространства. Именно так рождается представление Демокрита,
хотя и не поддержанное другими мыслителями, что мир в целом — это
беспредельная пустота со множеством самостоятельных замкнутых
миров-сфер. Эти миры образовались в результате вихревого кругообразного
столкновения атомов. В этих вихрях крупные и тяжелые атомы скапливались
в центре, а маленькие и легкие вытеснялись на окраины. Из первых
возникла земля, из вторых — небо. В каждом замкнутом мире в центре
находится земля, на окраине — звезды. Число миров бесконечно, многие из
них могут быть населены. Эти миры возникают и гибнут. Когда одни
находятся в расцвете, другие только рождаются или уже гибнут.
Современник Демокрита Эмпедокл, первым высказавший идею о несотворимости
и неуничтожимости материи, объяснил причину затмений Солнца, догадался,
что свет распространяется с большой скоростью, которую мы не в состоянии
замечать. Он попытался объяснить происхождение животных. По его мнению,
сначала появились отдельные органы животных, которые в процессе
случайных сочетаний стали порождать разнообразные живые существа.
Несоответствующие друг другу объединения органов неизбежно погибали, а
выживали только те, в которых объединившиеся органы случайно оказались
взаимно подходящими.
Свое высшее развитие древнегреческая натурфилософия получила в учении
Аристотеля, объединившего и систематизировавшего все современные ему
знания об окружающем мире. Оно стало основой третьей, континуальной
программы античной науки. Основными трактатами, составляющими учение
Аристотеля о природе, являются «Физика», «О небе», «Метеорологика», «О
происхождении животных» и др. В этих трактатах были поставлены и
рассмотрены важнейшие научные проблемы, которые позднее стали основой
для возникновения отдельных наук. Особое внимание Аристотель уделил
вопросу движения физических тел, положив тем самым начало изучению
механического движения и формированию понятий механики (скорость, сила и
т.д.). Правда, представления Аристотеля о движении кардинально
отличаются от современных. Он считал, что существуют совершенные
круговые движения небесных тел и несовершенные движения земных
предметов. Если небесные движения вечны и неизменны, не имеют начала и
конца, то земные движения их имеют и делятся на естественные и
насильственные. Аристотель считал, что у каждого тела есть
предназначенное ему в соответствии с его природой место, которое это
тело и стремится занять. Движение тел к своему месту — это естественное
движение, оно происходит само собой, без приложения силы. Примером может
служить падение тяжелого тела вниз, стремление огня вверх. Все прочие
движения на Земле требуют приложения силы, направлены против природы тел
и являются насильственными. Аристотель доказывал вечность движения, но
не признавал возможности самодвижения материи. Все движущееся приводится
в движение другими телами. Первоисточником движения в мире является
перводвигатель — Бог. Как и модель Космоса, эти представления благодаря
непререкаемому авторитету Аристотеля настолько укоренились в умах
европейских мыслителей, что были опровергнуты только в Новое время после
открытия Г. Галилеем идеи инерции.
Представление о физическом взаимодействии Аристотеля тесно связано с его
концепцией движения. Поэтому взаимодействие понимается им как действие
движущего на движимое, т.е. одностороннее воздействие одного тела на
другое. Это прямо противоречит хорошо известному сегодня третьему закону
Ньютона, утверждающему, что действие всегда равно противодействию.
Учение Аристотеля о пространстве и времени исходит из понятия
непрерывности. Поэтому пространство для него — это протяженность тел, а
время — их длительность. Пространство и время Аристотеля существуют
только вместе с материей, поэтому его концепция пространства и времени
может быть названа относительной. Он отрицает существование пустоты,
весь Космос заполнен материей, он не однороден, так как в нем есть центр
и периферия, верх и низ. Именно по отношению к ним мы разделяем движения
на естественные и насильственные.
Концепция причинно-следственных связей Аристотеля строится на понятиях
целесообразности и конечной причины. Для него ход любого процесса
определяется его результатом. Мыслитель воспринимает природу как единый
живой организм, все части которого взаимосвязаны, и одно происходит ради
другого. Так, дождь идет не потому, что сложились соответствующие
метеорологические условия, а для того, что мог расти хлеб. Такой подход
называется телеологизмом. Он не отрицает существование случайностей, но
они носят второстепенный характер, происходят по недосмотру природы.
Космология Аристотеля носила геоцентрический характер, поскольку
основывалась на идее, что в центре мира находится наша планета Земля,
имеющая сферическую форму и окруженная водой, воздухом и огнем, за
которыми находятся сферы больших небесных светил, вращающихся вокруг
Земли вместе с другими маленькими светилами.
Бесспорным достижением Аристотеля стало создание формальной логики,
изложенной в его трактате «Органон» и поставившей науку на прочный
фундамент логически обоснованного мышления с использованием
понятийно-категориального аппарата. Ему же принадлежит утверждение
порядка научного исследования, которое включает изучение истории
вопроса, постановку проблемы, внесение аргументов «за» и «против», а
также обоснование решения. После его работ научное знание окончательно
отделилось от метафизики (философии), также произошла дифференциация
самого научного знания. В нем выделились математика, физика, география,
основы биологии и медицинской науки.
Завершая рассказ об античной науке, нельзя не сказать о работах других
выдающихся ученых этого времени. Активно развивалась астрономия, которой
нужно было привести в соответствие наблюдаемое движение планет (они
движутся по очень сложным траекториям, совершая колебательные,
петлеобразные движения) с предполагаемым их движением по круговым
орбитам, как этого требовала геоцентрическая модель мира. Решением этой
проблемы стала система эпициклов и деферентов александрийского астронома
Клавдия Птолемея (I—II вв. н.э.). Чтобы спасти геоцентрическую модель
мира, он предположил, что вокруг неподвижной Земли находится окружность
с центром, смещенным относительно центра Земли. По этой окружности,
которая называется деферентом, движется центр меньшей окружности,
которая называется эпициклом.
Нельзя не сказать еще об одном античном ученом, заложившем основы
математической физики. Это — Архимед, живший в III в. до н.э. Его труды
по физике и механике были исключением из общих правил античной науки,
так как он использовал свои знания для построения различных машин и
механизмов. Тем не менее, главным для него, как и для других античных
ученых, была сама наука. И механика для него становится важным средством
решения математических задач. Хотя для Архимеда техника была лишь игрой
научного ума, результатом выхода науки за свои рамки (то же отношение к
технике и машинам как к игрушкам было характерно для всей
эллинистической науки), его работы сыграли основополагающую роль в
возникновении таких разделов физики, как статика и гидростатика. В
статике Архимед ввел в науку понятие центра тяжести тел, сформулировал
закон рычага. В гидростатике он открыл закон, носящий его имя: на тело,
погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, равная весу
жидкости, вытесненной телом.
Как видно из приведенного и далеко не полного перечня идей и направлений
натурфилософии, на этой стадии были заложены основы многих современных
теорий и отраслей естествознания. В то же время не менее важным
представляется формирование в этот период стиля научного мышления,
включающего стремление к нововведениям, критику, стремление к
упорядоченности и скептическое отношение к общепринятым истинам, поиск
универсалий, дающих рациональное понимание окружающего мира.
Развитие науки в Средние века
Развитие естественно-научного познания в Средние века было
непосредственно сопряжено с утверждением двух мировых религий:
христианства и ислама, которые претендовали на абсолютное знание
природы. Эти религии объясняли происхождение природы в форме
креационизма, т.е. учения о сотворении природа Богом. Все другие попытки
объяснить мир и природу из самих себя, без допущения сверхъестественных
божественных сил, осуждались и беспощадно пресекались. Многие достижения
античной науки были забыты.
В отличие от античности, средневековая наука не предложила новых
фундаментальных программ, но она в то же время не ограничивалась только
пассивным усвоением достижений античной науки. Ее вклад в развитие
научного знания состоял в том, что был предложен целый ряд новых
интерпретаций и уточнений понятий и методов исследования, которые
разрушали античные научные программы, подготавливая почву для механики
Нового времени.
С точки зрения христианского мировоззрения человек считался созданным по
образу и подобию Божьему, чтобы он был господином земного мира. Так в
сознание человека проникает очень важная идея, которая никогда не
возникала и не могла возникнуть в античности: раз человек является
господином этого мира, значит, он имеет право переделывать этот мир так,
как это нужно ему. Новый, деятельный подход к природе был также связан с
изменением отношения к труду, который становится обязанностью каждого
христианина. Так постепенно физический труд стал пользоваться в
средневековом обществе все большим уважением. Тогда же возникло желание
облегчить этот труд, что вызвало новое отношение к технике. Теперь
изобретение машин и механизмов переставало быть пустой забавой, как в
античности, а становилось делом полезным и уважаемым. Все это не могло
не подкрепить нового, деятельностно-практического отношения к миру.
Таким образом, именно христианское мировоззрение посеяло зерна нового
отношения к природе, которое позволило уйти от созерцательного
отношения, присущего античности, и прийти к экспериментальной науке
Нового времени, поставившей целью практическое преобразование мира для
блага человека.
Христианское вероучение, соединенное с выхолощенной философией
Аристотеля, явилось в Средние века господствующим философским
направлением и получило название схоластики. Для этого направления мысли
было характерно упрощение натурфилософии Аристотеля и приспособление ее
к догмам христианства в качестве официальной религиозной доктрины.
Схоластика была оторвана от реальной действительности, занятие
естествознанием рассматривалось как пустое дело. Тем не менее,
схоластика сыграла очень важную роль в развитии способностей к познанию
мира европейским человеком. Она должна была служить задачам теологии и
изучать вопросы бессмертия души, конечности и бесконечности мира,
существования добра, зла и истины в мире. При решении этих проблем, не
данных человеку в области чувственной реальности и могущих изучаться
только с помощью разума, и были получены важнейшие результаты. Это,
прежде всего, развитие логико-дискурсивного мышления и искусства
логической аргументации. Результатом стал высочайший уровень умственной
дисциплины в эпоху позднего Средневековья. Без этого был бы невозможен
дальнейший прогресс интеллектуальных средств научного познания.
В недрах средневековой культуры успешно развивались такие специфические
области знания, как астрология, алхимия, ятрохи-мия, натуральная магия.
Часто их называли герметическими (тайными) науками. Они представляли
собой промежуточное звено между техническим ремеслом и натурфилософией,
содержали в себе зародыш будущей экспериментальной науки в силу своей
практической направленности. Например, на протяжении тысячелетия
алхимики пытались с помощью химических реакций получить философский
камень, способствующий превращению любого вещества в золото, приготовить
эликсир долголетия. Побочными продуктами этих поисков и исследований
стали технологии получения красок, стекла, лекарств, разнообразных
химических веществ и т.д. Таким образом, алхимические исследования,
несостоятельные теоретически, подготовили возможность появления
современной науки.
Очень важными для становления классической науки Нового времени были
новые представления о мире, опровергавшие некоторые положения античной
научной картины мира. Они легли в основу механистического объяснения
мира. Без таких представлений просто не смогло бы появиться классическое
естествознание.
Так, появились понятия пустоты, бесконечного пространства и движения по
прямой линии. Также появляются понятия «средняя скорость»,
«равноускоренное движение», вызревает понятие ускорения. Конечно, эти
понятия еще нельзя считать четко сформулированными и осознанными. Но без
них, однако, не смогла бы появиться физика Нового времени.
Также закладывается новое понимание механики, которая в античности была
прикладной наукой. Античность и раннее Средневековье рассматривали все
созданные человеком инструменты как искусственные, чуждые природе. В
силу этого они не имели никакого отношения к познанию мира, так как
действовал принцип: «подобное познается подобным». Именно поэтому только
человеческий разум в силу принципа подобия человека космосу (единства
микро- и макрокосмоса) мог познавать мир. Теперь же инструменты стали
считаться частью природы, лишь обработанной человеком, и в силу своего
тождества с ней их можно было использовать для познания мира. Таким
образом, открывалась возможность использования экспериментального метода
познания.
Еще одной новацией стал отказ от античной идеи о модели совершенства —
круге. Эта модель была заменена моделью бесконечной линии, что
способствовало формированию представлений о бесконечности Вселенной, а
также лежало в основе исчисления бесконечно малых величин, без которого
невозможно дифференциальное и интегральное исчисление. На нем строится
вся математика Нового времени, а значит, и вся классическая наука.
Развитие науки в эпоху Возрождения
Развитие науки в эпоху Возрождения неразрывно связано с именем Леонардо
да Винчи, который развил свой метод познания природы. Он был убежден,
что познание идет от частных опытов и конкретных результатов к научному
обобщению. По его мнению, опыт является не только источником, но и
критерием познания. Будучи приверженцем экспериментального метода
исследования, он изучал падение тел, траекторию полета снарядов,
коэффициенты трения, сопротивления материалов и т.д. В ходе своих
исследований да Винчи заложил фундамент экспериментального
естествознания. Например, занимаясь практической анатомией, он оставил
зарисовки внутренних органов человека, снабженные описанием их функций.
В итоге многолетних наблюдений он раскрыл явление гелиотропизма
(изменения направления роста органов растения в зависимости от источника
света) и объяснил причины появления жилок на листьях. Леонардо да Винчи
считается первым исследователем, который обозначил проблему связи между
живыми существами и окружающей их природной средой.
Глобальная научная революция XVI—XVII вв.
В XVI—XVII вв. натурфилософское и схоластическое познание природы
превратилось в современное естествознание, систематическое научное
познание на базе экспериментов и математического изложения. В этот
период в Европе сформировалось новое мировоззрение и начался новый этап
в развитии науки, связанный с первой глобальной естественно-научной
революцией. Ее отправной точкой стал выход в 1543 г. знаменитой книги
Николая Коперника «О вращении небесных сфер». С этого момента начался
переход от геоцентрической к гелиоцентрической модели Вселенной.
В схеме Коперника Вселенная по-прежнему оставалась сферой, хотя размеры
ее резко возрастали (только так можно было объяснить видимую
неподвижность звезд). В центре Космоса находилось Солнце, вокруг
которого вращались все известные к тому времени планеты, в том числе
Земля со своим спутником Луной. Новая модель мира сразу объяснила многие
непонятные ранее эффекты, прежде всего, петлеобразные движения планет,
которые согласно новым представлениям были обусловлены движением Земли
вокруг своей оси и вокруг Солнца. Впервые нашла свое объяснение смена
времен года.
Следующий шаг в становлении гелиоцентрической картины мира был сделан
Джордано Бруно, который отверг представление о космосе как о замкнутой
сфере, ограниченной сферой неподвижных звезд. Бруно впервые заявил о
том, что звезды — это не светильники, созданные Богом для освещения
ночного неба, а такие же солнца, как и наше, и вокруг них могут
вращаться планеты, на которых, возможно, живут люди. Таким образом,
Бруно предложил набросок новой полицентрической картины мироздания,
окончательно утвердившейся век спустя: Вселенная вечна во времени,
бесконечна в пространстве, вокруг бесконечного числа звезд вращается
множество планет, населенных разумными существами.
Однако несмотря на всю грандиозность этой картины, она продолжала
оставаться эскизом, наброском, нуждавшимся в фундаментальном
обосновании. Нужно было открыть законы, действующие в мире и
доказывающие правильность предположений Коперника и Бруно.
Доказательство их идей стало одной из важнейших задач первой глобальной
научной революции, которая началась с открытий Галилео Галилея. Его
труды в области методологии научного познания предопределили облик
классической, а во многом и современной науки. Он придал естествознанию
экспериментальный и математический характер, сформулировал
гипотетико-дедуктивную модель научного познания. Но особое значение для
развития естествознания имеют работы Галилея в области астрономии и
физики.
Дело в том, что со времен Аристотеля ученые считали, что между земными и
небесными явлениями и телами существует принципиальная разница, так как
небеса — место нахождения идеальных тел, состоящих из эфира. В силу
этого считалось невозможным изучать небесные тела, находясь на Земле.
Это задерживало развитие науки. После того, как в 1608 г. была
изобретена зрительная труба, Галилей усовершенствовал ее и превратил в
телескоп с 30-кратным увеличением. С его помощью он совершил целый ряд
выдающихся астрономических открытий. Среди них — горы на Луне, пятна на
Солнце, фазы Венеры, четыре крупнейших спутника Юпитера. Он же первый
увидел, что Млечный Путь представляет собой скопление огромного
множества звезд. Все эти факты доказывали, что небесные тела — это не
эфирные создания, а вполне материальные предметы и явления. Ведь не
может быть на идеальном теле гор, как на Луне, или пятен, как на Солнце.
С помощью своих открытий в механике Галилей разрушил догматические
построения господствовавшей почти в течение двух тысяч лет
аристотелевской физики. Он впервые проверил многие утверждения
Аристотеля опытным путем, заложив тем самым основы нового раздела физики
— динамики, науки о движении тел под действием приложенных сил. Именно
Галилей сформулировал понятия физического закона, скорости, ускорения.
Но величайшими открытиями ученого стали идея инерции и классический
принцип относительности.
Галилей считал, что движущееся тело стремится пребывать в постоянном
равномерном прямолинейном движении или в покое, если только какая-нибудь
внешняя сила не остановит его или не отклонит от направления его
движения. Таким образом, движение по инерции — это движение при
отсутствии на него действия других тел.
Согласно классическому принципу относительности, никакими механическими
опытами, проведенными внутри системы, невозможно установить, покоится
система или движется равномерно и прямолинейно. Также классический
принцип относительности утверждает, что между покоем и равномерным
прямолинейным движением нет никакой разницы, они описываются одними и
теми же законами. Равноправие движения и покоя, т.е. инерциальных систем
(покоящихся или движущихся друг относительно друга равномерно и
прямолинейно), Галилей доказывал рассуждениями и многочисленными
примерами. Например, путешественник в каюте корабля с полным основанием
считает, что книга, лежащая на его столе, покоится. Но человек на берегу
видит, что корабль плывет, и он имеет все основания утверждать, что
книга движется и притом с той же скоростью, что и корабль. Так движется
на самом деле книга или покоится? На этот вопрос, очевидно, нельзя
ответить просто «да» или «нет». Спор между путешественником и человеком
на берегу был бы пустой тратой времени, если бы каждый из них отстаивал
только свою точку зрения и отрицал точку зрения партнера. Они оба правы,
и чтобы согласовать позиции, им нужно только признать, что в одно и то
же время книга покоится относительно корабля и движется относительно
берега вместе с кораблем.
Таким образом, слово «относительность» в названии принципа Галилея не
скрывает в себе ничего особенного. Оно не имеет никакого иного смысла,
кроме того, который мы вкладываем в утверждение о том, что движение или
покой — всегда движение или покой относительно чего-то, что служит нам
системой отсчета.
В ходе дальнейшего развития естествознания Иоганн Кеплер установил
истинные орбиты движения планет. В своих трех законах он показал, что
планеты движутся по эллиптическим орбитам, причем их движение происходит
неравномерно.
Огромную роль в развитии науки сыграли исследования Рене Декарта по
физике, космологии, биологии, математике. Учение Декарта представляет
собой единую естественно-научную и философскую систему, основывающуюся
на постулатах о существовании непрерывной материи, заполняющей все
пространство, и ее механическом движении. Ученый поставил задачу, исходя
из установленных им принципов устройства мира и представлений о материи,
пользуясь лишь «вечными истинами» математики, объяснить все известные и
неизвестные явления природы. Решая эту задачу, он возродил идеи
античного атомизма и построил грандиозную картину Вселенной, охватив в
ней все элементы природного мира: от небесных светил до физиологии
животных и человека. При этом свою модель природы Декарт строил только
на основе механики, которая в то время достигла наибольших успехов.
Представление о природе как о сложном механизме, которое Декарт развил в
своем учении, сформировалось позднее в самостоятельное направление
развития физики, получившее название картезианства. Декартовское
(картезианское) естествознание закладывало основы механического
понимания природы, процессы которой рассматривались как движения тел по
геометрически описываемым траекториям. Однако картезианское учение не
было исчерпывающим. В частности, движение планет должно было подчиняться
закону инерции, т.е. быть прямолинейным и равномерным. Но поскольку
орбиты планет остаются сплошными замкнутыми кривыми и подобного движения
не происходит, то становится очевидным, что какая-то сила отклоняет
движение планет от прямолинейной траектории и заставляет их постоянно
«падать» по направлению к Солнцу. Отныне важнейшей проблемой новой
космологии становилось выяснение природы и характера этой силы.
Природа этой силы была открыта Исааком Ньютоном, работы которого
завершили первую глобальную естественно-научную революцию. Он доказал
существование тяготения как универсальной силы и сформулировал закон
всемирного тяготения.
Ньютоновская физика стала вершиной развития взглядов в понимании мира
природы в классической науке. Ньютон обосновал физико-математическое
понимание природы, ставшее основой для всего последующего развития
естествознания и формирования классического естествознания. В ходе своих
исследований Ньютон создал методы дифференциального и интегрального
исчисления для решения проблем механики. Благодаря этому ему удалось
сформулировать основные законы динамики и закон всемирного тяготения.
Механика Ньютона основана на понятиях количества материи (массы тела),
количества движения, силы и трех законов движения: закона инерции,
закона пропорциональности силы и ускорения и закона равенства действия и
противодействия.
В своей механике Ньютон отказался от построения всеобъемлющей картины
Вселенной и создал собственный метод физического исследования, который
опирается на опыт, ограничивающийся фактами, и не претендует на познание
всех конечных причин. Согласно ньютоновской концепции, физическая
реальность характеризуется понятиями пространства, времени, материальной
точки и силы (взаимодействия материальных точек). Любое физическое
действие представляет собой движение материальных точек в пространстве,
управляемое неизменными законами механики.
Хотя Ньютон громко провозгласил: «Гипотез не измышляю!», тем не менее
некоторое количество гипотез было им предложено и они сыграли очень
важную роль в развитии естествознания. Эти гипотезы были связаны с
дальнейшей разработкой идеи всемирного тяготения, которое оставалось
достаточно загадочным и непонятным. В частности, необходимо было
ответить на вопросы: «Каков механизм действия этой силы?», «С какой
скоростью она распространяется?», «Есть ли у нее материальный
носитель?».
Пытаясь решить эту проблему, Ньютон предложил подтверждавшийся, как
тогда казалось, бесчисленным количеством фактов принцип дальнодействия —
мгновенное действие тел друг на друга на любом расстоянии без каких-либо
посредствующих звеньев, через пустоту. Принцип дальнодействия невозможен
без привлечения понятий абсолютного пространства и абсолютного времени,
также предложенных Ньютоном.
Абсолютное пространство понималось как вместилище мировой материи. Его
можно сравнить с большим черным ящиком, в который можно поместить
материальное тело, но можно и убрать, тогда материи не будет, а
пространство останется. Также должно существовать и абсолютное время как
универсальная длительность, постоянная космическая шкала для измерения
всех бесчисленных конкретных движений, оно может течь самостоятельно без
участия материальных тел. Именно в таком абсолютном пространстве и
времени мгновенно распространялась сила тяготения. Воспринимать
абсолютное пространство и время в чувственном опыте невозможно.
Пространство, время и материя в этой концепции — это три независимых
друг от друга сущности.
Концепция дальнодействия господствовала в науке до середины XIX в.,
концепция абсолютного пространства и времени — до начала XX в.
Работы Ньютона завершили первую глобальную научную революцию,
сформировав классическую полицентрическую научную картину мира и заложив
фундамент классической науки Нового времени.
Классическое естествознание Нового времени
Закономерно, что на основе отмеченных достижений дальнейшее развитие
естествознания приобретало все больший масштаб и глубину. Идут процессы
дифференциации научного знания, сопряженные с существенным прогрессом
уже сформировавшихся и появлением новых самостоятельных наук. Тем не
менее, естествознание этого времени развивалось в рамках классической
науки, имеющей свои специфические черты, которые наложили неизгладимый
отпечаток на работу ученых и ее результаты.
Важнейшей характеристикой классической науки является механистичность —
представление мира в качестве машины, гигантского механизма, четко
функционирующего на основе вечных и неизменных законов механики. Не
случайно наиболее распространенной моделью Вселенной был огромный
часовой механизм. Поэтому механика была эталоном любой науки, и любую
науку пытались построить по ее образцу. Также она рассматривалась и как
универсальный метод изучения окружающих явлений. Это выражалось в
стремлении свести любые процессы в мире (не только физические и
химические, но и биологические и социальные процессы) к простым
механическим перемещениям. Такое сведение высшего к низшему, объяснение
сложного через более простое называется редукционизмом.
Следствиями механистичности стало преобладание количественных методов
анализа природы, стремление разложить изучаемый процесс или явление до
его мельчайших составляющих, доходя до конечного предела делимости
материи. Из картины мира полностью исключалась случайность, ученые
стремились к полному завершенному знанию о мире — абсолютной истине.
Еще одной чертой классической науки была метафизичность — рассмотрение
природы как из века в век неизменного, всегда тождественного самому себе
неразвивающегося целого. Каждый предмет или явление рассматривался
отдельно от других, игнорировались его связи с другими объектами, а
изменения, которые происходили с этими предметами и явлениями, были лишь
количественными. Так возникла сильная антиэволюционистская установка
классической науки.
Механистичность и метафизичность классической науки отчетливо проявились
не только в физике, но и в химии и биологии. Это привело к отказу от
признания качественной специфики Жизни и живого. Они стали такими же
элементами в мире-механизме, как предметы и явления неживой природы.
Эти черты классической науки наиболее отчетливо проявились в
естествознании XVIII в., когда было создано множество теорий, почти
забытых современной наукой. Отчетливо проявлялась редукционистская
тенденция, стремление свести все разделы физики, химии и биологии к
методам и подходам механики. Стремясь дойти до конечного предела
делимости материи, ученые XVIII в. создают «учения о невесомых»
электрической и магнитной жидкостях, теплороде, флогистоне как особых
веществах, обеспечивающих у тел электрические, магнитные и тепловые
свойства, а также способность к горению, соответственно. Среди наиболее
значимых достижений естествознания XVIII в. следует отметить развитие
атомно-молекулярных представлений о строении вещества и формирование
основ экспериментальной науки об электричестве.
С середины XVIII в. естествознание стало все более проникаться идеями
эволюционного развития природы. Значительную роль в этом сыграли труды
М.В. Ломоносова, И. Канта, П.С. Лапласа, в которых развивалась гипотеза
естественного происхождения Солнечной системы. Влияние идей всеобщей
связи и развития, разрушающих метафизичность классической науки, стало
еще заметнее в XIX в. Классическая наука, оставаясь в целом
метафизической и механистической, готовила постепенное крушение
механической картины мира.
Если в XVII и XVIII вв. развитие естествознания сосуществовало с
религией, и Бог присутствовал в картинах мира в качестве начального
Творца, то развитие естествознания в XIX и XX вв. сопровождалось
окончательным разрывом науки с религией, развитием технических наук,
обеспечившим быстрый прогресс западных цивилизаций.
Революционными открытиями естествознания стали принципы неевклидовой
геометрии К.Ф. Гаусса, концепция энтропии и второй закон термодинамики
Р.Ю.Э. Клаузиуса, периодический закон химических элементов Д.И.
Менделеева, теория естественного отбора Ч. Дарвина и А. Р. Уоллеса,
теория генетической наследственности Г.И. Менделя, электромагнитная
теория Дж. Максвелла.
Эти и многие другие не названные нами открытия XIX в. подняли
естествознание на качественно новую ступень, превратили его в
дисциплинарно организованную науку. Из науки, собиравшей факты и
изучавшей законченные, завершенные, отдельные предметы, естествознание в
XIX в. превратилось в систематизированную науку о предметах и процессах,
их происхождении и развитии. Это произошло в ходе комплексной научной
революции середины XIX в. Но все эти открытия оставались в рамках
методологических установок классической науки. Не ушла в прошлое, а была
лишь скорректирована идея мира-машины, остались неизменными все
положения о познаваемости мира и возможности получения абсолютной
истины, стремление к редукционизму. Механистические и метафизические
черты классической науки были лишь поколеблены, но не отброшены. В силу
этого наука XIX в. несла в себе зерна будущего кризиса, разрешить
который должна была вторая глобальная научная революция конца XIX —
начала XX в.
4. Глобальная научная революция конца XIX — начала XX в.
Глобальная научная революция начинается с целого ряда замечательных
открытий, разрушивших всю классическую научную картину мира. В 1888 г.
Г. Герц открыл электромагнитные волны, блестяще подтвердив предсказание
Дж. Максвелла. В 1895 г. В. Рентген обнаружил лучи, получившие позднее
название рентгеновских, которые представляли собой коротковолновое
электромагнитное излучение. Изучение природы этих загадочных лучей,
способных проникать через светонепроницаемые тела, привело Дж.Дж.
Томсо-на к открытию первой элементарной частицы — электрона.
Важнейшим открытием 1896 г. стало обнаружение радиоактивности А.
Беккерелем. Изучение этого феномена началось с исследования загадочного
почернения фотопластинки, лежавшей рядом с кристаллами соли урана. Э.
Резерфорд в своих опытах показал неоднородность радиоактивного
излучения, состоявшего из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 лучей. Позже, в 1911 г. он
смог построить планетарную модель атома.
К великим открытиям конца XIX в. также следует отнести работы А.Г.
Столетова по изучению фотоэффекта, П.Н. Лебедева о давлении света. В
1901 г. М. Планк, пытаясь решить проблемы классической теории излучения
нагретых тел, предположил, что энергия излучается малыми порциями —
квантами, причем энергия каждого кванта пропорциональна частоте
испускаемого излучения. Связывающий эти величины коэффициент
пропорциональности ныне называется постоянной Планка (h). Она является
одной из немногих универсальных физических констант нашего мира и входит
во все уравнения физики микромира. Также было обнаружено, что масса
электрона зависит от его скорости.
Все эти открытия буквально за несколько лет разрушили то стройное здание
классической науки, которое еще в начале 80-х гг.
XIX в. казалось практически законченным. Все прежние представления о
материи и ее строении, движении и его свойствах и типах, форме
физических законов, пространстве и времени были опровергнуты. Это
привело к кризису физики и всего естествознания, а роме того, стало
симптомом более глубокого кризиса и всей классической науки.
Кризис физики стал первым этапом второй глобальной научной революции в
науке и переживался большинством ученых очень тяжело. Ученым казалось,
что неверным было все то, чему они учились.
В лучшую сторону ситуация начала меняться только в 20-е гг.
XX в., с наступлением второго этапа научной революции. Он связан с
созданием квантовой механики и сочетанием ее с теорией тносительности,
созданной в 1906—1916 гг. Тогда начала складываться новая
квантово-релятивистская картина мира, в которой открытия, приведшие к
кризису в физике, были объяснены.
Началом третьего этапа научной революции было овладение атомной энергией
в 40-е гг. XX в. и последующие исследования, с которыми связано
зарождение электронно-вычислительных машин и кибернетики. Также в этот
период физика передает эстафету химии, биологии и циклу наук о Земле,
начинающих создавать свои собственные научные картины мира. Следует
также отметить, что с середины XX в. наука окончательно слилась с
техникой, что, в свою очередь, привело к современной научно-технической
революции.
Главным концептуальным изменением естествознания XX в. был отказ от
ньютоновской модели получения научного знания через эксперимент к
объяснению. А. Эйнштейн предложил иную модель, в которой гипотеза и
отказ от здравого смысла как способа проверки высказывания, становились
первичными в объяснении явлений природы, а эксперимент — вторичным.
Развитие эйнштейновского подхода приводит к отрицанию ньютоновской
космологии и формирует новую картину мира, в которой логика и здравый
смысл перестают действовать. Оказывается, что твердые атомы Ньютона
почти целиком заполнены пустотой. Материя и энергия переходят друг в
друга. Трехмерное пространство и одномерное время превратились в
четырехмерный пространственно-временной континуум. Согласно этой картине
мира планеты движутся по своим орбитам не потому, что их притягивает к
Солнцу некая сила, а потому, что само пространство, в котором они
движутся, искривлено. Субатомные явления одновременно проявляют себя и
как частицы, и как волны. Нельзя одновременно вычислить местоположение
частицы и измерить ее ускорение. Принцип неопределенности в корне
подорвал ньютоновский детерминизм. Нарушились понятия причинности,
субстанции, твердые дискретные тела уступили место формальным отношениям
и динамическим процессам.
Таковы основные положения современной квантово-релятиви-стской научной
картины мира, которая становится главным итогом второй глобальной
научной революции. С ней связано создание современной (неклассической)
науки, которая по всем своим параметрам отличается от науки
классической.
5. Основные черты современного естествознания как науки
Механистичность и метафизичность классической науки сменились новыми
диалектическими установками всеобщей связи и развития. Механика больше
не является ведущей наукой и универсальным методом изучения окружающих
явлений. Классическая модель мира — часового механизма сменилась моделью
мира-мысли, для изучения которого лучше всего подходят системный подход
и метод глобального эволюционизма. Метафизические основания классической
науки, рассматривавшие каждый предмет в изоляции, вне его связей с
другими предметами, как нечто особенное и завершенное, также ушли в
прошлое.
Теперь мир признается совокупностью разноуровневых систем, находящихся в
состоянии иерархической соподчиненности. При этом на каждом уровне
организации материи действуют свои закономерности. Аналитическая
деятельность, являвшаяся основной в классической науке, уступает место
синтетическим тенденциям, системно-целостному рассмотрению предметов и
явлений объективного мира. Уверенность в существовании конечного предела
делимости материи, стремление найти конечную материальную первооснову
мира сменились убеждением в принципиальной невозможности этого и
представлениями о неисчерпаемости материи вглубь. Считается невозможным
получение абсолютной истины. Истина считается относительной,
существующей во множестве теорий, каждая из которых изучает свой срез
реальности.
Если классическая наука не видела качественной специфики Жизни и Разума
во Вселенной, то современная наука доказывает их неслучайность появления
в мире. Это на новом уровне возвращает нас к проблеме цели и смысла
Вселенной, говорит о запланированном появлении разума, который полностью
проявит себя в будущем.
Названные нами черты современной науки нашли свое воплощение в новых
теориях и концепциях, появившихся во всех областях естествознания. Среди
важнейших открытий XX в. — теория относительности, квантовая механика,
ядерная физика, теория физического взаимодействия; новая космология,
основанная на теории Большого взрыва; эволюционная химия, стремящаяся к
овладению опытом живой природы; генетика, расшифровка генетического кода
и др. Но подлинным триумфом неклассической науки, бесспорно, стали
кибернетика, воплотившая идеи системного подхода, а также синергетика и
неравновесная термодинамика, основанные на методе глобального
эволюционизма.
Ускорение научно-технического прогресса, связанное с возрастанием темпов
общественного развития, привело к тому, что потенциал современной науки,
заложенный в ходе второй глобальной научной революции, во многом
оказался исчерпанным. Поэтому современная наука снова переживает
состояние кризиса, являющегося симптомом новой глобальной научной
революции.
Начиная со второй половины XX в. исследователи фиксируют вступление
естествознания в новый этап развития — постнеклассический, который
характеризуется целым рядом фундаментальных принципов и форм
организации. В качестве таких принципов выделяют чаще всего
эволюционизм, космизм, экологизм, антропныи принцип, холизм и гуманизм.
Эти принципы ориентируют современное естествознание не столько на поиски
абстрактной истины, сколько на полезность для общества и каждого
человека. Главным показателем при этом становится не экономическая
целесообразность, а улучшение среды обитания людей, рост их
материального и духовного благосостояния. Естествознание таким образом
реально поворачивается лицом к человеку, преодолевая извечный нигилизм
по отношению к злободневным потребностям людей.
Современное естествознание имеет преимущественно проблемную,
междисциплинарную направленность вместо доминировавшей ранее
узкодисциплинарной ориентированности естественно-научных исследований.
Сегодня принципиально важно при решении сложных комплексных проблем
использовать возможности разных естественных наук в их сочетании
применительно к каждому конкретному случаю исследования. Отсюда
становится понятной и такая особенность постнеклассической науки, как
нарастающая интеграция естественных, технических и гуманитарных наук.
Исторически они дифференцировались, отпочковывались от некой единой
основы, развиваясь длительное время автономно. Характерно, что ведущим
элементом нарастающей интеграции становятся науки гуманитарные.
Анализ особенностей современного естествознания позволяет отметить такую
его принципиальную особенность, как невозможность свободного
экспериментирования с основными объектами. Иными словами, реальный
естественно-научный эксперимент оказывается опасным для жизни и здоровья
людей. Дело в том, что пробуждаемые современной наукой и техникой мощные
природные силы при неумелом обращении с ними способны привести к
тяжелейшим локальным, региональным и даже глобальным кризисам и
катастрофам.
Исследователи науки отмечают, что современное естествознание органически
срастается с производством, техникой и бытом людей, превращаясь в
важнейший фактор прогресса всей нашей цивилизации. Оно уже не
ограничивается исследованиями отдельных кабинетных ученых, а включает в
свою орбиту комплексные коллективы исследователей самых разных научных
направлений. В процессе своей исследовательской деятельности
представители различных естественных дисциплин все более отчетливо
начинают осознавать тот факт, что Вселенная представляет собой системную
целостность с недостаточно понятными законами развития и глобальными
парадоксами, в которой жизнь каждого человека связана с космическими
закономерностями и ритмами. Универсальная связь процессов и явлений во
Вселенной требует комплексного, адекватного их природе изучения и, в
частности, глобального моделирования на основе метода системного
анализа. В соответствии с этими задачами в современном естествознании
все более широкое применение получают методы системной динамики,
синергетики, теории игр, программно-целевого управления, на основе
которых составляются прогнозы развития сложных природных процессов.
Современные представления о глобальном эволюционизме и синергетике
позволяют описать развитие природы как последовательную смену
рождающихся из хаоса структур, временно обретающих стабильность, а затем
вновь стремящихся к хаотическим состояниям. Кроме того, многие природные
комплексы предстают как сложноорганизованные, многофункциональные,
открытые, неравновесные системы, развитие которых носит
малопредсказуемый характер. В этих условиях дальнейшая эволюция сложных
природных объектов оказывается принципиально непредсказуемой и сопряжена
со многими случайными факторами, могущими стать основаниями для новых
форм эволюции.
Список используемой литературы
1. Садохин, Александр Петрович Концепции современного естествознания:
учебник для студентов вузов, обучающихся по гуманитарным специальностям
и специальностям экономики и управления / А.П. Садохин. — 2-е изд.,
перераб. и доп. — М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2006.
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
