Концепции современного естествознания

УДК 50

ББК Ю251.1:5

Смолко В.А. Концепции современного естествознания: Монография.– Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2007. – 769 с.

Книга предназначена в первую очередь для студентов–гуманитариев, экономистов и юристов. Однако она будет полезна студентам других специальностей, осваивающим технические специальности и испытывающим определенные трудности в интегральной оценке достижений современного естествознания. На наш взгляд книга будет интересна для широкого круга читателей. Отпечатано с авторского оригинала.

Ил. 56, табл. 13, список лит. – 96 назв.

Одобрено учебно-методической комиссией физико-металлургического факультета.

Рецензенты: Р.К. Мысик, В.М. Колокольцев

ISBN 5-696-03023-8

2

Предисловие

Среди различных целей, для которых предназначается предисловие к книге, доминирующую роль часто играет попытка автора смягчить грядущие удары критики при помощи правильно построенной защиты, в которой совмещается чистосердечное признание недостатков своего труда с доказательством их абсолютной неизбежности.

Академик Л.А. Арцимович

В современную эпоху происходит стремительное развитие естественных наук, открываются новые факты и формируются новые концепции в математике, физике, химии, космологии, биологии и в других науках. В этом информационном потоке трудно ориентироваться и соотносить новые открытия со старыми представлениями о строении и направленности развития мира. Естественные науки и прикладные исследования развиваются так интенсивно, что человеческое сознание иногда не в силах не только переосмыслить достижения отдельных отраслей научного знания в рамках традиционно сложившейся парадигмы, но и попросту накапливать информацию и синтезировать ее.

Необъятность темы! Вот что вызывает порой забвение, порой скороговорку в отношении ряда важнейших событий, мимо которых иногда вынужден будешь проходить с сожалением, понимая, что остановись тут, увлекись и обойдены будут события еще более важные, фигуры еще более много вызывающие. Но есть явления, гипотезы, теории, концепции, мимо которых пройти нельзя, и есть люди, которых нельзя не вспомнить.

Предназначения курса «Концепции современного естествознания» состоит в формировании у студентов концептуального подхода, недопустимо учить устаревшему знанию, какими бы оговорками (студенты, мол, не поймут, нет времени и т.д.) не сопровождалось такое обучение. Речь идет об устойчивом закреплении такого образа мышления и интерпретации, который бы уберегал молодежь от всякого рода суррогатного знания, паразитирующего на различного рода мистических и так называемых новых и очевидных учениях.

Стремление постичь тайны времени, пространства и свое место во Вселенной издавна не давало покоя человеку. И уже несколько тысячелетий, не зная покоя, человеческая мысль блуждает по этим дорогам. Отправной точкой в ее странствиях всегда была Земля. Смысл жизни многих людей – преодолеть проблему предков, очистить ДНК и не создавать новых тягостных проблем, за которые будут расплачиваться потомки. Человек взаимосвязан не только с предками, потомками, другими людьми и всем человечеством, но и со всем миром, биосферой, космосом, Вселенной. Чтобы осознать свое место во Вселенной, человечеству потребова-

3

лось не одно тысячелетие. И лишь в XX столетии люди, наконец, поняли,

вкаком мире они живут. Открытие пространственно-временной структуры Вселенной явилось величайшим достижением в науке.

Вот и сегодня, как отмечает известный писатель фантаст Е.И. Парнов, человек снова «стоит на перекрестке бесконечностей». Одна дорога уводит его в мир галактик, туда, где разлетающееся вещество достигает почти световых скоростей, другая – в микромир с исчезающими масштабами расстояний и длительностей…».

Человечество живет в третьем тысячелетии, и это одно заставляет людей уделять большое внимание своему будущему и разумному осмыслению прошлого. Одной из важнейших глобальных проблем, волнующих человечество, стала проблема взаимодействия общества и природы. Законы развития природных систем тесно связаны с законами развития общества. Человеческий индивид является носителем коллективного разума и особенностей общества, в котором он живет. Общество и окружающая природная система взаимовлияют на самоорганизацию и эволюцию обеих систем. Окружающая среда представляет собой весьма сложную структуру, эволюционирующую по собственным законам. Испытывая антропогенное (обусловленное хозяйственной деятельностью человека) воздействие, среда, в свою очередь, диктует условия выживания человеку и цивилизации в целом, ограничивает темпы экономического развития и использования природных ресурсов. Поэтому, зная законы развития природных систем, легче ориентироваться в выборе пути развития человеческого общества, не поскользнуться на льду кажущейся очевидности, не споткнуться на крутых поворотах фундаментальных открытий.

Научно-технический прогресс предъявляет все более высокие требования ко всем людям, но особенно деловым. Современный деловой человек должен не только ориентироваться в достиженях науки и техники, но как бы чувствовать и предвидеть возможные варианты вложения средств

внауку. Для этого необходимо обладать запасом знаний, определяющих современный уровень культуры человека.

Вкниге рассматриваются такие концепции естествознания, которые имеют общенаучные значения, то есть основные. К ним можно отнести такие концепции, которые имеют прямое и непосредственное отношение к формированию научной картины мира, а также те, которые уже получили общенаучное, методологическое значение или приобретают его в настоящее время.

Цель книги – дать общее представление о системе и концепциях современного естествознания о происхождении и эволюции Вселенной и жизни человеческого общества и разума. В задачу ее входит не столько проведение философского анализа той или иной проблемы, сколько ото-

4

бражение конкретных знаний, полученных в естественных науках, с тем, чтобы читатель на основе полученной информации сам пришел к выводам, определяющим его видение картины мира.

Искусство правильно мыслить предполагает не только логическую последовательность, но и многое другое. И, прежде всего, стремление к истине, интеллектуальную честность, творчество и смелость, критичность и самокритичность ума, его неуспокоенность, умение опереться на предшествующий опыт, выслушать и принять другую сторону, если она права, способность аргументированно отстаивать свои собственные убеждения и т. д.

Книга построена в форме маленькой энциклопедии, поэтому краткость и концептуальность изложения сопровождаются многочисленными обзорами, обобщениями, интересными фактами, рисунками, схемами и таблицами. В книге приведены тесты, а также задачи с решениями.

Рассматриваемый курс настолько своеобразный, что он и объективно, независимо от интересов и особенностей автора, предполагает многообразие вариантов изложения. Одним из таких вариантов и является данная книга. Как сказал один мудрец: «Feci quod potui, faciant meliora potentes (лат.) – Я сделал, что мог, кто может, пусть сделает лучше».

Книга предназначена в первую очередь для студентов – гуманитариев, экономистов и юристов. Однако она будет полезна студентам других специальностей, осваивающим негуманитарные специальности и испытывающим определенные трудности в интегральной оценке достижений современного естествознания. На наш взгляд, книга будет интересна для широкого круга читателей.

5

Глава I. Статус естествознания в современном мире

О сколько нам открытий чудных находит просвещенья дух, и опыт, сын ошибок трудных, и гений, парадоксов друг, и случай, бог изобретатель.

А.С. Пушкин

1.1. Естественнонаучная и гуманитарная культура

Искусство – это я, наука – это мы.

К. Бернар

То, что мы знаем, – ограничено, а то, чего не знаем, – бесконечно.

П.С. Лаплас

Кто двигается вперед в науках, но отстает в нравственности, тот более идет назад, чем вперед.

Аристотель

На протяжении многих веков, углубляясь в изучение окружающей природы и самого себя, человек выстроил разветвленную систему достоверных и обобщенных знаний об окружающем мире – науку. Эта система включает в себя две большие подсистемы: 1) естественные науки (естествознание); 2) гуманитарные и социальные науки.

Естествознание является подсистемой науки. И в этом смысле взаимосвязано со всеми элементами культуры – религией, философией, этикой и др. С другой стороны, естествознание – самостоятельная область знания, обладающая собственными структурой, предметом и методами.

Естествознание – область человеческой деятельности, связанной с выработкой, систематизацией и развитием объективных знаний о явлениях и процессах природы. Оно включает в себя как деятельность по получению знания (наблюдение, эксперимент и др.), так и ее результат – систему научных знаний, дающих представление о естественнонаучной картине мира. Цель естествознания – описание, анализ и прогнозирование природных явлений и процессов.

В настоящее время сформировалось два подхода к выявлению истоков становления науки: интерналистский (от лат. internus – внутренний) и экстерналистский (от лат. externus – внешний). Интерналистский подход основывается на тезисе, что становление и развитие науки определяется не внешними, а внутренними процессами, ей имманентными; в рамках экстерналистского подхода генезис научного знания связывается с особенностями социально-экономических условий становления науки [1, 2, 3, 4].

На различных этапах исторического развития цивилизации доминиро-

6

вали те или иные факторы, определяющие динамику становления научного знания. Наука проходила свой исторический путь от мифа к логосу (от греч. logos – мысль, разум).

Мифологически-религиозная форма познания – одна из первых ступеней рационального подхода к бытию, форма перехода хаоса к космосу, т.е. к выявлению умозрительных и обобщенных закономерностей развития природы. Обратный процесс – разложение космоса на отдельные элементы (выявление локальных божеств) – обусловил возникновение политеизма (от греч. poly – много, многое; teos – бог) как антропоморфной (от греч. anthropos – человек) формы интерпретации реальности.

Разграничение преднауки («протонауки») и науки в полном смысле этого слова сделать не так просто. Кумулятивная модель развития науки исходит из того, что современное знание есть результат предшествующих достижений, внесших свой вклад в познавательный процесс.

Для человека эпохи Возрождения характерен антропоцентризм – воззрение, в соответствии с которым человек рассматривается как центр и высшая цель мироздания, основанное на пантеизме (от. греч. pan – все; theos – бог), отождествлении божественного начала и природы. Человек выступает как демиург (от греч. demiurgos – мастер, творец), познающий и преобразовывавший объективную реальность. Если наука эпохи Возрождения еще ищет в гармонии человека и природы «божественные знаки», то наука Нового времени (XVII – XVIII вв.) уже обосновывает антропоцентризм в рамках эмпиризма и рационализма [5, 6].

Вэпоху Нового времени формулируются основные альтернативные теории классического естествознания – эмпиризм и рационализм, которые стали основой современного научного знания.

Существуют две концепции развития научного знания. Согласно одной из них развитие науки является кумулятивным процессом, обусловленным накоплением твердо установленных истин как на эмпирическом (экспериментальном), так и на рационалистском (теоретическом) уровнях.

Согласно альтернативной концепции развитие научного знания осуществляется через феномен «научная революция». Понятие «революция» (от франц. revolution) означает коренной переворот, скачкообразный переход системы из одного качественного состояния в другое.

Всередине XX века значительный резонанс приобрела концепция научных революций, предложенная американским философом науки Т. Куном (1922 – 1996). Для изучения динамики научного знания он ввел в научное обращение ряд понятий («парадигма», «нормальная наука» и др.). Парадигма в рамках «нормальной науки», т.е. в процессе исследования, опирающегося на прошлые научные достижения, признаваемые научным сообществом, принимается без обоснований и доказательств. Ученый

7

действует в рамках парадигмы, которая выполняет одновременно и познавательную, и нормативную функции.

Научная революция – это смена парадигмы, которая коренным образом изменяет традиционные ориентиры и установки для деятельности в сфере науки. При этом радикально изменяются характер научной проблемы, специфика научных аргументов, совокупность требований как к познавательной деятельности, так и к ее результатам. В рамках парадигмы создаются и обосновываются собственные познавательные критерии.

В науке существуют три типа революций:

1.микрореволюции, затрагивающие обширные разделы в отдельных науках (скажем, революция в химии, произведенная А. Лавуазье (1743 – 1794 гг.) и связанная с отказом от «теории флогистона», оказала существенное воздействие не только на представления о горении, но и на динамику развития химической науки);

2.локальные революции, т.е. существенные изменения в рамках конкретных фундаментальных наук (например, открытие превращения энергии Р. Майером (1814 – 1878 гг.), отказ от «теплородной теории» привели

кобоснованию процессов превращения энергии из одной формы в другую);

3.глобальные научные революции, затрагивающие всю систему научного знания, его основные параметры и парадигмы.

На ранних этапах существования наук гуманитарная и естественнонаучная отрасли знания развивались совместно. Это было возможно, т.к. знания были скудными и поверхностными, представления об окружающем мире имели умозрительный характер; носителями всей совокупности знаний были одни и те же люди, например, Демокрит и др. Затем произошла неизбежная специализация интеллектуального труда, которая разделила эти два направления и проявилась в дифференциации наук.

Объектами изучения в естественных науках стали все формы неживой природы и простейшие формы живой природы. Объектами изучения в гуманитарных и социальных науках явились наиболее сложные формы живой природы, так или иначе совместные с человеком, человеческое сознание, творчество, общественные явления, а также идеальные системы, созданные человеком (языки, право, религия и т.д.). В связи с этим стали говорить о формировании двух различных культур: естественнонаучной и гуманитарной.

Естественнонаучная культура – это совокупный результат развития естествознания: это фактические знания и теории (которые постоянно расширяются и совершенствуются), это высокие технологии (результат целенаправленного применения достижений естествознания); это вся методология естествознания и особый стиль мышления, выработанный в хо-

8

де его развития; это, наконец, определенные моральные ценности, сложившиеся в среде ученых-естественников (стремление к объективности, независимость, отстраненность от конъюнктурных соображений и т.д.). Аналогично можно наполнить конкретным содержанием и понятие «гуманитарная культура», не забывая при этом, что искусство наряду с наукой также является формой отображения и познания человеком самого себя. Существенной спецификой гуманитарной культуры является разновариантность представлений, оценок и позиций, обусловленных разнообразием интересов и другими субъективными факторами.

Между этими двумя слоями культуры накопились противоречия, связанные с различием в традициях, целях и методах естествознания и гуманитарного знания, с несовпадением оценок тех или иных достижений на- учно-технического прогресса возможных тенденций развития общества и др. Такие противоречия составляют существо так называемой проблемы двух культур. Этой проблемы не было и не могло быть на этапе первоначального развития наук.

В мае 1959 г. в Кембриджском университете (Англия) Ч.П. Сноу прочитал лекцию «Две культуры и научная революция», которая вызвала продолжительную и острую научную дискуссию, охватившую многие страны. Главная мысль лекции сводилась к утверждению того, что между традиционной гуманитарной культурой европейского запада и новой, так называемой «научной культурой», производной от научно-технического прогресса XX в., растет с каждым годом катастрофический разрыв. В результате взаимонепонимания между учеными и «литературными интеллектуалами», переживающими трагедию отчуждения, в современном мире все более возрастает их прямая враждебность. В СССР обсуждались вопросы: необходима ли «ветка сирени» в космосе? Нужны ли «лирики», т.е. представители гуманитарного знания, в космический век, когда «физики в почете»? По мнению Сноу это может вообще привести к гибели человеческой культуры, если не принять радикальных мер для реорганизации образовательной системы, в частности мер, дающих возможность сблизиться страдающим от излишнего практицизма физикам и индиви- дуалистам-интеллектуалам.

На современном этапе эволюции общества во все возрастающей степени начинает проявляться неплодотворность существующего разделения культур. Культура – это проявление креативного, т.е. творческого начала в человеческой личности, раскрытие ее возможностей, ее общественной значимости, синтез ее способностей и функций. Вот почему сближение науки и гуманитарных областей человеческой деятельности не только естественно, но и объективно закономерно, так как в их основе лежит единое начало – творчество. Сложные современные проблемы человеческой

9

цивилизации требуют комплексного, многостороннего подхода, совместной работы специалистов-естественников и гуманитариев. Но совместная работа и просто взаимопонимание оказываются невозможными – слишком различны типы мышления, выработанные методы и традиции.

Многие крупные мыслители давно угадывали тенденцию к сближению и сотрудничеству двух культур, видели дополнительность научного метода по отношению к гуманитарному знанию и искусству. Эта дополнительность хорошо подмечена замечательным русским поэтом В. Брюсовым: «Метод науки... – анализ; метод искусства – синтез. Наука идет путем сравнений, сопоставлений, соотношений, пытается разложить явления мира на их составляющие элементы. Искусство путем аналогий жаждет связать элементы мира в некоторое целое. Наука, следовательно, дает те элементы, из которых творит художник, и искусство начинается там, где наука останавливается». На отмеченной дополнительности базируется все более возрастающее взаимопроникновение различных направлений научного знания, взаимодействия двух культур. Взаимодействие, взаимопроникновение и, наконец, интеграция (иногда употребляют термин «конвергенция» от латинского convergere – приближаться) естествознания и гуманитарного знания носит исключительно позитивный характер. Конвергенция проявляется как взаимодополнение инструментария двух областей знания, проникновение естественнонаучных методов в гуманитарную область и проникновение целостного мировидения в естественнонаучную сферу.

Объективную основу интеграции знания составляет единство материального мира, принципиальная общность основных свойств материи и законов ее развития на всех структурных уровнях организации и во всех формах движения.

Все заметнее объективизация конкретных гуманитарных исследований, использование инструментария естественных наук для получения информации, имеющей ценность в гуманитарном знании, его математизация, использование некоторых аналогий природных и социальных явлений при построении общих математических моделей. В частности, применение количественных методов сегодня не редкость не только в традиционно использующих их экономике или социологии, но и в лингвистике, филологии, искусствоведении. Характерным становится использование инструментальных методов и методологических приемов естествознания в некоторых областях истории (физические, химические, биологические и геологические методы датирования идентификации археологических объектов и др.). В юридическую практику всё более внедряются технические методы и устройства, основанные на последних достижениях науки. Делаются попытки использования естественнонаучной методики построения

10