- •Хрестоматия по курсу «концепции современного естествознания»
- •Оглавление
- •Раздел I. Наука и культура 5
- •Раздел II. Становление классического естествознания 106
- •Раздел III. Неклассическое естествознание 162
- •Раздел I. Наука и культура Михаэль Хагнер
- •История науки
- •Внутри и снаружи
- •История науки ради воспоминания
- •История науки и две культуры
- •«Повороты»
- •Научные культуры
- •Науки о культуре и история науки
- •Контрольные вопросы
- •Ганс Селье
- •От мечты к открытию: Как стать ученым? Оригинальность
- •Независимость мышления
- •Непредубежденность
- •Воображение
- •Интуиция
- •Интеллект
- •Память и опыт
- •Сосредоточенности
- •Абстракция
- •Честность перед самим собой
- •Р. У. Сервис1
- •Контакт с природой
- •Технические навыки
- •Оценка результатов наблюдения
- •Что следует делать? Выбор проблемы
- •Что такое открытие?
- •Что мы подразумеваем под «известным»?
- •Видение и открытие
- •Простота и сложность
- •Сложность явления и сложность обусловливающих его причин
- •Прогнозирование значимости открытие и его развитие
- •Контрольные вопросы
- •Дэвид Дойч
- •Глава 13. Четыре нити
- •Терминология
- •Контрольные вопросы
- •Раздел II. Становление классического естествознания Николай Коперник (1473–1543)
- •Контрольные вопросы
- •Чарльз Дарвин
- •Происхождение видов путем естественного отбора или сохранения благоприятных пород в борьбе за жизнь Предисловие
- •Контрольные вопросы
- •Хал Хеллман
- •Ньютон против Лейбница. Битва титанов
- •Одновременные открытия
- •Основы дифференциального исчисления
- •Пробный выстрел
- •Альянсы
- •Королевское общество
- •Другие факторы
- •Философия и религия
- •Финал битвы
- •Контрольные вопросы
- •Бульдог Дарвина против Елейного Сэма Эволюционные войны
- •Часть 1: XIX век
- •На поле сражения
- •Религия
- •Возражения
- •Часть 2: XX век
- •Обезьяний процесс
- •Постоянное притеснение
- •Еще один этап борьбы
- •Хождение вокруг да около и проблема сложности
- •Контрольные вопросы
- •Альфред Вегенер
- •Возникновение материков и океанов теория перемещения
- •Контрольные вопросы
- •Раздел III. Неклассическое естествознание Вернер Гейзенберг
- •Критика и контрпредложения в отношении копенгагенской интерпретации квантовой теории
- •Квантовая теория и строение материи
- •Контрольные вопросы
- •Паул Девис
- •Действительность и мир квантов Лабиринт парадоксов
- •Эксперимент Эйнштейна – Подольского – Розена
- •Крушение наивного представления о реальности
- •Причуды квантовой реальности
- •Ископаемые космоса Происхождение элементов
- •Реликты первой секунды
- •Происхождение вещества
- •Тво приходит на помощь
- •Чем вызван Большой взрыв? Парадокс возникновения
- •Поиск антигравитации
- •Инфляция: объяснение Большого взрыва
- •Успехи теории инфляции
- •Вселенная, создающая сама себя
- •Бесплатный ленч?
- •Контрольные вопросы
- •Брайан Грин
- •Глава 8. Измерений больше, чем видит глаз
- •Иллюзия привычного
- •Идея Калуцы и уточнение Клейна
- •Взад и вперед по Садовому шлангу
- •Объединение в высших измерениях
- •Современное состояние теории Калуцы – Клейна
- •Дополнительные измерения и теория струн
- •Некоторые вопросы
- •Физические следствия дополнительных измерений
- •Как выглядят свернутые измерения?
- •Глава 12. За рамками струн: в поисках м‑теории
- •Краткое изложение результатов второй революции в теории суперструн
- •Приближенный метод
- •Классический пример теории возмущений
- •Использование теории возмущений в теории струн
- •Приближает ли к ответу приближение?
- •Уравнения теории струн
- •Дуальность
- •Мощь симметрии
- •Дуальность в теории струн
- •Предварительные итоги
- •Супергравитация
- •Проблески м‑теории
- •М‑теория и паутина взаимосвязей
- •Общая панорама
- •Сюрприз в м‑теории: демократия в протяжении
- •Помогает ли это в неразрешенных вопросах теории струн?
- •Контрольные вопросы
- •Хал Хеллман Джохансон против Лики Недостающее звено
- •Недостающее звено
- •Луис Упорный
- •Олдувайское ущелье
- •Ричард Лики
- •На сцене появляется Люси
- •Действие и противодействие
- •Что мы понимаем под «человеком»?
- •Новые находки
- •Отправные точки
- •Возникающие объекты
- •Рибонуклеиновые кислоты
- •Калибровки
- •Трудности
- •Новая техника: мечение аминокислот
- •От микросомы к рибосоме
- •Представление о рибосоме как о комплексе из двух элементов
- •От эукариот к бактериям, от биохимии к молекулярной биологии
- •Заключение: история эпистемических вещей
- •Контрольные вопросы
- •Герман Хакен (род. 1927 г.)
- •Синергетика мозга
- •1. Введение
- •2. Мозг как черный ящик
- •Структура и функция: микроскопическое описание
- •3. Теории: Искусственный Интеллект
- •4. Синергетический подход к мозгу
- •Динамика одного параметра порядка
- •5. Последние замечания и перспективы
- •Контрольные вопросы
- •Хрестоматия по курсу «Концепции современного естествознания»
- •610002, Г. Киров, ул. Красноармейская, д. 26
- •6 10002, Г. Киров, ул. Ленина, д. 111, т. (8332) 673674
Философия и религия
На данном этапе нашего повествования вражда кое в чем начинает походить на противостояние Валлиса и Гоббса, поскольку в значительной степени разногласия между ними объяснялись различием их взглядов как на философию, так и на религию. Хотя Ньютон с 1669 г. занимался алхимией, он мог эту часть своей жизни четко отделить от математической физики. Для мира науки он был абсолютным эмпириком. В «Началах» Ньютон изложил единое математическое объяснение таких далеких друг от друга понятий, как движение планет, изменение приливов, качание маятника и падение яблока. Благодаря такому титаническому труду наконец были связаны законы земной и небесной механики. Такой научный подвиг хотел совершить Галилей, но ему это не удалось.
Единой движущей силой всех этих действий была сила тяжести. Ньютон намеренно не пытался объяснить, что это такое, – окончательное объяснение нам только предстоит сделать. Но в основе использования данного термина лежало принятие концепции «дальнодействия»1.
Понятием дальнодействия начали пользоваться также в исследованиях электричества и магнетизма, поскольку все их явления согласуются с законом всемирного тяготения (см. сноску 1), на котором Ньютон основывал всю свою работу. Другими словами, эту концепцию можно было описать математически, и именно благодаря этому она получила такое распространение в мире науки.
Но математики и философы на континенте никак не могли принять идею дальнодействия (в данном случае притяжения). Лейбницу нужна была какая‑то невидимая материя в пространстве, которая объяснила бы движение планет. Теперь вы понимаете, насколько были взаимосвязаны наука и метафизика того времени. Казалось бы, Лейбниц был метафизиком, и тем не менее и ему, и его коллегам явление дальнодействия казалось слишком таинственным, оно обладало «фантастическими схоластическими качествами». Ученые считали это большим шагом назад. И вместе с тем они критиковали Ньютона за то, что тот не пытался объяснить, что такое сила тяжести и как она действует.
Делая вывод относительно различия во взглядах между ним и Лейбницем, Ньютон писал: «Необходимо принимать во внимание, что философии этих двух джентльменов во многом разнятся. Один [он сам] отталкивается от результатов проведенных экспериментов и изученных явлений и останавливается там, где подобных свидетельств недостаточно. Второй поглощен гипотезами и развивает их... Первый из‑за недостаточного количества эксперментов не может утверждать, вызывается ли сила тяжести механическими причинами; другой же заявляет, что это не механическое явление, а непрерывное чудо» [31].
Были и другие, крайне неприятные различия. И Лейбниц, и Ньютон были чрезвычайно религиозными людьми но они во многом расходились во взглядах на роль Бога во Вселенной. Если Вселенная на самом деле действует по строгим механическим принципам, говорил Ньютон, то ее можно представить в виде часов, которые Бог завел в начале творения.
Однако он опасался, что, если эти часы дальше идут уже без божественной помощи, тогда исчезает необходимость в самом Боге. Если Бог всего лишь завел механизм и больше ни во что не вмешивался, то чего можно добиться молитвой? Например, Ньютон считал, что некоторые необъяснимые аномалии в движениях планет могут накапливаться и в конечном итоге привести к хаосу во всей Солнечной системе. В таком случае, утверждал он, Бог снова вмешается и вернет в мир порядок.
В свою очередь Лейбниц высмеивал идею о том, что Бог – всего лишь помощник астронома. Он полагал, что Вселенная, работающая как часы и требующая периодического завода, – понятие неприемлемое и умаляет совершенство Бога.
Такая вера в совершенство Бога и Вселенной играла ключевую роль в философии Лейбница. Он был убежден, что Бог сделал тщательный выбор среди бесконечного числа миров, остановившись на том, который показался ему самым подходящим. Поэтому наш мир, возможно, и не совершенен, но он лучший из всех возможных. Как мы увидим в следующей главе, эту идею яростно высмеивал Вольтер.
Мнения обоих ученых о Гоббсе тоже были противоположными: Лейбниц считал философские взгляды Гоббса полезными и близкими к его собственным; Ньютон ненавидел их. (Вспомните, что он пренебрежительно называл Локка «гоббсистом».) Но для современного читателя самым интересным аспектом диспута остается различное восприятие Лейбницем и Ньютоном времени и пространства. Для Ньютона пространство и время – это абсолютные и реальные величины. Они существуют независимо от человеческого сознания. Это и заложило прочную основу того, что сейчас известно под названием «классической физики», и до появившейся в XX веке теории относительности физика существовала именно в изложении Ньютона.
Лейбниц воспринимал пространство и время совершенно иначе. Он считал, что если бы они были абсолютными и реальными, то не зависели бы от Бога, а кроме того, ограничивали бы его возможности, т. е. Бог не мог бы их никак контролировать. И снова складывалось впечатление, что эмпирик Ньютон спорит с метафизиком Лейбницем.
И все же неэмпирические взгляды Ньютона тоже часто давали о себе знать. Например, в одном из первых изданий своей «Оптики» он предположил, что пространство – это своего рода «орган чувственного восприятия» Бога. Вскоре Ньютон изменил мнение и попытался отозвать проданные экземпляры книги, чтобы заменить это утверждение новым. Один из первых экземпляров все же оказался в распоряжении Лейбница, и тот разнес книгу в пух и прах. Нужны ли Богу органы чувств, чтобы воспринимать мир?
Кроме того, Лейбниц указывал на то, что называл антихристианским влиянием «Начал». Смириться с этим Ньютону было сложнее, чем со всей враждой из‑за дифференциального исчисления, отчасти потому, что не только Лейбниц разделял это мнение. Пиетист1 Фрэнк говорил, что не сможет сделать хороших христиан из студентов изучающих геометрию, а некий Уэсли бросил изучение математики из‑за боязни превратиться в атеиста [32].
У идеи Лейбница о пространстве и времени были интересные следствия. Для него время и пространство – это порядок или отношение. Пространство – «порядок сосуществования», время – «порядок последовательности». Если бы за одну ночь все тела во Вселенной вдвое увеличились в размере, спрашивал Лейбниц, то разве наутро мы бы заметили какую‑то разницу? Он утверждал, что нет: если бы размер нашего тела тоже увеличился вдвое, мы бы никак не могли ощутить перемену. И это было сказано в самом начале XVIII века!
«Он был настолько глубоким человеком, – писал историк Пресервд Смит, – что его доктрины можно было охватить в полной мере только с появлением теории относительности» [33]. Физике понадобилось два столетия, чтобы осознать эти релятивистские взгляды Лейбница, которые пригодились для Эйнштейна и других релятивистов.
Лейбниц даже спорил с Ньютоном в том, что материя состоит их твердых, «массивных» частиц. Их он заменил понятием монад2 – частиц без размеров, деталей или конфигурации, но которые вместе с тем обладают способностью к восприятию в различной степени. Для закоренелого реалиста эти монады кажутся невероятной метафизикой. Ньютон пренебрежительно называл их «таинственными движениями». Но даже «таинственные движения» намного ближе подходят к понятию атома из квантовой механики, чем «массивные» частицы Ньютона.
Историки науки иногда задаются вопросом, не было бы лучше, если бы оба ученых работали вместе. Но в определенном смысле именно это они и делали, ведь идеи одного стимулировали другого. Хотя на многие вопросы и смотрели с разных точек зрения, спор из‑за дифференциального исчисления связал их вместе и развился в то, что известно теперь как современная физика.