Лекция 1.
1. Общая характеристика современной естественно-научной картины мира
2. Основные открытия XX века в области естествознания
1. Общая характеристика современной естественно-научной картины мира
Научная картина мира - это целостная система представлений об общих свойствах и закономерностях природы, возникшая в результате обобщения основных естественнонаучных понятий и принципов.
Важнейшие элементы структуры научной картины мира - междисциплинарные концепции, образующие ее каркас. Концепции, лежащие в основе научной картины мира, являются ответами на сущностные основополагающие вопросы о мире. Эти ответы меняются с течением времени, по мере эволюции картины мира, уточняются и расширяются, однако сам "вопросник" остается практически неизменным по крайней мере со времен мыслителей классической Древней Греции.
Каждая научная картина мира обязательно включает в себя следующие представления:
о материи (субстанции);
о движении;
о пространстве и времени;
о взаимодействии;
о причинности и закономерности;
космологические представления.
Каждый из перечисленных элементов изменяется по мере исторической смены научных картин мира.
Современная естественно-научная картина мира, которую еще называют и эволюционной картиной мира является результатом синтеза систем мира древности, античности, гео- и гелиоцентризма, механистической, электромагнитной картин мира и опирается на научные достижения современного естествознания.
В своем развитии естественно-научная картина мира прошла ряд этапов (табл.1).
Таблица 1
Основные этапы становления современной естественно-научной картины мира. Этап истории Научная картина мира
4000 лет до н.э. Научные догадки египетских жрецов, составление солнечного календаря.
3000 лет до н.э. Предсказание солнечных и лунных затмений китайскими мыслителями.
2000 лет до н.э. Разработка семидневной недели и лунного календаря в Вавилоне.
VIII в. до н.э. Первые представления о единой естественно-научной картине мира в античный период. Возникновение представлений о материальной первооснове всех вещей.
VII в. до н.э. Создание математической программы Пифагора-Платона.
VI в. до н.э. Атомистическая физическая программа Демокрита-Эпикура.
V в. до н.э. Континуалистическая физическая программа Анаксагора-Аристотеля.
II в. до н.э. Изложение геоцентрической системы мира К. Птолемеем в сочинении "Альмагест".
1543 г. Гелиоцентрическая система строения мира польского мыслителя Н. Коперника.
XVII в. Становление механистической картины мира на основе законов механики И. Келлера и И. Ньютона.
XIX в. Возникновение электромагнитной картины мира на основе трудов М. Фарадея и Д. Максвелла.
XX в. Становление современной естественно-научной картины мира.
Современное естествознание представляет окружающий материальный мир нашей Вселенной однородным, изотропным и расширяющимся. Материя в мире находится в форме вещества и поля. По структурному распределению вещества окружающий мир разделяется на три большие области: микромир, макромир и мегамир. Между структурами существуют четыре фундаментальных вида взаимодействий: сильное, электромагнитное, слабое и гравитационное, которые передаются посредством соответствующих полей. Существуют кванты всех фундаментальных взаимодействий.
Если раньше последними неделимыми частицами материи, своеобразными кирпичиками, из которых состоит природа, считали атомы, то впоследствии были открыты электроны, входящие в состав атомов. Позднее было установлено строение ядер атомов, состоящих из протонов (положительно заряженных частиц) и нейтронов.
В современной естественно-научной картине мира наблюдается теснейшая связь между всеми естественными науками, здесь время и пространство выступают как единый пространственно-временной континиум, масса и энергия взаимосвязаны, волновое и корпускулярное движения, в известном смысле, объединяются, характеризуя один и тот же объект, наконец, вещество и поле взаимопревращаются. Поэтому в настоящее время предпринимаются настойчивые попытки создать единую теорию всех взаимодействий.
Как механистическая, так и электромагнитная картины мира были построены на динамических, однозначных закономерностях. В современной картине мира вероятностные закономерности оказываются фундаментальными, не сводимыми к динамическим. Случайность стала принципиально важным атрибутом. Она выступает здесь в диалектической взаимосвязи с необходимостью, что и предопределяет фундаментальность вероятностных закономерностей.
Научно-техническая революция, развернувшаяся в последние десятилетия, внесла много нового в наши представления о естественно-научной картине мира. Возникновение системного подхода позволило взглянуть на окружающий мир как на единое, целостное образование, состоящее из огромного множества взаимодействующих друг с другом систем. С другой стороны, появление такого междисциплинарного направления исследований, как синергетика, или учение о самоорганизации, дало возможность не только раскрыть внутренние механизмы всех эволюционных процессов, которые происходят в природе, но и представить весь мир как мир самоорганизующихся процессов.
В наибольшей мере новые мировоззренческие подходы к исследованию естественно-научной картины мира и его познания коснулись наук, изучающих живую природу, например биологии.
Революционные преобразования в естествознании означают коренные, качественные изменения в концептуальном содержании его теорий, учений и научных дисциплин при сохранении преемственности в развитии науки и, прежде всего ранее накопленного и проверенного эмпирического материала. Среди них в каждый определенный период выдвигается наиболее общая или фундаментальная теория, которая служит парадигмой, или образцом, для объяснения фактов известных и предсказания фактов неизвестных. Такой парадигмой в свое время служила теория движения земных и небесных тел, построенная Ньютоном, поскольку на нее опирались все ученые, изучавшие конкретные механические процессы. Точно так же все исследователи, изучавшие электрические, магнитные, оптические и радиоволновые процессы, основывались на парадигме электромагнитной теории, которую построил Д.К. Максвелл. Понятие парадигмы для анализа научных революций подчеркивает важную их особенность - смену прежней парадигмы новой, переход к более общей и глубокой теории исследуемых процессов.
Все прежние картины мира создавались как бы извне - исследователь изучал окружающий мир отстраненно, вне связи с собой, в полной уверенности, что можно исследовать явления, не нарушая их течения. Такова была веками закреплявшаяся естественно-научная традиция. Теперь научная картина мира создается уже не извне, а изнутри, сам исследователь становится неотъемлемой частью создаваемой им картины. Очень многое нам еще неясно и скрыто от нашего взора. Тем не менее, сейчас перед нами раскрывается грандиозная гипотетическая картина процесса самоорганизации материи от Большого взрыва до современного этапа, когда материя познает себя, когда ей присущ разум, способный обеспечить ее целенаправленное развитие.
Наиболее характерной чертой современной естественно-научной картины мира является ее эволюционность. Эволюция происходит во всех областях материального мира в неживой природе, живой природе и социальном обществе.
Современная естественно-научная картина мира необыкновенно сложна и проста одновременно. Сложна потому, что способна поставить в тупик человека, привыкшего к согласующимся со здравым смыслом классическим научным представлениям. Идеи начала времени, корпускулярно-волнового дуализма квантовых объектов, внутренней структуры вакуума, способной рождать виртуальные частицы, - эти и другие подобные новации придают нынешней картине мира немножко "безумный" вид, что впрочем, является преходящим (когда - то и мысль о шарообразности Земли тоже выглядела совершенно "безумной").
Но в то же самое время эта картина величественно проста и стройна. Эти качества придают ей ведущие принципы построения и организации современного научного знания:
системность,
глобальный эволюционизм,
самоорганизация,
историчность.
Данные принципы построения современной научной картины мира в целом соответствуют фундаментальным закономерностям существования и развития самой Природы.
Системность означает воспроизведение наукой того факта, что наблюдаемая Вселенная предстает как наиболее крупная из всех известных нам систем, состоящая из огромного множества элементов (подсистем) разного уровня сложности и упорядоченности.
Системный способ объединения элементов выражает их принципиальное единство: благодаря иерархическому включению систем разных уровней друг в друга любой элемент системы, оказывается, связан со всеми элементами всех возможных систем. (Например: человек - биосфера - планета Земля - Солнечная система - Галактика и т.д.). Именно такой принципиально единый характер демонстрирует нам окружающий мир. Таким же образом организуется соответственно и научная картина мира, и создающее ее естествознание. Все его части ныне теснейшим образом взаимосвязаны - сейчас практически уже нет ни одной "чистой" науки, все пронизано и преобразовано физикой и химией.
Глобальный эволюционизм ‑ это признание невозможности существования Вселенной и всех порождаемых ею менее масштабных систем вне развития, эволюции. Эволюционирующий характер Вселенной также свидетельствует о принципиальном единстве мира, каждая составная часть которого есть историческое следствие глобального эволюционного процесса, начатого Большим взрывом.
Самоорганизация ‑ это наблюдаемая способность материи к самоусложнению и созданию все более упорядоченных структур в ходе эволюции. Механизм перехода материальных систем в более сложное и упорядоченное состояние, по-видимому, сходен для систем всех уровней.
Эти принципиальные особенности современной естественно-научной картины мира и определяют в главном ее общий контур, а также сам способ организации разнообразного научного знания в нечто целое и последовательное.
Однако у нее есть и еще одна особенность, отличающая ее от прежних вариантов. Она заключается в признании историчности, а, следовательно, принципиальной незавершенности настоящей, да и любой другой научной картины мира. Та, которая есть сейчас, порождена как предшествующей историей, так и специфическими социокультурными особенностями нашего времени. Развитие общества, изменение его ценностных ориентаций, осознание важности исследования уникальных природных систем, в которые составной частью включен и сам человек, меняет и стратегию научного поиска, и отношение человека к миру.
Но ведь развивается и Вселенная. Конечно, развитие общества и Вселенной осуществляется в разных темпоритмах. Но их взаимное наложение делает идею создания окончательной, завершенной, абсолютно истинной научной картины мира практически неосуществимой.