Современная эволюционная картина мира о законах. Пространство и время в эволюции картины мира

Образ и мысль

Иван Рабузин. Рождение мира

· Рассмотрите репродукцию картины. Как вы думаете, о чем это произведение может поведать зрителю?

· Попробуйте рассказать о том, как представляет происхождение мира художник? А как представляете его вы? Сравните обе версии рождения Вселенной. В чем вы согласитесь с И. Рабузиным, а что отличает ваши взгляды?

· Вернитесь к иллюстрации, с которой начиналась первая глава, и еще раз рассмотрите ее. Сравните две репродукции. Какие предположения возникли у вас по поводу того, почему авторы учебника поместили эти иллюстрации в начале и конце учебника? Обоснуйте свое мнение и сравните его с мнениями одноклассников.

Наблюдая за природой в течение нашей жизни, может показаться, что она остается неизменной, если не считать периодически повторяющихся сезонных изменений. Однако научные исследования показывают, что в природе существует однонаправленное движение, связанное с постоянным усложнением мира. Такое движение называется эволюцией.

Согласно современным естественно-научным представлениям наша Вселенная существовала не вечно, а «родилась» около 14 млрд лет тому назад. С тех пор и до наших дней происходила постоянная эволюция, связанная с образованием все более сложных структур. И время, когда человек – результат такой эволюции, – стал настолько разумным, что начал осознавать законы природы, на самом деле лишь крохотный миг в жизни Вселенной.

В XX в. стало ясно, что человек разумный значительно ускорил развитие нашей планеты. В настоящее время эволюция Земли неразрывно связана с эволюцией цивилизации. Такое взаимосвязанное течение эволюции нашей планеты и общества было названо коэволюцией.

§ 66. Между порядком и хаосом

Урок-лекция

Две опасности не перестанут угрожать миру:

порядок и беспорядок.

П. Валери

Какие процессы в макромире являются необратимыми? Что характерно для подобных процессов? Что называют самоорганизацией? Как проявляется самоорганизация в природе?

Самоорганизация. Синергетика.

Вихрь" href="/text/category/vihrmz/" rel="bookmark">вихри в атмосфере нашей планеты – циклоны и антициклоны (рис. 123).

Рис. 123. Фотография циклона, снятая с космического аппарата

В целом Солнце освещает Землю достаточно равномерно. Периодичность внешнего воздействия связана лишь с вращением Земли вокруг Солнца и Земли вокруг своей оси. С этим связано изменение температуры в течение суток и в течение года. Однако образование циклонов и антициклонов не связано напрямую с такой периодичностью. Существование этих вихрей во многом похоже на жизнь организмов – они рождаются, живут, передвигаясь по планете и принося нам хорошую или плохую погоду, и умирают. Заметим, что, несмотря на то, что эти процессы достаточно хорошо изучены, ученые не могут предсказать время возникновения того или иного вихря, и, соответственно, сделать долгосрочный прогноз погоды. Более того, законы синергетики говорят, что, по-видимому, такие предсказания невозможны в принципе, так как процессы образования подобных вихрей носят случайный характер и не могут быть точно предсказаны. Оказывается, законы, которым подчиняются процессы во Вселенной, едины, и подобные вихри наблюдаются и на других планетах, например, большое красное пятно на Юпитере, которое является настолько устойчивым образованием, что наблюдается уже сотни лет (рис. 124).

Рис. 124. Фотография большого красного пятна на Юпитере

Вихревые движения возникают и в потоках жидкости, движущейся с достаточно большой скоростью, соответствующее движение жидкости называется турбулентным.

Автоколебания возникают и при некоторых химических процессах. Классическим примером химической реакции этого типа является реакция Белоусова – Жаботинского – взаимодействие серной кислоты, малоновой кислоты, сульфата церия (Се) и бромида калия. В процессе этой реакции ионы Се4+, находящиеся в растворе периодически превращаются в ионы Се3+ и затем обратно. Внешне это проявляется в периодическом изменении цвета раствора. В зависимости от концентрации растворенных веществ период колебаний варьируется от 2 до 100 с.

Естественно, автоколебания присущи не только неживой природе. В живой природе они происходят как на уровне организма – биение сердца, периодическое непроизвольное сокращение мышц и т. д., так и на более высоком уровне, например на уровне биогеоценоза. Примером являются синхронные колебания популяций зайцев и рысей, наблюдавшиеся, в частности, на протяжении 100 лет в Канаде (см. рис. 5 из § 37).

До сих пор шла речь о макроструктурах, т. е. о структурах в макромире. Однако структуры наблюдаются и в мегамире. Поскольку время образования таких структур значительно превышает время существования человеческой цивилизации, мы не можем наблюдать их самообразование. Наблюдаются лишь процессы разрушения, например, взрыв сверхновой звезды, и образование на ее месте Крабовидной туманности. Тем не менее, современные гипотезы, подтвержденные расчетами в рамках соответствующих математических моделей, говорят о том, что структуры мегамира (звезды, галактики) также образовались из однородного на начальной стадии вещества Вселенной, и процесс образования таких структур продолжается и в настоящее время. О единстве законов самоорганизации можно судить по внешнему сходству циклонов и спиральных галактик (см. фотоснимки галактик из § 30).

В природе постоянно и повсеместно происходят как процессы образования новых структур (самоорганизация), так и процессы разрушения структур. Несмотря на то, что внешние проявления процессов самоорганизации существенно различаются, все они обладают схожими качественными особенностями, что позволяет описывать их одинаковыми математическими уравнениями.

○ 1. В чем сходство процессов самоорганизации в живой и неживой природе?

○ 2. Почему облака не равномерно распределены в атмосфере?

● 3. Исследования в синергетике показывают применимость законов самоорганизации для общества. Можете ли вы привести примеры самоорганизации в общественных процессах?

§ 67. Самоорганизация. Причины и условия

Урок-лекция

Жизнь создает порядок.

Порядок же бессилен создать жизнь.

А. де Сент-Экзюпери

Какими характерными свойствами обладают системы, способные к самоорганизации? Каков механизм самоорганизации?

Открытые системы. Нелинейность. Разрастание флуктуаций.

Колебательный контур. Электромагнитные колебания. Виды теплопередачи: теплопроводность, конвекция. (Физика, 7 – 9 кл.).

Мауриц Эшер. Предел – круг III

Земля и атом и пучина

огня и звезд – во всем согласность

подвластная первопричина

волшебная шарообоазность.

Г. Сонников

Из примеров, уже рассмотренных нами, видно, что не только «жизнь создает порядок», законы самоорганизации оказываются общими как для живой, так и для неживой природы. Однако каким же образом из бесструктурной субстанции самообразуются временные и пространственные упорядоченные структуры? Чтобы это понять, необходимо выяснить, что общего во всех системах, способных к самоорганизации.

Свойства систем, способных к самоорганизации. 1. Прежде всего, следует ответить на вопрос, не противоречит ли возникновение порядка из хаоса закону возрастания энтропии, в соответствии с которым энтро-пия – мера беспорядка – непрерывно возрастает. Обратите внимание на то, что этот закон сформулирован для замкнутых систем, т. е. для систем, не взаимодействующих каким-либо образом с окружением. Все приведенные ранее примеры относятся к открытым системам , т. е. к системам, обменивающимся с окружением энергией и веществом.

Понятно, что можно выделить замкнутую систему, в которой происходит самоорганизация. Например, представим себе изолированный от излучения звезд космический корабль, в котором произрастают растения. Очевидно, что в любой такой замкнутой системе можно выделить подсистему, в которой именно и происходит самоорганизация, и энтропия которой убывает, в то время как энтропия замкнутой системы в целом возрастает в полном соответствии со вторым началом термодинамики.

Таким образом, можно сформулировать общее правило: процессы самоорганизации происходят в открытых системах. Если самоорганизация происходит в замкнутой системе, то всегда можно выделить открытую подсистему, в которой происходит самоорганизация, в то же время в замкнутой системе в целом беспорядок возрастает.

2. Второй отличительной особенностью систем, способных к самоорганизации является неравновесное, неустойчивое состояние, в котором они находятся. Иногда упрощенно говорят, что к самоорганизации способны системы, находящиеся вдали от равновесия. Нарушение статистического равновесия вызывается внешним воздействием.

В примере с ячейками Бенара внешнее воздействие – нагревание сосуда приводит к различию температур в отдельных макроскопических областях жидкости. В электрических генераторах внешнее воздействие – напряжение, создаваемое источником, приводит к отличному от равновесного распределению электронов. То же происходит в оптических квантовых генераторах (лазерах) под воздействием внешней оптической накачки или электрического разряда, происходящего от внешнего источника.

Состояние системы далекой от равновесия является неустойчивым в отличие от состояния вблизи равновесия, и именно в силу этой неустойчивости и возникают процессы, приводящие к возникновению структур.

Самоорганизация происходит в системах, состояние которых в данный момент существенно отличается от состояния статистического равновесия .

3. Еще одна особенность способных к самоорганизации систем – большое число частиц, составляющих систему. В ряде случаев это очевидно, например макроскопические пространственные структуры содержат большое число атомов и молекул. Однако если обратиться к примеру с автоколебаниями популяций, то можно утверждать, что при малом числе особей в популяции такие автоколебания невозможны. Дело в том, что только в системах с большим числом частиц возможно возникновение флуктуаций – макроскопических неоднородностей. Именно флуктуации способствуют переходу системы из неустойчивого состояния в более упорядоченное устойчивое состояние. Примеры такого рода переходов рассматривались в предыдущем параграфе.

Самоорганизация возможна лишь в системах с большим числом частиц, составляющих систему .

4. Процессы самоорганизации описываются достаточно сложными математическими уравнениями. Особенностью таких уравнений и, соответственно систем, которые они описывают, является нелинейность . Это свойство, в частности, приводит к тому, что малые изменения в системе в какой-то момент времени могут оказать существенное влияние на дальнейшее развитие системы во времени. Именно в силу этого свойства процессы самоорганизации во многом определяются случайными факторами и не могут быть однозначно предсказаны.

Заметим, что нам привычнее и приятнее иметь дело с системами, описываемыми линейными уравнениями, и поэтому предсказуемыми в своем развитии. Например, если нам необходимо попасть мячом в какую-то точку, то при промахе мы немного изменяем скорость при следующем бросании. И наш опыт, и расчеты подтверждают, что при малом изменении начальных условий мы в этом случае получим результат, незначительно отличающийся от первоначального. В том, что это не всегда так, вы могли убедиться на опытах, описываемых в предыдущем параграфе.

Современные теории утверждают, что, строго говоря, все системы, с которыми мы имеем дело, описываются нелинейными уравнениями. Однако во многих случаях, как например, при движении брошенного мяча, систему можно приближенно описать линейными уравнениями. В случае системы, способной к самоорганизации линейное приближение оказывается неприменимым.

Эволюция систем, способных к самоорганизации, описывается нелинейными уравнениями .

Как происходит самоорганизация. Каким же образом происходят процессы самоорганизации? Строгое описание, как уже говорилось, требует применения достаточно сложного математического аппарата. Однако на качественном уровне эти процессы можно, достаточно просто объяснить. Чтобы понять причины, приводящие к самоорганизации, рассмотрим процесс возникновения электрических автоколебаний.

Простейший эксперимент можно осуществить, имея усилитель (например, магнитофон) и поднося микрофон, подключенный к входу усилителя, к громкоговорителю, подключенному к выходу усилителя. При малом усилении или большом расстоянии между микрофоном и громкоговорителем мы услышим лишь бесструктурные шумы. Эти шумы обусловлены тем, что электрический ток, проходящий через громкоговоритель, не является строго постоянным, а хаотически изменяется в малых пределах, что, в свою очередь, вызвано флуктуациями плотности электронов. Если увеличивать усиление или подносить микрофон ближе к громкоговорителю, начиная с некоторого момента, спонтанно может возникнуть гудение или свист, обусловленный автогенерацией электрического сигнала, т. е. спонтанным возникновением электромагнитных колебаний.

Что же происходит в данной системе? Замыкая выход усилителя на вход, мы создаем положительную обратную связь. Это, в свою очередь приводит к тому, что система становится нелинейной и переходит в неустойчивое состояние. Именно теперь начинают играть роль флуктуации. При малом усилении (слабой обратной связи) отклонения от линейного приближения малы и флуктуации не приводят к существенному изменению тока. При увеличении усиления (усилении обратной связи), начиная с некоторого порога изменения тока, обусловленные флуктуациями, начинают разрастаться, система выходит из первоначального состояния, и возникает генерация. Система переходит в новое устойчивое состояние, подобно тому, как палочка в опыте из предыдущего раздела переходит из неустойчивого вертикального состояния в устойчивое наклонное состояние.

Данный пример иллюстрирует процесс самоорганизации с образованием временных структур. Однако, аналогично объясняется и образование пространственных структур. Рассмотрим простейший пример с образованием ячеек Бенара.

При нагревании жидкости возникает перепад температур между нижними и верхними слоями жидкости. Нагреваемая жидкость расширяется, ее плотность уменьшается, и нагретые молекулы устремляются вверх. Возникают хаотические потоки – флуктуации движения жидкости. Пока разность температур нижнего и верхнего уровней жидкости невелика, жидкость находится в устойчивом состоянии, и эти флуктуации не приводят к макроскопическому изменению структуры жидкости. Процесс передачи тепла от нижних слоев к верхним происходит в основном посредством теплопроводности. При достижении определенного порога (определенной разности температур между верхними и нижними слоями) бесструктурное состояние жидкости становится неустойчивым, флуктуации разрастаются, и в жидкости образуются цилиндрические ячейки. В центральной области цилиндра жидкость поднимается, а вблизи вертикальных граней – опускается (рис. 125). В поверхностном слое жидкость растекается от центра к краям, в придонном – от границ цилиндров к центру. В результате в жидкости образуются упорядоченные конвекционные потоки.

Рис. 125. Конвекционные потоки в ячейках Бенара. Пунктиром обозначены ячейки, сплошной линией – конвекционные потоки

Объяснение механизма самоорганизации, конечно же, не может предсказать какие-либо количественные характеристики образующихся структур, например частоту генерации или форму и размеры ячеек Бенара. Математическое описание подобных процессов является непростой задачей. Однако качественные особенности механизмов самоорганизации можно сформулировать достаточно просто.

Возникновение структур в системе происходит, когда нелинейные эффекты, определяющие эволюцию и обусловленные внешним воздействием на систему, становятся достаточными для разрастания флуктуаций, присущих таким системам. В результате разрастания флуктуаций система переходит из неустойчивого бесструктурного состояния в устойчивое структурированное состояние.

Образование структур всегда связано со случайными процессами, поэтому при самоорганизации, как правило, происходит спонтанное понижение симметрии, а также имеют место бифуркации .

Рассмотрим биологический процесс – морфогенез. Морфогенез – это возникновение тканей и органов, создание всей сложной структуры организма в процессе его эмбрионального развития. Так же, как и в эволюции физических систем, в развитии зародыша возникают последовательные нарушения симметрии. Исходная яйцеклетка в первом приближении имеет форму шара. Эта симметрия сохраняется на стадии бластулы, когда клетки, возникающие в результате деления, еще не специализированы. Далее сферическая симметрия нарушается и сохраняется лишь аксиальная (цилиндрическая) симметрия. На стадии гаструлы нарушается и эта симметрия – образуется сагитальная плоскость, отделяющая брюшную сторону от спинной. Клетки дифференцируются , и появляется три типа тканей: эндодерма, эктодерма и мезодерма. Затем процесс роста и дифференцирования продолжается.

Нарушения симметрии в ходе развития зародыша возникают спонтанно в результате неустойчивости симметричного состояния. При этом появление новой формы и дифференцирование сопровождают друг друга. Экспериментальные наблюдения показали, что развитие организма происходит как бы скачками. Этапы быстрых превращений, зарождения новой фазы сменяются плавными стадиями. Возникновению новой фазы предшествует разметка – появление своего рода предвестника новой формы. Перед разметкой распределение ряда веществ вдоль тела зародыша становится нерегулярным. Этот этап завершается образованием упорядоченной формы, распределение веществ становится плавным и одинаковым для всей выборки особей.

Таким образом, в ходе морфогенеза реализуется определенная последовательность бифуркаций, развитие происходит через фазы неустойчивостей. Именно в это время изменение управляющих (определяющих эволюцию) параметров, т. е. химических свойств окружающей среды, может эффективно воздействовать на формирование зародыша, искажая его нормальное развитие. Здесь существенную опасность представляют вещества, активно влияющие на биохимические процессы при морфогенезе. Известным примером таких веществ является талиомид, который некоторое время применялся как снотворное и привел к многочисленным случаям уродства детей.

· 1. В § 66 приведены примеры возникновения различных структур в процессах самоорганизации. Попробуйте объяснить, какие флуктуации приводят при своем разрастании к образованию тех или иных структур.

· 2. Основной естественно-научной гипотезой, объясняющей возникновение жизни на Земле, является возникновение жизни в результате самоорганизации. Земля находится далеко от Солнца и других планет. Почему ее нельзя считать замкнутой системой?

· 3. В описанном в данном параграфе примере автогенерации частота возникающего звукового колебания может быть произвольной. Реальные генераторы конструируют так, что они производят колебания нужной частоты. Предложите конструктивные элементы, при помощи которых можно добиться нужной частоты.

§ 68. Самовоспроизведение живых организмов

Урок-лекция

Nullum vivum ex ovo!

Omne vivum e vivo.

(Нет живого не из яйца!

Все живое от живого.)

Л. Окен

Каковы способы самовоспроизведения живых организмов? В чем заключаются преимущества полового размножения перед бесполым? Какие формы бесполого и полового размножения существуют в природе? Как формируются гаметы? Как чередуются поколения в жизненных циклах?

Бесполое размножение. Половое размножение. Мейоз. Гаметы. Зигота. Споры. Жизненный цикл.

Водоросль" href="/text/category/vodoroslmz/" rel="bookmark">водорослей , грибов и беспозвоночных достаточно часто встречается почкование, при котором новая особь появляется на теле материнской в результате интенсивного размножения ее соматических клеток на определенном участке тела – зоне почкования (рис. 128). Разнообразные формы вегетативного размножения характерны и для высших растений: при помощи клубней, ползучих побегов, корневищ, луковиц и т. п.

Рис. 128. Размножение гидры: а – почкующаяся гидра; б – половозрелая гидра с семенниками; в – половозрелая гидра с яйцами

Всем видам растительных организмов, грибам и многим простейшим присуще так же и спорообразование . При этом образуются одноклеточные особи (споры), которые покидают материнский организм, рассеиваются в пространстве и дают затем начало новому организму.

У водных организмов споры, как правило, обладают жгутиками и подвижны. Это так называемые зооспоры , которые характерны для многих протистов (все водоросли, фораминиферы и др.). Споры наземных организмов (грибы и растения) заключены в толстую оболочку и рассеиваются пассивно. У высших растений в процессе формирования спор приходит мейоз и поэтому споры всегда гаплоидны.

Половое размножение. Известны две формы полового размножения – конъюгация и копуляция . Конъюгация известна у бактерий. При этом две бактерии соединяются тонким мостиком, по которому часть генетического материала (копия участка ДНК нуклеоида бактерии) передается от одной бактериальной клетки (донора) к другой (акцептору). Среди эукариот конъюгация встречается только у инфузорий. Две особи обмениваются гаплоидными ядрами, которые сливаются с имеющимися у них так же гаплоидными ядрами. Получается одно ядро с диплоидным набором хромосом.

Легко заметить, что при конъюгации размножения, как такового, нет. Поэтому в этом случае лучше говорить о половом процессе, поскольку имеет место обмен генетическим материалом между партнерами, но увеличения числа особей нет. При этом у бактерий обмен односторонний (от клетки-донора к клетке-акцептору) и неполный (переносится только участок нуклеоида). Это начальный этап формирования полового процесса в ходе эволюции.

Человек издавна стремился создать для себя некоторое целостное представление об окружающем мире, «поднявшись» над теми фрагментарными знаниями, впечатлениями, которые он получает через свои ощущения в процессе повседневной жизни.

Термин «картина мира» появился в рамках физической науки в конце XIX в. Одним из первых его использовал знаменитый физик Генрих Герц. Вслед за Герцем термином «картина мира» широко пользовался не менее знаменитый физик Макс Планк. Под физической картиной мира он понимал «образ мира», формируемый в физической науке и отражающей реальные закономерности природы. Этот «образ мира», подчеркивал Планк, изменяется в процессе развития науки и имеет, поэтому, относительный характер. Создание такой картины мира, которая представляла бы собой нечто абсолютное, окончательно завершенное и не нуждалось бы в дальнейших улучшениях, Планк считал недостижимой задачей.

Таким образом, научная картина мира представляет собой систему общих представлений о мире, вырабатываемых на соответствующих стадиях исторического развития научного познания. Картина мира, которая складывается из существующих научных представлений о строении и развитии природы, называется естественнонаучной картиной мира. Кроме того, отдельные естественные науки могут создавать собственные картины исследуемой ими реальности. Их называют частнонаучными (или локальными) картинами мира. Здесь термин «мир» обозначает уже не природный мир в целом, а тот его аспект (фрагмент), который изучается данной наукой с помощью ее понятий, представлений и методов. В этом смысле говорят о физической картине мира, о химической картине мира и т.д.

Философская картина мира опирается на достижения естествознания, подтверждающие и конкретизирующие ее положения и выводы. В свою очередь, естественнонаучная картина мира обязательно связана с теми или иными философскими представлениями, свойственными той или иной эпохе, т.е. является своеобразным синтезом знаний о природе и философских, мировоззренческих установок.

История научного познания сопровождалась периодической сменой картин мира. А это означало смену так называемых парадигм. Данное понятие (происходящее от греческого термина «парадигма» - пример, образец) стало одним из важнейших в науке XX века. Приоритет в использовании и распространении этого понятия принадлежит американскому науковеду и историку физики Т. Куну. Под парадигмой понимают определенную совокупность общепринятых в научном сообществе на данном историческом этапе идей, понятий, теорий, а также методов научного исследования, которые в течение определенного времени дают модель постановки проблем и их решений научному сообществу.

Первая глобальная научная революция происходила в XVII вв. и оставила глубокий след в культурной истории человечества. Если для натурфилософии античности и для преднаук средневековья было характерно простое, чисто количественное приращение знаний (а иногда и вымыслов), то с XVI века характер научного прогресса меняется. Происходит радикальное изменение миропонимания. Это явилось следствием появления гелиоцентрического учения в космологии и последующего создания классической механики, ставшей на длительный исторический период основой своеобразного - механистического - миропонимания.

Первая научная революция считается началом формирования современного естествознания, базирующегося на экспериментальной методологии. Возникает так называемая классическая наука Нового времени, период существования которой заканчивается лишь в конце XIX века.

Первая научная революция начиналась в эпоху Возрождения. Это был период конца XV-XVI вв., ознаменовавший переход от средневековья к Новому времени. Эта эпоха отличалась существенным прогрессом науки и радикальным изменением миропонимания, выразившемся в появлении гелиоцентрического учения великого польского астронома Николая Коперника (1473-1543). В своем труде «Об обращениях небесных сфер» Коперник утверждал, что Земля не является центром мироздания и что «Солнце, как бы восседая на Царском престоле, управляет вращающимся около него семейством светил». Возникло принципиально новое миропонимание, которое исходило из того, что Земля - одна из планет, движущихся вокруг Солнца по круговым орбитам. Совершая обращение вокруг Солнца, Земля одновременно вращается и вокруг собственной оси, чем я объясняется смена дня и ночи, видимое нами движение звездного неба. Коперник продемонстрировал слабость принципа объяснения окружающего мира на основе непосредственной видимости и доказал необходимость для науки критического разума.

Учение Коперника подрывало опиравшуюся на идеи Аристотеля религиозную картину мира. Последняя исходила из признания центрального положения Земли, что давало основание объявлять находящегося на ней человека центром и высшей целью мироздания. Кроме того, религиозное учение о природе противопоставляло земную материю, объявляемую тленной, преходящей - небесной, которая считалась вечной и неизменной.

Одним из активных сторонников учения Коперника, поплатившихся жизнью за свои убеждения, был знаменитый итальянский мыслитель Джордано Бруно (1548-1600). Но он пошел дальше Коперника, отрицая наличие центра Вселенной вообще и отстаивая тезис о бесконечной: Вселенной. Бруно говорил о существовании во Вселенной множества тел, подобных Солнцу и окружающим его планетам. Причем многие из бесчисленного количества миров, считал он, обитаемы и, по сравнению с Землей, «если не больше и не лучше, то во всяком случае не меньше и не хуже». 17 февраля 1600 г., как нераскаявшийся еретик, Дж.Бруно был сожжен на костре на Площади цветов в Риме.

В учении Галилео Галилея (1564-1642) были заложены основы механистического естествознания, опиравшегося на принципиально новое представление о движении. До Галилея общепринятым в науке считалось понимание движения, выработанное Аристотелем и сводившееся к следующему принципу: тело движется только при наличии внешнего на него воздействия, и если это воздействие прекращается, тело останавливается. Галилей, показал, что этот принцип Аристотеля является ошибочным. Вместо него Галилей сформулировав совершенно иной принцип, получивший впоследствии наименование принципа инерции: тело либо находится в состоянии покоя, либо движется, не изменяя направления и скорости своего движения, если на него не производится какого-либо внешнего воздействия. Галилей выработал условия дальнейшего прогресса естествознания, начавшегося в эпоху Нового времени. Он понимал, что слепая вера в авторитет Аристотеля сильно тормозит развитие науки.

Один из крупнейших математиков и астрономов конца XVI - первой трети XVII вв. Иоган Кеплер (1571-1630) занимался поисками законов небесной механики и составлением звездных таблиц. На основе обобщения данных астрономических наблюдений он установил три закона движения планет относительно Солнца. Но он не объяснил причины их движения. И это неудивительно, ибо не существовало еще понятий силы и взаимодействия. В полной мере динамика - учение о силах и их взаимодействии - была создана позднее Исааком Ньютоном, (1643-1727) творчеством которого завершалась первая научная революция.

Вторая глобальная научная революция происходила во второй половине XVIII-XIX вв. и была связана с дальнейшим развитием классической науки и ее стиля мышления. Процесс диалектизации естествознания, происходивший в период второй глобальной научной революции, создал естественнонаучные основания (предпосылки) для появления принципиально новой научной и философской - диалектико-материалистической - картины мира в последние десятилетия XIX века.

Наряду с фундаментальными работами, раскрывающими процесс эволюции, развития природы, появились новые естественнонаучные открытия, подтверждавшие наличие всеобщих связей в природе. К числу этих открытий относится клеточная теория, созданная в 30-х годах XIX века. Ее авторами были ботаники Маттиас Якоб Шлейден (1804-1881), установивший, что все растения состоят из клеток, и профессор, биолог Теодор Шванн (1810-1882), распространивший это учение на животный мир. Открытием клеточного строения растений и животных была доказана связь, единство всего органического мира.

Еще более широкомасштабное единство, взаимосвязь в материальном мире были продемонстрированы благодаря открытию закона сохранения и превращения энергии. Этот закон имел значительно большую «сферу охвата», чем учение о клеточном строении животных и растений: последнее целиком и полностью принадлежит биологии, а закон сохранения и превращения энергии имеет универсальное значение, т. е. охватывает все науки о природе. К идее взаимопревращения различных видов энергии первоначально пришел немецкий врач Юлиус Майер (1814-1878). Опыты, проведенные одновременно и независимо от Майера английским исследователем Джеймсом Прескоттом Джоулем (1818-1889), подвели под идеи Майера прочную экспериментальную основу. Еще одним поистине эпохальным событием в химической науке, внесшим большой вклад в процесс диалектизации естествознания, стало открытие периодического закона химических элементов, сделанное в 1869 г. выдающимся русским, ученым Дмитрием Ивановичем Менделеевым (1834-1907).

Третья глобальная научная революция охватывает период с конца XIX века и до середины XX столетия. В этот период были окончательно преодолены остатки прежних механистических представлений о мире, созданы принципиально новые, квантово-релятивистские представления о физической реальности, резко интенсифицировался процесс математизации науки, в особенности, физики (многие новые результаты в физике стало возможным получить только математическим путем). В период третьей глобальной научной революции происходит своеобразная цепная реакция революционных перемен в различных областях знания: в физике (открытие сложного строения атома, становление релятивистской и квантовой теорий), в космологии (концепция нестационарной Вселенной), в биологии (возникновение молекулярной биологии, становление генетики). В конце периода третьей глобальной научной революции возникает кибернетика, сыгравшая важную роль в формирование современной научной картины мира.

Последние три десятилетия XX века ознаменовались новыми радикальными научными достижениями. Эти достижения можно характеризовать как четвертую глобальную научную революцию, в ходе которой формировалась постнеклассическая наука. Сменивший прежнюю неклассическую науку первой половины XX века этот новейший период в развитии естествознания (образующий естественнонаучную составляющую второго этапа научно-технической революции) характеризуется ориентацией постнеклассической науки на исследование весьма сложных, исторически развивающихся систем (среди них особое место занимают природные комплексы, в которые включен в качестве компонента сам человек). Представления об эволюции подобных систем вводятся в картину физической реальности через новейшие идеи современной космологии (концепция «Большого взрыва» и др.), через изучение «человекоразмерных комплексов» (объекты экологии, включая биосферу в целом, системы «человек - машина» в виде сложных информационных комплексов и т.д.), и, наконец, через разработку идей термодинамики-неравновесных процессов, приведших к возникновению синергетики.

Приоритетная схема эволюции картины мира. Анализируя основания естествознания, история и философия науки и техники XX в. отдают приоритет физической картине мира, возводя ее по существу в ранг общенаучной картины мира. Принимается, что во второй половине XVII в. сложилась механическая картина мира, спустя два с половиной столетия ее сменила электродинамическая, на смену которой в первой половине XX в. пришла квантово-релятивистская картина мира . На физику ориентированы также идеалы и нормы теоретического знания и трактовка философских оснований науки. Между тем, на протяжении XVII–ХХ вв. параллельно и в согласии с физической созидалась натуралистическая картина мира. Ее прогресс был сопряжен с введением в естествознание трех типов эволюционизма: биологического, глобального (биосферологического) и универсального.

Истоки натуралистической картины мира. Уже в картинах мира натуралистов XVIII в. эти типы эволюционизма сложно взаимодействуют. Так, Бюффон на фоне гармоничной Вселенной Ньютона за несколько лет до Канта развертывает картину возникновения Солнечной системы, включая Землю. Историю Земли он делит на семь эпох, уложив ее в 70–80 тысяч лет. Он принимает, что природа есть система законов; используя время, пространство и материю, она непрерывно творит. После образования материков на Земле появились растения и животные (в третью эпоху) и человек (в седьмую). Живая материя едина, играет в природе выдающуюся роль и связана с особым видом движения, осуществляющимся через процессы питания, роста и размножения. Фонд живой субстанции остается постоянным, хотя может быть представлен разными живыми формами. Эта идея Бюффона сближалась с учением о биосфере В.И.Вернадского . Она вытекала из его представления о вечных, неразрушимых «органических молекулах» и из понятия «внутренней формы» – силы, направляющей эти молекулы при построении организма. Живая материя представлялась Бюффону в виде гигантского, сложно сотканного живого покрова. Переплетающиеся цепи поддерживают порядок живой природы: растения и животные взаимосвязаны, «органические молекулы» переходят беспрепятственно из одного организма в другой, из одного царства живой природы в другое. Организация живой материи не случайна и поддерживается «внутренней формой», проникающей силой, стоящей в одном ряду с силой тяготения, электричества и другими свойствами вещества. Этот механизм соединяет мир живой и мертвой природы и поддерживает их взаимодействие.

На рубеже XVIII и XIX вв. Ламарк создал понятие о биосфере. Он связал образование минералов с судьбой остатков живых существ и выдвинул тезис об образовании всех сложных веществ на Земле живыми телами. Жизнь на Земле не прерывалась: ископаемые организмы связывают живой мир прошлого и настоящего. Время безгранично. На поверхности Земли все изменяет положение, форму, свойства и внешний вид. Каждый вид с течением времени изменяет организацию и форму. Биологические и геологические явления связаны: живое вещество поддерживает земные «огромные циклы» благодаря «чудовищной способности» организмов размножаться, огромной их численности, постоянному возвращению выделяемых ими продуктов в круговорот веществ в природе. Ламарк рассматривал природу как целостную гармоничную систему. Эта система динамична, составляющие ее элементы подвижны, способны к самостоятельному развитию, но судьба каждого элемента подчинена целому (природе). Концепция гармонии природы Ламарка наполнена биологическим содержанием, природа выступает в ней как биосфера, располагающая внутренними механизмами поддержания равновесия.

Цель Кювье состояла в установлении последовательности слоев Земли в интервале геологического времени и выяснении связи этих слоев с заключенными в них ископаемыми остатками растений и животных. Задачу теоретического естествознания он усматривал в построении картины мира, дополнительной по отношению к ньютоновской картине Вселенной: «Нас поражает мощь человеческого ума, которым он измерил движение небесных тел, казалось бы, навсегда скрытое природой от нашего взора; гений и наука переступили границы пространства; наблюдения, истолкованные разумом, сняли завесу с механизма мира. Разве не послужило бы также к славе человека, если бы он сумел переступить границы времени и раскрыть путем наблюдений историю мира и смену событий, которые предшествовали появлению человеческого рода?» .

Отмечая, что астрономы двигались быстрее естествоиспытателей и что теория Земли отвечает периоду, когда философы полагали небо составленным из плитняка, а Луну равной по размерам Пелопонезу, Кювье высказывал надежду, что, как после Анаксагора явились Коперники и Кеплеры, проложившие дорогу Ньютону, так и естествознание со временем обретет своего Ньютона. Приближая этот миг, Кювье проследил связь ископаемых наземных животных с историей Земли: он выявил степень различий вымерших и современных видов, сопоставил эти различия с условиями существования, выяснил влияние на виды времени, климата и одомашнения, а также рассмотрел гражданскую историю народов и ее согласование с физической историей Земли. Кювье нашел, что жизнь на Земле существовала не всегда. Появившись, живые формы усложнялись на протяжении геологического времени. Жизнь как организующее начало противопоставлялась им мертвой природе. Не ставя вопроса о филогенетических отношениях вымерших и современных форм, о закономерностях видообразования, Кювье, тем не менее, создал картину планетного преобразования живого мира, указал на прогрессивный характер усложнения форм и все более высокую организацию господствующих форм при переходе от эпохи к эпохе. Смену господствующей формы на Земле на новейшем этапе геологической истории он связал с появлением человека. Историю Земли Кювье представил как историю целостной системы, где геология, живой мир, человек и человеческое общество составляют единство. Для него это был «вывод тем более ценный, что он связывает непрерывающейся цепью историю естественную с историей гражданской» .

Две стратегии построения научной картины мира: М.Планк и В.И.Вернадский. Успехи физики на рубеже XIX и XX вв. заставили заговорить о необходимости преобразования как картины мира, так и способов ее построения. Обращаясь к истории науки, проблему обсудили М.Планк (1909) и В.И.Вернадский (1910). Оба ученых усматривали цель науки в сведении знаний о мире в единую картину. Планк взвешивал возможность синтеза знаний о физическом микро- и макромире: речь шла о новой теоретической физике и новой физической картине мира . Вернадский также различал микромир и «мир видимой Вселенной – природы», но включил в свой макромир геологические явления и живой мир. Он выделил и третий мир: человеческого сознания, государственных и общественных образований, человеческой личности – область, представляющую «новую мировую картину» . Очерчивая контуры грядущей картины мира, он мог уже сказать с определенностью: «Эти различные по форме, взаимопроникающие, но независимые картины мира сосуществуют в научной мысли рядом, никогда не могут быть сведены в одно целое, в один абстрактный мир физики или механики» . Примечательно, что позже и Планк (1933), возражая против сведения представления о мире к естествознанию, говорил: «В действительности существует непрерывная цепь от физики и химии через биологию и антропологию к социальным наукам, цепь, которая ни в одном месте не может быть разорвана, разве лишь по произволу» . Эта мысль отвечала постулату о единстве мира, природы.

Типы картин мира и пути их сближения. В XX в., сосуществуя, развивались физическая, биологическая, биосферологическая и техническая картины мира. Естествознание не отказалось от идеала единой «мировой картины», однако ученые трезво оценивали масштабы подстерегающих их трудностей. Их усилия были направлены на преодоление противоречий и достижение единства в пределах каждой отдельной картины мира. Параллельно, объединяя усилия, они нащупывали между ними конгруэнтные области. Образцом построения дисциплинарной картины реальности служила физика. Согласно Планку, первоначально физика имела «антропоморфный характер»: геометрия возникла из земледелия, механика из учения о машинах, теория магнетизма из особенностей руды у г. Магнезии. В XX в. физика приобретает «более объединенный характер»: число ее областей уменьшилось, родственные области слились. Первым шагом к действительному осуществлению единства в физике явилось открытие принципа сохранения энергии. Позже был сформулирован принцип возрастания энтропии и введено понятие вероятности. Затем, «с введением атомистики в физическую картину мира», эти понятия увязываются. Это был «шаг на пути к объединению картины мира» . Биология в этом объединении участия не принимала. Это не помешало физике оказать глубокое влияние на биологию и биосферологию.

Биологическая картина мира и ее преобразования. Создавая картину планетного преобразования живого мира в интервале геологического времени, картину поступательного усложнения как отдельных форм, входивших в сменяющие друг друга фауны и флоры, так и живого мира в целом, натуралисты XVIII и первой трети XIXвв. еще не представляли себе механизма видообразования. Научная теория видообразования была предложена Ч.Дарвином. Созданная им на экологической основе теория эволюции органического мира приобрела значение биологической картины мира. Дарвин понимал, что живой мир как целое не аморфен, что он внутренне организован и в нем действуют законы, поддерживающие устойчивое равновесие, как в пределах органического мира, так и между последним и неорганической природой. На свою теорию он смотрел как на часть естественнонаучной картины мира. Свой главный труд «Происхождение видов» он завершил словами: «Есть величие в этом воззрении, по которому жизнь, с ее различными проявлениями, творец первоначально вдохнул в одну или ограниченное число форм; и между тем как наша планета продолжает вращаться согласно неизменным законам тяготения, из такого простого начала развилось и продолжает развиваться бесконечное число самых прекрасных и самых изумительных форм» .

XX в. стал эпохой преобразования биологической картины мира. Центральным событием признается преодоление противостояния закона естественного отбора, базирующегося на вероятностном принципе, постулатам классической генетики, вводящим в эту картину биологическую атомистику. Проникновение в микромир живого стимулировало биологов и физиков совместно искать пути сближения биологической и физической картин мира. Основываясь на наличии в организмах микрофизических процессов, к которым применимы принцип дополнительности и статистический подход, Н.Бор указал на возможность использования при анализе биологических элементарных структур и процессов принципов атомной физики. Бор ожидал, что при этом обнаружится влияние сходных с микрофизикой общих принципов.

Считая, что эти идеи Бора «пока еще практически очень далеки от экспериментальной повседневной работы биологов», Н.В.Тимофеев-Ресовский развил принципы теоретизации биологического знания и предложил (совместно с P.Poмпe) свою трактовку основных принципов микрофизики (встретившую, правда, возражения А.Эйнштейна и Л. де Бройля). Он подчеркивал, что организмы – макрофизические объекты и только в этом контексте «можно ставить вопрос о значении микрофизических явлений, статистичности и «принципа усилителя» в биологии» . Объекты, элементарные частицы и явления в физике и биологии различны. Описание жизненного процесса предполагает использование, по меньшей мере, двух моделей. Физическая модель не затрагивает историческую сторону биологического процесса; вообще «мы вынуждены физико-химическое изучение биологических явлений и нормальный ход жизненного процесса рассматривать как два дополнительных представления...» . Микрофизика изменила картину мира, не отбрасывая макрофизику Ньютона, аналогично в биологии «дарвиновская теория эволюции уточняется и углубляется современными цитологическими, генетическими, физиологическими, биогеоценологическими, биохимическими и биофизическими представлениями, неизвестными Дарвину» .

Изучение специфических закономерностей эволюции всех уровней организации живого и всех этапов эволюции, начиная с химической и биохимической, заставило осознать недостаточность дарвинизма как теоретической основы всей биологии. Эволюционная биология выдвигает идею построения теории эволюции живой материи. Теоретическая биология стремится построить теорию живой материи, вскрыв ее сущностные физические и химические характеристики. Экология вскрывает законы организации живого на уровне сообществ, биоценозов и живого покрова планеты. Формируется новая биологическая картина мира, уже не сводимая к теории эволюции.

Биосферологическая картина мира. Ее построение в XX в. потребовало синтеза трех картин реальности: геологической, геохимической и биологической. Взгляды биологов и геохимиков настолько разнились, что, казалось, «эти два представления о жизни – биологическое и геохимическое – не совместимы» . Устраняя препятствия, Вернадский ввел понятие «живое вещество» и построил теорию живой материи, утвердив представление о законах планетной организованности живого вещества, о его роли в создании и поддержании геохимических процессов, об эволюции организмов как звене, соединяющем эволюцию видов с историей химических элементов и эволюцией биосферы. Им руководило убеждение, что «механическое представление о Вселенной, сведение всего на то представление о мире, которое выработано на основании изучения косной природы, не есть требование хода развития науки, не вызывается основной сущностью ее содержания...» .

Осмысливая основания разных картин мира, Вернадский задавался вопросом: «К каким природным явлениям относится пространство-время Эйнштейна или пространство Ньютона?» . Он принял, что физико-химическое пространство в пределах Земли, включающее в себя «монолит жизни», сложно и неоднородно и не может без поправок сравниваться с пространством Солнечной системы, а последнее с пространством Галактики: это разные «естественные тела». Новая физика позволяла предполагать, что каждое природное тело и явление «имеет свое собственное материально-энергетическое специфическое пространство», которое натуралист познает, изучая симметрию. На этом основании Вернадский ввел понятие пространства земной реальности, где не проявляются «геометрические свойства, которые проявляются... в пространстве галаксии или Космоса», отвечающем пространству Эйнштейна . Исследуя земное пространство и его состояния, Вернадский нашел, что «Реально пространство – время мы видим в природе только в живом веществе» . Подкрепляя этот тезис, он рассмотрел понятие диссимметрии и его преобразования от Л.Пастера до П.Кюри, а также ввел в представление о живом веществе и эволюции биосферы принцип цефализации.

Сближая физику, биологию и биогеохимию, Вернадский преобразовал биосферологическую картину в универсальную. Ни физика, ни биология не решили вопроса: «является ли жизнь только земным, планетным явлением, или же она должна быть признана космическим выражением реальности, каким являются пространство–время, материя и энергия»? . В поисках ответа Вернадский выяснил роль теории Дарвина для биогеохимии и концепции организованности биосферы. Он показал, что именно «биогеохимия конкретно, научно поставила на очередь дня связь жизни не только с физикой частичных сил и с химическими силами... но со строением атомов, с изотопами...» . В согласии с принципом направленности эволюции он принял, что Человек не случайное явление в биосфере. Допустив, что «земная и даже планетная жизнь является частным случаем проявления жизни», он настаивал: «Вопрос о жизни в Космосе должен сейчас быть поставлен и в науке» . Его прогноз гласил: «человек выйдет из своей планеты» . Ученый не ошибся и в том, что его дети станут свидетелями этого события.

Техническая картина мира. Биосферологическая картина мира постулирует превращение биосферы в ноосферу. Человечество создало в пределах биосферы новый мир – мир культуры и науки. Силой своей мысли и трудом человек создал новую форму материи, способную к саморазвитию – техническую материю. Ноосферу нередко характеризуют как техносферу. Констатируется, что техника «сминает» живую природу. Постулируется, что техническая материя примет на себя функции биосферы и обеспечит человеку природную среду, отвечающую его биологическим потребностям. Возможно ли это в принципе? Какие планетные последствия влечет за собой разрушение гармоничной природной среды, функционирующей по строгим законам около 4 млрд. лет? И в XIX и в XX в. натуралисты предупреждали о негативных последствиях непродуманного вторжения в биосферу, но их голоса мало влияли на характер технического прогресса.

Прослеживая историю ноосферы, Вернадский уже в 20-х гг. предупреждал, что человек привел лик планеты «в состояние непрерывных потрясений» . Человек уничтожил девственную природу, изменил течение всех геохимических реакций, породил новую форму биогенной миграции. Эти опасные сдвиги Вернадский связывал с развитием техники, производства. В конце XX в. именно на технику возлагалась значительная доля ответственности за кризис цивилизации. Непредвзятый анализ убеждал, что существуют серьезные причины для пересмотра всей картины как человеческого, так и технического развития. Дебаты о природе техники воспринимались как споры о будущем человека. Звучали призывы к поиску нового понимания природы и идеала естествознания, к выработке альтернативного набора концептуальных структур и даже альтернативного подхода к знанию. Речь шла о пересмотре самих оснований научной картины мира, о необходимости новой методологии ее построения.

Ноосферная картина мира. Не существует сомнений, что искомая картина мира должна оставаться строго научной. Биология должна занять в ней место рядом с физикой и химией. Не исключено, что приоритет при этом окажется отдан законам организации, жизнедеятельности и эволюции живой материи. Ноосферная картина мира призвана преобразовать мировоззрение. Тактика общечеловеческой деятельности должна быть согласована с законами биосферы. Научно-технический прогресс не вправе нарушать принципы биосферологии: каждое завоевание человека обязано быть и завоеванием биосферы; технические новшества не должны подрывать основу биосферы – биотический круговорот; критерием полезности нововведений призваны служить не только экономические показатели, но и совместимость с прогрессом жизни. Наука XX в. четко сформулировала эти принципы, XXI в. предстоит найти способы их воплощения в действительность.

Литература

1.Степин B.C. Теоретическое знание. М., 2000.

2.Канаев И.И. Жорж Луи Леклер де Бюффон. М.-Л., 1966.

3.Кювье Ж. Рассуждение о переворотах на поверхности земного шара / Пер. с франц. М.-Л., 1937.

4.Планк М. Единство физической картины мира. М., 1966. С.23-50.

5.Вернадский В.И. Труды по радиогеологии. М., 1997.

6.Планк М. Происхождение и влияние научных идей // Единство Физической картины мира. М., I966. С.183-199.

7.Дарвин Ч. Происхождение видов // Соч. Т.3. М.-Л., 1939.

8.Тимофеев-Ресовский Н.В., Ромпе P.P. О статистичности и принципе усилителя в биологии // Тимофеев-Ресовский Н.В. Избранные труды. Генетика. Эволюция. Биосфера. М., 1996. С.154-172.

10. Вернадский В.И. Труды по биогеохимии и геохимии почв. М., 1992.

11. Вернадский В.И. Живое вещество и биосфера. М., 1994.

12. Вернадский В.И. Химическое строение биосферы Земли и ее окружения. М., 2001.

13. Вернадский В.И. Труды по философии естествознания. М., 2000.

14. Вернадский В.И. Дневники. 1926-1934. М., 2001.

© Э.Н.Мирзоян

Д.б.н., зав. отделом Истории химико-биологических наук ИИЕТ РАН.

1. Понятие естественнонаучной картины мира

2. Эволюция естественнонаучной картины мира

3. Научный метод и его эволюция

Список литературы

1. ПОНЯТИЕ ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНОЙ КАРТИНЫ МИРА

естественнонаучная картина мира эволюция

Естественнонаучная картина мира это – множество теорий в совокупности описывающих известный человеку природный мир, целостная система представлений об общих принципах и законах устройства мироздания. Поскольку картина мира это системное образование, ее изменение нельзя свести ни к какому единичному, пусть и самому крупному и радикальному открытию. Как правило, речь идет о целой серии взаимосвязанных открытий, в главных фундаментальных науках. Эти открытия почти всегда сопровождаются радикальной перестройкой метода исследования, а так же значительными изменениями в самих нормах и идеалах научности.

Научная картина мира - это особая форма теоретического знания, репрезентирующая предмет исследования науки соответственно определенному этапу ее исторического развития, посредством которой интегрируются и систематизируются конкретные знания, полученные в различных областях научного поиска. Термин "картина мира" используется в различных смыслах. Он применяется для обозначения мировоззренческих структур, лежащих в фундаменте культуры определенной исторической эпохи. В этом же значении используются термины "образ мира", "модель мира", "видение мира", характеризующие целостность мировоззрения. Термин "картина мира" используется также для обозначения научных онтологии, т.е. тех представлений о мире, которые являются особым типом научного теоретического знания. В этом смысле понятие «научная картина мира» используется для обозначения горизонта систематизации знаний, полученных в различных научных дисциплинах. Научная картина мира при этом выступает как целостный образ мира, включающий представления о природе и обществе. Во-вторых, термин «научная картина мира» применяется для обозначения системы представлений о природе, складывающихся в результате синтеза естественнонаучных знаний (аналогичным образом этим понятием обозначается совокупность знаний, полученных в гуманитарных и общественных науках). В-третьих, посредством этого понятия формируется видение предмета конкретной науки, которое складывается на соответствующем этапе ее истории и меняется при переходе от одного этапа к другому. Соответственно указанным значениям, понятие научная картина мира расщепляется на ряд взаимосвязанных понятий, каждое из которых обозначает особый тип научной картины мира как особый уровень систематизации научных знаний: "общенаучную", "естественнонаучную" и "социально-научную"; "специальную (частную, локальную) научную" картины мира. Основными компонентами научной картины мира являются представления о фундаментальных объектах, о типологии объектов, об их взаимосвязи и взаимодействии, о пространстве и времени.

В реальном процессе развития теоретического знания научная картина мира выполняет ряд функций, среди которых главными являются эвристические (функционирование ее как исследовательской программы научного поиска), систематизирующие и мировоззренческие. Эти функции имеют системную организацию и характерны как для специальных, так и для общенаучной картины мира. Научная картина мира представляет собой развивающееся образование. В исторической динамике ее можно выделить три больших этапа: Н.К.М. додисциплинарной науки, Н.К.М. дисциплинарно-организованной науки и современную Н.К.М., соответствующую этапу усиления междисциплинарных взаимодействий. Первый этап функционирования связан со становлением в культуре Нового времени механической картины мира как единой, выступающей и как общенаучная, и как естественнонаучная, и как специальная Н.К.М. Ее единство задавалось через систему принципов механики, которые транслировались в соседние отрасли знания и выступали в них в качестве объясняющих положений. Формирование специальных Н.К.М. (второй этап в динамике) связан со становлением дисциплинарной организации науки. Возникновение естественнонаучного, технического, а затем гуманитарного знания способствовало оформлению предметных областей конкретных наук и приводило к их дифференциации. Каждая наука в этот период не стремилась к построению обобщенной картины мира, а вырабатывала внутри себя систему представлений о собственном предмете исследования (специальную Н.К.М.). Новый этап в развитии научной картины мира (третий) связан с формированием постнеклассической науки, характеризующейся усилением процессов дисциплинарного синтеза знаний. Этот синтез осуществляется на основе принципов глобального эволюционизма. Особенностью современной научной картины мира является не стремление к унификации всех областей знания и их редукции к онтологическим принципам какой-либо одной науки, а единство в многообразии дисциплинарных онтологии. Каждая из них предстает частью более сложного целого и каждая конкретизирует внутри себя принципы глобального эволюционизма. Развитие современной научной картины мира выступает одним из аспектов поиска новых мировоззренческих смыслов и ответов на исторический вызов, стоящий перед современной цивилизацией. Общекультурный смысл Н.К.М. определяется ее включенностью в решение проблемы выбора жизненных стратегий человечества, поиска новых путей цивилизационного развития. Изменения, происходящие в современной науке и фиксируемые в Н.К.М., коррелируют с поисками новых мировоззренческих идей, которые вырабатываются в различных сферах культуры (философии, религии, искусстве и т.д.). Современная Н.К.М. воплощает идеалы открытой рациональности, и ее мировоззренческие следствия сопряжены с философско-мировоззренческими идеями и ценностями, возникающими на почве различных и во многом альтернативных культурных традиций.

2. ЭВОЛЮЦИЯ ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНОЙ КАРТИНЫ МИРА

В истории развития науки можно выделить три четко и однозначно фиксируемых радикальных смен научной картины мира, научных революций, обычно их принято персонифицировать по именам трех ученых сыгравших наибольшую роль в происходивших изменениях.

1. Аристотелевская (VI-IV века до нашей эры) в результате этой научной революции возникла сама наука, произошло отделение науки от других форм познания и освоения мира, созданы определенные нормы и образцы научного знания. Наиболее полно эта революция отражена в трудах Аристотеля. Он создал формальную логику, т.е. учение о доказательстве, главный инструмент выведения и систематизации знания, разработал категориально понятийный аппарат. Он у твердил своеобразный канон организации научного исследования (история вопроса, постановка проблемы, аргументы за и против, обоснование решения), дифференцировал само знание, отделив науки о природе от математики и метафизики

2. Ньютоновская научная революция (XVI-XVIII века), Ее исходным пунктом считается переход от геоцентрической модели мира к гелиоцентрической, этот переход был обусловлен серией открытий, связанных с именами Н. Коперника, Г. Галилея, И. Кеплера, Р. Декарта, И. Ньютон, подвел итог их исследованиям и сформулировал базовые принципы новой научной картины мира в общем виде. Основные изменения:

1. Классическое естествознание заговорило языком математики, сумело выделить строго объективные количественные характеристики земных тел (форма величина, масса, движение) и выразить их в строгих математических закономерностях.

2. Наука Нового времени нашла мощную опору в методах экспериментального исследования, явлений в строго контролируемых условиях.

3. Естествознания этого времени отказалось от концепции гармоничного, завершенного, целесообразно организованного космоса, по их представления Вселенная бесконечна и объединена только действием идентичных законов.

4. Доминантой классического естествознания, становится механика, все соображения, основанные на понятиях ценности, совершенства, целеполагания, были исключены из сферы научного поиска.

5. В познавательной деятельности подразумевалась четкая оппозиция субъекта и объекта исследования. Итогом всех этих изменений явилась механистическая научная картина мира на базе экспериментально математического естествознания.

3. Эйнштейновская революция (рубеж XIX-XX веков). Ее обусловила сери открытий (открытие сложной структуры атома, явление радиоактивности, дискретного характера электромагнитного излучения и т.д.). В итоге была подорвана, важнейшая предпосылка механистической картины мира – убежденность в том, что с помощью простых сил действующих между неизменными объектами можно объяснить все явления природы.

Фундаментальные основы новой картины мира:

1. общая и специальная теория относительности (новая теория пространства и времени привела к тому, что все системы отсчета стали равноправными, поэтому все наши представления имеют смысл только в определенной системе отсчета. Картина мира приобрела релятивный, относительный характер, видоизменились ключевые представления о пространстве, времени, причинности, непрерывности, отвергнуто однозначное противопоставление субъекта и объекта, восприятие оказалось зависимым от системы отсчета, в которую входят и субъект и объект, способа наблюдения и т.д.)

2. квантовая механика (она выявила вероятностный характер законов микромира и неустранимый корпускулярно-волновой дуализм в самых основах материи). Стало ясно, что абсолютно полную и достоверную научную картину мира не удастся создать никогда, любая из них обладает лишь относительной истинностью.

Позднее в рамках новой картины мира произошли революции в частных науках в космологии (концепция не стационарной Вселенной), в биологии (развитие генетики), и т.д. Таким образом, на протяжении XX века естествознание очень сильно изменило свой облик, во всех своих разделах.

Три глобальных революции предопределили три длительных периода развития науки, они являются ключевыми этапами в развитии естествознания. Это не означает, что лежащие между ними периоды эволюционного развития науки были периодами застоя. В это время тоже совершались важнейшие открытия, создаются новые теории и методы, именно в ходе эволюционного развития накапливается материал, делающий неизбежной революцию. Кроме того, между двумя периодами развития науки разделенными научной революцией, как правило, нет неустранимых противоречий, согласно сформулированному Н. Бором, принципу соответствия, новая научная теория не отвергает полностью предшествующую, а включает ее в себя в качестве частного случая, то есть устанавливает для нее ограниченную область применения. Уже сейчас, когда с момента возникновения новой парадигмы не прошло и ста лет многие ученые высказывают предположения о близости новых глобальных революционных изменений в научной картине мира.

3. НАУЧНЫЙ МЕТОД И ЕГО ЭВОЛЮЦИЯ

Главной и специфической особенностью науки, выделяющей ее среди всех других явлений человеческой деятельности, является научный метод. Под этим термином понимают совокупность правил разной степени общности, которые помогают ученому среди многих и часто противоречивых фактов двигаться по определенному пути. В то же время многие считают, что научный метод не избавляет ученого от элементов, присущих искусству – фантазии, неожиданности и интуиции. Практика подтверждает, жесткие правила здесь и там бывают иногда не столько полезны, сколько вредны.

Таким образом, научный метод - совокупность основных способов получения новых знаний и методов решения задач в рамках любой науки.

Метод включает в себя способы исследования феноменов, систематизацию, корректировку новых и полученных ранее знаний. Умозаключения и выводы делаются с помощью правил и принципов рассуждения на основе эмпирических (наблюдаемых и измеряемых) данных об объекте. Базой получения данных являются наблюдения и эксперименты. Для объяснения наблюдаемых фактов выдвигаются гипотезы и строятся теории, на основании которых формулируются выводы и предположения. Полученные прогнозы проверяются экспериментом или сбором новых фактов.

Важной стороной научного метода, его неотъемлемой частью для любой науки, является требование объективности, исключающее субъективное толкование результатов. Не должны приниматься на веру какие-либо утверждения, даже если они исходят от авторитетных учёных. Для обеспечения независимой проверки проводится документирование наблюдений, обеспечивается доступность для других учёных всех исходных данных, методик и результатов исследований. Это позволяет не только получить дополнительное подтверждение путём воспроизведения экспериментов, но и критически оценить степень адекватности (валидности) экспериментов и результатов по отношению к проверяемой теории.

Научный метод подразумевает, что научные утверждения содержат принципиальную возможность опровержения. Это означает, что они во всем объеме могут быть доступны для проверки и воспроизведения другими учеными. По этой причине описание научного исследования должно быть полным и однозначным. Необычайно тщательно это требование соблюдается в фундаментальных науках – химии, физике и биологии. Ограниченность существования биологических объектов во времени и пространстве, высокая адаптивность, т.е. способность к изменчивости под влиянием внешних условий, превращает даже простое описание эксперимента в логически стройную последовательность, начиная от названия исследования и кончая заключением и выводами. Опровержимость и воспроизводимость – важнейшие признаки научного знания. Знания, которые невозможно ни опровергнуть, ни воспроизвести, относятся к вненаучным и паранаучным.

Таковым является религиозное знание. Оно изначально построено на основе непознаваемости, и в нем не остается места и для мысленного эксперимента по проверке идеи высшего существа – Бога.

Среди областей лженаучного знания, внешне похожих на науку, выделяется астрология. Направленность астрологии на построение предсказаний по взаиморасположению небесных тел гармонирует с идеей единства живой и неживой природы, природы и человека, земли и космоса. Обыденное сознание привлекает идею единства в качестве ключевого аргумента, придающего системам астрологического знания положение научности. Однако внешняя научность астрологии и единство всего мира не могут скрыть того обстоятельства, что целью астрологии никогда не являлось объяснение действительности, построение и совершенствование рационального представления о мире, таким, каков он есть сам по себе. Суть в том, что форма научного знания представляется в виде, пригодном для последующего использования, для дальнейшего приращения знания, но астрология в качестве системы знаний не пригодна для таких целей. Ее основным объектом предсказания является сам человек. По этой причине астрологическое знание относится к области социо-психологических феноменов. Психологическая, личностная убежденность, конечно же, совершенно не равнозначна логичности объективного, рационально обоснованного знания. Критерий опровержимости астрологического знания, если бы оно было научно, должен реализовываться через несовпадение модели предсказания с действительными событиями. Проверка же должна происходить независимо от того человека, в отношении которого был высказан астрологический прогноз. Нетрудно видеть, что индивидуальность психики, ее непостоянство при оценке того, что считать действительно имеющим место, лишают смысла применение этого критерия. Неопределенность астрологического прогноза и расплывчатость индивидуальных оценок существа реальных событий так широки, что обязательно соприкоснутся.

Отдельные части научного метода применялись ещё философами древней Греции. Ими были разработаны правила логики и принципы ведения спора, вершиной которых стала софистика. Сократу приписывают высказывание о том, что в споре рождается истина. Однако целью софистов была не столько научная истина, сколько победа в судебных процессах, где формализм превышал любой другой подход. При этом выводам, полученным в результате рассуждений, отдавалось предпочтение по сравнению с наблюдаемой практикой. Знаменитым примером является утверждение, что быстроногий Ахиллес никогда не догонит черепаху.

В XX веке была сформулирована гипотетически-дедуктивная модель научного метода, состоящая в последовательном применении следующих шагов:

1. Используйте опыт: Рассмотрите проблему и попытайтесь осмыслить её. Найдите известные ранее объяснения. Если это новая для вас проблема, переходите к шагу 2.

2. Сформулируйте предположение: Если ничего из известного не подходит, попробуйте сформулировать объяснение, изложите его кому-то другому или в своих записях.

3. Сделайте выводы из предположения: Если предположение (шаг 2) истинно, какие из него следствия, выводы, прогнозы можно сделать по правилам логики?

4. Проверка: Найдите факты, противоречащие каждому из этих выводов, с тем чтобы опровергнуть гипотезу (шаг 2) . Использование выводов (шаг 3) в качестве доказательств гипотезы (шаг 2) является логической ошибкой. Эта ошибка называется «подтверждение следствием».

Около тысячи лет назад Ибн аль-Хайсам продемонстрировал важность 1-го и 4-го шагов. Галилей в трактате «Беседы и математические обоснования двух новых наук, касающихся механики и законов падения» (1638) также показал важность 4-го шага (называемого также эксперимент). Шаги метода можно выполнять по порядку - 1, 2, 3, 4. Если по итогам шага 4 выводы из шага 3 выдержали проверку, можно продолжить и перейти снова к 3-му, затем 4-му, 1-му и так далее шагам. Но если итоги проверки из шага 4 показали ложность прогнозов из шага 3, следует вернуться к шагу 2 и попытаться сформулировать новую гипотезу («новый шаг 2»), на шаге 3 обосновать на основе гипотезы новые предположения («новый шаг 3»), проверить их на шаге 4 и так далее.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Елфимов Т.М. Возникновение нового. М., 2003. – 157 с.

2. Немировская Л.З. Культурология. История и теория культуры. М., 2001. – 264 с.

3. Степин В.С., Горохов В.Г., Розов М.А. Философия науки и техники. М., 2005. - 326 с.

4. Электронная библиотека [Электронный ресурс] – режим доступа: http://slovari.yandex.ru/

5. Язев С.А. Что такое научный метод? [Электронный ресурс] / С.А. Язев // Химия и жизнь. – 2008. -№ 5. – Режим доступа: http://elementy.ru

В результате изучения данной главы студент должен:

знать

• содержание понятия «картина мира»;
• исторические особенности процесса развития представлений о роли пространства и времени в формировании картины мира;
• особенности современных воззрений на проблему пространства и времени в контексте изучаемого курса;

уметь

• грамотно ориентироваться в основных направлениях изучения проблемы пространства и времени в социально-гуманитарном знании;
• выявлять особенности представлений о пространстве и времени в социально-гуманитарном знании и понимать их значение для становления геополитики, хронополитики и геоэкономики;
• соотносить преемственность и новаторство в развитии геополитических, хронополитических и геоэкономических идей;
• ориентироваться в научной литературе по тематике данной главы;

владеть

• навыками оперирования основными терминами и понятиями, изучаемыми в данной главе;
• навыками анализа событий и явлений, рассмотренных в дайной главе.

Мифологическая картина мира

Существуют различные картины мира. В самом общем виде их можно разделить на донаучные и научные. Первые представляют собой чувственное, непосредственное восприятие действительности, вторые выступают в качестве результата познавательной деятельности человека на высокой ступени развития науки . Формирование одной из донаучных картин мира - мифологической - явилось следствием глубочайших изменений в эволюции нашей планеты, занявших приблизительно 99,9% истории человечества. По времени они совпали с периодом существования первобытного общества. Большой антропологический взрыв, неолитическая революция, зарождение первых цивилизаций на многие тысячелетия определили вектор развития мира.

Накануне появления цивилизаций Ближнего Востока, Средиземноморья, Индии и Китая сложился тип мышления, противостоящий историческому и естественнонаучному, - мифопоэтический, который отличался космологическим характером. В мифоэпической модели мира порядок Космоса противостоит беспорядку Хаоса. Взаимодействие Космоса и Хаоса происходит в пространстве и времени, которые неразрывно связаны друг с другом. Эту взаимосвязь ученые назовут хронотопом.

Космос, вытесняя Хаос, организует пространство, заполняет его. Точки пространства неравнозначны. Есть некий мировой центр («пун земли»), обладающий гармонизирующей, сакральной ценностью, и периферия, своего рода зона повышенной опасности (в силу своей инаковости, а значит, неупорядоченности). В модели мира центральное место очень часто занимало мировое древо, которое обычно отражало представления о Космосе и единство мира, а также связывало несколько сфер - как правило, земную, надземную и подземную.

Время в эпоху мифологической культуры рассматривается дихотомически. Сакральное время прасобытий обусловливает протекание эмпирического времени, в котором и живет человек.

В мифологической культуре различные временные промежутки неравноценны. Есть время творения и время обыденной жизни человека. Одно время предназначено для трудов, другое - для празднеств, третье - для жертвоприношений. Время может быть этически окрашенным - добрым и злым, благоприятным и враждебным. Существует особый «золотой век» - время героических деяний.

Осваивая пространство, обретая практический опыт, закрепляя его в памяти и постепенно обособляясь от мира природы, первобытный человек вынужден был идти след в след за своими предками, чтобы выжить. Время начинает превращаться во вместилище повторяющихся приобретенных навыков. Оно обретает циклический характер , отражая природные циклы: постоянно сменяют друг друга день и ночь, времена года, восходит и заходит солнце, исчезает и снова рождается луна.

Представления о том, что время упорядочивает и организует жизнь человека, найдут отражение в календарях. Родиной лунного календаря считается Вавилон, солнечного - Египет, а смешанного - Древняя Греция.

• Научная картина мира. URL: http://www.psyoffice.ru/5-epistemology_of_science-482.htm (дата обращения: 13.01.2016).