Кафедра физики, Концепции современного естествознания, Методические указания для студентов экономических специальностей

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ
СЕВЕРО-КАВКАЗСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ГУМАНИТАРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

Кафедра физики

Концепции современного

естествознания

Методические указания для студентов экономических специальностей

Черкесск, 2011

Публикуется по решению учебно-методического совета СКГГТА

Протокол №-____ от

Составитель:

, к. ф.н., доцент

Рецензенты:

,д. ф-м. н., профессор

, к. ф.н. , доцент

Редактор: , к. ф-м. н., ст. преподаватель

Рекомендовано к публикации кафедрой физики,

Протокол №3 от 01.01.2001

ОГЛАВЛЕНИЕ

.

ДИДАКТИЧЕСКИЙ План ...............................................................

ЛИТЕРАТУРА....................................................................................

ТЕМАТИЧЕСКИЙ ОБЗОР .........................................................

Введение. Естественнонаучная и гуманитарная культуры.

1. Культурологическая концепция естествознания........

1.1.  Роль естествознания в развитии культуры..................

1.2.  Действительность и истина. Знания. Наука и ученые

1.3.  Формирование естественнонаучной картины мира

2. Современная панорама естествознания.......................

2.1. Классификация современных знаний...........................

2.2. Мегамир. Вселенная и человечество.............................

2.3. Макромир. Природа. Земля. Человек. Ноосфера.......

2.4. Микромир. Энергия. Материалы. Живое вещество....

3. ЭВОЛЮЦИОНИСТСКАЯ КОНЦЕПЦИЯ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ

3.1. Современные подходы в познания

4.Эволюционистская концепция естествознания

4.1.Современные подходы в познании

4.2.Хаос и прядок в природе

4.3.Коэволюция и саморегуляция

Словарь терминов

ДИДАКТИЧЕСКИЙ ПЛАН

1.  Введение. Естественнонаучная и гуманитарная культуры.

2.  Культурологическая концепция естествознания.

Составные части, источники и пути развития общечеловеческой культуры. Объективная истина. Моделирование действительности. Знания. Наука и ученые. Формирование картины мира: варианты, цели и общественное значение (исторический аспект).

3. Современная панорама естествознания. Типологизация знания. Жизнеобеспечивающие, прагматические, стратегические, иррациональные знания. Мегамир. Возникновение мира. Эволюционная модель Вселенной. Космонавтика. Мир макрообъектов. Планета Земля: геология и география, биосфера, климат. Человек. Стихийные природные явления. Медицина. Природные ресурсы, производство,
супертехнологии, материаловедение. Энергетика, техника, связь, транспорт, оружие. Паранормальные явления и факты. Мир микрообъектов. Строение, модификация вещества и создание материалов. Ядерная энергия, силовые взаимодействия, поля. Живое вещество. Генетика.

4.Эволюционистская концепция естествознания. Системный, структурно-функциональный, математический, кибернетический, статистический, синергетический подходы в познании. Детерминизм и вероятностные подходы. Порядок и хаос в Природе. Саморегуляция и коэволюция

ЛИТЕРАТУРА

Базовая

*  1. Горелов современного естествознания: Уч. пособие для вузов. М., 1998.

*  2. Дятилев современного естествознания: Уч. пособие для вузов. М., 1998.

Дополнительная

*3. Карпенков современного естествознания: Учебник для вузов. М., 2000.

*4. , Храленко концепции современного естествознания: Уч. пособие. М., 2000.

*5. , Розин в философию техники: Уч. пособие для вузов. М., 1998.

6.  Горелов современного естествознания: Уч. пособие для вузов. М., 1999.

7.  Грядовой современного естествознания. Структурный курс основ естествознания. М., 1999.

8.  Рузавин научных исследований: Уч. пособие для вузов. М., 1999.

*9. Кохановский и методология науки: Учебник для вузов. Ростов н/Д.,.1999.

*10. Новейший философский словарь / Сост. . Мн., 1998.

*11. Новый иллюстрированный энциклопедический словарь. /Под ред. , и др. М., 2000.

ВВЕДЕНИЕ. ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНАЯ И ГУМАНИТАРНАЯ

КУЛЬТУРЫ 1

Человеческая любознательность во всех формах познавательной деятельности всегда была подчинена одной цели - «познание истины' бытия». Эта направленность познания понимается как постоянное углубление наших знаний о мире.

Знания, проверенные практикой результаты познания, научные сведения.

Познание*- творческая деятельность индивида, ориентированная на получение достоверных знаний о мире, осуществляемая в следующих формах: обыденное, мифологическое, религиозное, художественное, философское и научное.

Мир- это то, что образует бытие человека, в частности, все сущее, которое может находиться в мире и составляет мир; то, в чем совершается человеческое существование. Познание происходит на фоне исторического этапного развития культуры общества.

Культура^ - это совокупность социально значимой информации, определяющей деятельность, поведение и общение людей и представленной различными формами - результатами человеческой деятельности.

Например, социально значимая информация может быть представлена в виде знаний, умений, навыков, образцов деятельности и поведения; материальных ценностей - орудий труда, техники, предметах быта; духовных ценностей - норм и идеалов, идей и гипотез; произведений искусства, философских, этических и политических учений, верований, социальных целей и ценностных ориентации.

Термин «культура» является одним из наиболее часто употреоляемых в большинстве современных языков, и это говорит о его многозначности. По современным понятиям социально значимая информация, составляющая культурное наследие, может быть разделена на два блока. К первому блоку можно отнести информацию, создаваемую в процессе научного познания Природы, решения технических и технологических задач общества (информация, содержащаяся в теоретических знаниях, идеях, гипотезах и материальных ценностях - объектах естественнонаучной культуры, естественных и технических наук).

Природа[ (от греч. physis, лат. natura - возникнутьокружающий нас мир во всем бесконечном многообразии своих проявлений; 2) объект изучения естествознания; 3) совокупность естественных условий существования человеческого общества; 4) (фил.) сущность (ядро) вещи

Второй блок составляет информация, полученная в процессе гуманитарного познания человека и общества при их взаимодействии с Природой (нормы, идеалы и гуманитарные ценности - объекты гуманитарной культуры, гуманитарных наук).

Наука. - форма познания, отличием которой является не только получение, но и теоретическая систематизация объективных знаний о мире с целью выявления общих законов.

Естествознание - комплекс наук, описывающих природные явления И интерпретирующих их.

В современной науке принято выделять и другой комплекс наук, имеющих отношение к человечеству, общественному бытию и сознанию, - обществознание. Достижения естествознания в современном мире традиционно рассматриваются в качестве эталонов научной объективности, значимости и достоверности как в технических, так и в общественных науках.

Провести четкую грань между естественными, техническими и общественными науками в принципе нельзя, поскольку существует целый ряд дисциплин, занимающих промежуточное положение или являющихся комплексными по своей сути. Так, на стыке естественных и общественных наук находится экономическая география, на стыке естественных и технических — бионика, а комплексной промежуточной дисциплиной, которая включает и естественные, и общественные, и технические аспекты стала экология.

Культура, а точнее культурное наследие, по существу, является формой передачи социального опыта из одной исторической эпохи в другую. В жизни общества культура играет примерно ту же роль, что и индивидуальная наследственная информация в клетке, - она, определяя социальное наследование, обеспечивает не только воспроизводство многообразия форм социальной жизни, но и развитие духовности и эволюцию всех видов сознания (морального, научного, религиозного, правового и т. д.), формирование индивидуальности, личности. Подобная передача социального опыта обеспечивает прогресс человечества.

Формирование современного культурного человека происходит на базе освоения культурного наследия, соответствующего исторически достигнутой ступени развития общества. Культурное наследие, передаваемое как во времени - «по горизонтали,», так и внутри общества - от слоя к слою - «по вертикали», становится достоянием каждого члена общества, независимо от его желания. Для этого в обществе функционируют специальные общественные институты. ^Например, система средств массовой информации призвана информировать членов общества и способствовать их социализации, т. е. преобразованию социального опыта в собственные ценности и ориентации индивидуума, освоению принятых им в обществе моделей поведения, норм, знаний.

Направленность исключительно на освоение достижений техники и технологии, определяющих бытовой комфорт, в известной мере, приводит к формированию цивилизованной личности. Однако для перехода к более высокому уровню развития необходимо, как минимум, получение полноценного воспитания и высшего образования. Только в этом случае формируются цивилизованные и образованные члены
общества..

Но и этого недостаточно для формирования культурного человека: помимо получения полноценного воспитания и образования необходимо непрерывное самообразование, изучение естественнонаучного и гуманитарного наследия человечества, чтение журналов, книг, посещение музеев, выставок, театров, ознакомление со специализированными сайтами в Интернете, активное общение с коллегами и друзьями и т. д.

Сформировавшееся деление членов общества на «физиков» и «лириков», отдельное независимое существование «двух культур» -гуманитарной и естественнонаучной - несостоятельны. Истинно культурный человек, безусловно, наследует культурные ценности общества в комплексе, сводит в целостное мировоззрение все явления действительности, попадающие в сферу его деятельности.

Ориентируясь на образованных культурных людей, можно рассчитывать на создание в обществе познавательных программ, адресованных в будущее, меняющих существующие парадигмы (парадигма - типовая или базовая на сегодня схема, модель постановки проблем и их решения) и совершающих революционные перевороты в науке и технике. Для образованных культурных людей смыслы мировоззренческих универсалий, принятых в обществе, чаще всего выступают как нечто само собой разумеющееся. В соответствии с ними, даже без их осознания, он строит свою деятельность.

Таким образом, естественнонаучная и гуманитарная сферы культуры в обществе всегда пересекаются, дополняют и взаимовлияют друг на друга, особенно в моменты формирования новых мировоззренческих идей. Так, например, можно уловить связь между возникновением в конце XIX века идеями теории относительности и формированием новой художественной концепции отображения мира в импрессионизме - в обоих случаях мир представляется подвижным, изменчивым и непредсказуемым. Человек как социальный индивид одновременно является и творением культуры предшествующих эпох, и творцом новой культуры. Творчески активная личность всегда привносит в современное ему общество новые ценности. Те из них, которые востребованы обществом и «включены» в культурное наследие, передаются в будущее.

J Интерес к концепциям современного естествознания вызван прежде всего тем, что исторически естествознание играет определяющую роль в развитии общества.

Концепция - определенный способ понимания, трактовки какого-либо природного явления, система взглядов на что-либо.

Именно естествознание вырабатывает те знания, принципы, способы, законы и теории, которые вольно или невольно отражаются в малейших проявлениях нашей повседневной жизни.

В данной юните рассматриваются общие вопросы естественнонаучного познания мира с точки зрения функционирования системы «человек и мир». Во второй юните рассматриваются проблемы познания современного мира и развития культуры с учетом, во-первых, психических особенностей человека и, во-вторых, влияния общества на этот процесс.

1. КУЛЬТУРОЛОГИЧЕСКАЯ КОНЦЕПЦИЯ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ

.1. Роль естествознания в развитии культуры

Культура выражается в типах и формах организации жизни и деятельности людей, содержащих значимую информацию и отражающих определенный уровень развития общества, творческих сил и способностей человечества. К типам и формам организации жизни и деятельности людей можно отнести: нравы и обычаи в обществе, стиль одежды и архитектуру поселений, структуру занятости населения, оснащение и организацию армии, общественно-политическое устройство государства и развитие экономики, уровень искусства, роль религии в обществе, развитость языка, письменности и средств коммуникации, организацию системы образования членов общества, уровень развития науки, техники и технологии и т. д.

Каждая сфера человеческой деятельности представляется конкретными высшими достижениями, претендующими на включение в культурное наследие - совокупность материальных и духовных ценностей, передаваемых от поколения к поколению. При этом речь идет, прежде всего, о творческом вкладе индивидуума, о развитии систем знаний, новых приемов, высших технологий, о все более глубоком проникновении в тайны бытия.

Развитие культуры общества является не самоцелью человечества, а представляет собой результат его деятельности. Мотивами деятельности человека в первую очередь являются инстинкты и потребности. Широко известна иерархия (расположение частей целого от высшего к низшему) потребностей человека, предложенная американским психологом Абрахамом Маслоу (), приведенная на рис. 1. К физиологическим потребностям относятся потребности в еде, питье, жилище, отдыхе и сексуальной жизни. К социальным - чувство принадлежности к чему-либо, к кому-либо, потребности социального взаимодействия. Потребности в уважении включают потребность в самоуважении, личностных достижениях, компетентности, уважении со стороны окружающих, признании. Потребности самовыражения - это стремление реализовать свои способности, стремление к развитию собственной личности.

5. Потребности

/ в самовыражении. >^

/4 Потребность в уважении^

3. Социальные

2. Потребность в безопасности и

' защищенности

1. Физиологические

Рис. 1. Иерархия потребностей по А. Маслоу (пирамида А. Маслоу).

Таким образом, уже на четвертом уровне пирамиды А. Маслоу мы находим источник развития общечеловеческой культуры, состоящий в стремлении людей создавать такой конкретный образец своего творчества, который мог бы стать ценным для всего общества и принести им заслуженное уважение общества. А поскольку по мере своего развития человек удовлетворяет потребности, начиная с первого уровня, то невольно он прежде всего осваивает достижения естественных наук. Именно естествознание и функционирующие на его основе технические науки в значительной мере обеспечивают человека базовыми знаниями о том, как в современных условиях достигается удовлетворение физиологических и защитных потребностей.

Достижения естествознания способны обеспечить человеку современный бытовой комфорт и формируют у него естественнонаучную картину мина - целостную систему представлении об общих свойствах и закономерностях действительности, построенную на основе анализа и синтеза научных знаний о мире.

.Система - выделенный среди других сложноорганизованный объект с установленными границами функционирования, составленный из множества взаимосвязанных разнородных, разнопорядковых и разнокачественных элементов, которые образуют в своем единстве функциональную целостность.

Эта целостная система представлений о действительности дает человеку новый импульс к удовлетворению потребностей более высокого уровня. Например, на третьем уровне пирамиды человеку свойственно обращение к обществознанию - комплексу наук, имеющих отношение к собственно человечеству, общественному бытию и сознанию с целью познания, во-первых, своих психических особенностей и, во-вторых, влияния общества на него. На четвертом уровне пирамиды А. Маслоу самопознание человека и потребность в уважении к себе в обществе себе подобных людей обеспечивает ему мощный стимул для создания истинно ценных и новых образцов материальной и духовной культуры.

На пятом уровне пирамиды творческой личности свойственно глубокое проникновение в сокровищницы культурного наследия общества. Здесь социальный опыт преобразуется в собственные ценности и ориентации, происходит переосмысление накопленных знаний, принятых концепций, развитие духовности и эволюция сознания многих индивидов, что обеспечивает развитие культуры и прогресс человечества в целом.

Из сказанного следует, что естествознание является не только составной частью культуры, но и важнейшим ее источником. Именно естествознание во все века создавало условия для формирования и сохранения цивилизации, передачи добытых знаний - и во временной перспективе, и внутри современного ему общества. Именно естествознание вместе с техническими науками решало все насущные задачи человечества в процессе его развития. Сказанное справедливо и сегодня, когда мир находится на грани катастроф - потребительской, информационной, энергетической, экологической, демографической и т. д.

Для современного постиндустриального общества характерны прогресс технологий, инновационная (инновация - новшество, новообразование) экономика, разнообразие и разделение сфер производства, сокращение доли непроизводительного труда и увеличение доли труда творческого. Орудия труда, производственные машины, образцы бытовой техники меняются буквально на глазах. Главным фактором обновления производства и получения прибыли становится человек, его интеллектуальные (интеллект - способность рационального мышления) и творческие возможности. Как следствие, в обществе повышается роль естественнонаучных знаний, способных воздействовать на производство. Повышается и роль образования, поскольку только работники, обладающие высоким образовательным и культурным уровнем, способны производить высокотехнологичные товары, адекватно реагировать на быстроменяющиеся требования рынка.

Наступает новый этап развития цивилизации, для которого характерны интенсивное освоение информационного пространства, простой и быстрый доступ к информации практически любого вида. При этом проблема интерпретации вновь получаемой информации (интерпретация - истолкование, объяснение, перевод на более понятный язык; учение о принципах интерпретации - герменевтика) полученных, накопленных и доступных знаний приобретает особое значение. Ведь от правильного понимания и истолкования получаемой

информации зависит принятие эффективных стратегических и практических решений, определяющих жизнь сегодня и прогресс в будущем.

Современное человечество, насчитывающее почти шесть миллиардов человек, тысячи народов, более 200 государств, является только одним из более чем двух миллионов видов живых существ, обитающих на Земле. В единое человечество всех нас объединяет единая общечеловеческая культура, возникшая и развивающаяся на основе целостного подхода.

Целостность рассматривается в современной культурологии (науке о культуре) как взаимосвязь и информационный обмен людей и народов в мировом масштабе и возникновение взаимозависимости людей перед лицом глобальных (отлат. globus) проблем: уменьшение озонового слоя атмосферы, распространение радиоактивных загрязнений, истощение сырьевых ресурсов и т. п.

Сохранение целостности требует принятия человечеством общих ценностных подходов в жизнедеятельности, таких как всемирная защита прав личности, гуманизм, распространение научного знания и передовых технологий, взаимообогащение и сохранение национальных культур, единство экологической парадигмы развития производства, единство информационного и образовательного пространств. Именно такой путь развития общечеловеческой культуры видится сегодня.

1.2. Действительность и истина. Знания. Наука и ученые

Рассматривая культуру как совокупность социально значимой информации, мы, несомненно, должны отнести к культуре те результаты познания мира, которые человечество по крупицам собирает на протяжении всей своей истории.

Анализ достижений естествознания позволяет утверждать, что качественное решение многих проблем частных наук было найдено ранее и содержится в сокровищницах философии. Примером этому служит разработка польским астрономом и мыслителем Николаем Коперником () гелиоцентрической системы мира (общепринята с 1828 г. после снятия запрета католической церкви на это учение). Однако в работах античного ученого Аристарха Самосского (конец IV века до н. э.) идея гелиоцентризма уже присутствовала.

Дело в том, что человечество всегда на любых этапах истории интересовало истолкование Природы в ее целостности. Античная натурфилософия (философия природы) является как бы предком современного естествознания. Философские и естественнонаучные теории по большому счету никогда не противоречили друг другу, являясь, по существу, единым целым - результатом познания мира.

В древности философ, мыслитель и ученый всегда существовали в одном лице. Возникновение науки как таковой произошло

«автоматически», в результате появления жизненных потребностей
использования получаемых знаний. Если первых мыслителей
человечества (V век до н. э.) интересовали такие вопросы, как структура
материи (материя - понятие, обозначающее признак

пространственной телесности (объективной реальности), бесконечность Вселенной, то уже через 100 лет Аристотель, считающийся основоположником научной философии и первым ученым-энциклопедистом, в своих сочинениях охватил все отрасли знаний того времени, включая неорганический и органический миры (науки об этих мирах назывались физикой).

Приведенные ниже характеристики творчества выдающихся, с точки зрения человеческой культуры, философов подтверждают сказанное:

7. Гераклит из Эфеса (нач. V века до н. э., Греция) - античный философ, основатель первоначальной формы диалектики с идеей единства и борьбы противоположностей. Автор изречения «в одну и ту же реку нельзя войти дважды». Благодаря Гераклиту сложилось мнение об относительном и ограниченном характере человеческих знаний о действительности и о себе. Считал, что люди неверно расшифровывают этот мир: «большинство не воспринимает вещи такими, какими встречает их, ... но воображает». Первым употребил термин «космос», как синоним термина «мир».

2. Анаксагор из Клазомен (V век до н. э., Греция) - античный философ, математик и астроном. Сводил многообразие тел в природе к различным неизменным, неисчислимо многим и бесконечно малым элементам действительного мира, которые сначала были смешаны и образовывали хаос. «Мировой ум» ... приводит их в движение и упорядочивает. Ни одна вещь не возникает, а также не исчезает, а образуется из соединения уже существующих вещей... Познано может быть только неодинаковое и противоречивое. Создал учение о «неразрушимых элементах - семенах вещей».

3' Демокрит из Абдера (IV век до н. э., Греция) - античный философ. Признанный основатель античного атомизма. Подобно Анаксагору считал, что все в мире реализуется в вечном движении неделимых элементов - атомов, различающихся по форме, размеру и положению в пустоте. Благодаря их соединению и разъединению вещи и миры возникают и гибнут.

4. Аристотель из Стагиры (конец IV века до н. э., Греция) - античный философ, ученый-энциклопедист, учитель Александра Македонского, основатель научной философии (позднее названа метафизикой «наука после физики», общая теория действительности). Создал философскую систему классификации научных дисциплин по отраслям знания. Созданная им система понятий до сих пор является основой философского лексикона. Рассматривал следующие ступени природы: неорганический мир, растения, животные, человек. Считал, что человека от животного отличает разум. Предложил центральный

принцип этики - разумное поведение, умеренность. Утверждал, что человек - существо общественное. Учение Аристотеля о Природе считалось достаточным и обязательным для изучения в западно­европейской культуре более 20 веков.

5. Клавдий1 Птолемей, (ок. 90 - ок. 160) - древнегреческий ученый - астроном, математик, географ. Автор «птолемеевой системы мира» - математической модели, вобравшей в себя все астрономическиеданные, собранные античными мыслителями и учеными (в кн.«Альмагест»), В этой модели Земля неподвижна, вокруг нее вращаются
Солнце и другие планеты нашей системы. Эта концепция устройствамира господствовала в науке в течение 14 веков, а в церкви - в течение17 веков. В современной науке есть мнение, что, используя теориюотносительности, можно доказать правомерность геоцентрическойсистемы Птолемея. Систематизировал географические данные, собранные древними естествоиспытателями.

6. Джордано Бруно () – итальянский естествоиспытатель, филбс5с|Ги поэт. Считал, что Вселенная и есть Бог, она бесконечна, вечна и неизменна, движима внутренними силами, бесчисленные солнца с их планетами следуют в ней по своим орбитам. В мире все одушевлено (нет ничего неживого). Обвинен в ереси и
сожжен инквизицией.

7.  Френсис Бэкон () - английский государственный деятель философ. Утверждал, что важнейшая задача науки - покорение природы. Единственно надежный источник знания - опыт, лучший метод познания - индукция (умозаключение от частных фактов к общей гипотезе). Изобретения укрепляют власть человека над природой.

8.  Галилео Галилей () - итальянский ученый, мыслитель. Призывал не учитывать мнение авторитетов (видимо, античных мыслителей) в вопросах науки, сомневаться, основывать общие положения на эксперименте, применять индуктивный метод. Полагал, что мир можно постигнуть с помощью математики, механики, разума. Считал, что чувства могут обманывать человека при познании мира.

9. Бенедикт Спиноза. () - нидерландский философ. Основа "его учения - тождество Бога и Природы - единой, вечной ибесконечной субстанции. Человек - часть Природы, все действия человека включены в цепь универсальной мировой детерминации.

10.  Поль Анри, Гольбах () - французский философ. Автор книги "Система природы", в которой он говорил о вечности и несотворенности природы, в процессе постепенного развития порождающей все многообразие реального мира.

11.  Иммануил Кант () - немецкий философ и ученый, родоначальник немецкой классической философии. Считал, что картина мира определена априорными функциями (последователи Канта полагали, что раз это так, то картина мира, составляемая естественными науками, является не точным отображением действительности, а

рациональной конструкцией духа). Условием познания является наличие общезначимых априорных форм, упорядочивающих хаос восприятия. Утверждал, что возможный опыт - бесконечен.

12. Артур Шопенгауэр () - немецкий философ. Считал, что поскольку наука рассматривает отдельные объекты, разобщенные в пространстве и времени, и при этом руководствуется принципом случайности, только гений, благодаря чистому созерцанию и необычной силе фантазии, способен познать вечную идею и выразить ее в поэзии, музыке и т. п.

13* Иван ^Михайлович Скворцов () - русский религиозный философ. Предполагал, что непосредственное чувство истинности - есть вера в широком смысле. В приобретении веры состоит первая форма познания. Вторая - стремление "уразуметь" непосредственное содержание веры, возвести веру в степень знания.

14.  Эрнсту Мах () - австрийский философ и физик. Один из основоположников эмпириокритицизма (махизма). Он исходил из того, что базовые понятия физики субъективны по своему происхождению, согласно его взглядам: мир - комплекс ощущений -"без субъекта нет объекта".

15.  Фридрих Ницше () - немецкий философ и поэт. Ницше познание - форма проявления воли к власти; никакого абсолютного бытия нет: бытие - это становление, но не беспрестанное возникновение нового, а лишь "вечный круговорот" всего того, что в прошлом уже повторялось бесконечное число раз.

16.  Чарлз Сандерс Пирс () - американский философ. Ввел понятие "прагматизм". Согласно его учению, практические следствия определяют значение понятия.

"

• Карл Ясперс () - немецкий философ. Считал, что наука доступна лишь немногим. Люди, в основной массе, догматично воспринимая ее истины, остаются вне ее. Вера мыслящего человека существует только в союзе со знанием. Существуют отдельные науки, а не наука вообще как наука о действительном. Утверждал, что нет объективных законов, нельзя предвидеть будущее с помощью науки.

Синтез философских учений, направлений и воззрений, относящихся к естествознанию и накопленных в человеческой культуре, провел английский философ и социолог, лауреат Нобелевской премии 1977 г. Карл Раймунд Поппер (). Он предложил трактовать рост научного знания как частный случай общих процессов общественных изменений.

История научного познания по К. Попперу - это история смелых предположений и их перманентных опровержений. Представление мира у К. Поппера - единство трех миров: мира реальных физических явлений, мира субъективных (ментальных и психических) состояний сознания субъекта и мира объективного содержания мышления вне познающего субъекта - мира искусственного, нами же созданного (теории, материализованные проекты, подтвержденные и отвергнутые гипотезы, непрочитанные книги и т. д.). Первый и третий миры взаимодействуют только через второй мир.

Известные философские учения определяют не только элементы матрицы и их связь по столбцам и строкам. Матрица является иллюстрацией философским основаниям науки - совокупности философских идей, посредством которых обосновываются фундаментальные онтологические (онтология - философское учение о бытии, гносеологические (гносеология - философское учение о познании) и методологические принципы научного познания. Каждый человек, находясь в непрерывном взаимодействии с окружающим его миром, либо выбирает какой-либо один подход, либо комбинирует по-своему элементы матрицы.

1.3. Формирование естественнонаучной картины мира (исторический аспект)

Естественнонаучная картина мира динамично соответствует уровню развития естественных наук, основным концепциям и парадигмам, принятым в отдельных областях познания.

Уровень культуры, включающей совокупность современных знаний

о мире, определяет систему мировоззренческих взглядов, принятую обществом и распространяющуюся на каждого человека. В зависимости от уровня развития, на котором находится конкретный человек, можно говорить о том, как он представляет гуманитарную или естественнонаучную картину мира.

Мировозрение - система взглядов на объективный мир и место человека в нем, на отношение человека к окружающей его действительности и к себе, а также обусловленные этими взглядами основные жизненные позиции людей, их убеждения, идеалы, принципы познания и деятельности.

Исторически первой научной картиной мира была сущностная, предложенная античными мыслителями и включающая в себя:

• следы мифологического культурного наследия, например, то, что центральным объектом познания выступает космос;

• космологическую модель, объясняющую единую основу мироздания, множественность мира и богов, его единство. В модели одним из центральных вопросов рассмотрения является вопрос о происхождении или творении мира, его сущности и устройстве. Модель подразумевает существование закономерностей как основы гармонии космоса;

• геоцентрическую астрономическую систему, составленную Клавдием Птолемеем на основании культурного наследия древних;

• результаты исследований античной натурфилософии с эмпирико-чувственным и с логико-формальным численным подходами к познанию, вершиной которой явилось создание атомистики - теории о дискретном строении материи и энциклопедическое описание Аристотелем живой и неживой природы;

• метафизику (философское учение о сущности мира) с ее умозрительным конструированием модели бытия, с сомнениями относительно адекватности философского видения мира самому реальному миру;

• единые и противоположные понятия: теплое - холодное, земля - небо, возникновение и уничтожение, беспредельность - предел, пустота - атомы, анализ и синтез и др., которые и определяют материальное;

• концепцию структурного и семантического (семантика -от греч. semantikos - обозначающий, наука, изучающая значения слов), т. е. смыслового единства в описаниях микрокосмоса (мира человека) и макрокосмоса (Вселенная).

Вселенная - весь существующий материальный мир, безграничный во временной в пространстве и бесконечно разнообразный по формам, которые принимает материя в процессе своего развития.

Эти представления сменила механистическая картина мира (XVII - XVIII века). Естественнонаучные достижения, особенно в механике, породили уверенность в том, что любые процессы в мире могут быть управляемы или рассчитаны так же просто, как рассчитываются или

предсказываются траектории движения небесных тел. Унаследовав многое из античной натурфилософии, механистическая картина мира сводила представления о Вселенной к заводным часам, для которых любое событие однозначно определяется начальными условиями, и эти условия можно задавать практически точно. В такой Вселенной возможно не только предсказать будущее, но и восстановить прошлое. Подобный детерминизм (философское учение о причинной определяемости всех происходящих в мире процессов) в первую очередь имел религиозную основу: если Бог создал мир в своей основе рациональным, то тогда человек, созданный по образу и подобию божьему, способен познать этот мир.

Механистическая картина мира XVII-XVIII веков основывалась на следующих концепциях:

• Бог - создатель Вселенной, следовательно, в мире все определено и предопределено Создателем;

• главное в познании - факты, а не причины их появления;

• теория и практика неразделимы, эксперимент реальный и мыс/1(энный - основа познания;

•jмиp может быть описан математически (как работа часов);

• система мира - гелиоцентрическая;

• объекты познания моделируются закрытыми системами (закрытые системы - системы без обмена веществом, энергией, информацией с другими системами);

• методологической основой познания является редукционизм (стремление свести сложное к простому), а основным методом познания - индукция - от частного к общему;

• измерения i/j любая количественная оценка имеют определяющий смысл в познании;

• пространственно-временные координаты имеют качественную однородность, время обратимо;

• гуманитарное? знание выделяется из общего знания,
естественнонаучное знание рассматривается отдельно.

Система понятий в механистической картине мира была неподвижной, негибкой и любое открытие в естествознании, например, появление термо - и электродинамики в физике, теории эволюции Ж. Ламарка и Ч. Дарвина в биологии, Ч. Лайеля в геологии, разрушало ее, так как не находило своего места в ней.

Постепенно усиливался интерес к античной философии, к вопросам понимания в научном познании. В основу познания была положена объективная универсальность Вселенной. Стало ясно, что движение, присущее единой Вселенной - универсуму (лат. universum - мир как целое), порождает все бесконечное многообразие мира, сложность объектов в мире. Наше мышление потому и способно познавать мир, что оно как часть универсума обладает точно такой же способностью к саморазвитию, к самодвижению мысли, какой обладает весь универсум.

В начале XX века химия, благодаря своим успехам, дополнила физику в базовых построениях картины мира. Молекулярные исследования в биологии и медицине приблизили естествознание к познанию человека как части природы. Оказалось, что выделение гуманитарного знания из общего знания и рассмотрение отдельно взятого естественнонаучного знания противоречит логике устройства единого мира.

В настоящее время интенсивно формируется новая картина мира. Ее основу составляют концепции, более адекватные идее единой Природы, такие как:

•концепция стирания граней между естественнонаучными и гуманитарными науками, целостность естествознания, самоинтеграция любых научных знаний;

• концепция всеобщей эволюции, включающей эволюцию фундаментальных наук в направлении поиска их общего основания;

• концепция Большого Взрыва^ после которого началась эволюция Вселенной. Большой Взрыв - понятие из теории происхождения Вселенной. Это взрыв, произошедший примерно 12-18 миллиардов лет тому назад и заполнивший одновременно все «пространство» (Вселенную). При этом каждая частица устремилась прочь от всех других частиц, то есть образовался расширяющийся сгусток плазмы, в котором появилась смесь легких ядер водорода и гелия, после чего в случайных столкновениях трех атомов гелия началось образование углерода;

• концепция сближения позиций.религиозных и естественных наук, например, появление философской «теории Суперсилы», признающей невидимую высшую силу, объясняющую историю Вселенной до момента Большого Взрыва; возврат к идеализму, например, утверждение о том, что нет объективных законов в работах К. Ясперса, допущение существования трех единых миров в работах К. Поппера, положение о существовании в мире полярных противоположностей (т. н. принцип дополнительности) в работах датского физика, одного из создателей современной физики, лауреата Нобелевской премии 1922 г. и члена 20 Национальных Академий Наук Нильса Бора (), согласно которому допускается возможность существования божественного начала;

• повышение роли системного подхода, рассмотрение объектов познания как открытых термодинамических систем, возникновение синергетики - науки об организации и самоорганизации диссипативных систем (открытых термодинамических систем, находящихся в неравновесном соотношении со средой);

• развитие различных моделей объектов познания, в том числе •'* кибернетических - с управлением и стабилизацией параметров по принципу отрицательной обратной связи (обратная связь - воздействие результатов функционирования на характер этого функционирования), повышение роли дедукции (дедукция - выведение частного из общего)

как метода научного познания, то есть движение от общих закономерностей Вселенной к частным законам нашего бытия;

• концепция виртуальной реальности и повышение в обществе ее роли (виртуальный - кажущийся, умозрительно созданный, материально несуществующий); создание информационной среды, среды не только хранения и циркуляции информации, но и коммуникации, особым элементом культуры, который определяет инновационные изменения в процессах познания.

Мировоззрение каждого человека, отражающее его собственные представления об окружающем мире и являющееся частью его культуры, формируется под действием множества конкурирующих факторов.

Многие люди убеждены, что окружающий мир подвластен рациональному анализу. Для них все явления имеют логическое объяснение, а нерешенные проблемы, как они полагают, уже завтра решит наука. Подобный подход свидетельствует о недооценке сложности мироздания.

Культурное окружение способно оказать помощь в формировании современного мировоззрения: для этого служат и сложившаяся картина мира, и богатейшие систематизированные знания, хранящиеся и на бумажных, и на электронных носителях, и произведения искусства и т. д. Однако все эти ценности культурного наследия должны быть осознанно востребованы индивидом у общества. Только в этом случае исторический опыт и титанический труд всего человечества не пропадут даром, а индивид станет полноправным членом цивилизованной и культурной части человечества.

2. СОВРЕМЕННАЯ ПАНОРАМА ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ

2.1. Классификация современных знаний

Что же такое знание? По определению, знания - это проверенные практикой результаты познания. Можно считать, что получение и освоение знаний является конечной целью познания. В первую очередь можно определить феномен знания как появление информации о каком-либо предмете или объекте. Информация, содержащая предметное знание, имеет следующие характеристики:

1)  она селективна, что связано с познанием различных выбранных объектов или предметов;

2) она дисциплинарна, если получается в рамках разделов частных наук (отдельных дисциплин);

3) она упорядочена, так как получают эту информацию определенными способами, используя определенную методологию;

4) она удовлетворяет принятым в обществе или в части общества критериям (критерий - это мера оценки, суждения), позволяющим признать ее знанием;

5) она интерпретирована, т. е. значение информации зафиксировано
в соответствии с принятыми в обществе современными концепциями, видением мира и т. п.;

6) ее удельный вес различен в зависимости от областей использования;

7)  она неоднородна: даже в одной предметной области она может быть научной и бытовой, стратегической (предназначенной для далеко идущих планов, будущего использования) и практической, рациональной (целесообразной) и иррациональной (находящейся за пределами разума и практических применений), явной и неявной и т. п.;

8)  технология работы с такой информацией (фиксация, хранение, передача, обработка и т. п.) типична для работы с любой другой информацией.

В результате выделяются два больших класса знаний: стратегические, или передаваемые (транслируемые) через социокультурный опыт человечества и прагматические, не нуждающиеся в передаче и используемые немедленно. Каждый член общества имеет возможность доступа к любому из классов знаний либо непосредственно, либо через систему образования, существующую в обществе.

Прагматический^- практически полезный, относящийся к действию, удовлетворяющий субъективные интересы индивида.

Сегодняшние тенденции в обществе изменяют традиционный подход к информации, получаемой в процессе познания, и к формируемым на ее основе знаниям. Эти тенденции можно суммировать следующим образом:

-  истинность и ценность знаний часто ставится под сомнение из-за их неоднородности, плюралистичности {плюрализм - многообразие взглядов на один и тот же вопрос);

-  часть знаний, например, относящихся к «know - how» ("знаю как" - англ.), несмотря на то что относятся к типу прагматических, занимают доминирующие позиции в обществе, определяя порой и экономику, и политику;

-  в процентном отношении получение знаний в обществе с академически-научного варианта, принятого в познании, все более уступает коммуникативному, в результате идет не «добыча», а «поиск» информации;

-  нарастает критика предметной специализации знаний, идет интенсивный поиск основ для объединения знаний, междисциплинарный синтез; происходит интенсивное преобразование знаний одного вида в знания другого вида, так называемая переинтерпретация знаний или «сдвиг значений»;

-  вероятность признания современным обществом нового, инновационного знания тем меньше, чем оно «новее»;

-  используются новые способы и технологии передачи знаний, расширяется информационное пространство;

' - сегодняшнее общество пытается стереть различия между научным и бытовым знанием, между естественнонаучным и гуманитарным знанием, самоценность знаний о мире уступает место прагматизму пользователей в обществе.

Как правило, человечество получало и получает знания селективно, условно деля познаваемый мир на три структурных уровня: мега^ , макро - и микромир.

Мегамир - часть материального мира, в которой познание доступно астрономическому (наблюдательному и теоретическому) исследованию; макромир - часть материального мира, в которой живет и действует человек и возможно познание путем непосредственного восприятия с помощью органов чувств человека; микромир^- часть материального мира, в которой для человека невозможно познание путем непосредственного наблюдения.

Деление мира на три структурных уровня проведено в науке для упорядочения количественных характеристик знания. Поскольку количество качественно, то с изменением его масштабов меняются и его свойства.

Следовательно, на этих трех уровнях рассмотрения Вселенной могут существовать и качественные различия не только в способах получения знаний, но и в закономерностях их интерпретации. Классическое естествознание всегда опиралось на опыт, который человечество накопило в макромире, в котором пространственно-временные отношения сопоставимы с масштабами тела и продолжительностью жизни самого человека. В случаях, когда свойства пространства и времени изменяются, мы переходим к мега - или микромиру.

На рис. 5 изображена схема познания человеком Вселенной. Человек находится в центре, он окружен сферой познавательной деятельности, которую он строит в соответствии с принятыми в обществе тремя структурными уровнями деления познаваемого мира. Условность деления очевидна: поток информации об объектах познания - источниках информации, находящихся во Вселенной, равномерен и равноинтересен для познания. Информационное пространство едино для Вселенной. Между структурными уровнями нет жестких границ, отличия в познавательной деятельности для них чисто методологические и приборные. Следует полагать, что поскольку информационное пространство Вселенной едино, то и знания, получаемые на каждом уровне познания, объединяемы, дополняемы и взаимосвязаны.

2.2. Мегамир. Вселенная и человечество

С появлением науки на смену мифологическим и религиозным представлениям о происхождении Вселенной пришли научные. Значение понятия «Вселенная» становится иным, чем религиозное понятие «мир», приобретает научный смысл. Вселенная рассматривается как место «вселения» человека, доступное эмпирическому наблюдению в естествознании.

Вселенную в целом изучает наука, относящаяся к естествознанию и называемая космологией (kosmos, греч. - Вселенная).

Космология - физическое учение о Вселенной как целом, основанное на результатах исследования наиболее общих свойств той части Вселенной, которая доступна для астрономических наблюдений.

Целью космологии является поиск законов устройства и функционирования нашего «большого мира» - Вселенной. Предполагается, что поскольку Вселенная едина, то открытые в космологии законы позволят многое понять на Земле. Изучение Вселенной сегодня производится исходя из трех постулатов:

•  законы, открытые в физике, действуют во всей Вселенной;

•  данные астрономических наблюдений с Земли справедливы для всей Вселенной;

•  соблюдается антропный принцип (принцип, согласно которому устанавливается зависимость существования человека как сложной живой системы и космического существа от физических параметров Вселенной, в частности, и от фундаментальных физических постоянных, открытых на Земле. Смысл антропного принципа сводится к тому, что «мир оказался так удачно устроенным, что в нем возникли условия, при которых человек смог появиться в нем»).

Результаты познания, получаемые'в космологии, оформляются в виде моделей происхождения и развития Вселенной, т. е. в виде возможных вариантов объяснения. Почему в виде моделей? Дело в том, что одним из основных принципов современного естествознания является представление о возможности проведения в любое время управляемого и воспроизводимого эксперимента над изучаемым объектом. Если множество экспериментов приводят к одинаковому результату, то делается вывод о наличии закона, которому подчиняется познаваемый объект. Лишь в этом случае результат считается вполне достоверным с научной точки зрения. К Вселенной это научно-методическое правило неприменимо, т. к. невозможно проведение множества повторных экспериментов - каждое космическое явление уникально. Поэтому космология и оперирует с моделями.

На сегодняшний день общепринятой моделью в космологии является модель однородной (свойства одинаковы во всех точках), изотропной (свойства одинаковы во всех направлениях), горячей, расширяющейся Вселенной, другими словами - модель Большого Взрыва, скорость света в модели принята неизменной. В теоретический фундамент этой модели положена общая теория относительности и релятивистская теория гравитации (гравитация - тяготение, притяжение), созданные в периоде 1905 по 1916 год лауреатом Нобелевской премии (1921), физиком-теоретиком Альбертом Эйнштейном (). Именно эти теории и сегодня, спустя почти 100 лет, составляют ядро современной астрофизики, именно поэтому об А. Эйнштейне знает каждый культурный человек.

Согласно этой модели, в расширяющейся Вселенной на ранней стадии ее развития и вещество, и излучение имели очень высокую температуру и плотность. Расширение в результате Большого Взрыва привело к постепенному охлаждению, образованию атомов, а затем, в результате гравитационной конденсации, (уплотнения, сгущения) образовались протогалактики (первичные галактики, т. е. образовалась непрерывно-дискретная форма существования материи), галактики (галактика - звездная система), звезды (светящиеся газо-плазменные шары, подобные Солнцу) и др. космические тела.

Сегодня модель, основанная на теории Большого взрыва и подтвержденная научными исследованиями в астрономии, выглядит следующим образом:

Событие Космическое время

A. Календарь событий

1. Большой взрыв - начало вечного расширения Вселенной
в бесконечное пространство О

2. Аннигиляция протон-антипротонных пар, аннигиляция электрон-позитронных пар,|

1 с (после Большого Взрыва)

3. Ядерный синтез гелия и дейтерия 1 мин.

4.  Возникновение вещества во Вселенной 10 тыс. лет

5.  Образование галактик 1-2 млрд. лет

|(наша Галактика называется Млечным путем и состоит из 150 млрд. звезд, ее размеры -100 тыс. световых лет; а настоящее время мы наблюдаем 1011 галактик, среди них: (гуманность Андромеды - ближайшая к нам, Магеллановы Облака, Кассиопея, Лебедь и] центавра с числом "ярких" звезд более 150, Большая и Малая Медведицы и т. д.)

6.  Сжатие протогалактик, образование звезд 4 млрд. лет

7. Образование Солнечной системы 15 млрд. лет

8.  Образование Земли 16 млрд. лет

9. Зарождение микроорганизмов. 17 млрд. лет

Б. Важные компоненты модели «

1. Фоновое излучение - диффузное и практически изотропное электромагнитное!
излучение Вселенной, несущее информацию о Вселенной. Фоновое излучение состоит)
Из:

• длинноволнового радиоизлучения;

• реликтового радиоизлучения (реликтовое излучение - «остывшее» излучение] (сохранившееся с ранних стадий развития Вселенной, соответствует излучению абсолютно! черного тела с температурой 4К)

• инфракрасного и оптического излучений

• мягкого и жесткого рентгеновского - излучений.

2. Космические лучи - поток стабильных частиц высоких энергий (до 1012 ГэВ) в|
[основном протоны (90%), ядра гелия - альфа частицы (7%) и электроны (1%), а также)
(ядра различных элементов с атомной массой вплоть до 100.

B. Проблемы теории Большого Взрыва

1.  Что было до Большого Взрыва?

2.  Возможно ли возвращение мира в исходное состояние?

Согласно современным концепциям, наука допускает создание Вселенной из пустоты. В теоретической физике ее называют физическим вакуумом (физический вакуум - энергетическое состояние квантового поля в атоме, например, между его ядром и электронными оболочками). Физический вакуум - особая непрерывная полеваяформа существования материи, способная к рождению дискретных частиц (см., например, п. 2 календаря космических событий). Это допущение подтверждено в многочисленных экспериментах в физике элементарных частиц на ускорителях заряженных частиц. Космология и физика нашли здесь точки соприкосновения, что еще раз подтверждает единство Вселенной.

В 1963 году были открыты квазары (квазар - космический объект - источник радиоизлучения, который не является звездой) - самые мощные источники радиоизлучения во Вселенной, излучающие в десятки раз больше энергии, чем самые мощные галактики, имеющие очень малые размеры и интенсивно разбегающиеся. Было предположено, что квазары являются ядрами новых галактик и, следовательно, процесс формирования новых галактик продолжается и сегодня.

Космология как наука появилась в результате эволюции астрономии - древнейшей науки о строении и развитии космических тел, образуемых ими систем и Вселенной в целом. Сама астрономия возникла из практических потребностей человечества (предсказание сезонных явлений, счет времени, определение положения на поверхности Земли при навигации и т. п.).

В настоящее время астрономия переживает свою «вторую молодость» в связи с бурным развитием техники наблюдений -телескопов, антенн, вычислительной техники, космических зондов. Полеты в космос - заветная мечта человечества, стали осуществимы благодаря космонавтике - совокупности специфических научно-технических и технологических направлений по исследованию и освоению космоса и внеземных объектов для нужд человечества. Космические полеты существенно расширили возможности астрофизики, изучающей строение, состав, физические и химические явления в космических телах, излучения во Вселенной. Результаты, получаемые астрофизикой, интересны тем, что на Земле часто нельзя создать экстремальные условия, необходимые для научных исследований, но уже существующие в космосе: длительную невесомость, сверхвысокие и сверхнизкие температуры и плотности и т. п.

В настоящее время перспективным направлением космонавтики считается создание и эксплуатация международных космических станций, постоянно находящихся на околоземной орбите и обслуживаемых с Земли с помощью челночных рейсов кораблей типа «Шаттл-Атлантис». На таких станциях возможно проведение многих химических, медицинских и биологических экспериментов, проведение наблюдений коротковолновых излучений Вселенной, которые не проходят сквозь атмосферу Земли. С космических станций возможно осуществлять старты космических кораблей в ближний и дальний космос.

Современное представление о Вселенной составляет значительный фрагмент естественнонаучной картины мира. Важное место в ней принадлежит человеку - как части Вселенной в процессе познания и Вселенной, и самого себя.

2.3. Макромир. Природа. Земля. Человек. Ноосфера

Познание на уровне макромира как бы выделяет из природы то окружение, которое находится в непосредственном контакте с человеком. Именно этот практический контакт с природой прежде всего определяет мировоззрение человека, его систему взглядов на мир и собственное место в мире. Для нормального человека мировоззрение выступает внутренним законом его жизни. Связь естествознания с мировоззрением человека сильна - естествознание не только формирует для индивида современную естественнонаучную картину мира, но и в качестве составляющей части культуры участвует в формировании личности человека путем сообщения ему основ современной научной методологии познания. Например, научное объяснение многих природных явлений позволило человеку не только избавиться от суеверного страха, но и во многом противостоять им. Например, катастрофические природные явления и процессы, такие как землетрясение, цунами, снежные лавины и др., приводящие к стихийным бедствиям, сегодня нашли научное объяснение, могут быть предсказаны с достаточно высокой степенью вероятности, их последствия могут быть частично смягчены с помощью решений, найденных современными науками, - гидрографией, сейсмологией, геофизикой, гидрогеологией, гляциологией и т. п.

В комплекс естественных наук макромира в первую очередь, входят науки о Природе Земли. Земля - третья от Солнца планета, вращающаяся вокруг своей оси с периодом вращения 23 ч. 56 мин. 4,1 с, и по эллиптической орбите вокруг Солнца с периодом обращения 365, 24 суток. Вращение вокруг своей оси поиводит к смене дня^и ночи-обращение вокруг Солнца - к смене времен года,. В результате эволюции Земля приобрела определенную структуру: в центре находится ядро с радиусом около 1500 км, ядро окружено мантией, мантия покрыта земной корой со средним радиусом 6000 км (часть мантии вместе с земной корой составляет литосферу), в состав земной коры включают гидросферу -совокупность всех водных объектов Земли. Земля окружена атмосферой {атмосфера - газовая среда, состоящая, в основном, из азота и кислорода: 78,1% и 21% соответственно), вращающейся вместе с Землей. В составе Земли преобладают железо (34,6%), кислород (29,5%), кремний (15,2%), магний (12,7%). Внешняя часть ядра считается жидкой. Давление в ядре - 3,6 *1011 Па, температура - С°. Основные типы земной коры - материковый (29,2%) и океанический (70,8%). Средняя высота суши - 875 м (максимальная высота - 8848 м – гора Джомолунгма в Гималаях), средняя глубина океана - 3800 м, максимальная - 11022 м (Марианский желоб в Тихом океане). Максимальная температура в тропиках (Ливия) - плюс 57,8 С0, минимальная - минус 90 С° в Антарктиде.

Процессы в литосфере описываются тектоникой (тектоника - геологическая наука о строении и эволюции земной коры). В тектонике литосфера моделируется системой плит, которые перемещаются относительно друг друга со средними скоростями до нескольких см/год. Плиты "плавают" на расплавленном веществе ядра и нижнего слоя мантии Земли, при этом они не только сталкиваются, но и пододвигаются друг под друга. Такое движение плит, называемое тектонической активностью, приводит к возникновению землетрясений, вулканов, изменению формы земной коры и дна океана.

Неравномерное распределение по широте и высоте над уровнем моря солнечной энергии вызывает различия в климате (от греч. klima-наклон, наклон земной поверхности к солнечным лучам), в растительности, в составе почв и животного мира.

Климат Земли всегда был в центре внимания человечества. Многолетние наблюдения показывают, что в настоящее время столетние средние характеристики климата, такие как температура, влажность, количество осадков, стабильны для всей планеты. Бытовая характеристика климата - погода для каждой географической зоны практически не меняется в течение жизни человека, средняя продолжительность жизни на Земле которого - 75 лет.

сложился в результате эволюции. Очень важно, что сложившийся круговорот углекислого газа между земной корой и атмосферой оптимален для пропускания солнечной энергии, поглощения тепла Земли и переизлучения его обратно на Землю, не давая ей остывать (так называемый "парниковый эффект"). Устойчивость климата определяется саморегуляцией содержания углекислого газа в атмосфере Земли в зависимости от ее температуры - ниже температура - выше - содержание углекислого газа, и наоборот (типичный пример отрицательной обратной связи, которая определяет устойчивость любой управляемой системы).

Таким образом климат Земли определяется "работой тепловой машины" - нагретая при образовании Земля не остывает ниже температуры замерзания воды подобно тому, как это произошло на Марсе и «не перегревается» из-за излишнего поступления солнечной энергии, как это происходит на Венере. Работа этой "машины" подчиняется закону сохранения энергии и обеспечивается, главным образом, наличием атмосферы.

Для описания климата и предсказания погоды создаются сложные математические модели и сети метеорологических станций наблюдений. Точность предсказания погоды определяется точностью моделирования глобальных и локальных циркуляции воздушных масс с

учетом таких параметров, как температура, влажность, размеры, скорость и направление перемещения.

Возраст Земли - 4,7 млрд. лет (существуют и другие версии). Геохронология (наука об эволюции Земли) считает, что изменение химического состава литосферы, гидросферы, атмосферы определяли изменения биосферы Земли (биосфера - область активной жизни, охватывающая нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы). В биосфере живые организмы и среда их обитания органически связаны и взаимодействуют друг с другом, образуя целостную динамическую открытую систему (открытая система -система, способная обмениваться энергией с другими системами). Живое на Земле появилось спустя 1,2-1,7 млрд. лет после ее образования. К настоящему времени масса биосферы оказалась столь внушительной, что она влияет на всю геосферу, например, на состав атмосферы.

Биосфера создает условия для поддержания условий своего существования, так, например, образовались биогеоценозы -однородные участки земной поверхности с определенным составом живых и неживых (приземный слой атмосферы, солнечная активность, почва и т. д.) компонентов и динамическим взаимодействием между ними, что обусловило своеобразие видового состава живого в разных географических зонах Земли.

Живое вещество, - особый тип материальных систем - совокупность живых организмов в биосфере Земли, способных к самовоспроизводству.

Природа в макромире в первую очередь предстает перед наблюдателем как естественная среда обитания человека. В подавляющем большинстве случаев взаимосвязь этой среды с мегамиром и тем более с микромиром человеком не воспринимается. Пренебрежение единым комплексом современных естественнонаучных знаний ведет к утилитарно-прагматическому отношению к природе, как к безмерной кладовой для удовлетворения человеческих потребностей и желаний. Подобное отношение, реализуемое в «преобразующей Природу» деятельности, привело к угрозе возникновения энергетической и экологической катастроф. Современное общество пытается изменить сложившуюся ситуацию. Основной концепцией общения с Природой становится концепция равноправного диалога - установление гармонии человека и природы.

В первую очередь эта концепция распространяется на природные ресурсы, добываемые из недр земной коры. Обеспечиваемая современной техникой массовая добыча полезных ископаемых (скважины, шахты, разрезы и т. п.) затрагивает слой земной коры толщиной до 2 км при среднем радиусе Земли 6000 км. Необходимые для жизнеобеспечения полезные ископаемые рассеяны в земной коре неравномерно. Ни одна страна мира не располагает всеми нужными

видами сырья в достаточном количестве для их рентабельной добычи. Многие промышленно развитые страны импортируют сырье, например, США до 90% потребностей в алюминии удовлетворяет за счет импорта. Ресурсы Земли ограничены и быстро истощаются, что приводит к необходимости не только менять традиционные методы добычи, но и развивать новейшие химические технологии, во-первых, для замены дефицитного сырья, и, во-вторых, для создания безотходных производств.

Особая ситуация складывается с энергоресурсами. Создание искусственных и использование природных энергоресурсов определяет уровень развития материальной культуры человечества или уровень цивилизации. Сегодня в качестве основных энергетических природных ресурсов используются нефть, уголь, природный газ, горючие сланцы, торф, лес, т. е. не возобновляемые ресурсы, большей частью накопленные за тысячелетия, в результате биологических процессов. При их сгорании, т. е. уничтожении, выделяется тепловая энергия, используемая для обогревания и выработки электроэнергии. Помимо этих источников энергии человечество использует гидро - и геотермальные, солнечные, ветровые и ядерные источники. Из приведенного перечня видно, что основные источники энергии в принципе истощимы, а те, которые неистощимы (солнечные, ветровые и т. п.), сегодня не имеют вариантов рентабельного использования. Надежда человечества на ядерную энергию психологически сильно подорвана Чернобыльской катастрофой 1986 года. Нерешена проблема захоронения радиоактивных отходов. Кроме того, запасы урана также могут быть исчерпаны. Новые идеи по использованию ядерной энергии (например, термоядерный синтез) далеки от реализации.

Человек как высшая ступень живых организмов на Земле, к сожалению, не всегда выдерживает испытание на разумность. Активная деятельность человека постоянно нарушает равновесие биосферы Земли, подталкивая ее к экологическим катастрофам. Современный подход в природопользовании основан на концепции ноосферы -сферы разума, сферы взаимодействия природы и общества. Автор биосферно-ноосферной концепции академик ()считал, что:

•деятельность человека становится основным фактором эволюции биосферы;

•для дальнейшего развития человечества и биосферы человек должен взять на себя ответственность за характер протекания основных эволюционных процессов планеты.

Сегодня абсолютно ясно, что дальнейшее развитие цивилизации должно быть согласовано с состоянием биосферы. Таким образом, угроза существованию человечества как вида на Земле определяет концепцию экологизации техногенного развития в качестве важнейшей общественной парадигмы.

Рост населения современными темпами (более 100 млн. человек в год) не только приводит к социальным проблемам, но и ускоряет расходование природных ресурсов, увеличивает энергопотребление, и, соответственно, энерговыделение, и, наконец, обостряет продовольственную проблему. В комплексе с печальным прогнозом по исчерпанию природных ресурсов рост населения объективно вступает в противоречие с идеологией ноосферы, с первым и вторым уровнями "пирамиды - Маслоу", которые лежат в основе жизнедеятельности человека.

Выход из создавшегося положения только один - дальнейшее развитие современных технологий и супертехнологий (супертехнологии - "high tech" англ. - «высшие» технологии, возможно дорогостоящие, но обеспечивающие решение насущных проблем). К современным тенденциям следует отнести создание так называемых технологических парков (технополисов) - научно-производственных комплексов, совмещающих взаимосвязанные фундаментальные и прикладные исследования, производство и внедрение разработок с учетом социокультурных требований.

К наиболее известным технологиям, использующим последние достижения естествознания, относятся следующие:

-  химические, например, синтез новых веществ, отсутствующих в природе или заменяющих исчезающие; применение новых катализаторов для снижения энергопотребления химических процессов, в том числе при переработке нефти;

-  биологические, например, использование искусственных ферментов или биоимитаторов;

-  добывающие, в частности, рентабельная разработка бедных месторождений, использование морской воды для добычи необходимых ресурсов;

-  переработки вторичного сырья, использование отходов, включая способы утилизации и захоронения радиоактивных отходов;

-  технологии гелиоэнергетики - освоение процесса фотосинтеза для эффективного использования солнечной энергии;

-  ресурсо- и энергосберегающие технологии для снижения общих потерь в любых производственных процессах и повышения к. п.д. - коэффициента полезного действия используемых технологий, например, разработка литиевых батарей с твердым йодным электролитом, принцип действия которых основан на прямом преобразовании химической энергии в электрическую;

-  разработка и производство новых материалов, например, эффективных теплозащитных материалов в космической технике, высокотемпературных сверхпроводников [сверхпроводник - материал, электрическое сопротивление которого может приближаться к нулю, что резко повышает эффективность передачи энергии); оптических волокон - заменителей медных проводов в линиях связи и передачи информации;

-  медицинские, например, создание микроклимата в жилищах, новые решения по очистке потребляемых воды и воздуха, новые методики лечения с применением генной инженерии (г^нетка - наука о законах наследственности и изменчивости организмов и методах управления ими, генная инженерия - раздел молекулярной биологии, связанный с целенаправленным конструированием несуществующих в природе сочетаний генов); решение проблемы клонирования (клон -в научной фантастике - точная копия какого-либо организма, клонирование - точное воспроизведение организмов, генетически абсолютно сходных друг с другом).

Было бы неверно представлять дело таким образом, что жизнедеятельность человечества лишь разрушает биосферу Земли, преобразуя природу в неправильном направлении. Благодаря деятельности людей происходит совершенствование цивилизации. Макромир пополняется не только полезными для человека видами животных и растений, но и материальными ценностями, обеспечивающими жизнь человека в цивилизованном мире. Техника, созданная человеком, стала объективной реальностью макромира, способной изменить природу самого человека. Системный подход (представление объекта познания системой элементов и дальнейшее рассмотрение их внутренних и внешних связей, обеспечивающих его целостность) позволяет увидеть мир современной техники как сложную систему. К элементам подобной системы можно отнести:

- информационные системы, включающие не только системы связи, но и системы хранения и обработки (анализа) данных, обеспечивающие жизнедеятельность человека. К ним можно отнести системы спутниковой связи, навигации и наблюдения, системы кабельного телевидения, сетевые компьютерные системы, грандиозные информационно-вычислительные центры и т. д.; производственные межнациональные объединения, способные решить практически любые задачи массового и индивидуального потребления в любой отдельно взятой стране, например, поточное производство автомобилей какой-либо марки, массового выпуска лицензионной бытовой техники и т. п.;

-  магистральные системы снабжения и энергопитания, к которым относятся транснациональные водо-, газо-, нефтепроводы, единые энергетические сети и линии электропередач; траспортные подсистемы: географическая удаленность уже не является решающим фактором человеческой изоляции, скорость перемещения человека по поверхности Земли приближается к скорости звука, например, скорость гоночного автомобиля достигает 1200 км/час, что составляет более 330 м/с (скорость звука);

-  военные технологии, которые подвели человечество вплотную к угрозе самоуничтожения, например, "крылатые" ракеты имеют эффективность, определяемую по отношению дальность полета / точность попадания, до 3000/0,04 км при скорости более 1000 м/с; вес межконтинентальных баллистических ракет достигает 10 тонн, дальность полета до 11 тыс. км; на фоне осознания страшной мощности современного оружия придумано так называемое нелетальное (не приводящее к смерти) оружие XXI века - пулевидное тело с носовой частью из пенистой резины, тупоносые пули (деревянные или резиновые), складные сети с липким покрытием и др.;

-  медицинские технологии, важнейшими из которых является технология продления жизни человека и технология медицинского мониторинга (медицинский мониторинг - наблюдение, оценка и прогноз состояния окружающей среды, с точки зрения ее влияния на человека);

-  коммунальные технологии, включающие и новую архитектуру городов, и их техническое обеспечение, которые буквально преобразили наш быт;

-  технологии образования, которые обеспечивают единое мировое образовательное пространство, доступ каждого человека к любым культурным ценностям;

-технологии туризма и отдыха, которые, например, решили вопросы унификации отдыха (системы "time-share" - распределение времени пользования местами отдыха), проживания - мировые системы однотипных отелей (типа «Кемпински»), питания (система "Макдональдса").

Приведенные выше многочисленные примеры иллюстрируют громадные возможности естествознания и технологий, использующих естественнонаучные знания, но существуют явления и факты, не объяснимые в рамках современной науки. В обществе они носят название паранормальные деления и факты явления и факты, которые невозможно удовлетворительно объяснить на основе имеющегося на сегодня знания. В первую очередь к этим явлениям относят «наблюдения» НЛО (неопознанные летающие объекты) - явления, часто наблюдаемые в космическом пространстве, атмосфере Земли и на ее поверхности. Сообщается о наблюдении подвижных образований, развивающих скорости, не доступные современным транспортным средствам, иногда совершающих посадки на Землю, неуязвимых для земного оружия. Феномены НЛО, видимо, наблюдались и в древности, если судить по наскальным рисункам. Интерес к НЛО не угасает, подогреваемый мечтой о контакте с неземными цивилизациями и идеями неземного происхождения жизни на Земле.

Кроме НЛО следует упомянуть так называемые пси-феномены -феномены получения знаний необычными способами. К пси-феноменам относят: ясновидение, дальновидение (или телепатию) и способности к предсказанию. Достаточно достоверными являются сведения об экстрасенсорных способностях русского теософа () (теософия - учение, согласно которому некоторым «посвященным» людям открывается мир «божественных энергий», т. е. «Вселенская Мыслеоснова» - недоступное в познании информационное поле), о ясновидящей болгарке Ванге (), поражавших очевидцев своими способностями. Среди предсказателей обычно первым называют французского врача и астролога Мишеля Нострадамуса ().

Эти люди получали информацию без использования обычных сенсорных каналов, что объясняет название этих феноменов -"экстрасенсорное восприятие". Пси-феномены могут быть физического характера: телекинез, левитация, дистанционное воздействие на механизмы, впечатывание своего изображения на пленку закрытого фотоаппарата и т. п.

Нет объяснений феномену "Бермудского треугольника" в географическом районе Атлантического океана между островами Бермудскими (вблизи Сев. Америки), Пуэрто-Рико и полуостровом Флорида (США), в пределах которого затруднена навигация и зафиксировано много случаев исчезновения кораблей и самолетов вместе с экипажами, которые не успевали даже передать аварийные сообщения.

Естествознание пытается объяснить и эти явления в нашей действительности, однако пока они не могут быть уверенно воспроизведены в экспериментах и, следовательно, не могут изучаться с помощью разработанной наукой методологии познания. Знания, получаемые при попытках познания паранормальных явлений, относятся к иррациональным. Иррациональный - недоступный рассудку, находящийся вне сферы человеческого разума и рационального познания.

Познание макромира человеком эволюционирует, все чаще и чаще в этом познании используются знания, методы и концепции, полученные при познании мега - и микромиров. Все чаще мы получаем подтверждения единства информационного пространства и условности деления познания на три структурных уровня.

2.4. Микромир. Энергия. Материалы. Живое вещество

Описание современного уровня познания, достигнутого при изучении микромира, можно предвосхитить высказываниями двух ученых - немецкого философа-пессимиста Артура Шопенгауэра () и физика, философа-оптимиста Альберта Эйнштейна, сделанными с интервалом в 100 лет:

«...Знание неизмеримо во все стороны, и из того, что достойно знания, никто не может знать даже и тысячной доли». А. Шопенгауэр.

«Самым непонятным в нашем мире является то, что он все-таки понятен». А. Эйнштейн.

И сегодня эти слова справедливы. Если эти высказывания объединить, то можно сделать следующее заключение: да, познание бесконечно, да, наши знания о мире конечны. Выход из этого противоречия человечество давно нашло. Картины мира формировались на основе имеющихся знаний, пусть неполных, пусть частично ложных, но позволяющих создать адекватную текущему бытию модель мира, которая позволяла бы объяснить большинство известных и наблюдаемых фактов и явлений. При этом ученые постоянно расширяли сферу интересов естествознания, совершенствуя методы и технику исследований, смело разрушая сложившиеся стереотипы и концепции, пытаясь найти ответ на главный вопрос: как устроен мир?

Путь причинного описания объектов мега - и макромиров привел естествознание к познанию микромира. Например, вещество, как одна из наиболее привычных для человека форм существования материи, всегда подвергалось детальному изучению, попыткам превращений из одного вида в другой, более приемлемый для использования. При этом, естественно, необходимо было знать «устройство» веществ. Идеи античных мудрецов о том, что все вещества состоят из элементарных тел - неделимых материальных частиц - живы и сегодня. Для химии - это химические элементы - совокупности атомов с одинаковым зарядом ядра, для физики - это элементарные частицы, составляющие атом. Именно знание об элементарных частицах, вернее представления о них, отражают ту глубину познания строения материи, которая достигнута современным естествознанием.

Современные представления о строении атома основываются на планетарной модели атома, предложенной английским физиком Эрнестом Резерфордом (, лауреат Нобелевской премии по химии - 1908), с «квантовыми дополнениями» Нильса Бора и других физиков (Нобелевские премии за уточнения модели атомного ядра были присуждены в 1963 и в 1975 гг.). В центре атома находится положительно

заряженное ядро, вокруг которого двигаются отрицательно заряженные электроны. Общий вид очень напоминает Солнечную систему в мегамире: в центре звезда, вокруг которой вращаются планеты по разным орбитам.

Ядро и электроны, так же как. звезды и планеты в Космосе, занимают ничтожную часть объема. Масштабные соотношения геометрии атома можно представить, например, так: две миллиметровые булавочные головки, одна из которых играет роль ядра (условный «диаметр» ~ 1015м), а другая - ближайшего к ядру электрона (условный «диаметр» ~ 10*15м), следует разнести на расстояние примерно в 100 м. Таким образом, большая часть вещества в атоме сосредоточена в микроскопических сгустках, разделенных огромными расстояниями: в веществе в обширном пустом пространстве между очень тяжелыми ядрами двигаются легкие электроны, составляя электронные квантовые оболочки атомов, определяющие материальные свойства тел и обеспечивающие необходимые связи при образовании молекул и молекулярных структур.

На этом сходство атомов с планетными системами заканчивается. Все, что связано с современным описанием атома абсолютно расходится с привычными представлениями мега - и макромиров. Вместо классической механики - релятивистская квантовая механика, вместо детерминизма - статистическая физика и вероятностные процессы, вместо разделения дискретного и непрерывного - их единство, бесконечные взаимные переходы от непрерывного к дискретному и от дискретного к непрерывному, вместо траекторий - области возможного существования, вместо диаметров - объем области вероятного нахождения частицы и т. п.

Мечта человечества «найти элементарные частицы - частицы неделимые и составляющие первооснову материи» на сегодняшний день привела ученых к следующему заключению: вещество состоит из молекул, молекулы из атомов, атомы из электронов и адронов, адроны состоят либо из трех, либо из двух кварков; электроны и кварки - не имеют структур.

На рис. 9 изображена схема, поясняющая современное представление о строении атома. На внешней оболочке атома находятся отрицательно заряженные электроны, которые двигаются в неких областях, окружающих положительно заряженное ядро и называемых орбиталями; ядро составляют тяжелые частицы, входящие в группу адронов: барионы - нуклоны (протоны и нейтроны) и гипероны; мезоны - каоны, пионы и др. Пространство между электронами и ядром называется физическим вакуумом,, который заполнен полем и рождаемыми в нем виртуалмшШи частицами всех типов. Изображенный «уходящим» из атома фотон, свидетельствует о наличии электромагнитного поля в атоме.

Все частицы, составляющие атом, представляют собой динамические структуры, имеющиеся скорости, близкие к скорости света. Эти динамические структуры существуют не в виде самостоятельных единиц, а в виде неотъемлемых компонентов непрерывной сети частиц и античастиц, в которой происходят их взаимодействия со взаимопревращением частиц, рождением новых, аннигиляцией (уничтожением) старых частиц в непрерывных полях. Устойчивыми частицами в атомах являются только четыре: электрон, протон, нейтрон и фотон. Все остальные существуют как бы виртуально, возникая из поля, заполняющего физический вакуум, и превращаясь в поле.

Изменение числа нейтронов в ядре приводит к появлению изотопов - химических элементов, обладающих тождественными свойствами, но разными массами. Атомы, в которых ядра нестабильны, например, уран с массой 238 и многие изотопы, радиоактивны. Стабильность ядер может быть нарушена искусственно путем передачи ядру дополнительной энергии, тогда* начинаются ядерные реакции. Для тяжелых элементов возможен процесс деления ядер, для легких - процесс синтеза.

Поля, существующие в атоме и, следовательно, взаимодействия между субатомными частицами подразделяются на три типа:

-  гравитационные (перенос взаимодействия осуществляется не обнаруженными частицами гравитонами);

-  электромагнитные и слабые - электрослабые (перенос взаимодействия осуществляется частицами - фотонами и т. н. промежуточными бозонами, соответственно);

-  сильные (перенос взаимодействия осуществляется частицами глюонами);

Первый вид взаимодействия наблюдается в мегамире, первый и второй - в макромире. Все три вида взаимодействий наблюдаются в микромире. Электромагнитные взаимодействия, объединенные в современной теории со слабыми (авторы этой теории - Шелдон Ли Глешоу, Абдус Салам, Стивен Вайнберг - лауреаты Нобелевской премии по физике (1979 г.)), происходят между заряженными частицами, они ответственны за все химические реакции, за образование атомных и молекулярных структур.

Слабые взаимодействия заменяют электромагнитные на очень малых расстояниях между любыми частицами, кроме фотонов, и проявляются в процессах распада и взаимопревращений частиц. Сильные взаимодействия удерживают вместе протоны и нейтроны внутри ядер, они являются проявлением ядерной энергии (самой большой и опасной энергии на Земле). Сильные взаимодействия характерны для всех адронов. Они проявляются при возникновении ядерных реакций, например, при делении и синтезе ядер. При делении возможно освобождение энергии порядка 1 МэВ/нуклон, т. е. деление 1 г урана энергетически эквивалентно сгоранию 2,5 т нефти, при синтезе - до 6 МэВ/ нуклон. Это объясняет научный интерес к реализации управляемой термоядерной реакции. Еще больший интерес вызывают возможности управляемой аннигиляции вещества и антивещества - при такой аннигиляции выделяется энергия покоя частиц, для нуклона она составляет более 1800 МэВ.

На рис. 10 приведена картина основных взаимодействий, присущих каждому из трех структурных уровней познания Вселенной. Подобное представление позволяет подтвердить концепцию динамического неразрывного единства Вселенной.

Во Вселенной царит гармония. Например, сохранила актуальность и сегодня точка зрения Альберта Эйнштейна на проблему пространства и времени, изложенная в его теории относительности, согласно которой пространство не обязательно имеет три измерения, а время существует неразрывно с пространством; все наблюдения в пространстве и времени относительны; и время, и пространство - лишь элементы языковой реальности, которая возникает при желании описать наблюдаемые явления.

А. Эйнштейн показал, что при скоростях, близких к скорости света, а именно такие скорости имеют частицы в атоме, масса является одной из форм энергии. В классической физике масса всегда ассоциируется с некой неразрушимой материальной субстанцией.

При условии, что масса является одной из форм энергии, мы должны воспринимать частицы как энергетические процессы, проявляющиеся в виде концентрации массы, например, в виде частицы. Эти энергетические процессы идут в двух направлениях: из энергии полей рождаются частицы, а частицы, аннигилируя при столкновениях между собой или со своими античастицами, рождают энергию. Объяснение возникновения материальных частиц из чистой энергии -воистину самое необыкновенное практическое следствие из теории относительности.

В соответствии с представлениями, принятыми для субатомного мира, бессмысленны такие понятия, как "элементарная частица", "материальная субстанция" и "изолированный объект". Вселенная сегодня должна представляться как подвижная сеть связанных энергетических процессов.* Квантовая теория утверждает, что частицы в атоме - это не трехмерные объекты, похожие на бильярдные шары, а четырехмерные динамические структуры в пространстве и времени. Пространственный аспект придает им характеристики объектов, а временной - характеристики энергетических процессов.

Эти динамические структуры можно представить в виде силового (энергетического) поля, заполняющего внутренний объем атома, включая область физического вакуума. Таким образом, атом - часть пространства, в котором постоянно пульсируют силовые поля с рождением и аннигиляцией устойчивых и виртуальных субатомных частиц. У этого процесса красивое название - «танец энергии». Причем энергии, участвующие в подобном танце, столь велики, что в субатомном мире используются все выводы релятивистской физики (физика, в которой рассматриваются объекты, имеющие скорости, сравнимые со скоростью света), используемой и при описании мегамира. В субатомном мире, как и везде во Вселенной, действуют фундаментальные принципы симметрии и законы сохранения энергии, массы, заряда, импульса.

( В природе лишь немногие атомы существуют поодиночке. Они вступают в химические реакции, образуя молекулы, в которых электроны обобществлены и атомы теряют свою «химическую индивидуальность», переходя в состав молекул. Молекулы, в свою очередь, объединяясь, образуют вещества в виде физических тел. Свойства веществ зависят от одномерных параметров соединенных молекул (длина химических связей, величины углов между цепочками молекул) и от многомерных параметров (например, известны циклические и нециклические соединения).

Изучением свойств веществ и превращений веществ занимается химия. Современная химия, унаследовав достижения неорганической и органической химии, физической и аналитической химии, биохимии вышла на современный уровень молекулярных исследований, который позволил раскрыть механизмы многих процессов в живом веществе, синтезировать несуществующие в природе вещества, расшифровать генные механизмы наследственности и др.

Сегодня уже говорят о конструировании устройств из отдельных молекул, о создании молекулярного компьютера. Практически нет ни одной сферы жизни общества, где бы не использовались результаты химических технологий. Например:

•для производства современных компьютеров нужны интегральные схемы, технология изготовления которых основана на использовании кремния. Однако в природе нет кремния в химически чистом виде, зато в больших количествах есть диоксид кремния в виде песка. Химические технологии позволяют превратить обычный песок в кремний;

•современные химические технологии органического синтеза особенно впечатляют в производстве лекарственных средств, например, таких как карбидофы и леводофы, отсутствующих в природе, - эффективных средств против болезни Паркинсона (болезнь, связанная с поражением головного мозга); простагландинов (группа гормонов млекопитающих и человека, оказывающих очень важное воздействие на физиологические функции) и др.;

• создание металлоорганических соединений - катализаторов,
селективных восстановителей и др.;

•химия композиционными структур позволила создать неметаллические проводники, композиты из сверхтонких волокон и т. д.; композиционный полимерный материал кевлар по показателю «отношение превосходит высококачественную сталь, изделия из него пуленепробиваемы;

• создание искусственных ферментов например, синтезированы
ферменты, структурно родственные природному соединению -
витамину В6, биоимитатор гемоглобина - красного пигмента крови,
переносчика кислорода от органов дыхания к тканям человеческого
тела и др.;

•современная химия, не только создала высокоэффективное ракетное топливо, но и разработала новый класс материалов, выдерживающих сверхвысокие и сверхнизкие температура и давление, защищающих от интенсивного космического излучения; результаты исследований космохимии сводятся к тому, что материя, находящаяся в межзвездном пространстве, состоит, в основном, из водорода (70%) и гелия (28%);

• наряду с традиционно используемыми полимерными материалами
(в автомобилестроении, строительстве, электро - и гидроизоляции,
производстве игрушек, ковров, одежды, упаковок и т. д.), химия создает
полимеры с заданными свойствами, например, блоксополимеры -
материалы, в которых можно целевым образом сформировать
анизотропию (зависимость свойств среды от направления)
механических, оптических, электрических и магнитных свойств;

•создание световолоконной техники на основе высокопрочной тонкой (диаметр нити равен 0,1 диаметра человеческого волоса) кварцевой нити, изготовленной путем химической конденсации паров вещества, содержащего кремний. Световолоконные оптические линии связи вытесняют обычные за счет больших возможностей при передаче информации.

Современная биология по праву претендует на лидерство в естествознании. Основываясь на физических и химических концепциях, молекулярная биология становится все более значима для общества. Дело в том, что понимание феномена жизни как одной из форм существования материи, отличается от других процессами обмена веществ, способностью к размножению, росту и развитию, активной регуляции своего состава и функций, к различным формам движения, приспособляемостью к среде, является одной из важнейших проблем человечества.

К живому веществу Земли относятся:

• растение (низшие и высшие). Они имеют способность к фотосинтезу, т. е. они синтезируют все необходимые органические
вещества из неорганических;

•животные - г организмы, имеющие способность к гетеротрофному питанию, т. е. они питаются готовыми органическими соединениями в виде других организмов;

• грибы-- организмы, питающиеся растворенными с помощью
выделяемых ферментов органическими субстратами, на которых они
растут.

Современная концепция возникновения жизни на Земле сегодня состоит в том, что жизнь является результатом закономерной эволюции материи.

Современная клеточная теория (первую клеточную теорию в 1839 г. создал немецкий биолог Теодор Шванн () утверждает, что, во-первых, существует единство принципа строения и развития растений и животных, во-вторых, основным элементом у растений и животных является клетка, в-третьих, единство организма, структурно состоящего из клеток, обеспечивается за счет их взаимодействия, и, в-четвертых, внутри клетки содержится наследственная информация. -информация, обеспечивающая свойство организмов повторять в ряду поколений сходные типы обмена веществ и индивидуального развития в целом.

Таким образом, все живое состоит из клеток. Лауреат Нобелевский премии по химии (1962 г.) английский биофизик и биохимик, специалист по белкам Джон Кендрью писал, что клетка - это своего рода «атом» в биологии. Точно так же, как химические соединения состоят из атомов, так и живые организмы состоят из огромных скоплений клеток (в организме человека около 1015 клеток). Атомы в физике очень похожи друг на друга: в центре находится положительно заряженное ядро, а вокруг него существует «облако» электронов - т. е. это как бы солнечная система в миниатюре. Клетки, подобно атомам также очень сходны друг с другом. Каждая клетка содержит в середине плотное образование -ядро, которое плавает в «полужидкой» цитоплазме. Все вместе заключено в клеточную мембрану. Основное вещество клеток - белки. Размеры клеток варьируются от 0,1-0,25 мкм (некоторые бактерии) до 155 мм (яйцо страуса в скорлупе).

Клетки могут существовать как самостоятельные организмы, например, в виде простейших бактерий, так и в составе многоклеточных организмов, подразделяясь на нервные, костные, мышечные, секреторные и половые.

Любой живой организм можно представить в виде динамической системы,, в которой одни химические соединения превращаются в другие, создавая необходимую для деятельности организма энергию, обеспечивая обновление белков. Совокупность этих превращений внутри клеток называется обменом веществ - метаболизмом.

Катализаторами химических реакций в организме являются ферменты. Фермент- это биологический катализатор, присутствующий во всех живых клетках и регулирующий обмен веществ; по химической природе практически все ферменты - белки. Белки представляют собой высокомолекулярные органические соединения. По структуре они относятся к полимерам, мономерами в которых (структурными единицами) являются аминокислоты. В центре молекулы аминокислоты находится атом углерода, именно это обстоятельство определяет важность присутствия углерода, в процессах зарождения живого во Вселенной. В зависимости от порядка чередования мономеров образуется множество различных видов белков. В организме человека более 106 различных белков.

3. ЭВОЛЮЦИОНИСТСКАЯ КОНЦЕПЦИЯ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ

3.1. Современные подходы в познании

Мы знаем немало фактов в науке, которые хотя и точно установлены, но до сих пор не получили общепризнанного теоретического объяснения. Ярким примером может служить закон всемирного тяготения. Уже триста лет, как он установлен эмпирически и, более того, является основой теоретических построений и моделей. С его помощью объясняются многие эмпирические факты. Однако до сих пор нет общепризнанного объяснения самого механизма действия этого закона. Почему именно тела притягиваются и сила этого притяжения пропорциональна массам и обратно пропорциональна квадрату расстояния между центрами этих масс?

Больше всего для объяснения подходит теория относительности, для которой сила тяготения - это проявление кривизны пространства. Однако далеко не все ученые принимают такое объяснение. Можно было бы привести много подобных примеров. Чтобы объяснить ситуацию, когда ученые как бы не замечают те факты, которые противоречат сложившейся картине мира была предложена в 1962 г. Томасом Куном парадигмальная концепция развития научного познания, включающая понятие "научные революции". Согласно этой концепции, развитие науки определяется сообществами ученых. Решения в таком сообществе соответствуют методологическим концепциям - парадигмам, которым следуют и которыми руководствуются все члены данного научного сообщества. Отказ от данной совокупности парадигм возникает не тогда, когда обнаруживается несоответствие накопившихся фактов фундаментальным концепциям, принятых данным сообществом, а тогда, когда используемые в нем парадигмы обнаруживают свою неэффективность, когда все меньше и меньше новых результатов можно получить с их помощью, когда растет число тупиковых ситуаций, в которых старые парадигмы оказываются бесполезными. Именно в этот момент наступает научная революция, состоящая в том, что старые парадигмы отбрасываются и заменяются новыми. Суть этой концепции в том, что решающее значение для научного познания имеют не внешние факторы, а отношения внутри научного сообщества. Основу современной методологической парадигмы естествознания составляет ряд подходов, к которому прежде всего следует отнести философский. Философский подход развивался на протяжении всей истории человечества, философия аккумулировала громадный объем информации, она придала этой информации такую форму, благодаря которой поиск нового может обойтись без использования классического метода проб и ошибок (мет проб и ошибок - метод действий, основанный на последовательных приближениях к результату: пробуешь - ошибаешься, еще раз пробуешь, учитывая предыдущую ошибку, и т. д.). Поскольку философские категории являются предельно общими, то и философский подход обладает предельной общностью.

Сущность всякого подхода состоит в том, что в основе метода, его реализующего, должны быть заложены такие объективные законы, которые являются более общими, чем те законы, которые исследуются при помощи данного подхода. Если отказаться от объективной основы подхода, то становится необъяснимой причина его использования. Между тем мы хорошо знаем, что на практике знание о более общих законах всегда служит методом нахождения частных законов в той же науке (дедукция). Это правило справедливо и во взаимоотношениях между различными науками.

Так, знание физических законов служит методом для решения технических задач, поскольку эти задачи являются частными по отношению к физическим. В свою очередь, в физике в качестве подхода в описаниях явлений используется математика, так как отражаемые ею законы количественных отношений носят более общий характер.

На втором месте по общности стоит математический подход. Правда, он не является абсолютно универсальным, но все же, как правило, обладает такой общностью, благодаря которой оказывается применимым в качественно различных предметных областях познания. Роль математики в научном познании очень велика, можно говорить о том, что математические понятия есть не что иное, как особые идеальные формы освоения действительности в ее количественных характеристиках. В рамках математического подхода развит ряд специфических направлений, например, таких как вычислительная математика, математическая физика, математическая логика, математическая лингвистика, математическая статистика и др.

Статистический подход в познании г математический подход, применяемый для анализа массовых явлений с помощью численных методов, разработанных в теории вероятностей.

При статистическом подходе используются такие общенаучные понятия, как средняя величина, функция распределения, отклонение от средней величины, статистический вес, статистическая оценка и т. п.

К математическому примыкают и такие подходы, которые появились сравнительно недавно и соответствуют современным тенденциям смены парадигм в естествознании. Характерным примером может служить системный подход.

Системный подход в познании представление объекта познания системой элементов и дальнейшее рассмотрение их внутренних и внешних связей, обеспечивающих его целостность.

Редкая научная работа обходится без употребления понятий "системный анализ", "системный подход", "общая теория систем" и т. д. Возрастающий интерес к этому виду исследований далеко не случаен, он объясняется возникшей потребностью теории и практики в переходе от познания отдельных сторон или свойств объектов и явлений к изучению их интегральных характеристик.

В рамках системного подхода развит ряд специфических направлений, например, таких как структурно-функциональный, кибернетический, синергетический и др.

Естественно, что путь к целостному познанию разнообразных естественных и общественных процессов прошел длительный исторический путь. При изучении какого-либо объекта люди всегда ориентировались на его расчленение на составляющие части и последующий анализ каждой из них в отдельности. На этом пути были достигнуты значительные успехи, особенно в естественных науках. Однако при изучении целого ряда биологических, психологических, социальных и других объектов, процессов и явлений аналитические подходы оказались малопродуктивными. Это вызвано тем, что в несистемной методологии доступен анализ лишь тех свойств предмета исследования, которые предстают как набор качественных и количественных napaметров, не связанных в единое целое. Между тем, в познавательной деятельности человеку часто приходится иметь дело не с отдельными, изолированными друг от друга явлениями, а с комплексами взаимосвязанных образований, составляющих различного рода системы.

Каждый объект обладает определенными системными признаками, количество этих признаков показывает, может ли быть объект отнесен к системным. При всем многообразии этих признаков, можно выделить основополагающие.

Признаком системности объекта, во-первых, является его отграниченность. Отграниченность определяет выделенность конкретного сложноорганизованного явления среди других, наличие установленных границ его функционирования. Хотя данный признак известен давно, однако далеко не каждый объект легко и просто может быть отграничен от других. Часто это связано со сложностью проведения демаркационных линий в силу "размытости" системного явления, что характерно, например, при рассмотрении социальных систем. Методологически установление собственных границ означает выделение объекта из окружающей среды и ограничения круга исследуемых проблем. Выделение объекта определяется конкретными целями и задачами, предполагаемой областью исследования, глубиной проникновения в сущностные (сущностный - определяющий суть) характеристики объекта и т. д. Эти границы описываются как через сущностные свойства объекта, так и его специфические особые черты, выделяющие его среди других объектов.

Вторым признаком системности является автономность. В отличие от отграниченности, определяющей то, что отличает и обосабливает один объект от другого, она указывает на относительную самостоятельность системного явления или процесса, его независимость, наличие внутренних источников существования. Автономность проявляется в дифференциации, пространственно-временной локализации. Она указывает на то, что система существует независимо от других объектов, выполняет присущие ей функции, реализует себя прежде всего за счет собственных внутренних сил, которые обеспечивают ее жизнеспособность. Автономность достигается внутренними ресурсами системы, которые не только обеспечивают ее выживаемость, но и обеспечивают выполнение работы, которая необходима для поддержания существования других систем, связанных с рассматриваемой.

Третьим признаком системности является целостность. Если отграниченность выделяет предмет во внешнем мире, отмечая его индивидуальность, оригинальность и неповторимость, автономность указывает на его относительную самостоятельность и независимость, то целостность является внутренним свойством системы и характеризует ее интегративность. В основе этого признака лежит соотношение частей и целого. От того, как оно понимается, зависит применение данного признака к обоснованию системности любого объекта. Иногда целостность системы рассматривается через количественную меру. В этом случае она воспринимается как такое целое, которое больше суммы его частей. Однако это верно не для всех познаваемых объектов. Например, этот признак "не срабатывает" для общественных систем и "срабатывает" для живых систем.

Систему можно представить в виде структуры, выполняющей определенные функции. В этом случае при исследованиях используется структурно-функциональный подход.

Структурно-функциональный подход в познании - вариант системного подхода, предполагающий познание объекта путем анализа его структурных элементов и их собственных взаимосвязанных функций.

Структурно-функциональный подход первоначально был использован в лингвистике, а затем был взят на вооружение "науками о человеке": антропологией, этнологией, психологией, социологией и др. Структурно-функциональный подход предполагает, что каждый элемент системы не только занимает определенное место в структуре системы, но и имеет определенное (функциональное) назначение. Структура выступает не просто в виде устойчивого "скелета" объекта, а как совокупность правил функционирования, следуя которым можно из одного объекта получить второй, третий и т. д. При этом обнаружение единых структурных закономерностей некоторого множества объектов достигается не за счет отбрасывания отличий, а путем анализа функциональной динамики элементов структуры.

При изменении структурно-функционального подхода на объектно-функциональный, т. е. рассматривающий общее функционирование объекта, приходим к кибернетическому подходу.

Кибернетический подход в познании - вариант системного подхода, при котором познание абстрактного материального объекта с неизвестной внутренней структурой сводится к анализу связей между входными воздействиями и выходными сигналами.

В кибернетическом подходе познаваемый объект может быть представлен "черным ящиком" - устройством, выполняющим определенные операции над входными воздействиями, которое, в свою очередь, может меняться за счет механизма обратной связи (управление операциями по результатам анализа выходного сигнала).

Системы, управляемые с помощью обратной связи, рассматриваются как кибернетические. Оригинальность кибернетического подхода состоит в том, что изучается не вещественный или иной состав системы, а результат ее работы, результат реакции на внешнее воздействие. Примерами кибернетических систем являются и ЭВМ, и человеческий мозг, и биологические популяции и т. п. Каждая такая система представляется множеством взаимосвязанных объектов, способных воспринимать, управлять, запоминать и перерабатывать информацию, а также обмениваться ею.

Таким образом, при использовании кибернетического подхода одним из главных аспектов изучения объектов является связанная с объектом информация. Одним из разделов кибернетики является информатики.

Значение кибернетического подхода для научного познания состоит в следующем: во-первых, он предлагает для использования общенаучные понятия - управление, обратная связь, информация и т. д.; во-вторых, в его рамках формируются новые методы исследований -моделирования, вероятностный, метод отклика, метод малых воздействий и т. п.; в-третьих, он решает очень интересную для исследователей задачу, в которой при известных входном и выходном сигналах дается ответ на вопрос о внутренней структуре и составе системы - "черного ящика" (задачи, относящиеся к классу так называемых обратных математических задач, например, решаемых в компьютерной томографии).

Объединение рассмотренных подходов позволило сформулировать многообещающий современный подход - синергетический.

Синергетический подход в познании - системный подход, для которого в качестве условия принимается то, что в некоторых системах возможна самоорганизация, т. е. структура системы и, следовательно, ее свойства могут меняться скачком, спонтанно, непредсказуемо за счет совместного (синергетического) действия элементов системы.

Синергетический подход применяется к сложноорганизованным системам, например, таким, как человек, общество, некоторые физические и химические явления, в которых последующее состояние невозможно предсказать, зная предыдущее. Развитие таких систем всегда предполагает альтернативу (необходимость выбора одного из двух или нескольких возможных решений, вариантов).

Малые флуктуации (флуктуация - случайное отклонение от среднего значения) параметров и случайности на фоне общего поступательного движения в таких системах должны учитываться как факторы, ведущие к образованию качественно новых структур.

Главными посылками использования синергетического подхода при познании мира являются: невозможность жестко обусловить и запрограммировать эволюцию систем (эволюция, - представления об изменениях в обществе или в Природе, длительное изменение предшествовавшего состояния какой-либо системы);

самодостаточность "созидающего потенциала" (достаточность внутренней энергии) системы для возникновения новых организационных форм;

понимание того, что целое и сумма его частей являются качественно различными структурами, части не могут быть сложены арифметически, необходимость учитывать интерференцию (наложение) их энергетических потенциалов;

понимание того, что мир представляет собой иерархию сред с различной нелинейностью (нелинейная среда - среда, процессы в которой могут быть описаны нелинейными дифференциальными уравнениями. Нелинейные дифференциальные уравнения - уравнения, в которые входят неизвестные в степени больше, чем первой или произведения двух и более неизвестных).

Оставаясь предметом научных дискуссий, синергетический подход является прообразом интегрального научного подхода третьего тысячелетия. Предполагается, что он может быть использован для объяснения всех эволюционных процессов в мире, включая эволюцию человека и происхождение жизни во Вселенной.

4.2. Хаос и порядок в Природе

Одна из основных проблем, которая обсуждается до настоящего времени, формулируется просто: что именно изучает наука? Понимание сущности науки как способа отражения глубинных свойств бытия уходит своими корнями вглубь времен. Идея божественной детерминации

Природы жива и сегодня. 400 лет тому назад Спиноза утверждал: "Все происходящее соответствует вечному порядку и неизменным законам природы". В основе этого учения лежит положение о существовании причинности, то есть такой связи явлений, в которой одно из них (причина) при вполне определенных условиях с необходимостью порождает другое явление (следствие).

Представления ученых о том, что любые явления природы причинно обусловлены, укрепились в результате огромных успехов ньютоновской механики. Механистический взгляд на природу был тесно связан со строгим детерминизмом.

Детгерминизм - это философское учение об объективной закономерной связи и причинной обусловленности всех явлений.

Предполагалось, что досконально зная состояние системы на данный момент, можно с уверенностью предсказать ее будущее. Например, согласно детерминизму французского физика и математика () (лапласовский детерминизм) мир устроен таким образом, что для предсказания любых явлений в этом мире достаточно знать координаты и импульсы всех частиц во Вселенной, подставить их значения в математические уравнения и решить их.

Философской основой строгого детерминизма было фундаментальное разграничение между миром и мыслящим человеком. Как следствие этого разграничения, возникла уверенность в возможности объективного описания детерминированного мира, лишенного упоминания о личности наблюдателя.

Примерно сто лет лапласовский детерминизм был основой мировоззрения ученых, базой научной рациональности вообще. Ученые, работающие в различных областях науки, стремились придавать результатам своей деятельности форму абсолютной необходимости, т. е. абсолютного детерминизма. Открываемые в этот период законы получили название динамических законов, поскольку они выражали абсолютную необходимость. На базе механистической картины мира удалось описать с единой позиции многочисленные процессы, происходящие как на Земле, так и в космосе, а также поведение веществ в различных агрегатных состояниях. К механистической картине мира в XIX веке добавилась теория электромагнетизма, дополнительно к понятию "сила" возникло новое понятие - "поле".

Наука обогатилась новыми моделями познания и за первые три десятилетия XX века практически освободилась от ньютоновского и лапласовского понимания детерминизма, который включал следующие представления: абсолютный характер пространства и времени, существование неделимых элементарных частиц, причинная обусловленность природных явлений и возможность объективного описания детерминированной природы. А. Эйнштейн в первой части теории относительности (в специальной теории относительности) объединил электродинамику и механику и изменил представления о пространстве и времени - они едины и нет единого течения времени, т. е. нет причинно-следственного или детерминированного характера явлений. Во второй части - в общей теории относительности - А. Эйнштейн пошел еще дальше - он доказал, что гравитация приводит к искривлению непрерывного образования "пространство - время" и, следовательно, не существует понятия "абсолютное пространство" или "абсолютное время".Следствием теории относительности является совершенно новый научный взгляд на возможность существования пустоты и материальных твердых тел, двигающихся в этой пустоте, было поставлено под сомнение понятие не только детерминированности, но и реальности материи. Для космологии и атомной физики это следствие очень важно. Корпускулярно-волновой дуализм, первоначально установленный в физике для света, получил свое подтверждение в квантовой теории атомной физики. По ее представлениям, внутри атома материя не существует где-то конкретно - она, скорее, может или не может существовать, т. е. квантовая механика опирается на математический аппарат теории вероятностей. Все законы атомной физики, например, выражаются в вероятностных статистических терминах и фундаментальная физическая постоянная - постоянная Планка является мерой дискретности материи и неопределенности познания.

Статистические законы описывают поведение систем - ансамблей, которые состоят из большого числа элементов. В этих ансамблях возникают события, имеющие во многом случайный характер, например, для молекул в газе или растворе при концентрации 1019 молекул в см3, для особей в биологических популяциях, например, содержащих 109 китайцев. Поэтому статистические предсказания носят не абсолютно достоверный, а вероятностный характер. Статистические закономерности возникают как результат взаимодействия большого числа элементов, составляющих ансамбль. Поэтому они характеризуют не столько поведение отдельных элементов, сколько ансамбля в целом. Необходимость, которая проявляется в статистических законах, возникает благодаря проявлению и взаимной компенсации множества случайных факторов. Если нет детерминации, то реализация любого выбранного состояния системы может быть рассмотрена как процесс случайного перехода от "хаоса" к порядку. В переносном смысле понятие "хаос" означает отсутствие порядка, беспорядок, неразбериху. Хаосом в древнегреческой мифологии также называлась беспредельная первобытная масса, из которой впоследствии образовалось все существующее. Оба значения понятия "хаос" интересны для сегодняшнего естествознания. Хаотизация систем приводит к отсутствию локальных и других неоднородностей, к отсутствию процессов переноса массы, энергии, тепла, движения и т. п. в системе. Иными словами к установлению в системах устойчивого равновесия. Что это означает? Брошенный в пруд камень приводит к появлению на поверхности воды расходящихся и угасающих кругов. Через некоторое время, необходимое для релаксации (релаксация - процесс установления равновесия) системы, круги исчезнут и поверхность пруда опять станет ровной. Энергия, переданная камнем водной поверхности, в процессе диссипации (рассеяния) превратится в тепло, частички воды будут снова хаотизированы. То есть ровная поверхность пруда - признак того, что он находится в равновесии или хаотизирован. Возбуждение, переданное пруду камнем, приводит к установлению некоторого порядка - состояния, при котором существуют затухающие колебания на. поверхности воды, являющиеся неким новым "объектом" для пруда. В этом примере мы видим, что внешнее воздействие на короткий отрезок времени перевело хаос в "порядок".

Обычно рассматривают термодинамическое равновесие (термодинамика, - раздел физики, изучающий общие свойства макроскопических систем, такие как температура, давление, объем) для закрытых систем, т. е. не обменивающихся с другими системами ни энергией, ни веществом. Примером может служить идеальный газ, находящийся в изолированном объеме, молекулы газа хаотизированы - не имеют выраженного направления движения и распределены равномерно по всему объему, двигаются хаотически, участвуя в т. н. "броуновском движении". В реальном мире подобных систем не существует, любая система при внимательном рассмотрении должна быть представлена в виде термодинамически открытой системы, обменивающейся с внешним окружением, как минимум, теплом.

В этом случае равновесие системы и его устойчивость зависят от флуктуации какого-либо параметра. Например, при вакуумной откачке объемов в сильно разреженном газе плотность молекул на входе вакуумного насоса намного меньше средней по объему, в результате равновесие системы газовых молекул нарушается и возникает поток откачки, статистически направленный внутрь вакуумного насоса. Можно говорить о том, что хаос газовых молекул приведен в "порядок" - их движение упорядочено и ориентировано в направлении к насосу.

В неустойчивом состоянии (в синергетике это динамическое состояние системы называется бифуркацией) система может перейти I в произвольное непредсказуемое состояние, которое устойчиво до времени возникновения новой бифуркации и т. д. Примером подобной самоорганизации является переход ламинарного (от лат. lamina - тонкий слой) спокойного слоистого течения газа или жидкости в турбулентное (от лат. turbulentus - беспорядочный). Проведенные исследования показали, что внешне беспорядочное турбулентное течение, не имеющее определенных линий тока, с завихрениями и колебаниями вихрей обладает очень сложной упорядоченной структурой внутри завихрений. |

. Под "хаосом" здесь подразумевается система в равновесном состоянии, под "порядком" - система в неравновесном, например, в возбужденном состоянии.

Иллюстрацией варианта а) служит пример с камнем, брошенным в пруд. В этом примере происходит диссипация внешней энергии; неустойчивые системы переходят из состояния "хаос" к состоянию "порядок" через бифуркации, с развитием неравновесия и образованием новых структур по варианту б), в котором внешняя энергия не только компенсирует потери на диссипацию, но и освобождает часть внутренней энергии системы, в результате чего элементы системы действуют совместно (синергетически) спонтанно при образовании упорядоченных структур, например, завихрений в турбулентном потоке; вариант в), в котором внешняя энергия прямо идет на создание новых структур, может быть проиллюстрирован явлением, происходящим в калейдоскопе (трубке с зеркальными пластинами и осколками разноцветного стекла, в которой при встряхивании можно наблюдать сменяющиеся симметричные цветные узоры).

Особое значение синергетический подход приобрел при изучении эволюции биологических систем, для которых их открытость в термодинамическом смысле имеет принципиальное значение. Если при изучении систем в физике можно с хорошим приближением использовать идеализацию изолированной системы, то в биологии это невозможно, т. к. всякий биологический живой организм функционирует во взаимодействии со средой своего обитания.

При установлении эволюционной связи между неорганической и органической природой вопрос перехода от "первичного хаоса" к "организованному порядку" является главным. Рассмотрение порождения "хаосом" упорядоченных структур обязательно включает учет качественных переходов - "революционных скачков" в точках бифуркаций, которые приходят на смену равновесным процессам при эволюции "хаоса".

Процесс возникновения бифуркаций вблизи расположения "странных аттракторов" (странный аттрактор - область существования системы, в которой произвольным образом исчезает линейность характеристик системы) в системах аналогичен поведению живых организмов, например, высшие животные руководствуются не только факторами, детерминирующими их поведение, но и такими внутренними импульсами, которые являются спонтанным проявлением свободы их воли. Наличие "странных аттракторов" позволяет сделать вывод о том, что система способна к непредсказуемому изменению даже тогда, когда исходные условия ее существования строго детерминированы.

4. ЭВОЛЮЦИОНИСТСКАЯ КОНЦЕПЦИЯ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ

4.1 Современные подходы в познании

Мы знаем немало фактов в науке, которые хотя и точно установлены, но до сих пор не получили общепризнанного теоретического объяснения. Ярким примером может служить закон всемирного тяготения. Уже триста лет, как он установлен эмпирически и, более того, является основой теоретических построений и моделей. С его помощью объясняются многие эмпирические факты. Однако до сих пор нет общепризнанного объяснения самого механизма действия этого закона. Почему именно тела притягиваются и сила этого притяжения пропорциональна массам и обратно пропорциональна квадрату расстояния между центрами этих масс?

Больше всего для объяснения подходит теория относительности, для которой сила тяготения - это проявление кривизны пространства. Однако далеко не все ученые принимают такое объяснение. Можно было бы привести много подобных примеров. Чтобы объяснить ситуацию, когда ученые как бы не замечают те факты, которые противоречат сложившейся картине мира была предложена в 1962 г. Томасом Куном парадигмальная концепция развития научного познания, включающая понятие «научные революции». Согласно этой концепции, развитие науки определяется сообществами ученых. Решения в таком сообществе соответствуют методологическим концепциям - парадигмам, которым следуют и которыми руководствуются все члены данного научного сообщества. Отказ от данной совокупности парадигм возникает не тогда, когда обнаруживается несоответствие накопившихся фактов фундаментальным концепциям, принятых данным сообществом, а тогда, когда используемые в нем парадигмы обнаруживают свою неэффективность, когда все меньше и меньше новых результатов можно получить с их помощью, когда растет число тупиковых ситуаций, в которых старые парадигмы оказываются бесполезными. Именно в этот момент наступает научная революция, состоящая в том, что старые парадигмы отбрасываются и заменяются новыми. Суть этой концепции в том, что решающее значение для научного познания имеют не внешние факторы, а отношения внутри научного сообщества. Основу современной методологической парадигмы естествознания составляет ряд подходов, к которому прежде всего следует отнести философский. Философский подход развивался на протяжении всей истории человечества, философия аккумулировала громадный объем информации, она придала этой информации такую форму, благодаря которой поиск нового может обойтись без использования классического метода проб и ошибок (мет проб и ошибок - метод действий, основанный на последовательных приближениях к результату: пробуешь - ошибаешься, еще раз пробуешь, учитывая предыдущую ошибку, и т. д.). Поскольку философские категории являются предельно общими, то и философский подход обладает предельной общностью.

Сущность всякого подхода состоит в том, что в основе метода, его реализующего, должны быть заложены такие объективные законы, которые являются более общими, чем те законы, которые исследуются при помощи данного подхода. Если отказаться от объективной основы подхода, то становится необъяснимой причина его использования. Между тем мы хорошо знаем, что на практике знание о более общих законах всегда служит методом нахождения частных законов в той же науке (дедукция). Это правило справедливо и во взаимоотношениях между различными науками.

Так, знание физических законов служит методом для решения технических задач, поскольку эти задачи являются частными по отношению к физическим. В свою очередь, в физике в качестве подхода в описаниях явлений используется математика, так как отражаемые ею законы количественных отношений носят более общий характер.

На втором месте по общности стоит математический подход. Правда, он не является абсолютно универсальным, но все же, как правило, обладает такой общностью, благодаря которой оказывается применимым в качественно различных предметных областях познания. Роль математики в научном познании очень велика, можно говорить о том, что математические понятия есть не что иное, как особые идеальные формы освоения действительности в ее количественных характеристиках. В рамках математического подхода развит ряд специфических направлений, например, таких как вычислительная математика, математическая физика, математическая логика, математическая лингвистика, математическая статистика и др.

Статистический подход в познании г математический подход, применяемый для анализа массовых явлений с помощью численных методов, разработанных в теории вероятностей.

При статистическом подходе используются такие общенаучные понятия, как средняя величина, функция распределения, отклонение от средней величины, статистический вес, статистическая оценка и т. п.

К математическому примыкают и такие подходы, которые появились сравнительно недавно и соответствуют современным тенденциям смены парадигм в естествознании. Характерным примером может

служить системный подход.

Системный подход в познании представление объекта познания системой элементов и дальнейшее рассмотрение их внутренних и внешних связей, обеспечивающих его целостность.

Редкая научная работа обходится без употребления понятий «системный анализ», «системный подход», «общая теория систем» и т. д. Возрастающий интерес к этому виду исследований далеко не случаен, он объясняется возникшей потребностью теории и практики в переходе от познания отдельных сторон или свойств объектов и явлений к изучению их интегральных характеристик.

В рамках системного подхода развит ряд специфических направлений, например, таких как структурно-функциональный, кибернетический, синергетический и др.

Естественно, что путь к целостному познанию разнообразных естественных и общественных процессов прошел длительный исторический путь. При изучении какого-либо объекта люди всегда ориентировались на его расчленение на составляющие части и последующий анализ каждой из них в отдельности. На этом пути были достигнуты значительные успехи, особенно в естественных науках. Однако при изучении целого ряда биологических, психологических, социальных и других объектов, процессов и явлений аналитические подходы оказались малопродуктивными. Это вызвано тем, что в несистемной методологии доступен анализ лишь тех свойств предмета исследования, которые предстают как набор качественных и количественных napaметров, не связанных в единое целое. Между тем, в познавательной деятельности человеку часто приходится иметь дело не с отдельными, изолированными друг от друга явлениями, а с комплексами взаимосвязанных образований, составляющих различного рода системы.

Каждый объект обладает определенными системными признаками, количество этих признаков показывает, может ли быть объект отнесен к системным. При всем многообразии этих признаков, можно выделить основополагающие.

Признаком системности объекта, во-первых, является его отграниченность. Отграниченность определяет выделенность конкретного сложноорганизованного явления среди других, наличие установленных границ его функционирования. Хотя данный признак известен давно, однако далеко не каждый объект легко и просто может быть отграничен от других. Часто это связано со сложностью проведения демаркационных линий в силу «размытости» системного явления, что характерно, например, при рассмотрении социальных систем. Методологически установление собственных границ означает выделение объекта из окружающей среды и ограничения круга исследуемых проблем. Выделение объекта определяется конкретными целями и задачами, предполагаемой областью исследования, глубиной проникновения в сущностные (сущностный - определяющий суть) характеристики объекта и т. д. Эти границы описываются как через сущностные свойства объекта, так и его специфические особые черты, выделяющие его среди других объектов.

Вторым признаком системности является автономность. В отличие от отграниченности, определяющей то, что отличает и обосабливает один объект от другого, она указывает на относительную самостоятельность системного явления или процесса, его независимость, наличие внутренних источников существования. Автономность проявляется в дифференциации, пространственно-временной локализации. Она указывает на то, что система существует независимо от других объектов, выполняет присущие ей функции, реализует себя прежде всего за счет собственных внутренних сил, которые обеспечивают ее жизнеспособность. Автономность достигается внутренними ресурсами системы, которые не только обеспечивают ее выживаемость, но и обеспечивают выполнение работы, которая необходима для поддержания существования других систем, связанных с рассматриваемой.

Третьим признаком системности является целостность. Если отграниченность выделяет предмет во внешнем мире, отмечая его индивидуальность, оригинальность и неповторимость, автономность указывает на его относительную самостоятельность и независимость, то целостность является внутренним свойством системы и характеризует ее интегративность. В основе этого признака лежит соотношение частей и целого. От того, как оно понимается, зависит применение данного признака к обоснованию системности любого объекта. Иногда целостность системы рассматривается через количественную меру. В этом случае она воспринимается как такое целое, которое больше суммы его частей. Однако это верно не для всех познаваемых объектов. Например, этот признак «не срабатывает» для общественных систем и «срабатывает» для живых систем.

Систему можно представить в виде структуры, выполняющей определенные функции. В этом случае при исследованиях используется структурно-функциональный подход.

Структурно-функциональный подход в познании - вариант системного подхода, предполагающий познание объекта путем анализа его структурных элементов и их собственных взаимосвязанных функций.

Структурно-функциональный подход первоначально был использован в лингвистике, а затем был взят на вооружение «науками о человеке»: антропологией, этнологией, психологией, социологией и др. Структурно-функциональный подход предполагает, что каждый элемент системы не только занимает определенное место в структуре системы, но и имеет определенное (функциональное) назначение. Структура выступает не просто в виде устойчивого «скелета» объекта, а как совокупность правил функционирования, следуя которым можно из одного объекта получить второй, третий и т. д. При этом обнаружение единых структурных закономерностей некоторого множества объектов достигается не за счет отбрасывания отличий, а путем анализа функциональной динамики элементов структуры.

При изменении структурно-функционального подхода на объектно-функциональный, т. е. рассматривающий общее функционирование объекта, приходим к кибернетическому подходу.

Кибернетический подход в познании- вариант системного подхода, при котором познание абстрактного материального объекта с неизвестной внутренней структурой сводится к анализу связей между входными воздействиями и выходными сигналами.

В кибернетическом подходе познаваемый объект может быть представлен «черным ящиком» - устройством, выполняющим определенные операции над входными воздействиями, которое, в свою очередь, может меняться за счет механизма обратной связи (управление операциями по результатам анализа выходного сигнала).

Системы, управляемые с помощью обратной связи, рассматриваются как кибернетические. Оригинальность кибернетического подхода состоит в том, что изучается не вещественный или иной состав системы, а результат ее работы, результат реакции на внешнее воздействие. Примерами кибернетических систем являются и ЭВМ, и человеческий мозг, и биологические популяции и т. п. Каждая такая система представляется множеством взаимосвязанных объектов, способных воспринимать, управлять, запоминать и перерабатывать информацию, а также обмениваться ею.

Таким образом, при использовании кибернетического подхода одним из главных аспектов изучения объектов является связанная с объектом информация. Одним из разделов кибернетики является информатики.

Значение кибернетического подхода для научного познания состоит в следующем: во-первых, он предлагает для использования общенаучные понятия - управление, обратная связь, информация и т. д.; во-вторых, в его рамках формируются новые методы исследований -моделирования, вероятностный, метод отклика, метод малых воздействий и т. п.; в-третьих, он решает очень интересную для исследователей задачу, в которой при известных входном и выходном сигналах дается ответ на вопрос о внутренней структуре и составе системы - «черного ящика» (задачи, относящиеся к классу так называемых обратных математических задач, например, решаемых в компьютерной томографии).

Объединение рассмотренных подходов позволило сформулировать многообещающий современный подход - синергетический.

Синергетический подход в познании - системный подход, для

которого в качестве условия принимается то, что в некоторых системах возможна самоорганизация, т. е. структура системы и, следовательно, ее свойства могут меняться скачком, спонтанно, непредсказуемо за счет совместного (синергетического) действия элементов системы.

Синергетический подход применяется к сложноорганизованным системам, например, таким, как человек, общество, некоторые физические и химические явления, в которых последующее состояние невозможно предсказать, зная предыдущее. Развитие таких систем всегда предполагает альтернативу (необходимость выбора одного из двух или нескольких возможных решений, вариантов).

Малые флуктуации (флуктуация - случайное отклонение от среднего значения) параметров и случайности на фоне общего поступательного движения в таких системах должны учитываться как факторы, ведущие к образованию качественно новых структур.

Главными посылками использования синергетического подхода при познании мира являются:

•невозможность жестко обусловить и запрограммировать эволюцию систем (эволюция, - представления об изменениях в обществе или в Природе, длительное изменение предшествовавшего состояния какой-либо системы);

•самодостаточность «созидающего потенциала» (достаточность внутренней энергии) системы для возникновения новых организационных форм;

• понимание того, что целое и сумма его частей являются качественно различными структурами, части не могут быть сложены арифметически, необходимость учитывать интерференцию (наложение) их энергетических потенциалов;

• понимание того, что мир представляет собой иерархию сред с различной нелинейностью (нелинейная среда - среда, процессы в которой могут быть описаны нелинейными дифференциальными уравнениями. Нелинейные дифференциальные уравнения - уравнения, в которые входят неизвестные в степени больше, чем первой или произведения двух и более неизвестных).

Оставаясь предметом научных дискуссий, синергетический подход является прообразом интегрального научного подхода третьего тысячелетия. Предполагается, что он может быть использован для объяснения всех эволюционных процессов в мире, включая эволюцию человека и происхождение жизни во Вселенной.

4.2. Хаос и порядок в природе

Одна из основных проблем, которая обсуждается до настоящего времени, формулируется просто: что именно изучает наука? Понимание сущности науки как способа отражения глубинных свойств бытия уходит своими корнями вглубь времен. Идея божественной детерминации

Природы жива и сегодня. 400 лет тому назад Спиноза утверждал: "Все происходящее соответствует вечному порядку и неизменным законам природы". В основе этого учения лежит положение о существовании причинности, то есть такой связи явлений, в которой одно из них (причина) при вполне определенных условиях с необходимостью порождает другое явление (следствие).

Представления ученых о том, что любые явления природы причинно обусловлены, укрепились в результате огромных успехов ньютоновской механики. Механистический взгляд на природу был тесно связан со строгим детерминизмом.

Детгерминизм - это философское учение об объективной закономерной связи и причинной обусловленности всех явлений.

Предполагалось, что досконально зная состояние системы на данный момент, можно с уверенностью предсказать ее будущее. Например, согласно детерминизму французского физика и математика () (лапласовский детерминизм) мир устроен таким образом, что для предсказания любых явлений в этом мире достаточно знать координаты и импульсы всех частиц во Вселенной, подставить их значения в математические уравнения и решить их.

Философской основой строгого детерминизма было фундаментальное разграничение между миром и мыслящим человеком. Как следствие этого разграничения, возникла уверенность в возможности объективного описания детерминированного мира, лишенного упоминания о личности наблюдателя.

Примерно сто лет лапласовский детерминизм был основой мировоззрения ученых, базой научной рациональности вообще. Ученые, работающие в различных областях науки, стремились придавать результатам своей деятельности форму абсолютной необходимости, т. е. абсолютного детерминизма. Открываемые в этот период законы получили название динамических законов, поскольку они выражали абсолютную необходимость.

На базе механистической картины мира удалось описать с единой позиции многочисленные процессы, происходящие как на Земле, так и в космосе, а также поведение веществ в различных агрегатных состояниях. К механистической картине мира в XIX веке добавилась теория электромагнетизма, дополнительно к понятию «сила» возникло новое понятие - «поле».

Наука обогатилась новыми моделями познания и за первые три десятилетия XX века практически освободилась от ньютоновского и лапласовского понимания детерминизма, который включал следующие представления: абсолютный характер пространства и времени, существование неделимых элементарных частиц, причинная обусловленность природных явлений и возможность объективного описания детерминированной природы. А. Эйнштейн в первой части теории относительности (в специальной теории относительности) объединил электродинамику и механику и изменил представления о пространстве и времени - они едины и нет единого течения времени, т. е. нет причинно-следственного или детерминированного характера явлений. Во второй части - в общей теории относительности - А. Эйнштейн пошел еще дальше - он доказал, что гравитация приводит к искривлению непрерывного образования «пространство - время» и, следовательно, не существует понятия «абсолютное пространство» или «абсолютное время».

Следствием теории относительности является совершенно новый научный взгляд на возможность существования пустоты и материальных твердых тел, двигающихся в этой пустоте, было поставлено под сомнение понятие не только детерминированности, но и реальности материи. Для космологии и атомной физики это следствие очень важно. Корпускулярно-волновой дуализм, первоначально установленный в физике для света, получил свое подтверждение в квантовой теории атомной физики. По ее представлениям, внутри атома материя не существует где-то конкретно - она, скорее, может или не может существовать, т. е. квантовая механика опирается на математический аппарат теории вероятностей. Все законы атомной физики, например, выражаются в вероятностных статистических терминах и фундаментальная физическая постоянная - постоянная Планка является мерой дискретности материи и неопределенности познания.

Статистические законы описывают поведение систем - ансамблей, которые состоят из большого числа элементов. В этих ансамблях возникают события, имеющие во многом случайный характер, например, для молекул в газе или растворе при концентрации 1019 молекул в см3, для особей в биологических популяциях, например, содержащих 109 китайцев. Поэтому статистические предсказания носят не абсолютно достоверный, а вероятностный характер. Статистические закономерности возникают как результат взаимодействия большого числа элементов, составляющих ансамбль. Поэтому они характеризуют не столько поведение отдельных элементов, сколько ансамбля в целом. Необходимость, которая проявляется в статистических законах, возникает благодаря проявлению и взаимной компенсации множества случайных факторов.

Если нет детерминации, то реализация любого выбранного состояния системы может быть рассмотрена как процесс случайного перехода от «хаоса» к порядку.

В переносном смысле понятие «хаос» означает отсутствие порядка, беспорядок, неразбериху. Хаосом в древнегреческой мифологии также называлась беспредельная первобытная масса, из которой впоследствии образовалось все существующее. Оба значения понятия «хаос» интересны для сегодняшнего естествознания. Хаотизация систем приводит к отсутствию локальных и других

неоднородностей, к отсутствию процессов переноса массы, энергии, тепла, движения и т. п. в системе. Иными словами к установлению в системах устойчивого равновесия. Что это означает? Брошенный в пруд камень приводит к появлению на поверхности воды расходящихся и угасающих кругов. Через некоторое время, необходимое для релаксации (релаксация - процесс установления равновесия) системы, круги исчезнут и поверхность пруда опять станет ровной. Энергия, переданная камнем водной поверхности, в процессе диссипации (рассеяния) превратится в тепло, частички воды будут снова хаотизированы. То есть ровная поверхность пруда - признак того, что он находится в равновесии или хаотизирован. Возбуждение, переданное пруду камнем, приводит к установлению некоторого порядка - состояния, при котором существуют затухающие колебания на. поверхности воды, являющиеся неким новым «объектом» для пруда. В этом примере мы видим, что внешнее воздействие на короткий отрезок времени перевело хаос в «порядок».

Обычно рассматривают термодинамическое равновесие (термодинамика, - раздел физики, изучающий общие свойства макроскопических систем, такие как температура, давление, объем) для закрытых систем, т. е. не обменивающихся с другими системами ни энергией, ни веществом. Примером может служить идеальный газ, находящийся в изолированном объеме, молекулы газа хаотизированы - не имеют выраженного направления движения и распределены равномерно по всему объему, двигаются хаотически, участвуя в т. н. «броуновском движении». В реальном мире подобных систем не существует, любая система при внимательном рассмотрении должна быть представлена в виде термодинамически открытой системы, обменивающейся с внешним окружением, как минимум, теплом.

В этом случае равновесие системы и его устойчивость зависят от флуктуации какого-либо параметра. Например, при вакуумной откачке объемов в сильно разреженном газе плотность молекул на входе вакуумного насоса намного меньше средней по объему, в результате равновесие системы газовых молекул нарушается и возникает поток откачки, статистически направленный внутрь вакуумного насоса. Можно говорить о том, что хаос газовых молекул приведен в «порядок» - их движение упорядочено и ориентировано в направлении к насосу.

В неустойчивом состоянии (в синергетике это динамическое состояние системы называется бифуркацией) система может перейти I в произвольное непредсказуемое состояние, которое устойчиво до времени возникновения новой бифуркации и т. д. Примером подобной самоорганизации является переход ламинарного (от лат. lamina - тонкий слой) спокойного слоистого течения газа или жидкости в турбулентное (от лат. turbulentus - беспорядочный). Проведенные исследования

показали, что внешне беспорядочное турбулентное течение, не имеющее определенных линий тока, с завихрениями и колебаниями вихрей обладает очень сложной упорядоченной структурой внутри завихрений. |

На рис. 15 приведена схема, отражающая три возможности перехода систем от состояния «хаоса» к состоянию «порядок». Три возможности рассматриваются по аналогии с вариантами равновесия механических систем (шарик в ямке, шарик на горке, шарик на плоскости). Под «хаосом» здесь подразумевается система в равновесном состоянии, под «порядком» - система в неравновесном, например, в возбужденном состоянии.

Иллюстрацией варианта а) служит пример с камнем, брошенным в пруд. В этом примере происходит диссипация внешней энергии; неустойчивые системы переходят из состояния «хаос» к состоянию «порядок» через бифуркации, с развитием неравновесия и образованием новых структур по варианту б), в котором внешняя энергия не только компенсирует потери на диссипацию, но и освобождает часть внутренней энергии системы, в результате чего элементы системы действуют совместно (синергетически) спонтанно при образовании упорядоченных структур, например, завихрений в турбулентном потоке; вариант в), в котором внешняя энергия прямо идет на создание новых структур, может быть проиллюстрирован явлением, происходящим в калейдоскопе (трубке с зеркальными пластинами и осколками разноцветного стекла, в которой при встряхивании можно наблюдать сменяющиеся симметричные цветные узоры).

Особое значение синергетический подход приобрел при изучении эволюции биологических систем, для которых их открытость в термодинамическом смысле имеет принципиальное значение. Если при изучении систем в физике можно с хорошим приближением использовать идеализацию изолированной системы, то в биологии это невозможно, т. к. всякий биологический живой организм функционирует во взаимодействии со средой своего обитания.

При установлении эволюционной связи между неорганической и органической природой вопрос перехода от «первичного хаоса» к «организованному порядку» является главным. Рассмотрение порождения «хаосом» упорядоченных структур обязательно включает учет качественных переходов - «революционных скачков» в точках бифуркаций, которые приходят на смену равновесным процессам при эволюции «хаоса».

Процесс возникновения бифуркаций вблизи расположения «странных аттракторов» (странный аттрактор - область существования системы, в которой произвольным образом исчезает линейность характеристик системы) в системах аналогичен поведению живых организмов, например, высшие животные руководствуются не только факторами, детерминирующими их поведение, но и такими внутренними импульсами, которые являются спонтанным проявлением свободы их воли. Наличие «странных аттракторов» позволяет сделать вывод о том, что система способна к непредсказуемому изменению даже тогда, когда исходные условия ее существования строго детерминированы.

4.3. Коэволюция и саморегуляция

В рамках системного подхода интересно рассмотрение механизма взаимообусловленных изменений элементов, составляющих целостную развивающуюся систему. Первоначально в биологии, а затем и в других науках было использовано понятие коэволюции.

В современной науке термин "коэволюция" употребляется в двух основных смыслах. Прежде всего термин «коэволюция» относят к совокупной, взаимно адаптивной (адаптация - привыкание, приспособление) изменчивости частей в рамках любых биосистем (от молекулярного и клеточного до уровня биосферы в целом). Примером коэволюции служат взаимные изменения видов партнеров в системах «паразит - хозяин», «хищник - жертва». Результатом коэволюции может быть как сохранение устойчивости системы, так и ее совершенствование. В системе «паразит - хозяин» естественный отбор способствует выживанию менее вирулентных (опасных для хозяев) паразитов и более резистивных (устойчивых к паразитам) хозяев. Постепенно «паразит» и «хозяин» становятся организмами, способствующими взаимному процветанию, как, например, грибы и зеленые водоросли, образующие вместе лишайники. Изучение ДНК организмов показало, что сложные организмы произошли в результате симбиоза (симбиоз –форма тесного сожительства двух организмов разных типов) из простых.

Совместная эволюция организмов хорошо видна на следующем примере. Простейшие жгутиковые, живущие в кишечнике термитов, выделяют фермент, без которого термиты не могли бы переваривать древесину и расщеплять ее до Сахаров. Встречая в природе подобный симбиоз, можно предположить, что его конечной стадией является обраеование более сложного организма. Так, травоядные животные могли развиться из симбиоза животных и микроскопических паразитов растений, потому что паразит уже обрел некогда способность производить ферменты для переваривания веществ, имевшихся в организме его хозяина - растения, а животное делится с паразитом питательными веществами из растительной массы.

Концепция коэволюции дополняет теорию, эволюция, например, она позволяет объяснить возникновение полов. Удивительная согласованность всех видов жизни есть следствие коэволюции. Образование более сложных форм увеличивает разнообразие организмов и общую устойчивость систем ко внешним воздействиям.

Рассмотренная концепция симбиотической коэволюции хорошо согласуется с синергетическим подходом, дополняет его и поясняет. Следующим образом можно описать, например, процесс образования термитника в терминах синергетики: начальной флуктуацией является случайный сбор в области обитания термитов нескольких комочков земли, пропитанных их гормонами. Эти комочки привлекают других термитов, растет количество комочков в данной области, флуктуация растет, и растет площадь гнезда - термитника.

Аналогично можно рассматривать процесс образования сложного пути грозовых молний. Согласно условию самоподдержания, грозовой разряд «ищет» в атмосфере Земли области с повышенной концентрацией молекул газа - начальные флуктуации. Этот «поиск» заставляет разряд изменять направление своего движения от облака к поверхности Земли иногда на 180°, что и изображают символически в виде стрелки с двойным изгибом.

Приведенные примеры показывают, как происходит переход от некоторой организации на уровне отдельных организмов или элементов к организации на уровне сообществ или целых систем. Эта организация происходит исключительно за счет внутренних механизмов совместной эволюции элементов единой системы.

В рамках концепции коэволюции возникла современная гипотеза «Гея» (Гея - в греческой мифологии богиня Земли). Согласно этой концепции, Земля является саморегулирующейся системой, в которой сохраняется длительная химическая неравновесность атмосферы, что обусловлено совокупностью жизненных процессов на Земле. В течение 3,5 млрд. лет на Земле существует механизм биологического термостатирования, который с помощью избытка двуокиси азота в атмосфере регулирует температуру Земли. При увеличении яркости потока солнечного света коэволюционно растет разнообразие и объем живого на Земле, что ведет к возрастанию способности регуляции температуры. Иными словами, в пределах своей способности к саморегуляции и самовоспроизводству, Земля как целостная система обладает глобальной устойчивостью, допускающей значительные флуктуации в параметрах своих структурных элементов. Большинство отбросов Земля может превращать в нужные элементы. По этой гипотезе Земля сможет восстановиться даже после ядерной катастрофы.

В природе коэволюционный процесс по становлению и сохранению биосистем осуществляется как объективный процесс в рамках естественного отбора, который из всех возможных путей развития тех или иных компонентов системы оставляет лишь взаимосовместимые.

Во втором смысле термин «коэволюция» ё современной науке все чаще и чаще используется для обозначения процесса совместного развития биосферы Земли и человеческого общества. Согласно коэволюционной концепции, человечество для обеспечения своего будущего должно отказаться от двух экстремистских лозунгов «Мы не можем ждать милостей от природы, взять их у нее - наша задача!» (1930) и «Назад, в природу!» Жан-Жак Руссо (1755). Изменения должны быть встречно-согласованными: приспосабливать биосферу к нашим потребностям мы можем только при условии собственного изменения. «Изменения человечества» для поддержания динамической устойчивости системы «человек - биосфера» должны следовать, прежде всего, нравственным культурным принципам.

СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ

Аберрация — погрешности оптических изображений, которые могут быть нечеткими или окрашенными, не точно соответствуют контурам объекта.

Абиотические факторы — неорганические факторы (химические, физические, космические, геологические, географические), влияющие на жизнедеятельность организмов.

Абиогенез — концепция возникновения жизни из неорганического вещества.

Автогенез — концепция, объясняющая эволюцию жизни под действиям только внутренних факторов.

Автокатализ — химическая реакция, в которой для синтеза вещества необходимо его присутствие в качестве катализатора, ускоряющего саму реакцию.

Автотрофы — организмы, синтезирующие все необходимые жизни органические вещества из неорганических.

Адаптация — приспособление организма, его строения и функций к условиям среды обитания.

Адроны — семейство элементарных частиц (барионов и мезонов), участвующих в сильных взаимодействиях.

Аксиология — философское учение о ценностях.

Анаэробные организмы — организмы, живущие в отсутствии ободного кислорода.

Аннигиляция — превращение частицы и античастицы при столкновении в другие частицы.

Антисциентизм — философско-мировоззренческая позиция, отрицающая роль науки в качестве главного, интегрального компонента культуры.

Античастицы — частицы-«двойники», отличающиеся от обычных частиц только знаком электрического заряда.

Антропоцентризм — мировоззренческая позиция, в соответствии с которой человек рассматривается как центр и главная мироздания.

Архетипы — универсальные структуры человеческой психики, имеющие формальный характер и проявляющиеся всегда связи с конкретным культурным содержанием, элементарные структуры коллективного бессознательного.

Атрибут — неотъемлемое свойство субстанции.

Аэробные организмы — организмы, которые могут существовать только при наличии свободного кислорода.

Барионы — адроны с полуцелым спином, состоящие из трех кварков. Бессознательное — сфера психической активности, находящаяся вне сознания; различают коллективное и личное бессознательное.

Биогенез — процесс возникновения и развития биологических систем.

Биогеоценоз (или экологическая система) — сложная природная система, представляющая собой совокупность биотических (популяции различных видов растений, животных и микроорганизмов) и абиотических (атмосфера, почва, вода, солнечная энергия) элементов, связанных между собой обменом вещества и энергии.

Биосфера — целостная самоорганизующаяся система, состоящая из различных компонентов (экологических систем, биоценозов, популяций, организмов и т. п.), сфера живых организмов и среды их обитания; структура и содержание биосферы определя­ются прошлой и современной деятельностью всех живых организмов, в том числе и человека.

Биотехнология — использование живых организмов или биологических процессов в производстве.

Биотические факторы — совокупность воздействий одних живых организмов на другие.

Биоценоз — совокупность живых организмов, населяющих определенную территорию, приспособленных к среде обитания и вступающих в определенные взаимодействия друг с другом.

Вакуум — особое состояние электромагнитного поля, характеризующееся низкими энергиями.

Валентность — способность атомов одного химического элемента соединяться с определенным количеством атомов другого химического элемента.

Верификация — эмпирическое подтверждение, критерий про­верки научных высказываний через подтверждение их опытом; введен неопозитивистами.

Вероятность — степень возможности, осуществимости явле­ния или события в конкретной совокупности условий, количественное выражение возможности, определение меры близости возможности к действительности.

Виртуальные частицы— элементарные частицы, существующие в промежуточных, очень коротких (ненаблюдаемых) состояниях, для которых не выполняются обычные соотношения между энергией, импульсом и массой. Присутствием виртуальных частиц в квантовой механике объясняются взаимодействия и превращения частиц.

Витализм — позиция, согласно которой в любых организмах присутствует нематериальная жизненная сила.

Возможность — потенциальное бытие, тенденция развития наличного бытия.

Галактики — гигантские звездные системы, включающие до сотен млрд звезд.

Гелиоцентризм — воззрение, согласно которому Земля и другие планеты Солнечной системы обращаются вокруг Солнца.

Гаметы — половые клетки животных и растений.

Ген — материальный носитель наследственной информации, расположенный в хромосоме и способный к воспроизведению.

Генезис — происхождение, возникновение, развитие.

Генотип — совокупность всех генов, локализованных в хромосомах.

Геоцентризм — воззрение, согласно которому все небесные тела движутся вокруг Земли.

Герменевтика — первоначально методика истолкования тек­стов, позже одно из направлений современной философии, рассматривающее категорию «понимание» в качестве центральной, изучающее возможности универсального использования интер­претационных методов во всех сферах познания и для любых объектов.

Гетеротрофы — организмы, использующие для своего питания готовые органические соединения.

Гилозоизм — учение о всеобщей оживленности мира.

Глюоны — частицы с нулевой массой и спином, обеспечивающие взаимодействие между кварками.

Гравитационный коллапс — катастрофическое сжатие звезды под действием сил тяготения.

Гравитон — гипотетическая частица гравитационного поля, которая вводится для объяснения гравитационного взаимодействия.

Деизм — принцип, утверждающий Бога в качестве первопричины мира и при этом отрицающий его вмешательство в дальнейшее существование мироздания.

Детерминизм — онтологический принцип, утверждающий всеобщую обусловленность явлений и событий и всеобщий характер причинности.

Действительность — актуальное, наличное бытие.

Дисперсия — зависимость преломления света от длины волн, в результате чего свет разлагается в спектр.

Диссипативные структуры — вновь образованные структуры, требующие для своего становления энергии, которую система «забирает» из окружающей среды.

Диссипация — рассеивание энергии.

Дифракция — отклонение волн от прямолинейного движения при прохождении около края препятствия.

· Закон — объективная, необходимая, всеобщая повторяющая­ся и существенная связь между явлениями и событиями.

· Звездные скопления — гравитационно-связанные группы звезд.

Изотропы — разновидности одного и того же химического элемента, обладающие одинаковым зарядом, но разной массой.

Изотропность — одинаковость свойств по всем направлениям, например, изотропность пространства.

Импульс — физическая характеристика объекта, произведе­ние массы на скорость.

Инвариантность — неизменность какой-либо величины относительно изменения физических условий.

Индетерминизм — онтологический принцип, отрицающий наличие между явлениями и событиями всеобщей и универсаль­ной взаимосвязи или всеобщий характер причинности.

Инерциальная система — система, находящаяся в состоянии прямолинейного и равномерного движения.

Интерпретация — истолкование смысла знака или знаковой системы.

Интерференция — сложение волн в пространстве, в резуль­тате которого происходит усиление или ослабление амплитуды результирующей волны.

Интровертный — обращенный вовнутрь.

Истина — особая характеристика знания, выражающая его соответствие действительности.

Катализатор — вещество, меняющее скорость химической реакции, но само в ней не участвующее.

Каузальность — причинность, закономерная связь причины и следствия.

Кварки — гипотетические элементарные частицы с дробным зарядом, из которых состоят все другие частицы.

Кибернетика — наука, занимающаяся изучением сложных систем с отрицательной обратной связью, которые поддержива­ют инвариантное состояние в результате взаимодействия с окру­жающей средой.

Континуум — целостность, непрерывная совокупность, единство каких-либо точек, чисел или физических величин.

Красное смещение — увеличение длин волн в спектре удаляющегося от наблюдателя источника света по сравнению с эталон­ными спектрами.

Культура — совокупность продуктов материальной и духов­ной деятельности человека, духовных и материальных ценностей, система норм и учреждений, отличающая человека от животных.

Лептоны — общее название для элементарных частиц, не участвующих в сильном взаимодействии, но принимающих участия в слабом, электромагнитном и гравитационном взаимодействиях.

Фенотип — совокупность всех внешних признаков организма, обусловленных его генотипом.

Филогенез — процесс становления и развития систематической группы организмов (вида).

Философия — рационально-теоретическая форма мировоззрения, система развернутых ответов на мировоззренческие вопросы, предметом философии являются всеобщие связи в системе «человек — мир».

Флуктуация — случайное отклонение системы от «нормы» — закономерного, привычного, «среднего» состояния.

Хромосомы — элементы ядра клетки, содержащие гены. ДНК хромосом содержит наследственную информацию и транслирует ее вновь образованным клеткам.

Экстравертный — обращенный вовне.

Экстраполяция — перенесение свойств и закономерностей одной системы на другие, отличающиеся от нее.

Элементарные частицы — далее неразложимые частицы, составляющие глубинный уровень организации материи.

Эукариоты — организмы, клетки которых содержат ядро.