Концепции современного естествознания (стр. 13 )

д) доза 4 Зв принята как полулетальная, в этом случае наблюдается тяжелая форма лучевой болезни с 50% смертельным исходом,

е) доза 6 Зв и более – это смертельная доза, вызывающая необратимые повреждения различных органов; летальный исход даже при интенсивном лечении наступает в течение двух-трех месяцев.

Доза, получаемая в единицу времени, называется мощностью дозы. Средняя мощность дозы естественного радиационного фона на территории России, обусловленного космическим излучением и радиоактивностью почвы, колеблется в пределах 10-30 микроЗв в час.

Законы сохранения – физические законы, утверждающие постоянство во времени физических величин, характеризующих изолированные системы. Некоторые законы сохранения являются универсальными, т. е. справедливы для любых изолированных систем. Это закон сохранения вещества (массы), энергии, импульса, момента количества движения, электрического, барионного и лептонного зарядов. Универсальность законов сохранения делает их важным инструментом проверки непротиворечивости любых физических теорий, претендующих на полноту объяснения каких-либо явлений природы.

Кажущееся нарушение таких законов свидетельствует о наличии неучтенных процессов или объектов в рассматриваемом явлении. Так, именно на основании закона сохранения энергии была предсказана труднорегистрируемая в эксперименте частица нейтрино, возникающая при бета-распаде. Подтвержденное нарушение универсальных законов опровергает гипотезу или теорию, в рамках которой это нарушение обнаружено. Например, вследствие нарушения закона сохранения момента количества движения, была отвергнута, на первый взгляд вполне правдоподобная, т. н. небулярная модель происхождения Солнечной системы, выдвинутая И. Кантом и математически описанная .

Кроме универсальных законов сохранения существуют и приближенные законы, справедливые для ограниченного круга явлений и систем, что довольно часто имеет место в квантовомеханических процессах при взаимопереходах элементарных частиц. В микромире существуют процессы, разрешенные многими законами сохранения, но запрещенные каким-либо одним. Специфика такого рода процессов состоит в том, что они на практике либо не наблюдаются совсем, либо происходят с крайне малой вероятностью. Некоторые квантовомеханические процессы сильно подавлены, хотя не запрещаются никакими известными законами сохранения. Для описания таких случаев в физику микромира было введено особое понятие, необходимое при упорядочении нового, необычного с точки зрения классической механики, класса явлений, - т. н. правила отбора. Они устанавливают, какие квантовые процессы разрешены (вероятность велика), какие запрещены строго (вероятность равна нулю) и какие запрещены приближенно (вероятность мала). Существует очень важная для любой физической теории фундаментальная теорема Нётер (см.), которая ставит в соответствие каждому закону сохранения присущий именно ему тип симметрии. Это доказывает глубокую внутреннюю связь универсальных законов сохранения и фундаментальных свойств пространства и времени.

Кварки – шесть пар элементарных частиц (шесть кварков и столько же антикварков), считающихся в современной теории элементарных частиц «истинными фундаментальными кирпичиками» вещества, из которых «состоят» все остальные частицы, кроме лептонов. Из шести пар кварков путем различных комбинаций по два в случае мезонов и по три для барионов и гиперонов можно составить все существующие адроны (частицы, взаимодействующие по типу сильного взаимодействия). Причем истинный механизм сильного взаимодействия состоит в том, что на самом глубоком уровне именно кварки, обмениваясь глюонами, обусловливают характер сильного взаимодействия, обеспечивая существующую степень стабильности адронов.

Представления о кварках (сначала только о трех) ввели в 1963 году независимо друг от друга американские физики М. Гелл-Манн и Дж. Цвейг. В 1969 году на трехкилометровом Стэнфордском ускорителе (Калифорния, США) были получены экспериментальные доказательства существования кварков, путем анализа траекторий рассеяния ускоренных до колоссальных энергий электронов на «внутренностях» протонов. Этот эксперимент фактически повторял то, что в начале века делал Резерфорд, бомбардируя атомы альфа-частицами, но только теперь энергии «зондирования» протонов возросли в миллионы раз. Само название «кварк» Гелл-Манн взял из романа Джойса «Поминки по Финнегану», где оно отражает атмосферу абсурда. Дело в том, что свойства этих частиц не вписывались в уже известные квантовые характеристики. Для них пришлось вводить новые квантовые параметры такие, как «цвет», «шарм» (очарование), «красота», «аромат», - т. е. термины, не имеющие на самом деле никакого отношения к привычным их значениям, а просто служащие для обозначения ряда сохраняющихся при взаимодействиях частиц квантовых параметров.

Хотя понятие «цвет» использовалось по прямой аналогии, - кварки условно наделялись тремя дополнительными цветами (красным, синим и зеленым), которые смешиваются так же, как и в оптике. В любой момент времени суммарный цвет трех кварков, входящих, например, в состав протона или нейтрона (лишенных этой квантовой характеристики), должны давать белый цвет. К еще одной интересной особенности кварков относится то, что они обладают необычным электрическим зарядом, равным 1/3 или 2/3 от заряда электрона. Раздел физики элементарных частиц, оперирующий кварковой моделью, называется квантовой хромодинамикой (КХД).

К настоящему моменту экспериментально доказано существование всех шести кварков, причем также получила объяснение невозможность выбивания их из «тела» элементарных частиц в свободное состояние, поскольку еще одно необычное их свойство, согласно КХД, состоит в том, что, в отличие от закономерностей всех известных взаимодействий, сила притяжения между кварками в глюонном поле не уменьшается с увеличением расстояния между ними, как в обычных полях, а наоборот – возрастает. По нынешним представлениям, кварки навсегда замурованы внутри частиц, ибо даже теоретически, в самом отдаленном будущем, не предвидится создание такого ускорителя, который мог бы сообщить частицам энергию, порядка 1017 Мэв, достаточную для высвобождения кварков, как например, это было в случае обменных мезонов. Данная проблема получила название конфайнмента или удержания кварков в адронах.

В приведенной таблице указаны три фундаментальных семейства кварков (из которых состоят тяжелые частицы) и лептонов, которые на сегодняшний день считаются истинно элементарными. Масса и электрический заряд приведены к соответствующим параметрам электрона.

Частица Масса Заряд Заряд слабого Заряд сильного

электрический взаимодействия взаимодействия

Электрон 1 -1 -1/2 0

Нейтрино эл. <1/2 0

u-кварк 8,7 2/3 1|2 красн., зелен.., синий

d-кварк 13,7 -1/3 -1/2 красн., зелен., синий

Мюон 203,7 -1 -1/2 0

Нейтрино мю. <0,5 0 1|2 0

c-кварк 2963 2/3 1|2 красн., зелен., синий

s-кварк 296,3 -1/3 -1/2 красн., зелен., синий

Тау-частица 3/2 0

Тау-нейтрино <61 0 1|2 0

t-кварк 3,5.105 2/3 1|2 красн., зелен., синий

b-кварк 9629 -1/3 -1/2 красн., зелен., синий

Каждый кварк имеет соответствующий антикварк, так же, как каждая частица имеет свою античастицу. Барионы состоят из трех кварков, например, протон состоит из двух u-кварков и одного d-кварка, нейтрон из двух d-кварков и одного u-кварка, мезоны – из каких-либо двух остальных. Все стабильное вещество во Вселенной, т. е. частицы, атомы и молекулы, состоят из электронов, u-кварков и d-кварков. Остальные кварки определяют структуру мезонов и гиперонов. В настоящее время совершенно непонятно, почему масса различных кварков имеет такое большое отличие. (См. также: Элементарные частицы).

Клонирование (от греч. клон - ветвь, отпрыск) – создание последовательности следующих друг за другом поколений наследственно однородных потомков одной исходной особи какого-либо вида живых организмов (микроорганизма, растения, животного), образованной путем бесполого (вегетативного) размножения. Такие организмы являются практически полными генетическими копиями исходного предка. Клоном также является культура какой-либо ткани организмов (совокупность клеток), полученная посредством митотического деления (митоза). В естественных условиях процесс клонирования происходит при делении клеток различных микроорганизмов, вегетативном (например, посредством укоренения черенков) размножении растений, в результате партеногенеза у насекомых, ракообразных и т. п., и характеризуется теоретически полной передачей генетической информации от предка к потомку. Любой орган тела животных и человека в этом смысле представляет собой клон, однояйцовые близнецы, сколько бы их ни было – это тоже клон.

В последние годы в связи с общими успехами, достигнутыми в науке, особенно в медицине, биологии, генетике и генной инженерии, возник интерес к изучению возможности клонирования (т. е. создания генетической копии) высших животных и даже человека, мотивацией чего является проблема пересадки больным абсолютно биологически совместимых (в сущности своих собственных и потому неотторгаемых) «запасных» органов в терапевтически безнадежных случаях. Появились сообщения об определенных успехах в этой области (клонирование овцы Долли из клетки взрослой особи и обезьянки Тетры путем деления оплодотворенной яйцеклетки на несколько частей и внедрения их другим матерям, т. д.). Существуют и многие другие менее известные и даже закрытые работы по этой проблеме, направленные на клонирование человека. Некоторые известные специалисты утверждают, что перспективы клонирования человека вполне реальны, однако реакция общества оказалась неоднозначной, поскольку эта проблема далеко выходит за пределы естествознания, биологии и медицины и требует осознания с точки зрения морали, этики, философии и религии.

Важной негативной особенностью процесса клонирования высших организмов (овца Долли) оказалось то, что возраст клонированного организма изначально не может быть меньше, чем возраст особи, являющейся клеточным донором, поскольку в ДНК исходной клетки, помимо необходимой генетической информации, содержатся и все ошибки, накопившиеся за годы существования организма-донора. Это может привести к тому, что клонированный организм получит по наследству не только генетические дефекты, в той или иной мере изначально присущие донору, но и новые болезни, которые могут возникнуть у клона в результате приобретенных по разным причинам донором в течение его жизни деструктивных изменений на клеточном уровне.

В самой возможности клонирования того или иного отдельного органа ничего аморального нет, однако на данном этапе развития биологии это вряд ли осуществимо, поскольку любой орган как законченная полноценно функционирующая структура может сформироваться только в системе всего организма. Что касается клонирования клеточной культуры, то польза таких исследований очевидна. Эти клетки можно будет вводить в поврежденный орган, в котором они будут встраиваться в его структуру, заменяя поврежденные или дефектные клетки.

Коперник Николай (1473 – 1543) – выдающийся польский астроном, создатель гелиоцентрической системы мира. Родился в г. Торуни, начальное образование получил в местной школе при костеле св. Яна, затем учился в Краковском университете (), после окончания которого в 1496 году отправился в путешествие по Италии. Осенью 1496 года он записался на юридический факультет Болонского университета. В Болонье Коперник познакомился с астрономом Доменико Новаррой, с которым 9 марта 1497 года он провел свое первое научное наблюдение за движением Луны. Некоторые факты этих наблюдений не соответствовали геоцентрической модели Птолемея и именно это событие, вызвавшее у молодого Коперника большой интерес к астрономии, навсегда определило его научную судьбу. В 1498 году Коперник был заочно утвержден в сане каноника Фромборкского капитула (Польша), но на родину он возвратился только в 1503 году, после прохождения курса медицины в Падуанском университете и получения степени доктора богословия в университете Феррары. Во Фромборке Коперник начал проводить систематические астрономические наблюдения, пользуясь известными в то время довольно примитивными приборами параллактического типа.

В 1516 году в трактате «Малый комментарий» Коперник дал предварительное изложение основ своего учения, но пока только в виде гипотез, не снабженных математическими доказательствами, поскольку планировал в дальнейшем написать обширный труд, в котором новая система мира была бы представлена с полным обоснованием. В 1523 году, наблюдая планеты в момент их противостояния, т. е. в положении, когда они находятся в области небесной сферы, противоположной местоположению Солнца, Коперник обнаружил еще один факт, противоречащий учению Птолемея. Он опроверг традиционные представления о неподвижности планетных орбит в пространстве, доказав, что зафиксированные в «Альмагесте» (1300 г.) координаты прямой, соединяющей наиболее близкие и наиболее удаленные от Солнца точки планетной орбиты (т. н. аспид), за прошедшие два столетия изменились. В результате анализа своих наблюдений и на основании вполне четких представлений об относительном характере движения Коперник также установил три типа движения Земли.

Характеризуя суточное движение Земного шара относительно звездного неба, он пишет, что «небу принадлежит только видимость суточного обращения, действительность же его – самой Земле, так что здесь происходит то, о чем сказано в «Энеиде» у Вергилия – От гавани мы отплываем, а земли и сёла от нас убегают». Второй тип движения Земли – годовой оборот вокруг Солнца – Коперник характеризует так: «То, что нам представляется как движение Солнца, происходит не от его движения, а от движения Земли, вместе с которой мы обращаемся вокруг Солнца, как любая другая планета». И третий тип движения Земли, установленный Коперником, состоит в т. н. прецессии, совершаемой осью вращения Земного шара, т. е. в описывании земной осью конической фигуры, в результате чего земному наблюдателю кажется, что вращается плоскость эклиптики.

Огромный экспериментальный материал, собранный Коперником в течение тридцати лет непрерывных наблюдений, позволил ему получить более или менее убедительные доказательства ошибочности Птолемеевской системы мира и построить модель, в которой «центром мироздания» являлось Солнце. Для убедительного обоснования своей модели мира Копернику пришлось также выполнить большой объем тригонометрических исследований, результаты которых он изложил в книге, вышедшей в 1542 году в немецком городе Витгенберге «О сторонах и углах треугольников как плоских, так и сферических», где в приложениях были даны подробные таблицы синусов и косинусов. Первый экземпляр гениального труда Коперника «Об обращении небесных сфер», в котором была подробно изложена гелиоцентрическая система мира был отпечатан в Нюрнберге и попал в его руки, когда великий ученый был уже при смерти. Он скончался 24 мая 1543 года. Этим годом датируется начало величайшей научной революции в истории европейской культуры.

Нельзя сказать, что новая модель, в которой орбиты планет по-прежнему описывались окружностями, устранила все недостатки громоздкой и неудобной Птолемеевской системы, включавшей более 70 эпициклов и эквантов для учета попятного движения планет. В модели Коперника эпициклов стало меньше – около 30, - и это существенно упростило схему астрономических расчетов, однако окончательно проблему соответствия модели и объекта не решало. Только почти через 60 лет труд Коперника завершил Кеплер, обнаружив, что орбиты имеют эллиптическую форму, а вся «конструкция» подчиняется простым математическим законам (Законы Кеплера). Однако ни Коперник, ни Кеплер не могли объяснить, какая естественная причина лежит в основании именно такого мироустройства, считая, что ссылки на красоту Божественного замысла вполне достаточно. Научный же ответ на вопрос, почему так устроена Солнечная система, дала теория Ньютона, основанная на законе всемирного тяготения, что тем не менее, не может рассматриваться как логический способ опровержения представлений о существовании высшего замысла.

Кузанский Николай (1401 – 1464) – один из крупнейших мыслителей эпохи Возрождения, философские и космологические труды которого подготовили почву для величайшего культурного явления европейской истории – гелиоцентрической революции Коперника, Кеплера и Галилея.

О Николае Кузанском известно, что он (тогда ещё Николай Кребс) родился в селении Куза в Южной Германии, что рано покинул родной дом и нашел покровительство у графа Т. фон Мандершайда, который послал одаренного юношу в Голландию. Там Николай получил начальное образование в монашеской школе «братьев общей жизни», освоив греческий и латынь и приобретя необходимые в то время теологические и философские познания. Вернувшись в Германию, он продолжил образование в Гейдельбергском университете, после чего в 1417 году отправился в Италию, где обучается в Падуанской школе церковного права, попутно много занимаясь естественными науками, математикой, медициной, астрономией, географией.

За годы, проведенные в Италии, Николай приобретает весьма основательное образование и в 1423 году получает звание доктора канонического права. По возвращении в Германию он в 1426 году получает сан священника и всецело посвящает себя богословской деятельности, не оставляя при этом философии и естествознания. Примерно за 20 лет Николай Кузанский делает блестящую церковную карьеру, становясь одним из самых видных иерархов католической церкви – в 1448 году стал кардиналом, в 1450 – епископом Бриксена и папским легатом на территории Германии, а с 1458 года и до конца жизни занимает пост генерального викария в Риме.

В философских и естественнонаучных трактатах Николая Кузанского отразились все основные вехи становления новой познавательной парадигмы и получил начало процесс «рационализации» образа Создателя как великого архитектора мира, заложившего в план своего творения (Вселенной) число и математические принципы, которые доступны человеческому разуму. «Все наши мудрые и божественные учители, - пишет он, - сходились на том, что видимое поистине есть образ невидимого и что Творца таким образом можно увидеть по творению как бы в зеркале и подобии». Эта важная и очень плодотворная для всей европейской науки идея ("математика как зеркало природы") впоследствии была использована и развита Галилеем и Декартом, получила подтверждение в небесной механике Ньютона и Лапласа и была философски узаконена Кантом. В частности, представление Кузанского о том, что «путь к неизвестному может идти только через заранее и несомненно известное», также легло в основу эпистемологии Декарта и стало одним из классических принципов научной рациональности.

В таком отношении Николая Кузанского к проблеме познания мира уже заложены представления о сочетании чистой науки (математики) с, так сказать, «прикладными» задачами (познание видимой реальности), - т. е. в его подходе в целом примиряется учение Платона о недостоверности чувственного опыта и необходимости постигать только (как абсолютные истины) абстрактные идеи вещей с подходом Аристотеля, утверждавшего приоритет наблюдений и чувственного опыта над отвлеченной математикой. «Всё чувственное пребывает в какой-то постоянной шаткости ввиду изобилия в нём материальной возможности, - пишет он в трактате "Об ученом незнании". - Самыми надежными и самыми несомненным для нас оказываются поэтому сущности более абстрактные, в которых мы отвлекаемся от чувственных вещей, - сущности, которые и не совсем лишены материальных опор, без чего их было бы нельзя вообразить, и не совсем подвержены текучей возможности. Таковы математические предметы».

Реальные вещи, считает Николай Кузанский, суть подобия скрытых от нас истинных образцов творений Создателя, которые «связаны для нас темной и непостижимой соразмерностью так, что совокупность вещей образует единую Вселенную». Но поскольку в нашем распоряжении находятся только подобия и «разыскание ведется всё-таки, исходя из подобий, нужно, - утверждает Кузанский, - чтобы в том образе, отталкиваясь от которого мы переносимся к неизвестному, не было, по крайней мере, ничего двусмысленного». Таким образом, Николаю Кузанскому ясно, что естественный язык (идолы рынка по Ф. Бэкону) для этой цели явно не подходит, что для истинного познания требуется более подходящий и точный, не опирающийся на слова, а чисто символический способ описания и отображения подобий, поэтому «если приступить к божественному нам дано только через символы, - пишет он, - то всего удобнее воспользоваться математическими знаками из-за их непреходящей достоверности».

Чрезвычайно важными для развития научной космологии того времени явились рассуждения Николая Кузанского о геометрических образах бесконечного (соотношение максимума и минимума) и выводы о том, что на бесконечности конкретные представления о точной форме и размерах геометрических фигур и тел (имеющие математическое обоснование при малых размерах) размываются настолько, что невозможно представить себе, например, окружность как реальную фигуру, имеющую центр и границу, треугольник и квадрат как отличающиеся по форме и т. д., поскольку, согласно его логике, минимальное и максимальное на бесконечности совпадают. Поэтому, переходя в рассуждениях к чистой бесконечности, считает Кузанский, невозможно логически построить такие геометрические понятия, как подобие и отличие, – любая фигура не отличается от другой, прямая не отличается от окружности, треугольник от прямой, понятие границы Вселенной и её центра становятся несостоятельными. «В движении [небесных сфер] не достигается простой максимум, каков фиксированный центр, - пишет он, - из-за необходимого совпадения минимума с максимумом такой центр мира совпадет с внешней окружностью. Значит у мира нет и внешней окружности».

Таким образом, Николай Кузанский преодолевает «космологический парадокс», неизбежно возникающий с принятием идеи границы Вселенной («А что же дальше?»), существующий в античной Геоцентрической системе, переходя в другую модельную схему, где для бинарной оппозиции «центр – граница», а значит и соответствующего ей парадокса просто нет места. Если нет внешней окружности, рассуждает он, то нет и центра этой окружности, а также значит нет и небесного тела (например, Земли), которое его занимает. Следовательно, «раз Земля не может быть центром, она не может быть совершенно неподвижной, а обязательно движется. … И как Земля не центр мира, так и сфера неподвижных звезд не есть его окружность» – заключает Николай Кузанский. Несмотря на определенную умозрительность этих построений, учение Николая Кузанского о единстве и бесконечности Вселенной послужило важным подспорьем для последующего пересмотра системы мира К. Птолемея и легло в основу более рафинированных идей одного из первых «космистов» - Джордано Бруно о бесконечности Вселенной и множественности солнц, планет и обитаемых миров.

Лазеры и мазеры – квантовые генераторы когерентного и монохроматического электромагнитного излучения оптического и инфракрасного диапазонов. Названием этих приборов стала аббревиатура английского предложения – «усиление света (лазер) или микроволн (мазер) посредством индуцированного излучения». Рабочим телом, в котором возникают необходимые для этого квантовые энергетические состояния излучающих структур, могут быть специально приготовленные газовые и жидкие среды, кристаллы, полупроводники, стекла. Наиболее часто используются квантовые генераторы на основе рубина, неодимового стекла и кристаллов граната, а также полупроводниковые лазеры и газовые – гелий-неоновые, аргоновые и лазеры на основе углекислого газа (СО2). В основе действия лазеров и мазеров лежат принципы квантовой механики, в частности, принцип Паули. Под действием внешнего источника энергии электроны практически каждого атома рабочего тела переходят в возбужденное (метастабильное) состояние, запасая определенную энергию.

При достижении соответствующих условий все эти электроны переходят в основное состояние, излучая избыток энергии в виде квантов электромагнитного поля равной частоты и в одинаковой фазе, т. е. монохроматическое и когерентное. Лазеры и мазеры способны генерировать чрезвычайно остро сфокусированные пучки энергии светового, инфракрасного и микроволнового спектров огромной мощности, преобразуя внешнюю энергию накачки с КПД порядка 10-30%. Они находят самое широкое применение в науке, промышленности и медицине, используются для дальней связи и локации космических объектов. Так, с помощью мазера было получено на Земле телевизионное изображение поверхности Венеры, переданное с космической станции, доставленной на эту планету. Плотность энергии и мощность лазерного пучка может быть настолько велика, что позволяет изучать нелинейные оптические явления в средах, создавать температурные условия, достаточные для протекания термоядерных реакций, и уже существуют разработки, использующие этот принцип.

Большой интерес для астрофизиков представляют природные мазеры космического происхождения, «работающие» на основе гидроксильных радикалов (ОН) и молекул водяного пара, которые входят в состав газовых оболочек молодых звезд и пылевых облаков стареющих звезд-гигантов. Эти космические квантовые генераторы испускают излучение тогда, когда молекулы гидроксила и воды совершают стимулированный переход с более высокого энергетического уровня на более низкий. При этом разность энергий между этими уровнями излучается в виде интенсивного когерентного электромагнитного сигнала с характеристической длиной волны – 18 см для гидроксила и 1,3 см для молекул воды. Учитывая допплеровское смещение частоты при движении источника излучения, можно определить скорость движения подобных объектов. Поведение излучения космического мазера дает также информацию о наличии, интенсивности и пространственном распределении магнитных полей в области этого объекта и тем самым позволяет проводить изучение влияния магнитных полей на процесс эволюции газо-пылевых облаков и образования протозвезд.

Рождение квантовой электроники (создание мазера) датируется 1955 годом и связано с именами отечественных ученых (1, (1и американского физика Ч. Таунса (р. 1915), - (Нобелевская премия за 1964 год). Большой вклад в развитие полупроводниковых квантовых генераторов внес отечественный физик (р. 1930 г., Нобелевская премия за 2000 г.).Появление квантовых генераторов света - лазеров в 1960 году позволило реализовать принцип т. н. голографии, разработанный английским физиком венгерского происхождения Деннисом Габором (1900 – 1979) еще в 1948 году, - (Нобелевская премия за 1971 год). Голография представляет собой метод получения объемного изображения предметов, основанный на явлении интерференции света, путем восстановления структуры световой волны, отраженной от этих предметов. Голограмма отличается от слайда тем, что каждая её часть содержит всю информацию об изображаемом объекте, аналогично тому, как в ДНК любой клетки содержится информация обо всём организме. В описании картины мира на основе холистических взглядов, Вселенная представляется в образе динамической голограммы, каждый элемент которой содержит полную информацию о всех, как проявленных, так и скрытых, уровнях реальности (Д. Бом).

В конце 60-х – начале 70-х годов ХХ века немецкий физик Г. Хакен (р. 1927) и некоторые другие ученые дали интерпретацию процессов в лазерах как разновидность фазовых переходов, при которых неупорядоченная, хаотическая световая энергия лампы накачки претерпевает фазовый переход, приобретая новые свойства – когерентность и монохроматичность, т. е. упорядоченность. Исследуя с этой точки зрения процессы в квантовых генераторах различной природы, Хакен обнаружил явление когерентного коллективного поведения элементов рабочих сред лазеров и мазеров (атомов, молекул, электронов), возникающее как проявление самоорганизации в этих открытых неравновесных системах.

Дальнейшие исследования позволили ему сделать вывод об универсальном характере эффекта самоорганизации в открытых неравновесных средах, в результате чего элементы этих сред под действием внешних энергетических потоков вовлекаются в коллективные процессы, т. е. как бы кооперируются для совместной деятельности, в частности, синхронно испуская в квантовых генераторах высокоупорядоченное когерентное излучение. Так появился термин синергетика – наука о закономерностях коллективных процессов и самоорганизации, когда хаотические нестабильные образования порождают в открытых неравновесных системах упорядоченные структуры.

Лаплас Пьер Симон (1749 – 1827) – выдающийся французский математик, физик и астроном, внесший огромный вклад в развитие науки 18-19 веков. Родился в местечке Бомон-ан-Ож в Нижней Нормандии, окончил коллеж в Бомоне, принадлежащий бенедиктинскому аббатству, где проявил блестящие способности во всех изучаемых дисциплинах – как гуманитарных, так и естественнонаучных. Здесь же он самостоятельно изучил труды Ньютона, а также сочинения французских энциклопедистов – Даламбера, Дидро, Гельвеция и Гольбаха. В течение некоторого времени после окончания коллежа молодой Лаплас работал преподавателем математики в Бомонской военной школе, однако в поисках приложения своих выдающихся способностей вскоре оказался в Париже. Здесь он сумел добиться покровительства Даламбера, который высоко оценил талант молодого математика, который изложил в письме к знаменитому академику свои взгляды на основные принципы механики и перспективы её развития.

По протекции Даламбера Лаплас становится профессором математики в Королевской военной школе в Париже и получает доступ в Академию, куда регулярно представляет доклады о своих исследованиях в области математики и небесной механики. В 1772 году в Академии освободилось место (степень адъюнкт-геометра), и кандидатура Лапласа была поставлена на голосование, по результатам которого он, однако, в этот раз не прошел и только в следующем 1773 году при поддержке другого выдающегося математика – Лагранжа, Лаплас становится членом Парижской Академии наук в самой младшей должности адъюнкт-механика. С этого момента началось его стремительное восхождение к вершинам научной славы, - вскоре (в 1785 году) тридцатишестилетний Пьер Симон Лаплас становится полноправным членом Академии наук.

Научные труды Лапласа касаются самых разных областей математики, теоретической механики, молекулярной физики, электричества и магнетизма, теории вероятностей и астрономии. Широко известны его работы по теории дифференциальных уравнений в частных производных, где особая роль принадлежит т. н. оператору Лапласа – универсальному модельному методу, который применяется при решении задач теплопроводности, диффузии, электричества и тяготения. Важным вкладом Лапласа в акустику был вывод формулы для скорости распространения звука в воздухе, в метеорологию – установление закона изменения плотности воздуха с высотой, в электродинамике известен закон Био-Савара-Лапласа.

Но основной труд его жизни был связан с небесной механикой. Огромный объем исследований Лапласа в области математического моделирования строения и динамических процессов Солнечной системы, куда входили вопросы движения планет и комет, особенно Земли и Луны, расчет параметров орбит, учет возмущений различной природы, теория строения комет, теория приливов и отливов и многое другое, а также изучение проблемы устойчивости Солнечной системы, гипотеза о её происхождении (т. н. небулярная гипотеза Канта-Лапласа) и т. д., - был им изложен в пятитомном «Трактате о небесной механике», который составил целую эпоху в астрономии.

В связи с астрономическими теориями Лапласа существует история, согласно которой на вопрос Наполеона, которому автор преподнес свой труд «Изложение системы мира», - почему в этом сочинении ни разу не упоминается имя Создателя, - Лаплас ответил, что такая гипотеза ему не потребовалась. Это говорит не столько об атеизме ученого, сколько о его следовании научным установкам Ньютона – не путать физику с метафизикой, т. е. не вводить в теоретическое рассмотрение ненаблюдаемые сущности. Будучи в значительной мере последователем философии Декарта, Лаплас в своих научных изысканиях порицает голый эмпиризм и отдает предпочтение методам индукции и аналогии, которые, тем не менее, у него всегда основываются на некоторых твердо установленных эмпирических фактах. «Индукция и аналогия гипотез, основанных на фактах и постоянно проверяемых новыми наблюдениями, счастливое осязание, даваемое природой и укрепляемое многочисленными сравнениями этих указаний с опытом, - писал Лаплас, - таковы основные средства познания истины. Если бы человек ограничивался собиранием фактов, наука была бы лишь выхолощенной номенклатурой и никогда бы не познала великих законов природы. Сравнивая между собой факты, фиксируя их взаимоотношения и восходя таким путем ко всё более и более общим явлениям, мы достигаем, наконец, открытия этих законов, всегда проявляющихся самым разнообразным способом».

Таким образом, в методологии науки и в области философии познания Лаплас был ярким выразителем идей картезианско-ньютоновской парадигмы и, пользуясь своим методом аналогии и индукции, довел рационалистические концепции Декарта и механические представления Ньютона о мире до логического завершения, создав полностью детерминированную механическую модель Вселенной – грандиозную математическую утопию, известную в философии как «демон Лапласа». Эта сциентистская метафора Лапласа, претендующая на принципиальную возможность полного познания мира методами небесной механики и точного предсказания всех путей развития Вселенной на основе закона всемирного тяготения (в определенной мере также одобренная Кантом), стала почти на два века основой концепции механистического детерминизма – философской парадигмы эпохи Просвещения.

Убежденный материалист и детерминист Лаплас переносил механические аналогии в область познания живой материи и даже разумных её форм: «На границе видимой физиологии, писал он, - начинается другая физиология, явления которой гораздо более разнообразны, чем явления первой, и подчинены, подобно им, законам, знать которые весьма важно. Эта физиология, которую мы обозначаем именем психологии, и которая является, без сомнения, продолжением физиологии видимой. Нервы, волокна которых теряются в мозговом веществе, распространяют по нему впечатления, полученные ими от внешних предметов, и оставляют в нём постоянные впечатления, которые изменяют неизвестным нам образом сенсориум или местопребывание мысли». Эта механико-детерминистская и редукционистская концепция Лапласа (часто ещё называемая ньютоновско-лапласовской парадигмой), в рамках которой любые сложные процессы, происходящие в природе, могут быть сведены к элементарным механическим актам, только в середине ХХ века стала терять своих сторонников в научном сообществе под влиянием достижений психоанализа, нелинейной динамики и синергетики.

(1792 – 1856) – выдающийся русский математик, создатель неевклидовой геометрии. Родился в Нижнем Новгороде, в 1811 году окончил Казанский университет, в котором затем проработал до 1847 года, – с 1812 года по 1816 работал преподавателем, с 1816 года стал профессором, с 1819 по 1833 гг. заведовал кафедрой экспериментальной и теоретической физики, а с 1827 года по 1846 занимал пост ректора Казанского университета. Будучи в первую очередь математиком, Лобачевский, тем не менее, глубоко понимал основные концепции физики и высказал ряд нетривиальных физических идей. Так, задолго до появления квантовой механики он высказывал мысли об объединении двух взаимоисключающих теорий света – корпускулярной (которой придерживались Ньютон и Лаплас) и волновой (которую развивали Гюйгенс, Френель и др.), что можно считать предвосхищением концепции корпускулярно-волнового дуализма. В его физическом мировидении такие фундаментальные понятия естествознания, как пространство, время и движение выступают не как раздельные и несводимые друг к другу категории, а как взаимосвязанные и взаимозависимые, что можно рассматривать как первый шаг к теории относительности.