Полная версия

Главная arrow Философия

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

ВКЛАД ОТДЕЛЬНЫХ НАУК В СТАНОВЛЕНИЕ СОВРЕМЕННОЙ КАРТИНЫ МИРА

Весомый вклад в становление современной научной картины мира внесли как традиционные научные дисциплины: физика, биология, так и появившиеся недавно новейшие комплексные научные дисциплины: синергетика, кибернетика, теория систем.

Физика

Важнейшими достижениями физики XX в. явились следующие.

В первой половине XX в.:

• Создание Альбертом Эйнштейном (1879—1955) специальной и общей теории относительности.

Теория относительности Эйнштейна показала ограниченность ньютоновской физики, поскольку все те величины, которыми оперировал Ньютон, в свете теории относительности утратили свой статус абсолютности, постоянства, неизменности при любых условиях.

Эйнштейн показал, что даже в крошечной массе может быть заключена огромная энергия, если она достигает огромной скорости, такой как скорость света, т.е. скорости 300 000 км/сек. Следовательно, огромная энергия может содержаться даже в ничтожно малой массе, поскольку масса тел растет вместе с их скоростью. С изменением скорости по одному и тому же закону изменяется и масса движущегося тела, и течение времени, и расстояние в направлении движения.

Таким образом, оказалось, что мир подчиняется не только простой формуле Ньютона, устанавливающей зависимость между силой взаимодействия тел, их массой и расстоянием между ними, но и более сложной формуле Эйнштейна, согласно которой энергия пропорциональна массе, умноженной на квадрат скорости света.

Тем не менее ньютоновская физика и сегодня считается верной, но лишь применительно к ограниченному ряду случаев.

• Создание квантовой теории. Ее основоположниками являются физики: англичанин Эрнест Резерфорд (1871 — 1937), немец Макс Планк (1858—1947), датчанин Нильс Бор (1885—1962).

Квантовая теория возникла как результат наблюдения за субатомными явлениями.

Квантом стали называть наименьшее количество вещества, энергии, до которой может изменяться любая дискретная по природе величина. Микрофизика исследует кванты вещества и поля, кванты света — фотоны. Было установлено, что способом существования квантов являются их постоянные превращения из состояния вещества в состояние поля и обратно. Кванты обнаружили свойство быть одновременно и веществом, и полем, т.е. — в образном представлении — быть подобными мифическому кентавру, сочетающему в себе, согласно легенде, черты человека и животного.

Главной проблемой квантовой теории стало исследование способности квантов изменяться не только под целенаправленным электромагнитным воздействием, но даже в зависимости от характера приборов, применяемых исследователем для наблюдения за ними. В связи с этим предсказание параметров поведения частицы оказалось делом невозможным. Поэтому при исследовании квантов большое значение приобрели методы теории вероятности, так называемая квантовая статистика. Но и эти методы не дали точных результатов.

Эти трудности привели к формулировке некоторыми специалистами в области квантовой физики (Нильс Бор) принципа неопределенности в качестве одного из основополагающих принципов бытия.

Согласно этому принципу поведение частиц всецело определяется случаем, и поэтому совершенно невозможно установить действительные законы микромира. Однако другие физики, например

А. Эйнштейн, считают, что у современной науки еще не хватает данных для того, чтобы установить законы, действующие в этом «странном мире». Но рано или поздно эти законы будут установлены, в этом состоит одна из перспективных задач современной физики.

• Создание модели «расширяющейся Вселенной» — еще одна новация современной науки. Эта концепция пришла на смену классической теории стационарной Вселенной. Ньютон считал, что движутся по закону всемирного тяготения отдельные космические объекты, но не мир в целом. Вселенная, по его мнению, не эволюционирует, она стационарна. Она всегда была, есть и будет неизменной.

В 1922 г. в результате математических расчетов русский геофизик Александр Александрович Фридман (1888—1925) впервые высказал мысль, что Вселенная не неподвижна, а подвижна, что она расширяется. Таким образом, возникла идея о том, что Вселенная имеет свою историю, свое прошлое, настоящее и будущее, что она представляет собой своего рода живой, развивающийся организм. Физики говорят, что Фридман сыграл по отношению к Вселенной ту же роль, что и легендарный скульптор Пигмалион, согласно легенде ожививший созданную им скульптуру прекрасной Галатеи.

Но первоначально большинство физиков, включая А. Эйнштейна, не поддержали эту смелую мысль русского ученого. Однако со временем все новые астрономические наблюдения убедили сомневающихся в истинности концепции расширяющейся Вселенной. Решающее значение для ее утверждения в современной науке имели наблюдения, проведенные в 1929 г. с помощью мощного телескопа американским астрономом Эдвином Хабблом. Хаббл установил, что все видимые галактики, составляющие Вселенную, движутся, причем скорость их движения возрастает пропорционально их расстоянию от нас. После этого справедливость теории разбегающейся Вселенной была признана и А. Эйнштейном. Была выдвинута гипотеза, что началом процесса расширения Вселенной стал Большой взрыв праматерии, происшедший 15—20 млрд лет тому назад.

Во второй половине XX в.:

• Была глубоко исследована структура атома. Первоначально, еще в начале века, наиболее продуктивной представлялась модель строения атома, предложенная английским физиком Эрнестом Резерфордом, согласно которой она напоминала Солнечную систему, где роль Солнца выполняло атомное ядро, а роль планет — электроны, движущиеся по своим орбитам.

Но в результате дальнейших исследований Нильса Бора было выяснено, что в действительности атомы имеют еще более сложную структуру, которая обусловлена квантовой, т.е. двойственной природой внутриатомных образований, сочетающих в себе свойства частицы и поля.

Эти исследования и вывели физиков на более глубокий уровень материи — на уровень элементарных частиц. Элементарные частицы составляют основу как любого вещества, так и любого из существующих в природе фундаментальных взаимодействий. Представление об элементарных частицах помогло понять характер внутриядерного взаимодействия — самого сильного из всех фундаментальных взаимодействий, удерживающего в стабильном состоянии атомные ядра и способного при определенных условиях генерировать огромную энергию.

Эти теоретические разработки стали основой как для мирного использования атомной энергии, создания атомных электростанций, так и для изготовления оружия массового уничтожения в виде атомных бомб и ракет.

• Создание электронно-вычислительных машин — еще одно из крупнейших научно-технических достижений второй половины XX в. Создание компьютеров на полупроводниковых микросхемах положило начало широкому внедрению ЭВМ во все сферы человеческой деятельности.

Симбиоз компьютерной техники и средств связи породил новое направление компьютеризации, названное телекоммуникациями.

Возникли глобальные компьютерные сети, образовалось мировое информационное пространство, доступное каждому человеку.

Первоначально возникнув в 1969 г. в военном ведомстве США, Интернет начал стремительное распространение по всему миру. Ныне количество пользователей Интернета неисчислимо.

Сегодня, в XXI в., физическая наука продолжает развиваться, перед ней открываются новые перспективы:

• В обозримый период дальнейшее развитие физических наук будет, по-видимому, осуществляться на основах, заложенных теорией относительности Эйнштейна и квантовой теорией, созданной Бором.

На этой основе будет продолжаться поиск, начатый еще Эйнштейном, единой теории поля и соответствующей его природе суперсилы. Открытие такой суперсилы способствовало бы более глубокому пониманию всех известных ныне видов фундаментальных взаимодействий: гравитационного, электромагнитного и внутриатомного; эту трудноосуществимую задачу иногда называют «голубой мечтой» современной физики.

• Другой стороной этой мечты является еще одна перспективная проблема: открытие единой субэлементарной частицы, к которой можно было бы свести, как к универсальной первооснове, все ныне известные виды элементарных частиц; среди них современная физика уже выделила 12 фундаментальных частиц, из которых состоят все остальные.

Возможность решения задачи открытия «первокирпичика» природы, или «частицы Бога», сегодня обретает все более реальные черты.

В качестве такой частицы современные физики все чаще называют так называемый бозон Хиггса, загадочную частицу, гипотезу о которой выдвинул английский физик Питер Хиггс (р. 1929), профессор Эдинбургского университета, удостоенный в 2013 г. Нобелевской премии. С этим бозоном связывается современная модель первоначального зарождения элементарных частиц из праматерии в момент возникновения Вселенной, приобретение ими своего основного свойства — иметь определенную массу.

Для решения двух этих фундаментальных задач — открытия суперсилы и описания «первокирпичика» мира — современная физика не жалеет ни сил, ни средств: с этой целью в 2008 г. начал свою исследовательскую работу Большой адронный коллайдер — самый мощный ускоритель в мире. На его строительство было затрачено более 6 млрд долл. Он сооружен в кольцевом туннеле длиной 27 км в горном районе на границе Франции и Швейцарии, близ Женевы. Ускоритель обслуживают 10 тыс. сотрудников, в том числе около 700 россиян. Уже получены весьма ценные новые сведения о структуре элементарных частиц. Правда, в печати появились и весьма беспощадные комментарии по поводу этих новых открытий физиков.

Однако, несмотря на сомнения скептиков, в науке все прочнее утверждается мнение, что бозон Хиггса все же есть, что деньги потрачены не зря. Мы теперь понимаем наш мир лучше.

А как же с практическим использованием этого открытия? На этот вопрос пока не может ответить никто. Но ответа на подобный вопрос не знал и Эрнест Резерфорд, когда в начале прошлого века открыл планетарную модель строения атома.

• Большие достижения ожидаются также на стыке физических и биологических наук; здесь совместные исследования физиков и биологов будут способствовать раскрытию тайн человеческого мозга и созданию в перспективе искусственного интеллекта; особенно большие надежды возлагаются на совместные исследования физиков и генетиков.

Генетика

Основой генетики стали законы наследственной информации, открытые в конце XIX в. чешским ученым Грегором Менделем (1822—1884).

Открытие гена совершило переворот в биологической науке, подобный тому, что сделали в физике теория относительности и квантовая теория.

Быстрое развитие генетики в XX — начале XXI в. объясняется рядом причин:

  • • огромной ролью, которую играет генетический материал в существовании живых организмов; сегодня биологи не без оснований считают способность передавать наследственную информацию главным свойством живых организмов, которое отличает их от неживой природы;
  • • большим динамизмом, изменчивостью генного материала, его способностью к мутациям, преобразованиям, перестройкам, что и является, согласно современным представлениям, исходным фактором эволюции, развития жизни, ее огромного многообразия;
  • • открытием генетиками не только явлений стихийности, но и определенной упорядоченности, вероятностных законов, которым подчиняются механизмы наследственности, что и сделало возможным целенаправленное воздействие на эти механизмы, селекцию животных и растений.

Важно отметить, что генетика не опровергла, а подтвердила теорию эволюции Дарвина, дополнив ее данными о механизме изменений, на основе которых работает естественный отбор.

Главными направлениями исследований ученых-генетиков на современном этапе стали следующие:

  • • дальнейший анализ структуры тех предельно мелких материальных объектов, которые являются носителями наследственной информации. Крупнейшим достижением генетики стала расшифровка американскими и английскими учеными в 2001 г. генома человека. О степени сложности этой задачи свидетельствует тот факт, что, как оказалось, геном человека содержит в себе около 3 млрд единиц информации;
  • • более глубокое исследование механизмов передачи наследственной информации от поколения к поколению, а также ее реализации в конкретные признаки и свойства организма, например в большую продуктивность животных или в более высокую урожайность сельскохозяйственных культур;
  • • выяснение предпосылок изменения генетической информации, мутаций, на разных этапах развития организма.

Эти задачи решаются на разных уровнях организации живой природы: молекулярном, клеточном, организменном, популяционном. Продвигаясь вперед, ученые-генетики вместе с практиками-селек- ционерами активно решают задачи выбора оптимальной системы скрещивания, эффективных методов отбора и управления развитием наследственных признаков, закладывая таким образом основы новейшей отрасли генетики — генной инженерии.

Генная инженерия уже стала основой так называемой «зеленой революции» на базе выведения многих новых пород животных и сортов растений. И все же следует признать, что структура и функции генов выяснены еще далеко не полностью.

Синергетика

Синергетика (от греч. «совместное действие») — новая междисциплинарная отрасль науки, возникшая в конце XX в. Ее создателями являются немецкий ученый Герман Хакен (р. 1927) и русский физико- химик И.Р. Пригожий (1917—2003). Илья Романович Пригожин родился в Москве, но большую часть жизни прожил в Бельгии и США.

Основатели синергетики предложили принципиально новый подход к объяснению развития всех процессов, происходящих в мире: физических, химических, биологических, социальных. В противовес утвердившемуся в классической физике второму началу термодинамики, утверждавшему неизбежность возрастания беспорядка, хаоса, энтропии в изолированных системах, основатели синергетики выдвинули положение о наличии у материи не только разрушительной, но и созидательной тенденции.

Главный тезис синергетики состоит в том, что материя способна самопроизвольно развиваться не только в направлении к беспорядку и хаосу, но и в противоположном направлении — к самоорганизации, к самоусложнению. Эти процессы наблюдаются как в живой, так и в неживой природе, например в таких явлениях, как рост кристаллов, формирование живых организмов, развитие рыночной экономики, обладающей способностью к саморегуляции и т.п.

Синергетический подход состоит в рассмотрении мира как универсального процесса его самоорганизации, который может протекать как при наличии, так и при отсутствии субъекта, т.е. сам по себе, причем на различных уровнях: физическом, химическом, биологическом, техническом, социальном.

Творчество здесь рассматривается не только как способность человека, но и как свойство природы. На основе синергетического подхода в современной науке происходит отказ от предшествующей, ныне устаревающей картины мира, представлявшей его построенным из стабильных элементарных частиц. Новая картина мира рассматривает мир как совокупность процессов, в развитии которых огромную роль играют моменты случайности, флуктуации (от лат. «колебание») и бифуркации (от лат. «раздвоение»), с которых начинаются качественные изменения систем.

Само возникновение Вселенной предстает как результат Большого взрыва, произошедшего случайно и повлекшего за собой первое раздвоение, бифуркацию единой праматерии на ничто и нечто.

Новый подход к пониманию сущности процессов развития мира, предлагаемый синергетикой, можно свести к следующим положениям: • порядок и хаос, существующие в природе, не исключают, а дополняют друг друга, порядок возникает из хаоса. Именно так возникла и развивается наша Вселенная, а характер ее развития постоянно воспроизводится в способе существования и развития всех составляющих ее систем;

  • • развитие всех систем носит не однонаправленный, равномерный, линейный, хорошо предсказуемый характер, как это представляла себе классическая наука, а преимущественно многовариантный, нелинейный, не только эволюционный, но и скачкообразный, трудно предсказуемый характер;
  • • в развитии всех систем большую роль играет случай, от которого зависит выбор того или иного варианта дальнейшего развития. Именно случай определяет то или иное из возможных направлений развития в точках бифуркации, разветвления путей эволюции систем. Случай есть необходимый, а не досадный элемент механизма эволюции.

Хотя корни синергетики уходят в физику, в термодинамику, ее идеи в современной науке приобрели синтезирующий, междисциплинарный характер. Она выступает сегодня как важный стимул в процессе интеграции современной науки. Без учета ее выводов уже нельзя представить современной научной картины мира.

Кибернетика

Кибернетика (от греч. «искусство кормчего») — наука об управлении и переработке информации. Объектом ее исследования являются сложные системы любого характера: механические, компьютерные, биологические (включая человеческий мозг), социальные, политические и т.д., а ее предназначением выступает борьба с миром хаоса.

«В этом мире наша первая обязанность состоит в том, чтобы устраивать произвольные островки порядка и системы»[1].

Основатель кибернетики — Норберт Винер (1894-1964), американский ученый, математик. Его главный труд «Кибернетика, или управление и связь в животном и машине» опубликован в 1948 г. С точки зрения кибернетики процессы управления у животных и в машинах сходны. И там и здесь они основываются на информации, ее сборе, хранении и переработке. Понятие информации связывают с получением новых сведений, сообщений об объекте, с взаимодействием субъекта и объекта.

Это взаимодействие осуществляется на различных уровнях:

  • • техническом — от простейших механизмов и до системы Интернет;
  • • биологическом — в виде взаимодействий генов и клеток;
  • • социальном — в форме взаимодействий в социальных сообществах;
  • • в сфере науки — в виде взаимодействия субъекта и объекта науки;
  • • в смешанных системах типа «человек — машина».

Информационное взаимодействие помогает понять развитие многих природных и социальных процессов.

  • [1] Винер Н.Я. Я — математик. — М., 1964. С. 311.
 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>