Новоженов В.А. Концепции современного естествознания

Подождите немного. Документ загружается.

Специфика естествознания в системе наук

и в исследовании действительности

У естествознания имеются определенные преимущества

перед другими науками в исследовании почти всех областей

действительности. Это обусловлено многими обстоятельст-

вами. Прежде всего тем, что оно изучает материальную сфе-

ру жизнедеятельности общества, природу, не только противо-

стоящую ему (не зависимую от него), но и природу, задейст-

вованную им в практической деятельности, а также «сотво-

ряемую», создаваему ю в качестве искусственной среды. При-

оритет материального в его взаимосвязи с творческой ролью

сознания, практикой, обеспечивает преимущество естество-

знания в познании мира. Другой важной чертой данного блока

наук является его теоретико-логическая строгость, строй-

ность, высокая математизированность и доступность матема-

тизации, что позволяет ему быть примером для других облас-

тей знания при построении ими своих теорий. Разумеется,

подражание здесь не всегда уместно, но есть ряд наук, для

которых оно даже необходимо, в определенной мере эври-

стично, структурно оправданно.

Кроме того, в естествознании сформировались мыслен-

ный и натуральный, физический, типы эксперимента, затем

они переросли в научно-производственный с его теоретико-

прикладными возможностями, а в настоящее время – в ма-

шинный, или математический. Эксперимент применяют в по-

знании объектов, трудно доступных либо вовсе не доступных

иным средствам исследования, необходим в теоретическом

конструировании предметов жизнедеятельности общества.

В эксперименте обрабатываются или создаются матери-

альные структуры, которые затем так или иначе высту пают в

роли орудий для новых этапов познания либо преобразова-

ния вовлекаемых в соответствующий процесс объектов. Та-

кие структуры становятся предметами-посредниками между

субъектом познавательной или практической деятельности и

«внешним, естественно возникшим предметом». Созданные в

эксперименте, они несут на себе отпечаток объективного и

субъективного, собственно природного и социального, спе-

цифично проявляют социально-практический характер есте-

ственно-научного познания, его объективность и социальную

«окрашенность», оказываются объективной формой «выра-

жения познавательных норм, эталонов, объект-гипотез», пре-

вращаются в «структурообразую щие компоненты познания».

Подобным качеством обладают и предметы-посредники

в машинном эксперименте с той лишь разницей, что они как

бы минуют этап превращения объективных форм в компонен-

ты познания, а сразу выступают составной частью его логиче-

ских структур. Машинный эксперимент основывается на чис-

ленном или аналитическом решении математически постав-

ленной задачи, иначе говоря, на математической модели, что

не требует специального физического экспериментирования,

а лишь предполагает обоснование правильности математи-

ческой модели. Благодаря машинному эксперименту откры-

ваются возможности оперативного реагирования на сложные

ситуации получения труднодоступной информации, не прибе-

гая к опасным для человека наблюдениям и т.д.

В отличие от физического эксперимента, в подготовке,

проведении и результатах обработки которого наличествуют

или преобладают естествоведческие мотивы, машинный экс-

перимент общенаучен, применим в любых ситуациях, где

возможно построение математической модели. Однако сама

форма эксперимента как метода научного познания возникла

и развивалась в естествознании, обрела характерное для

него методологическое и оперативное содержание, по прин-

ципу преемственности «снятое» и в последующих формах.

Заметными чертами преемственности естественно-

научного эксперимента в общенаучном являются стремление

к чистоте опыта, к точности правил оперирования всеми его

компонентами, широкое использование идеализации, абстра-

гирования. Однако представители гуманитарных наук, осо-

бенно описательных, не всегда готовы к осознанному приме-

нению идеализации и других научных абстракций. Они иногда

наивно полагают, что анализируемые понятия в их науках

обладают всей своей полнотой. Например, концепция научно-

го коммунизма объявлась ими теорией, а не абстрактной схе-

мой; положение о высокой духовной культуре реального со-

ветского человека воспринималось как доказанное утвержде-

ние, а не абстракция (которая, к тому же, не стала научной,

поскольку не поставлена на серьезные социальные опоры) и

т.п. При таких ошибочных концепциях, выдаваемых в качест-

ве теорий, при непонимании сущности и роли абстракций в

социальном эксперименте невозможно эффективное его про-

ведение. Правильный же подход должен повлечь за собой и

более ответственное отношение к выдвигаемым концепциям

и более глубокое толкование инструментария, методологии

естественно-научного эксперимента.

Еще одной выигрышной особенностью естествознания

стало преодоление многими составляющими его науками

своих объективных и методологических границ, выход их на

общенаучный уровень. Особо надо отметить такие науки, как

физика, кибернетика, этология, экология. Масштабы их эф-

фективного применения превзошли границы вычлененны х

объектов, так или иначе охватили все другие области научно-

го познания. В физике наряду с проникновением ее методов в

химию, биологию, технику сформировались концепции,

имеющие объяснительную и эвристическую значимость для

исследования всех существенно важных сторон в динамике

материального мира. Одной из таких концепций является

упомянутая ранее многоплановая, разветвленная концепция

состояний, далеких от равновесия. Ее современное содержа-

ние подготавливалось усилиями ряда выдающихся физиков и

дру гих ученых, а также группой математиков, создавших и

развивших теорию катастроф. В их работах данная теория

получает сегодня не только теоретическое развитие, но и

нетрадиционную методологию.

На основе теорий состояний, далеких от равновесия,

удалось понять или снять ряд противоречий, возникших в

науке, сформулировать общий подход к целой совокупности

явлений природы и общества. Таким образом, возникла новая

область знания, имеющая общенаучную значимость. Она не

только обусловливает новую парадигму современной физики,

но и революционизирует всю науку, изменяет некоторые уже

устоявшиеся выводы о мире, поскольку позволяет изучить в

нем более общие и глубокие взаимосвязи (коррелятивные,

кооперативные, собственно временные, пространственно-

временные и др.). Эти связи тем заметнее, чем дальше от

равновесия их субстраты.

Чем дальше любая система от равновесного состояния,

тем больший простор у нее для развития, тем сложнее ее

структура. Причем усложнение структуры сопровождается

увеличением числа и глубины неустойчивостей, вероятности

бифуркации, т.е. разнообразия состояний, вариантов новой

организации. В описании подобных процессов существенное

значение приобретают понятия неопределенности, стохас-

тичности, управления, кооперации, нелинейности и др. Чем

больше отклонение от равновесия, тем выше единство про-

цессов, даже протекающих в отдаленных областях и, на пер-

вый взгляд, не связанных друг с другом. Сами процессы в

системах, далеких от равновесия, характеризуются нелиней-

ностью и связанными с ней возможностями управляющего

воздействия на систему и наличием обратных связей. Зако-

номерности, выявляемые для любых систем, далеких от рав-

новесия, обладают не только высокой общностью, но и широ-

кой системностью, охватывают структуры, казалось бы, не

имеющие родства, когда их изучали другие области знания.

Более сложным и важным для науки состоянием системы

являются ее открытость и отход от равновесия (или отсутст-

вие равновесия), чем ее замкнутость и стремление к равнове-

сию.

Концепция замкнутости системы становится по содержа-

нию локальной (как, например, физическая теория замкнутых

термодинамических систем), отчетливее выявляется и ее

абстрактность, поскольку исследуется не процесс в целом, а

отдельные его стороны, нередко идеализированные. Концеп-

ция же, строящаяся с учетом функциональной полноты не-

равновесных процессов и условий их протекания, способна

описать мир в его структурном и динамичном многообразии,

объяснить явления, о которых ранее не знали либо представ-

ляли их неадекватно. Ограниченность мира замкнутых сис-

тем, их стремление к физическому однообразию и в итоге к

тепловой смерти либо хаосу сменяются безграничностью

структурного разнообразия неравновесных систем.

Обнаруживаемые в соответствии с теорией систем, да-

леких от равновесия, устойчивости, появляющиеся в динами-

ке неравновесного состояния и инициирующие поиск эффек-

тивных приложений в любой сфере человеческой деятельно-

сти, выступают моментом разнообразных, как правило, не-

предсказуемых модификаций с усложняющимися структура-

ми. Иначе говоря, в данной теории имманентно представлено

единство устойчивости и изменчивости, среди которых веду-

щей является последняя. В такой теории систем конкретизи-

руется диалектика устойчивости и изменения, а принципы

единства и развития получают общее, причем конкретное и

нетривиальное содержание, обладающее высоким философ-

ским и мировоззренческим потенциалом. Таким образом,

теория принципиально неравновесных систем, возникнув в

физике, математике, переросла в общенаучную дисциплину и

стала весомым идеальным «конструктором» в технике.

В свое время кибернетика была лишь областью биологии

и математики. Создание современных ЭВМ, компьютеров 4-го

поколения и выше, информатики, обретение ею машинного

статуса сделали кибернетику общенаучной дисциплиной и

атрибутом техники. Современный научно-технический про-

гресс, можно сказать, определяется способностью использо-

вать полученные в этой области знания и их практические

приложения.

Об общенаучном характере современной кибернетики

отчетливо свидетельствуют многочисленные определения ее

фу нкций, задач, объекта исследования. Какими бы разными

они ни были, но почти всех их объединяет подход к этой нау-

ке как универсальной области знания. Приведем одно опре-

деление, в целом представляющееся нам наиболее опти-

мальным: «Объектом изучения кибернетики являются управ-

ленческие процессы и системы любой природы (включая жи-

вые организмы) в информационном аспекте». Кибернетиче-

ские аспекты характерны для всех известных и так или иначе

вовлеченных в познавательный процесс систем. К тому же

многие из них, труднодоступные для познания другими дисци-

плинами, доступны кибернетике. Это означает, что данная

наука выступает не только общенаучной ветвью знания, но и

общенаучной методологией. Широкие же и эффективные ее

(кибернетики) приложения в практике утверждают статус этой

дисциплины и как отрасли, определяющей преобразование

техники, производства, объективных коррелятов мышления,

вместе с другими общими науками утверждающей новый

стиль мышления – системный, ибо именно он присущ челове-

ку , вооруженному электронными и другими сложными маши-

нообразными комплексами.

Об общенаучности или, по крайней мере, региональности

отдельных естественно-научных дисциплин, таких как этоло-

гия, экология, свидетельствует их значимость в исследовании

некоторых сторон человеческого общежития. Казалось бы,

этология как наука о поведении высокоорганизованных жи-

вотных и их сообществ не может иметь прямого отношения к

человеческому обществу. Однако непосредственная функ-

циональная и, так сказать, генетическая связь социальности в

животном и человеческом сообществах, присущие первому

определенные черты, проявляемые в поведении групп людей,

и наоборот, формируют условия для применения ряда идей о

поведении животных в отношении человека. Аналогичное

можно сказать и о валеологии – науке о здоровье.

В этологической и биологической литературе в целом все

чаще проводятся некоторые аналогии между сообществами

термитов, пчел, обезьян, морских котиков, с одной стороны, и

специфичными взаимоотношениями человеческих индивидов

– с другой. Названные вопросы еще не получили у нас сколь-

ко-нибудь удовлетворительного освещения, тем более реше-

ния, но за рубежом они давно поставлены и посильно реша-

ются. Возможно, что в скором времени произойдет смена

отношения к ним. Для этого необходимы развитие собственно

этологических, биологических исследований, а также пере-

смотр глубоко укоренившихся (со времен господства средне-

вековых догм) представлений о человеке как «посланнике

бога на Земле», о его абсолютном превосходстве над всем

живым.

Хотя между представлениями об абсолютном превосход-

стве человека и современным философско-научным миро-

возрением лежат работы классиков истории философии и

убедительные научные изыскания, однако многие авторитеты

в науке и идеологии не хотят всерьез отнестись к таким под-

ходам в науке, как структурный, организменный, фу нкцио-

нальный. Тем не менее данные подходы не уничтожают ре-

альных преимуществ общества перед животным миром, но

они подчеркивают и их определенную (функциональную, ор-

ганизационную и др.) аналогию. Современная этология и при-

зывает разобраться в этом, тем более, что теория систем,

далеких от равновесия, кибернетика, генетика, экология соз-

дают необходимые предпосылки.

Когда речь идет о превращении какой-либо отрасли ес-

тествознания в региональную или общенаучную, то не имеет-

ся в виду, что эта отрасль полностью отпочковалась от него.

Почти в каждой из отделившихся наук, приобретших статус

общенаучности или региональности, вместе с общим знанием

существует и частное, характерное для специальных дисцип-

лин. И в этологии, и в экологии, не говоря уже о физике, име-

ются комплексы проблем, задач, которые решаются этими

науками как частными.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

1. Что называется естествознанием?

2. Какие науки составляют естествознание?

3. Какова классификация естественных наук?

4. Почему психологию относят к естественным наукам?

5. Почему географию не выделяют в иерархии естественных

наук?

6. Что понимают под дифференциацией и интеграцией наук?

7. Каково было разделение наук в древнем мире.

8. Назовите естественные науки в эпоху Возрождения.

9. Приведите имена великих ученых-естествоиспытателей

средневековья.

10. Каков вклад Г. Галилея в развитие естествознания?

11. Каков вклад И. Ньютона в развитие естествознания?

12. В чем заключается дисциплинарный подход к изучению

окружающего мира?

13. В чем суть междисциплинарного подхода к изучению

природы?

14. В чем суть системного метода?

15. Каково соотношение экспериментального и теоретическо-

го методов в изучении природы?

16. Как шло развитие представлений человека об окружаю-

щем мире?

17. С какими материальными объектами имеет дело физика?

18. С какими материальными объектами имеет дело химия?

19. С какими объектами имеет дело биология?

20. Что изучает психология?

21. Что лежит в основе различий биологии и психологии?

22. Каково положение математики в системе всех наук? Объ-

ясните причину этого.

23. Поясните смысл меры сложности, или мультиплетности, в

науке.

24. Каково значение физики в развитии естественных наук?

25. Каково значение химии для жизни общества?

26. Какова роль биологии для жизни общества?

27. Каково взаимодействие естественных наук?

28. Каково влияние естественных наук на развитие техниче-

ских наук?

29. Каково влияние естественных наук на социальные про-

цессы в обществе?

30. Каково влияние общества на развитие естественных на-

ук?

31. Почему общество не может успешно развиваться без

развития естественных наук?

32. В чем проявляется специфика естествознания в системе

наук?

33. Какова роль эксперимента и теории в естествознании?

34. Назовите равновесные и неравновесные состояния и

системы.

Глава 2

ПРОСТРАНСТВО И ВРЕМЯ. ЭНЕРГИЯ

Структурность и системность материи

Структурность и системность являются важнейшими атри-

бутами материи. Они выражают упорядоченность существования

материи и те конкретные формы, в которых она проявляется.

Под структурой материи понимают ее строение в микромире,

существование в виде атомов, молекул, элементарных частиц и

др. В понятие структуры материи включаются также различные

макроскопические тела, все космические системы мегамира.

Таким образом материя в целом проявляется в существовании

бесконечного многообразия систем, тесно связанных между со-

бой. Из всего многообразия форм материи доступной для на-

блюдения конечная область материального мира, которая лежит

в области от 10

-15

см до 10

см (примерно 20 млрд световых

лет). Во времени эта область простирается до 2

лет. В этих

масштабах структурность материи осуществляется в виде мно-

жества иерархически связанных систем: Метагалактика, отдель-

ная галактика, звездная система, планета, отдельные тела, мо-

леку лы, атомы, элементарные частицы.

Системность материи – это внутренне или внешне упоря-

доченное множество взаимосвязанных элементов, определен-

ная целостность, проявляющая себя как нечто единое по отно-

шению к другим объектам или внешним условиям. Во всех цело-

стных системах связь между элементами внутри системы явля-

ется более устойчивой, упорядоченной, и внутренне необходи-

мой, чем связь каждого из элементов с окружающей средой. Так,

в неорганической природе множество объектов будет целостной

системой только в том случае, если энергия связи между ними

больше их суммарной кинетической энергии по сравнению с

энергией внешних воздействий, направленных на разрушение

системы. В противном случае, система не возникает или распа-

дается. Энергия внутренних связей – это общая энергия, кото-

рую необходимо приложить к каждому из элементов, чтобы уда-

лить его из системы. Внутренняя энергия связи может иметь

различное значение в зависимости от характера сил, объеди-

няющих тела в системы. С переходом от космических систем к

макроскопическим телам, молекулам, атомам, к гравитационным

силам добавляются электромагнитные, которые намного мощнее

гравитационных. В атомных ядрах действуют еще более мощные

силы. Чем меньше размеры материальных систем, тем более

прочно связаны между собой их элементы. При переходе к эле-

ментарным частицам энергия внутренних связей возрастает еще

больше и сопоставима с их собственной энергией.

Долгое время атом считали последним пределом делимости

материи и тем кирпичиком, из которого сложены все предметы и

явления нашего мира. Но уже к началу двадцатого века выясни-

лось, что это не так. Были открыты электрон, протон, нейтрон и

дру гие элементарные частицы. Число открываемых элементар-

ных частиц все более возрастает и сейчас их известно более

300. У большинства элементарных частиц известны античасти-

цы, отличающиеся противоположными знаками заряда и магнит-

ного момента: электрон – позитрон, протон – антипротон, ней-

трон – антинейтрон, нейтрино – антинейтрино и т.д. Все другие

свойства античастиц аналогичны свойствам обычных частиц.. Из

них могут образовываться устойчивые атомные ядра , атомы,

молеку лы и антивещество, подчиняющееся тем же законам, что

и обычное вещество. При соприкосновении вещества с антиве-

ществом происходит аннигиляция: превращение частиц и анти-

частиц в фотоны и мезоны больших энергий.

Вещество и поле

Основные формы материи часто делят на вещество и поле.

Такое деление имеет некоторый смысл, но оно ограничено. Под

веществом понимают различные частицы и тела, которые обла-

дают массой покоя. Поля и их кванты массы покоя не имеют,

хотя обладают энергией, импульсом и множеством других

свойств. Поле и вещество нельзя противопоставлять друг другу.

В структуре вещества все внутреннее пространство «занято»

полями. На долю собственно частиц приходится ничтожная

часть общего объема системы- примерно 10

-36

– 10

-40

объема,

т.е. поля входят в структуру вещества. В тоже время квантами

полей выступают частицы, относящиеся к веществу. В этой не-

разрывной связи видно одно из важнейших проявлений единства

прерывности и непрерывности в структуре материи.