2.2. ЭВОЛЮЦИЯ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ

Цели и задачи раздела:

1. Показать естествознание как динамично развивающуюся область

науки.

2.Познакомить с особенностями развития естествознания в разные культурно-исторические эпохи.

3.Представить панораму доклассического, классического и неклас- сического естествознания.

4.Отработать понятия: интервал, квант, спин, волновая функция, плотность вероятности, оператор, соотношения неопределенности, принцип относительности, принцип дополнительности и др.

План

1.Доклассический период развития науки

∙Научные программы античности

∙Средневековая наука

2.Классическая наука

∙Естествознание в «Новое время»

∙Естествознание XIX века

∙Кризис классической науки

3.Неклассическая наука

∙Релятивистская картина мира

∙Квантово-полевая картина мира

∙Строение материи и физика элементарных частиц

∙Затруднения неклассической науки

∙Постнеклассическая наука

2.2.1ДОКЛАССИЧЕСКИЙ ПЕРИОД РАЗВИТИЯ НАУКИ

Доклассический период развития естествознания растянулся более чем на двадцать столетий. Можно выделить два очень важных этапа: античность и средние века. Исследования ученых этих времен стали предтечей становле- ния классической науки.

1. Научные программы античности

Наука в современном понимании этого слова зародилась в поздней ан- тичности. Ее колыбелью стала Древняя Греция. Уже в Y - I в. до н.э. у греков достаточно хорошо была развиты математика, механика, астрономия. Сло-

жившаяся социокультурная ситуация способствовала становлению нового мировоззрения - античной натурфилософии и создала условия для возникно- вения системы доказательных знаний, в основе которой лежит рациональное обоснование. Сформированный в античности аппарат логического рацио- нального мышления представлял собой определенный алгоритм производст- ва доказательных знаний. Являясь принципиально новым по сравнению с мифологией подходом к постижению мира, натурфилософия подводила к по- ниманию, что истина - не продукт догматической веры, а логически обосно- ванный результат созерцания и осмысления окружающей действительности.

85

В ее недрах зародились традиции современного «европейского» научного мышления.

В отличие от мифологии и религии натурфилософия пыталась решать мировоззренческие вопросы средствами разума, опирающегося на чувствен- ное наблюдение, интуицию, эмпирическое знание, систему понятий и сужде- ний, связанных друг с другом по определенным логическим законам. Антич- ные философы создали логику и диалектику, которые в Древней Греции ста- ли важнейшими методами познания действительности. В те времена счита- лось, что именно созерцание и размышление, отвлечение от мирской суеты, обращение к самому себе и своей интуиции позволяет приобщиться к вечно- му и глубже познать законы Мироздания. Ее вниманием пользуются пре- имущественно вопросы отношения человека к превосходящим силам приро- ды, понимание мира, строения материи, живых организмов и самого челове- ка. Глубина их представлений поражает. И современная нам наука, воору-

женная тончайшей измерительной техникой и накопившая огромное число экспериментальных данных, не намного продвинулась по сравнению с ан- тичностью в понимании мира как единого органичного целого, бесконечного в пространстве и времени.

Главный вопрос натурфилософии: из чего все произошло. Мыслители древности выдвигали в качестве первоосновы мира четыре стихии: воду (Фа- лес), воздух (Анаксимен), землю и огонь (Гераклит). Одним из крупнейших в раннегреческой натурфилософии являлось учение Гераклита. По его пред- ставлениям все предметы рождаются из огня и разрушаясь, вновь превраща- ются в огонь. На основе представлений о превращении огня он строил свою космологию. Все в мире изменчиво, утверждал он, «в один и тот же поток

нельзя войти дважды и нельзя дважды застигнуть смертную природу в одном и том же состоянии». Все изменения в мире подчинены всеобщему закону - Логосу, благодаря которому первичный Хаос превращается в упорядоченный Космос.

Исследователи выделяют три научные программы античности:

1.Математическая программа Пифагора (VI в. до н.э.) и Платона

(427348 г. до н.э.).

Пифагорейской школе удалось сформулировать два важнейших тезиса, которые легли в основу всей последующей науки:

- явления природы и ее законы наиболее четко и лаконично выражаются языком математики;

- количественные (числовые) отношения отражают гармонию и порядок мира, симметрию его частей, правильность их объединения и ритмичность движения.

2.В основе корпускулярной (лат. corpusculum - частица) атомистической программы лежат представления эпикурейской школы (Левкипп, Демокрит, Эпикур), которые позднее были изложены древнеримским поэтом и филосо- фом-материалистом Лукрецием Каром (I в. до н.э.) в его поэме «О природе вещей». По их мнению окружающий мир состоит из некой субстанции, кото-

86

рая существует вечно и независимо от человека. Сегодня ее называют - «ма- терия».

Ядро этой программы составляет учение Демокрита (470-405 г. до н.э.) об атомах. Вселенная состоит из пустоты и невидимых глазу телец - атомов, которые являются первокирпичиками Мироздания. Атомы бесчисленны по количеству, разнообразию, формам и величинам. Мир дискретен (прерывен). Находясь в вечном движении, атомы сталкиваются, образуют единый вихрь, соединяются и разъединяются. При этом они образуют самые разнородные по свойствам тела и порождают все сложное - огонь, воду, воздух, землю. В вихре движения тяжелые тельца собираются в центре и образуют шарообраз- ное тело. От него отделяется оболочка, которая простирается над всем миром

иобразует бесконечную Вселенную, в центре которой находится Земля. В

своих философских построениях Демокрит опирался на непосредственное исследование природы. Им было выдвинуто предположение об атомистиче- ском происхождении чувственных ощущений человека за счет взаимодейст- вия атомов, истекающих от тел, и атомов в теле человека, что и вызывает, по его мнению, ощущения цвета, вкуса, запаха, звука.

Эпикур (341270 г. до н.э.) развил идеи Демокрита и дал им философ- ское обоснование. Первоосновой любого учения он признавал логические умозаключения, считая, что таким путем можно получить новое знание о ве- щах даже при отсутствии данных непосредственного опыта. Отвергнув кон- цепции Платона, он стремился вывести законы природы из самой же приро- ды, представляя окружающий его мир зримым, ощущаемым, движущимся, вечно меняющимся, и в то же время непреходящим, остающимся единствен- ной реальностью. Он признавал что материя - это бесконечное множество движущихся атомов, но при этом пытался выяснить, что за сила движет ими,

икакова конечная цель этого движения. Он считал, что мир - это нагромож- дение случайностей, и совершенно лишен какой-либо внутренней логики и внутреннего смысла. Размышляя над природой случайного, он создал учение об отклонениях атомов от прямолинейных путей, в результате которых про- исходят столкновения, и возникает вихревое движение, приводящее к образо- ванию вещей. Случайность, по его мнению, лежит в природе самих вещей и носит объективный характер.

Эта программа стала истоком корпускулярной традиции современной науки.

3.Завершающим этапом развития античной науки можно считать созда- ние континуальной (лат. continuum - непрерывное) программы, объединив- шей в себе все достижения античности. Ее основоположником был Аристо- тель (384-322 г. до н.э.). Его сочинения охватывают многие области знания: «Органон», «Метафизика», «Физика», «О возникновении животных», «О ду- ше», «Этика», «Политика», «Риторика», «Поэтика». Он разработал первую систематику животных, сделал попытку создать единую картину мира. В трактате «О душе» он утверждал, что всему материальному миру присуща некоторая внутренняя сущность - душа, которая имеет несколько уровней бытия. Самый низкий уровень души свойствен неживым объектам - камням,

87

воде, воздуху. На следующем уровне находятся растения - травы, цветы и де- ревья; на следующем - насекомые, рыбы, животные. И на самом высоком уровне находится человек, душа которого бессмертна. В его представлениях находится место и Богу, который вращает небесную сферу, в центре которой находится Земля.

Свои воззрения на устройство природы он представил в книге «Физика», в которой изложил учение о четырех причинах существования мира - мате- рии, форме, действии и цели, а также свои взгляды на взаимосвязь простран- ства, времени и движения. Занимая промежуточную позицию между Демок- ритом и Платоном, он считал, что материя существует вечно и образует в разных соединениях различные предметы. Все явления протекают во време- ни. Вместилищем предметов является пространство. Пространство неразрыв- но связано с телами. Пустоты или чистого места без тел не существует. Толь- ко тогда тело находится в пространстве, когда соприкасается с другими тела- ми. Мир непрерывен. Порядок и гармония мира по Аристотелю обусловлены целевой причиной движения и формой. Когда-то давно, под действием пер- вотолчка материя пришла в вихревое движение, упорядочив ранее существо- вавший Хаос. Движение - это изменение вообще. Оно осуществляется борь- бой противоположных качеств - тепла и холода, сухости и влажности. В мире нет ничего неизменного и случайного, развитие его во времени строго детер- минировано. Его учение о событийности движения почти два тысячелетия господствовало в представлениях человечества. Этот взгляд стал истоком континуальной традиции современной науки.

C тех самых пор на протяжении многих столетий в науке преобладали попеременно то континуальная (Гюйгенс, Френель, Максвелл и др.), то кор- пускулярная (Ньютон, Планк и др.) традиции. И лишь наука XX века осозна- ла дуалистичность мира, дуалистичность (лат. dualis - двойственный) мате- рии, которой присущи как полевые (волновые), так и корпускулярные свой- ства (корпускулярно-волновой дуализм).

2.Средневековая наука

Сраспадом античных цивилизаций (I-II в. н.э.) рассеялась по миру их

уникальная культура, а с ней и те зачатки наук, которые сформировались в натурфилософии. И лишь к середине X века, после окончательного установ- ления христианства, сквозь тьму варварства и мракобесия начинают проби- ваться ростки новой культуры. Рождаются средневековые города, а с ними и элементы демократического управления, интенсивно развиваются ремесла. В XII-XIII в. разрозненные остатки древней науки начинают собираться воеди- но. Переводятся на современные языки, сохранившиеся труды древнегрече- ских философов. Ренессанс гуманитарной культуры послужил мощным толч- ком к возрождению знаний античности. В недрах средневековой культуры появляются зародыши экспериментальной науки. Ее провозвестником стал Р.Бэкон (1214-1294). «Есть два способа познания: через аргументы и через опыт» - утверждал он. Занимаясь опытами, он нашел способы получения фосфора, магния, висмута, изучал оптические явления и преуспел в их объяс- нении. Становлению опытного естествознания во многом способствовали

88

бурноразвивающиеся и процветающие астрология, алхимия, ятрохимия (хи- мия ядов).

XII-XIII века - начало эпохи Возрождения, расцвет которой приходится на XIY-XY в. Она подарила человечеству такого титана как Леонардо да Винчи (1452-1519), на плечах которого сформировалась наука XVI-XVII ве- ков. Один из лучших умов человечества, живописец и скульптор, архитектор, ученый, инженер, он изучал движение тел, трение скольжения, гидравлику, сопротивление материалов, разрабатывал проекты каналов, ирригационных систем, машин для подъема и транспортировки грузов, металлургических пе- чей, прокатных станов, ткацких, печатных и деревообрабатывающих станков, летательных аппаратов, подводных лодок, мостов. В музеях мира хранится около 10 тысяч листов с его чертежами и проектами. Как ученый, он считал,

что любой проект должен подтверждаться математическими расчетами и проходить экспериментальную проверку.

Культура Возрождения подготавливала почву для становления «зрелой» науки. Этому во многом содействовали средневековые монастыри, школа и университет. Поощрялась книжная ученость. В средневековой схоластике (греч. scholastikos - школьный, ученый) высокий уровень развития получило логико-дискурсивное мышление. Во многом это способствовало возвраще- нию к античной математической программе, ее активному развитию и вне- дрению в научные исследования.

XY - это век великих географических открытий, зарождения океаниче- ских цивилизаций и колониальной системы. К этому времени Западная Евро- па истребила бо′льшую часть своих природных ресурсов и в поисках возмож- ностей их восполнения обратила свои взоры на восток и на запад. Не просто любопытство вело Колумба, Магеллана, Васко да Гама в неизведанные края, а необходимость - завоевание новых территорий и развитие торговли. Нужно было уплывать в неизведанные дали в поисках сказочно богатых стран, но и велико было желание вернуться на родину. Однако парусный флот и прими- тивные способы навигации, доставшиеся средневековью в наследство от ан- тичности, уже не удовлетворяли требованиям времени. Нужно было разви- вать кораблестроение, технику, навигацию. А это невозможно сделать без физики и астрономии. Необходимость овладения навигацией заставила чело- века более пристально взглянуть на небо и выделить астрономию в самостоя- тельную область исследования. Именно в это время она отделяется от астро- логии.

Вконце XYI века средневековая цивилизация с ее феодальным укладом

иремесленным производством подходит к своему закату. Нарождается новый тип социально-экономических отношений, основанный на развитии мануфак- турного производства. Возвышение практической деятельности, одобрение практицизма и предпринимательства, новый взгляд на человека как энергич- ную личность, устремленную на преобразование мира, поощрение индиви- дуализма, замешанного на религиозных ценностях- все это способствовало формированию нового общественного сознания.

89

Этот период в развитии цивилизации ознаменовался крупнейшей рево- люцией в естествознании, сопровождавшейся жесткой борьбой с религией за новое мировоззрение. У ее истоков стояли Н.Коперник (14731543), Д.Бруно

(1548-1600), Г.Галилей (1564-1642), И.Кеплер (1571-1630). Умирающий Н.Коперник в 1543 году публикует свою книгу «О вращении небесных сфер», в которой утверждается гелиоцентрическая система мира, о которой догады- вался еще Аристарх Самосский в III в. до н.э. Зарождается пантеизм - фило- софское учение, отождествляющее бога и природу, как единую, вечную и бесконечную субстанцию, причину самой себя. Философ - пантеист и поэт Д.Бруно выдвинул гипотезу о бесконечности Вселенной и бесчисленности миров, за что и был, как еретик сожжен на костре, на площади Цветов в Риме.

Революция, произведенная Н.Коперником в астрономии, стала мощным толчком для развития оптики и механики и обусловила переход к новому ме- тоду исследования, основу которого составили эксперимент и математиче- ское описание его результатов. В 1609 г. Галилей изобрел телескоп. С его помощью он рассмотрел рельеф Луны, темные пятна на Солнце, открыл спутники Юпитера, наблюдал фазы Венеры. Будучи активным защитником гелиоцентрической системы, он в 1633 году был, подвергнут суду инквизи- ции, вынудившей его отказаться от учения Коперника. Галилей заложил ос- новы экспериментальных исследований в механике макромира. Внедрение математики в физические исследования позволило ему представить свои ре- зультаты в виде кинематических уравнений. Им впервые было сформулиро- вано понятие физического закона в его современном значении. Он ввел в ме- ханику представление об относительности. И.Кеплер, используя собственные наблюдения и измерения Тихо Браге, Кеплер открыл законы движения пла- нет вокруг Солнца и вывел уравнения их орбит, о чем и возвестил миру в книгах «Новая астрономия» и «Гармония мира».

В это время происходит становление рационалистического метода по- знания. Именно ему наука обязана своими крупнейшими достижениями и своим превращением в могучую производительную силу. В его представле- ниях человек не может что-либо изменить в природе, но покорить ее силы и заставить их работать на себя, он в состоянии. Методологические основы

классического рационализма были заложены английским философом Ф.Бэконом (1561-1625), свою завершенность он получил в работах Р.Декарта.

Небывалого уровня развития по сравнению с античностью достигла экс- периментальная техника, что способствовало углублению научных исследо- ваний, разработке новых станков, инструментов, механизмов и производст- венной техники. Подготавливался переход к новому, машинному производст- ву и вызревали условия для промышленной революции XYII-XYIII веков.

Новые понятия и термины: натурфилософия, корпускулярный, конти- нуальный, дуализм, схоластика, ятрохимия, кинематика, гелиоцентриче- ская система.

Ведущие идеи:

- принципиальное отличие натурфилософии от других способов позна- ния окружающего мира;

90