Естественно-научная картина мира

Введение
Глава 1. Понятие «картины мира»
Глава 2. Эволюция физических парадигм
Глава 3. Роль научного открытия в формировании «картины мира»
Глава 4. Принципы построения и организации современного научного знания
Заключение
Список литературы

Естественно-научная картина мира

как нечто неживое и полностью отдельное от них самих, а материальный мир - как огромный и сложный агрегат, состоящий из множества различных частей. Эти идеи оказали огромное влияние на развитие общества и в наше время еще полностью не изжиты. Это проявляется в том, что такое разделение отражает наш взгляд на "внешний" мир, который мы воспринимаем как множество отдельных вещей и событий. К природной среде относятся так, как если бы она состояла из независимых частей, используемых группами людей с различными интересами. Это разделение распространяется и на общество, которое мы делим на нации, расы, религиозные и политические группировки. По-видимому, это одна из основных причин ряда социальных, экологических и культурных кризисов современности. Такое разделение настраивает нас против природыи других людей, порождает несправедливое разделение природных богатств, повинно в возникновении экономических и политических беспорядков, ведет к непрерывному росту насилия, загрязнению окружающей среды и т.д.3
Картезианское разделение и механистическое мировоззрение в
свое время оказали благотворное влияние на развитие классической механики, но они во многом отрицательно воздействовали на нашу цивилизацию. Современная наука пытается преодолеть ограниченность этого разделения и возвращается к идее единства, которая высказывалась еще древними философами Греции и Востока. Ее суть состоит в том, что все чувственно воспринимаемые предметы и явления есть различные взаимосвязанные аспекты единой реальности, поэтому изучать явления природы необходимо в их совокупности и взаимодействии. Только при этом
условии мы можем представить картину мировых процессов, верно
отражающую реальное положение вещей.
Стремление разделить мир на отдельные самостоятельные
вещи - это всего лишь иллюзия, которая порождена нашим оценивающим и анализирующим сознанием. Ряд фактов говорит о том, что современную цивилизацию ожидают качественные перемены. Существует множество примеров - предупреждений, что возможности порядка, существующего тысячелетия, уже исчерпаны. В настоящее время людям нужны новые знания и новое мировоззрение. Этому способствует современная естественно-научная картина мира.
В своем развитии физика прошла длинный путь: от первых шагов, которые начинались в лоне древнегреческой философии две с половиной тысячи лет назад, до современных представлений о мире. Однако основные открытия были сделаны в последние 300 лет. Мы остановимся лишь на трех наиболее крупных этапах развития: XVII - середина XIX вв., середина XIX в. - 1930 г. и период с 1885 по 1905 гг. Именно в это время были сформулированы представления об окружающем мире, которые теперь называют механической (механистической) и электромагнитной картинами мира. Коротко рассмотрим период, когда произошла коренная ломка представлений о мире, который называют "новейшей революцией в естествознании", для того, чтобы показать, что в развитии науки неизбежны смены концепций или парадигмы развития.
Становление механической картины мира связывают с именами Г. Галилея, И. Кеплера, и особенно И.Ньютона. Формирование механической картины мира потребовало нескольких столетий; практически оно завершилось лишь в середине XIX в. Механическая картина мира возникла на основе классической механики, обобщении законов движения свободно падающих тел и движения планет, а также создания методов количественного анализа механического движения в целом. Эту картину следует рассматривать как важную ступень в познании человеком окружающего мира.
Рассмотрим основные ее черты. Основу механической картины
мира составляет идея атомизма, т.е. все тела (твердые, жидкие,
газообразные) состоят из атомов и молекул, находящихся в непрекращающемся тепловом движении. Взаимодействие тел происходит как при их непосредственном контакте (трение, силы упругости), так и на расстоянии (силы тяготения). Все пространство заполняет всепроникающий эфир - среда, в которой распространяется свет. Атомы рассматриваются как некие цельные, неделимые "кирпичики"; сцепляясь друг с другом, они образуют молекулы и в конечном счете все тела. Природа этого сцепления не исследовалась, не было понимания сущности эфира.
Эта картина мира основана на четырех принципиальных моментах.
1. Мир в этой картине построен на едином фундаменте – на законах механики Ньютона. Все наблюдаемые превращения в
природе, а также тепловые явления сводились на уровне микроявлений к механике атомов и молекул - их перемещениям, столкновениям, сцеплениям, разъединениям. Открытие закона сохранения и превращения энергии, казалось, окончательно доказывало механическое единство мира - все виды энергии можно свести к энергии механического движения.
С такой точки зрения мир выглядел стройной гигантской машиной, построенной по законам механики и по тем же законам функционирующей. В это время развернулись исследования электрических и магнитных явлений, которые сначала не подрывали, а лишь только усложняли и дополняли механическую картину мира. Например, под этим углом зрения рассматривалось внешнее сходство закона Кулона с законом всемирного тяготения.
2. Механическая картина мира исходила из представлений, что микромир аналогичен макромиру.
Механика макромира была хорошо изучена; считалось, что точно такая же механика описывает движение атомов и молекул. Как
движутся и сталкиваются обычные тела, точно так же движутся
и сталкиваются атомы. Также считалось, что и неживая, и живая материя "сконструированы" из одних и тех же "механических
деталей", различающихся только размерами. Как человек конструирует разные механизмы из относительно крупных деталей, так и Бог конструирует живые объекты, используя более мелкие детали. Но в основе мира одни и те же "механические детали". Таким образом, механическое мировоззрение видело в малом то же, что и в большом, но лишь в меньших, размерах. Это порождало представление о мире, похожем на вставленных одна в другую матрешек.
3. В механической картине мира отсутствует развитие, т.е.
мир считался в целом таким, каким он был всегда. Для данной психологии было характерно мировоззрение, центром которого являлось представление об абсолютной неизменности природы. Ведь все наблюдаемые процессы и превращения сводились только к механическим перемещениям и столкновениям атомов. Поэтому в биологии данного периода господствовала концепция преформизма, согласно которой в яйцеклетке любого живого существа уже содержится в миниатюре будущий взрослый организм; в зародышах заключены свои зародыши и т.д. (матрешечная теория). Таким образом, механическая картина фактически отвергала качественные изменения, сводя их к чисто количественным. И в этом виделся залог незыблемости природы.
4. В механической картине мира все причинно-следственные
связи - однозначные, здесь господствует лапласовский детерминизм, согласно которому, если известны начальные данные системы, то можно точно предсказать ее будущее. В результате мир функционирует с точностью отлаженного часового механизма: огромный космический механизм подчинен законам классической механики, которые и управляют движением всей Вселенной. Хотя в середине XIX в. Д. Максвелл, а затем Л. Больцман, ввели в физику вероятность, но ученые это не считали принципиальным, полагая, что использование вероятностей связано лишь с нашим незнанием всех деталей сложного механизма природы.
Данная парадигма господствовала в естествознании до середины второй половины XIX в. По своей сути эта картина мира является метафизической, поскольку в ней отсутствуют внутренние противоречия и качественное развитие, все происходящее в мире жестко предопределено, а все разнообразие мира сведено к механике. В механической картине мира понимание сводится к построению механической модели: если я могу представить такую модель - я понимаю, если не могу - значит, не понимаю его.
Рационально-механический образ этого мира демонстрирует
нам мир как единый и единственный: мир твердой материи, который подчинен жестким однозначным законам. Сам по себе он
лишен духа и свободы. Жизнь и разум в механической картине
мира не обладают никакой качественной спецификой. Такая действительность не несет в себе никакой необходимости появления
человека и сознания. Человек в этом мире - ошибка, курьезный случай, побочный продукт звездной эволюции. Полагая человека случайностью, механистическая наука не интересуется его
судьбой, его целями и ценностями, которые выглядят смешными
в грандиозной машине Вселенной, похожий на огромный полностью детерминированный часовой механизм, в котором действует непрерывная цепь взаимосвязанных причин и следствий4.
Электромагнитная картина мира начала формироваться во
второй половине XIX в. на основе исследований в области электромагнетизма. Основную роль здесь сыграли исследования М. Фарадея и Д. Максвелла, которые ввели понятие физического поля. В процессе формирования этого понятия на смену механической модели эфира пришла электромагнитная модель: электрическое, магнитное и электромагнитные поля трактовались первоначально как разные "состояния" эфира. Впоследствии необходимость в эфире отпала. Пришло понимание того, что электромагнитное поле само есть определенный вид материи и для его распространения не требуется какая-то особая среда-эфир.
Электромагнитная картина мира продолжала формироваться в
течение трех десятилетий XX в. Она использовала не только учение о магнетизме и достижения атомистики, но также и некоторые идеи современной физики (теории относительности и квантовой механики). После того как объектом изучения физики наряду с веществом стали разнообразные поля, картина мира приобрела более сложный характер, но все равно это была картина классической физики.
Основные ее черты следующие. Согласно этой картине материя
существует в двух видах - веществе и поле, между которыми
имеется непроходимая грань: вещество не превращается в поле и
наоборот. Известны два вида поля - электромагнитное и гравитационное, соответственно - два вида фундаментальных взаимодействий. Поля, в отличие от вещества, непрерывно распределяются в пространстве. Электромагнитное взаимодействие объясняет не только электрические и магнитные явления, но и другие - оптические, химические, тепловые. Теперь все стремятся свести к электромагнетизму. Вне сферы господства электромагнетизма остается лишь тяготение.
В качестве элементарных "кирпичиков", из которых состоит вся
материя, рассматриваются три частицы - электрон, протон и фотон. Фотоны - кванты электромагнитного поля. Корпускулярно-волновой дуализм "примиряет" волновую природу поля с корпускулярной, т.е. при рассмотрении электромагнитного поля используются, наряду с волновыми, и корпускулярные (фотонные) представления. Элементарные "кирпичики" вещества - электроны и протоны. Вещество состоит из молекул, молекулы из атомов, атом имеет массивное ядро и электронную оболочку. Ядро состоит из протонов. Силы, действующие в веществе, сводились к электромагнитным. Эти силы отвечают за межмолекулярные связи и связи
между атомами в молекуле; они удерживают электроны атомной
оболочки вблизи ядра; они же обеспечивают прочность атомного
ядра (что оказалось неверным). Электрон и протон - стабильные
частицы, поэтому атомы и их ядра тоже стабильны. Картина, на
первый взгляд, выглядела безупречно. Но в эти рамки не вписывались такие, как считалось тогда, "мелочи", например, радиоактивность и др. Скоро выяснилось, что эти "мелочи" являются принципиальными. Именно они и привели к "краху" электромагнитной картины мира. Электромагнитная картина мира представляла огромный шаг вперед в познании мира. Многие ее детали сохранились и в современной естественно-научной картине: понятие физического поля, электромагнитная природа сил, отвечающих за различные явления в веществе (но не в самих атомах), ядерная модель атома, дуализм корпускулярных и волновых свойств материи и др. Но и в этой картине мира также господствуют однозначные причинно-следственные связи, все таким же образом жестко предопределено. Вероятностные физические закономерности не признаются фундаментальными и поэтому не включаются и в нее. Эти вероятности относили к коллективам молекул, а сами молекулы все равно следовали однозначным ньютоновским законам. Не менялись представления о месте и роли человека во Вселенной. Таким образом, и для электромагнитной картины мира также характерна метафизичность мышления, где все четко разграничено, внутренние противоречия отсутствуют.
Глава 3. Роль научного открытия в формировании «картины мира»
Особое место в развитии науки занимает период с конца XIX в.
по начало XX в. К 80-м годам XIX в. сложилось убеждение, что
физика как наука находится на завершающем этапе своего развития, а описание законов природы должно вскоре принять всеобъемлющую и окончательную форму. Достижения физики в области механики, электромагнетизма, оптики, термодинамики породили иллюзию полного торжества человеческого разума, раскрывшего все тайны природы, привели к абсолютизации знаний. Эта вера нашла свое выражение, например, в известном вопросе Кирхгофа: "Разве осталось еще что-нибудь открывать?" Можно также привести и воспоминание М. Планка: "Когда я начал свои физические занятия и спросил у своего почтенного учителя Ф. Жолли совета об условиях и перспективах моих занятий, он представил мне физику как почти вполне созревшую науку, которая должна вскоре принять свою окончательную устойчивую форму. Об этом свидетельствует и тот факт, что выдающийся математик Гильберт предложил рассмотреть проблему аксиоматизации всей физики, т.е. сформулировать конечное число исходных аксиом, из которых чисто логическим путем можно было бы вывести все следствия, достаточные для полного описания физической картины мира. Это шестая из двадцати трех знаменитых проблем, выдвинутых им в августе 1900 г. на II Международном конгрессе математиков.
Но в относительно короткий период с 1885 по 1905 гг. были
сделаны открытия, которые говорили, что ни о каком завершении
физики как науки не может быть и речи. Эти открытия не только
вступали в противоречие с существующими концепциями, но и
опровергали многие "старые" принципы.
Перечислим кратко некоторые наиболее важные открытия. В
1885 г. И. Бальмер обнаружил закономерность в открытой им серии спектральных линий водорода; в 1887 г. Г. Герц открыл фотоэффект, который затем был переоткрыт и другими учеными; в 1895 г. В. Рентген открыл новый вид излучения (Х-лучи) - рентгеновское излучение, в 1896 г. А. Беккерель - явление самопроизвольного излучения урановой соли, которое получило название радиоактивности. В 1898 г. открыты новые элементы, обладающие радиоактивностью. В 1897 г. Дж. Томсон открыл первую
элементарную частицу - электрон. Природа новых открытий не была понятна, они не укладывались в рамки сформированных к тому времени представлений. Впервые в физике была обнаружена дискретность, которая проявилась в линейчатости спектров газов. Понятие дискретности потребовалось и для объяснения загадок фотоэффекта. Физики привыкли к тому, что физические величины всегда изменяются непрерывно - идея дискретности им казалась "безумной". Оказалось, что эфир не существует, не была понятна природа Х-излучения. Всегда считалось, что химические элементы незыблемы, но выяснилось, что они могут взаимопревращаться. Непонятно откуда берется энергия. Все это сильно потрясло физиков. В связи с этим стали возникать сомнения в справедливости даже закона сохранения энергии. Создалось впечатление, что рушатся фундаментальные законы. Начали ставиться под сомнение основополагающие принципы: закон сохранения энергии, второе начало термодинамики и другие. Среди физиков стала модной фраза, что материя исчезла - остались лишь одни уравнения.5
Таким образом, XIX в. подвел человека к пониманию диалектики природы, как говорят философы, но он сам остался на позициях метафизического материализма. Метафизическое мышление является массовым практическим мышлением, характерным для опытного и обыденного сознания. Для метафизика вещи и их мысленные отражения, т.е. понятия, суть отдельные, неизменные, застывшие раз и навсегда данные предметы. Человек с таким мышлением рассматривает мир не в развитии, связях и противоречиях, а как механическую совокупность явлений, в которой его интересуют не связи вещей, их противоречия и направленность развития, а отдельные события, факты, явления. Иногда это называют здравым смыслом. Но важно помнить, что здравый смысл бывает плохим советчиком, ибо он ограничен, ориентирован на повторяющееся, на постоянство, на привычное и известное. Метафизическое мышление не позволяет за отдельными вещами видеть их движение, так же как за деревьями не видно леса.
Как уже отмечалось, согласно диалектическому взгляду предметы и явления находятся в движении, во взаимосвязи и развитии; материи присуще качественное превращение одних предметов в другие, уничтожение отжившего, устаревшего и утверждение, укрепление нового. Диалектика признает самодвижение, саморазвитие природы и общества. С этой точки зрения материя не исчезла, а исчез тот предел, до которого мы знали материю; исчезают такие свойства материи, которые казались раньше абсолютными, неизменными. Все грани в природе подвижны, условны, относительны и выражают разные степени приближения нашего ума к познанию материи.
Оценивая качественный поворот в миропонимании, который
произошел на рубеже ХIХ-ХХ столетий, А. Эйнштейн и Л. Инфельд писали, что в физику были введены новые революционные идеи, открывшие путь к новому философскому взгляду, отличающемуся от механического. Они привели к развитию современной физики, к созданию новых понятий, образующих новую картину действительности.