Назад

Купить и читать книгу за 99 руб.

Вы читаете ознакомительный отрывок. Если книга вам понравилась, вы можете купить полную версию и продолжить читать

Концепции современного естествознания

   Цель данного учебного пособия – помочь студенту ознакомиться с неотъемлемым компонентом единой культуры – естествознанием и сформировать целостный взгляд на окружающий мир. Рассматривается специфика естественно-научного познания, его место и роль в развитии культуры. Рассказывается об основных идеях современной науки и главных теориях XX в. Помимо лекционного курса в конце каждого раздела предлагаются вопросы для самоконтроля, призванные облегчить усвоение непростого для студентов-гуманитариев естественно-научного материала.
   Предназначен для студентов, бакалавров, апирантов и преподавателей высших учебных заведений.


Анатолий Алексеевич Горелов Концепции современного естествознания

   УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
   Рекомендовано Научно-методическим советом Министерства образования и науки России по философии в качестве учебного пособия по дисциплине «Концепции современного естествознания» для студентов высших учебных заведений, обучающихся по гуманитарным и социально-экономическим специальностям.

ПРЕДИСЛОВИЕ

   «Концепции современного естествознания» – новый предмет в системе высшего образования. Прежде чем приступить к изучению этой дисциплины, заметим, что в наши дни человек не может считаться образованным, если он не интересуется естественными науками. Дело в том, что наука – это не только собрание фактов о каком-либо предмете, а одно из наиболее важных духовных движений наших дней. Наука – это не только совокупность знаний. «Науке можно учить как увлекательнейшей части человеческой истории – как быстро развивающемуся росту смелых гипотез, контролируемых экспериментом и критикой. Преподаваемая таким образом, т. е. как часть истории „естественной философии“ и истории проблем и идей, она могла бы стать основой нового свободного университетского образования, целью которого (там, где оно не может готовить специалистов) было бы готовить по крайней мере людей, которые могли бы отличить шарлатана от специалиста».
   Итак, для чего же нужно изучать современное естествознание? Во-первых, для того чтобы стать культурным человеком, надо знать, что такое теория относительности, генетика, синергетика, социобиология, экология, этология и другие науки. Во-вторых, это важно потому, что многое в нашей жизни строится в соответствии с научной методологией. Хотя человечеству далеко до научной организации труда, тем не менее научные принципы лежат в основе многих видов деятельности, и их надо знать, чтобы использовать. В-третьих, потому, что знания, необходимые любому специалисту, так или иначе связаны и в какой-то степени основаны на научных данных. Этих причин достаточно для обоснования важности нового предмета.
   Основная задача курса – формирование у студентов целостного систематизированного представления о концепциях современного естествознания как одном из наиболее важных разделов науки XX в.
   Изучение данной дисциплины дает возможность понять, что такое современное естествознание; овладеть научным методом; стать всесторонне образованным, культурным человеком, разбирающимся в сущности глобальных, в том числе экологических, проблем, стоящих в настоящее время перед человечеством.
   Учитывая, что курс предлагается студентам гуманитарных высших учебных заведений, обычно мало знакомым с естествознанием и испытывающим известные трудности при подготовке к экзамену и зачету, следует обратить особое внимание на наиболее сложные моменты данного курса и в то же время сделать изложение простым и доступным.
   Теперь разберемся в словах, которые составляют название предмета. Результатами научных исследований являются теории, законы, модели, гипотезы, эмпирические обобщения. Все эти понятия можно объединить одним словом – «концепции». Естествознанием называется раздел науки, который изучает мир как он есть, в его естественном состоянии, независимо от человека (в отличие от гуманитарных наук, которые изучают духовные продукты человеческой деятельности, и технических наук, которые изучают материальную культуру). К современному естествознанию относятся концепции, возникшие в ХХ в. Наука бурно прогрессирует, и научные открытия совершаются на наших глазах. Так, в 1990-е гг. был открыт последний, самый тяжелый из кварков – частиц, из которых состоят все тела Вселенной. На рубеже столетий расшифрован геном человека.
   Не только самые свежие научные данные можно считать современными, а все те, на которых основывается современная наука, поскольку наука состоит не из отдельных мало связанных между собой теорий, а представляет собой единое целое, включающее знания, ставшие достоянием человека в разное время его истории.
   Данная книга соответствует программе курса «Концепции современного естествознания», но для более глубокого изучения предмета необходимо прочитать книги, список которых приведен в конце пособия.
   Автор выражает глубокую признательность Т.А. Гореловой за подготовку тестовых заданий к каждой главе учебного пособия.

Раздел I
ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ

Глава 1
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕВОЛЮЦИЯ И СОВРЕМЕННОЕ ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ

1.1. Связь науки и техники в современном мире

   Мы живем в эпоху научно-технической революции (НТР). Этим понятием подчеркивается огромное значение науки и техники в нашей жизни. Так было не всегда. Зачатки науки и техники появились еще в древнем мире, но развивались они обособленно друг от друга. Древние греки, например, создав одну из замечательных культур, старались познать природу, но тяжелую работу у них выполняли рабы, а не созданные на основе научного прогресса машины.
   Только в Новое время в западной культуре «отношение человека к природе превращалось из созерцательного в практическое. Теперь уже интересовались не природой как она есть, а прежде всего задавались вопросом, что с ней можно сделать. Естествознание поэтому превратилось в технику. Точнее, оно соединялось с техникой в единое целое».[1]
   Техника в целом – это совокупность усилий, направленных на то, чтобы справиться с природной, а также антропогенно преобразованной средой. Техника – не просто машины, а систематический, упорядоченный подход к объектам с применением математического аппарата и различных экспериментальных процедур.
   В книге В. Феркиса «Технологический человек. Миф и реальность» утверждается, что современная физиология, психология, эволюционная биология и антропология, взятые вместе, доказывают, что нельзя проводить различие между «хомо сапиенс» и «хомо фабер», человеком-мыслителем и человеком-делателем. Сегодня мы осознали, что человек не мог бы стать мыслителем, если бы он не был в то же самое время делателем. Человек создал орудия, но орудия создали человека.
   Тесная связь между наукой и техникой, отражающаяся в самом термине «научно-техническая революция», облегчается тем обстоятельством, что, как отметил Б. Рассел, «мир техники в широком смысле имеет ту же рациональную структуру, что и идеальный мир науки. Техника исходит из науки, а последняя руководствуется техникой».
   Эта связь между наукой и техникой, постоянно усиливающаяся, особенно в западной культуре, привела в середине XX в. к созданию качественно новой системы, породившей принципиально новую ситуацию на всей нашей планете. Осознание этой реальности – процесс, который еще далек от своего завершения.
   Итак, современная наука имеет две основные функции: познавательную и практическую. Люди развивают науки как для раскрытия тайн и загадок природы, так и для решения практических задач. Познавательная функция позволяет удовлетворить потребность в познании существенных связей окружающего мира. Практическая функция имеет самостоятельное значение, хотя и определяется зачастую особенностями и запросами практики в широком смысле слова.

1.2. Определение научно-технической революции

   Современный этап научно-технического прогресса – эпоха НТР – это коренное преобразование производительных сил общества на основе превращения науки в ведущий фактор развития общественного производства и всей жизни общества (именно «коренное», почему и употребляется слово «революция»). Наука превращается в непосредственную производительную силу, тесно переплетается с техникой и производством (поэтому и называется не отдельно научная, техническая или промышленная, а научно-техническая революция), и это изменяет весь облик общественного производства, условия, характер и содержание труда, структуру производительных сил, оказывает воздействие на все стороны жизни.
   В подготовке НТР, которая явилась закономерным следствием научно-технического прогресса (НТП) последних веков, большое значение имело раскрытие сложной структуры атома, открытие явления радиоактивности, создание теории относительности, квантовой механики, генетики, кибернетики, широкое применение электричества, расщепление атомного ядра, развитие средств массовой информации и коммуникации, создание реактивной техники, механизация и автоматизация производства. Многое из того, что сейчас стало для нас обычным: автомобиль, самолет, радио, телевидение – все это продукты научно-технического прогресса, подготовившего в первой половине XX в. современную научно-техническую революцию.
   Но собственно об НТР заговорили в середине ХХ в. в связи с созданием атомной бомбы. Использование атомной энергии имело огромный психологический эффект: люди убедились в колоссальных возможностях науки не только созидательных, но и разрушительных. Государства и частные инвесторы стали ассигновывать на науку огромные средства, начался стремительный рост числа научно-исследовательских институтов. Научная деятельность превратилась в массовую профессию.
   Выход человека в космос стал следующей важной вехой НТР, знаменуя собой становление космической цивилизации.
   Символом НТР признаны электронно-вычислительные машины, в том числе персональные компьютеры – принципиально новый вид техники, которому человек постепенно передает логические функции и в перспективе предполагает перейти к комплексной автоматизации производства и управления.
   Эти выдающиеся технические достижения, а также следующие за ними вплоть до наших дней – результат развития современного естествознания, что можно представить в табл. 1.
Таблица 1
НТР и современное естествознание
   Можно также отметить широкое применение в эпоху НТР искусственных, прежде всего химических, материалов с заранее заданными свойствами, развитие электронного приборостроения, биотехнологии, так называемую «зеленую революцию» в сельском хозяйстве – повышение урожайности многих видов растений вследствие применения минеральных удобрений и пестицидов и т. п.
   Главные направления НТР– комплексная автоматизация производства, его контроля и управления; открытие и использование новых видов энергии; создание и применение новых материалов. Однако сущность НТР не сводится ни к ее отдельным характерным чертам, ни, тем более, даже к самым крупным научным открытиям и направлениям научного и технического прогресса. НТР означает перестройку всего технологического базиса и способа производства, начиная с использования материалов и энергетических процессов и кончая системой машин и формами организации и управления, отношением человека к процессу производства. НТР создает предпосылки для возникновения единой системы важнейших сфер человеческой деятельности: теоретического познания закономерностей природы и общества, комплекса технических средств и опыта преобразования природы, процесса создания материальных благ и способов рациональной взаимосвязи практических действий в процессе производства.

1.3. Воздействие научно-технической революции на жизнь общества

   Роль науки и техники в жизни современного общества трудно переоценить. НТР резко повысила благосостояние народов, которые в первую очередь воспользовались ее результатами (имеются в виду преимущественно развитые страны). В этих странах была существенно снижена детская смертность и одновременно возросла продолжительность жизни. Произошли кардинальные изменения в быту: обычными предметами обихода стали телевизоры, магнитофоны, видеотехника, персональные компьютеры. Жизнь стала более удобной и комфортной. О степени развития стран судят по тому, насколько в них используются достижения НТР. Могущество современных государств и их роль на мировой арене напрямую зависят от их научно-технической мощи и ассигнований на научные исследования и технические разработки.
   Технические средства увеличивают возможность выбора, и чем из большего количества вариантов можно выбирать, тем больше степень индивидуальной свободы. Человек в состоянии создавать и выбирать из альтернатив будущего ту, которая в большей степени соответствует его целям и потребностям. Возникает, впрочем, проблема психосоматической адаптации человеческого организма к создаваемой им искусственной среде, но, как известно, адаптационные возможности человека намного выше, чем у других видов жизни.
   Конечно, было бы наивно думать, что НТР сама по себе, независимо от ее соотношения со структурой общества и личности, способна сделать человека счастливым, обеспечивая его все большим количеством материальных благ. НТР дала человеку в руки атомную энергию, но как он воспользуется ею – зависит от общества, в распоряжение которого данная сила поступает. Она может быть использована во благо человека, а может привести к уничтожению планеты в ядерной войне.
   Еще один, бытовой, пример. НТР создала радио, телевизор и Интернет и тем самым облегчила доступ к информации о мире. Но если человек будет все свободное время сидеть у экрана, то в результате пассивного образа жизни он разучится общаться с другими людьми, с природой, станет некоммуникабельным, испортит зрение и т. п. Использовать достижения НТР нужно с умом.
   НТР неразрывно связана с человеком, его желаниями и надеждами. С одной стороны, наука дает человеку желаемое, с другой – сама НТР влияет на него определенным образом, чего он может и не замечать. Человек эпохи НТР с ее ускоренным темпом жизни совсем не тот, что был прежде, хотя усложнение его бытия в психологическом смысле может сопровождаться уменьшением физической активности.
   К тезису о том, что наука выполняет желания человека, следует сделать и одно серьезное дополнение. Применяя какое-либо достижение науки и получая при этом определенный результат, часто вслед за ожидаемой пользой человек имеет нежелательные последствия. Это можно проследить в промышленности, сельском хозяйстве, энергетике. Много писали о том, что человек борется с природой, покоряет, побеждает ее. Результаты такой победы налицо: природа разрушается, исчезают виды животных и растений или становятся редкими и заносятся в Красную книгу, загрязняются реки, моря, океаны, атмосфера, почва, литосфера. Выясняется, что победа человека над природой – это совсем не то, что победа в футбольном матче, после которой соперники могут разойтись до следующей встречи. Человек не может жить вне природы, он един с нею (хотя это единство и противоречиво, поскольку человек вынужден преобразовывать окружающую среду и не может жить иначе), и поэтому то, что плохо для природы, в конечном счете отрицательно сказывается на человеке.

1.4. Воздействие научно-технической революции на мировоззрение людей

   Несомненно, наука имеет огромное мировозренческое значение. Достаточно вспомнить тот переворот в умах, который произошел в результате отказа от геоцентрической модели мира и получил название «коперниканская революция». В прошлом веке большое влияние на сознание людей имела эволюционная теория Дарвина.
   Роль науки в жизни общества неуклонно возрастала на протяжении последних столетий. Соответственно, можно говорить и о возрастании мировоззренческого значения науки. Наука и НТР в целом продолжают и поныне оказывать огромное воздействие на формирование мировоззрения людей. Причем как сами научные достижения, например экология и синергетика, так и их применение в традиционных направлениях научного поиска (кибернетика).
   Научные достижения оказывают как положительное, так и отрицательное влияние, о чем свидетельствует современная экология. Мировоззренческое значение имеют и новые научно-методологические средства, как, например, системный подход. Есть все основания думать, что и в обозримом будущем мировоззренческое значение науки будет возрастать.
   Существует воздействие и в обратном направлении. Не только НТР влияет на мировоззрение, но и мировоззренческие сдвиги оказывают большое влияние на направление научных исследований. Многих сейчас волнует вопрос о космических пришельцах. Посещают ли нас и посещали ли раньше разумные обитатели других планет? Несомненно, наука должна давать аргументированный ответ на эти вопросы, поэтому появление таких новых направлений научного знания, как уфология и палеовизитология, которая изучает возможности контакта человека с представителями иных цивилизаций в прошлом, весьма характерно. Даже если никаких пришельцев не было и нет, наука должна изучать феномен небывалого интереса к этой проблеме хотя бы с точки зрения социальной психологии. То, что волнует широкие массы людей, достойно научного интереса. В свое время Ф. Энгельс писал о необходимом характере появления разумных существ на других планетах, даже если цивилизация на Земле погибнет. В этом нет ничего невероятного, хотя кому-то, может быть, хотелось бы чувствовать себя уникальным венцом творения во Вселенной.
   Напомним сходный момент из истории. Когда обсуждались гелио– и геоцентрическая картины мира, то одним из аргументов противников Коперника был тот, что человек создан Богом по своему образу и подобию, и поэтому не может планета, на которой он находится, не занимать центрального положения во Вселенной, а быть лишь одной из планет, к тому же вращающейся вокруг Солнца. Как известно, этот аргумент не смог оказать в конечном счете противодействия научным данным. Возможна и убедительная трактовка проблемы наличия внеземных цивилизаций и контакта с ними. Научные данные также могут здесь оказаться решающими.

1.5. Отрицательные последствия научно-технической революции

   Не все так гладко в развитии науки, как хотелось бы некоторым футурологам. Повышается благосостояние главным образом стран Запада, и в то же время миллионы людей во всем мире ежегодно умирают от голода. Слишком много сил наука тратит не на улучшение условий существования людей, а на подготовку новых средств их уничтожения. Будучи поставлена на службу милитаризму, наука способствует убийственной гонке вооружений, ведущей мир к бездне термоядерной катастрофы. Невозможно всерьез рассуждать о социально-этических проблемах современной науки, не учитывая, что сегодня в мире, по данным ООН, в военной сфере заняты более 25 % общего числа научных работников и на нее приходится 40 % всех расходов на научные исследования и опытно-конструкторские разработки. Это отрицательные последствия НТР социального плана. Есть и другие, в частности психологические. Наука и техника – способ и средство становления человеческой сущности в природе, они не могут быть объяснены в узкопрагматическом духе как инструмент адаптации человека к окружающей среде с целью выживания в ней. Сам термин «техника» первоначально означал ремесло и искусство творения мира. Технику и следовало бы рассматривать как умение и искусство преобразования действительности, в конечном счете, как способ творения человеком самого себя и окружающего мира. Если мы посмотрим с этой стороны, то станет ясно, что накопление однообразной техники столь же нелепо, как и вывешивание в музеях копий одних и тех же картин.
   Пагубные для человека и природной среды последствия возникают не только вследствие собственно НТР, но и при массовом тиражировании и распространении уже созданных технических новинок, что делает жизнь чрезмерно стандартизированной и однообразной. Автомобиль как техническое произведение – свидетельство торжества человеческого разума. Но миллиарды автомобилей – это уже экологическая опасность. Техника должна быть индивидуализированной в соответствии с творческим потенциалом, заложенным в ней, и конкретными характеристиками среды, в которой она используется.
   Еще одно негативное психологическое последствие НТР связано с тем, что, способствуя росту знаний, наука приводит в то же время к отчуждению человека от природы и себе подобных. Массовое научное производство порождает такого же «частичного» (узкоспециализированного) работника, как и крупное промышленное производство. Зная все в своей узкой области деятельности, человек теряет способность к целостному осмыслению действительности.
   В результате применения достижений современной науки в традиционных технологических рамках обостряется комплекс глобальных проблем, и прежде всего во взаимоотношениях между обществом и природой. Здесь сталкиваемся с разрывом между тем, что наука дает человечеству, и тем, что она могла бы дать, и эта проблема не научная или технологическая, а прежде всего социальная. Известно, что ученые давно высказывали опасения относительно ухудшения экологической обстановки на нашей планете, но люди, ответственные за принятие административных решений, не прислушивались к их мнению. Начало НТР относят к середине XX в., а всего одним десятилетием позже экологическая проблема выступила на передний план. НТР и охрану природы недаром рассматривают вместе. Когда мы говорим о благах, даруемых НТР, мы должны думать и о том, какой ценой это достигнуто. «Ничто не дается даром» – так сформулировал один из своих законов экологии Б. Коммонер.
   НТР приводит к усилению давления на природную среду, которому та уже неспособна противодействовать. К экологически негативным последствиям НТР следует отнести исчерпание природных ресурсов и рост капиталовложений в горнодобывающую промышленность, загрязнение природной среды, затопление территорий в результате строительства электростанций, обмеление и исчезновение рек, гибель не только отдельных представителей флоры и фауны, но и целых видов растений и животных и т. п.
   Интенсивное промышленное и дорожное строительство ведет к сокращению площадей пахотных земель. По некоторым оценкам, на десятки миллионов легковых автомобилей, выпускаемых в год в мире, уходит половина мирового производства металлов. Транспорт потребляет от 15 до 33 % всей расходуемой энергии и является одним из основных источников загрязнения атмосферы.
   Парадокс состоит в том, что все согласны с основными требованиями разумного природопользования: чистота воздуха и воды, сокращение шума, забота о животном и растительном мире. Люди начали осознавать, в какой мере все это важно. И все-таки большинство мало задумывается о близких и отдаленных последствиях своих действий. В результате люди становятся биологическими жертвами экономического развития.
   Существует статистика экологически обусловленных заболеваний. В первую очередь это бронхиты и различные легочные заболевания, вызванные загрязнением атмосферы. Появляются болезни, которые не существовали раньше, например болезнь Минамата (отравление ртутью), вызванная потреблением в пищу рыбы, выловленной в отравленных водах.
   Большую опасность представляет развитие атомной энергетики. Последствия катастрофы в Чернобыле будут сказываться еще многие десятилетия. Страна первой в мире атомной электростанции (далее – АЭС) стала и страной первой катастрофы на АЭС.
   Экологической опасности подвергаются не только ныне живущие, но и следующие поколения. Освобождаясь от сил природы, человек становится все более зависимым от создаваемой им же техники и в целом даже более уязвимым, чем прежде.
   С ростом научно-технических возможностей человека растут и риск отрицательных последствий его деятельности, и трудность адекватной оценки этого риска. Поэтому любые попытки улучшения природных процессов должны проводиться с величайшей осторожностью. Казалось бы, если в процессе фотосинтеза улавливается 1 % солнечной энергии, то почему бы не увеличить его искусственно до 2; 3; 10 %? Выясняется, однако, что и 99 % солнечной энергии не пропадают даром. «Они поддерживают круговорот воды и минеральных веществ, удерживают температуру среды на определенном уровне, так что она меняется в сравнительно узком диапазоне, совместимом с жизнедеятельностью протоплазмы. Эти потоки энергии не менее важны для жизни, чем пища».[2]
   Технологические новшества, вводимые для решения одной проблемы, стоящей перед обществом, создают новые проблемы, которые могут быть еще более трудными. Если человечество не осознает это парадоксальное положение и не научится управлять им, оно создаст очень неустойчивую, неравновесную систему.
   Невозможность предвидения фундаментальных открытий в науке и всех вытекающих из них последствий лежит в самой их природе. Нужно быть готовыми к тому, чтобы постоянно оценивать пользу научно-технических нововведений и вовремя отказываться от них, если получаемый результат будет далек от возлагаемых надежд.
   Благотворная роль науки, выступающей в качестве орудия социального прогресса, которая провозглашалась многими ее поборниками на заре эпохи Возрождения, сейчас подвергается серьезному сомнению. НТР может превратить человека в придаток созданной им машины и отдалить его от природы. В научно-фантастической литературе все явственнее звучат темы «бунта машин» против своих создателей. Некоторые футурологи считают, что в будущей «компьютерной цивилизации» человеку вообще не останется места. Как же все-таки добиться того, чтобы наука и техника делали жизнь человека более гуманной и приносящей ему истинное удовлетворение?
   Свести к минимуму отрицательные последствия НТП можно при условии его сочетания с социальным прогрессом, духовно-душевным становлением личности. Если природа и человек будут разрушаться, то зачем нужен НТП? Каковы условия сочетания научно-технического, социального и духовного прогресса? Для этого преобразование природы должно носить творческий характер с учетом конкретной обстановки, в которой оно происходит, и сопровождаться развитием чувства любви к природе, теряемого под влиянием НТП. Внешние факторы в развитии науки и техники (цели общества, влияние государственных институтов, ценностные установки самих ученых и т. д.) должны находиться в гармонии с внутренней логикой научного исследования и технического преобразования природы.
   Возможно ли сочетание НТП с духовным и душевным прогрессом общества и каждого индивидуума, с прогрессом природы? В принципе да, поскольку под влиянием НТП труд приобретает более творческий характер, точнее, способен приобретать, помогая тем самым саморазвитию личности. Но это не произойдет автоматически, а потребует усилий и понимания существа дела каждым человеком. Иначе НТР может привести к новому рабству: человек станет рабом созданной им техники. Известна отрицательная роль инерции мышления. Однако и необдуманные преобразования ни к чему хорошему не ведут: нужны постоянные и осмысленные действия каждого, на каком бы участке он ни находился.
   Всемирный характер НТР настоятельно требует развития международного научно-технического сотрудничества. Это диктуется как тем обстоятельством, что современные глобальные научно-технические проекты требуют огромных финансовых затрат, так и тем, что целый ряд последствий НТР далеко выходит за национальные рамки. Международное научно-техническое сотрудничество вместе с создаваемым наукой единым для всех наций универсальным научным языком (научное эсперанто) создает основу для сближения народов.

Вопросы для самоконтроля

   1. Что такое концепции современного естествознания?
   2. Что такое научно-техническая революция?
   3. Каковы основные черты НТР?
   4. Что дает НТР современному человеку?
   5. Какие существуют противоречия в развитии НТР?
   6. Каковы негативные последствия НТР и что нужно для их преодоления?

Тестовые задания

   1. Естествознание изучает:
   а) физические, химические и т. п. явления;
   б) мир как он есть независимо от человека;
   в) вселенную;
   г) все сущее.
   2. Какие концепции естествознания являются современными?
   а) концепции науки Нового времени;
   б) все;
   в) концепции физики;
   г) концепции ХХ в.
   3. Что такое НТР?
   а) революция в науке;
   б) революция в технике;
   в) эпоха в развитии человечества;
   г) слияние науки и техники для улучшения жизни людей.
   4. НТР происходит:
   а) во всем мире;
   б) в западных странах;
   в) в странах, совершающих экономический скачок;
   г) только в самих науке и технике.

Литература

   1. Бердяев Н.А. Дух и машина // Судьба России. М., 1990.
   2. Новая технократическая волна на Западе. М., 1986.
   3. Бернал Д.Наука в истории общества. М., 1958.

Глава 2
ОСОБЕННОСТИ НАУКИ И ЕЕ МЕСТО В КУЛЬТУРЕ

2.1. Значение науки в эпоху НТР

   НТР характеризуется, во-первых, срастанием науки с техникой в единую систему (этим определяется сочетание научно-техническая – через дефис), в результате чего наука стала непосредственной производительной силой, а, во-вторых, небывалыми успехами в деле покорения природы и самого человека как части природы. Достижения НТР впечатляют. Она вывела человека в космос, дала ему новый источник энергии – атомную, принципиально новые вещества и технические средства (лазер), новые средства массовой коммуникации и информации и т. д. и т. п. Но сам термин «НТР» возник в середине XX в., когда человек создал атомную бомбу и стало ясно, что наука может уничтожить нашу планету.
   В авангарде науки идут фундаментальные исследования. Внимание властей к ним резко возросло после того, как А. Эйнштейн сообщил в 1939 г. президенту США Ф. Рузвельту о том, что физиками выявлен новый источник энергии, который позволяет создать оружие массового уничтожения.
   Современная наука – «дорогое удовольствие». Строительство синхрофазотрона, необходимого для проведения исследований в области физики элементарных частиц, требует миллиардов долларов. А космические исследования? В развитых странах на науку сегодня затрачивается 2–3% валового национального продукта, но без этого невозможны ни достаточная обороноспособность страны, ни ее производственное могущество.
   Наука развивается по экспоненте: объем научной деятельности, в том числе мировой научной информации в XX в., удваивается каждые 10–15 лет. Растет число ученых и научных направлений. В 1900 г. в мире было 100 тыс. ученых, сейчас – 5 млн (один из тысячи человек, живущих на Земле). 90 % всех ученых, когда-либо живших на планете, – наши современники. Процесс дифференциации научного знания привел к тому, что сейчас насчитывается более 15 тыс. научных дисциплин.
   Наука не только изучает мир и его эволюцию, но и сама является продуктом эволюции, составляя вслед за природой и человеком особый, «третий» мир – мир знаний и навыков. В концепции трех миров – мира физических объектов, индивидуально-психического мира человека и мира интерсубъективного (общечеловеческого) знания – наука заменила «мир идей» Платона. Третий научный мир стал таким же эквивалентом философскому «миру идей», как «град божий» блаженного Августина в Средние века.
   В современной философии существуют два взгляда на науку в ее связи с жизнью человека: наука – продукт, созданный человеком (К. Ясперс), и наука как продукт бытия, открываемый через человека (М. Хайдеггер). Последний взгляд еще ближе подводит к платоновско-августиновским представлениям, но и первый не отрицает фундаментального значения науки.
   Наука не только приносит непосредственную пользу общественному производству и благосостоянию людей, но также учит думать, развивает ум, экономит умственную энергию. «С того момента как наука стала действительностью, истинность высказываний человека обусловлена их научностью. Поэтому наука – элемент человеческого достоинства, отсюда и ее чары, посредством которых она проникает в тайны мироздания».[3]
   Эти же чары приводили и к преувеличенному представлению о возможностях науки, к попыткам поставить ее выше других отраслей культуры и перед ними. Создалось своеобразное научное «лобби», которое получило название сциентизма (от лат. «сциенция» – наука). Именно в наше время, когда роль науки поистине огромна, появился сциентизм с представлением о науке, особенно естествознании, как высшей, если не абсолютной ценности. Эта научная идеология заявила, что лишь наука способна решить все проблемы, стоящие перед человечеством, включая бессмертие.
   Для сциентизма характерны абсолютизация стиля и методов «точных» наук, объявление их вершиной знания, часто сопровождающееся отрицанием социально-гуманитарной проблематики как не имеющей познавательного значения. На волне сциентизма возникло представление о никак не связанных друг с другом «двух культурах» – естественнонаучной и гуманитарной (книга английского писателя Ч. Сноу об этом так и называлась – «Две культуры»).
   В рамках сциентизма наука рассматривалась как единственная в будущем сфера духовной культуры, которая поглотит ее нерациональные области. В противоположность этому также громко заявившие о себе во второй половине XX в. антисциентистские высказывания обрекают ее либо на вымирание, либо на вечное противопоставление человеческой природе.
   Антисциентизм исходит из положения о принципиальной ограниченности возможностей науки в решении коренных человеческих проблем, а в своих проявлениях оценивает науку как враждебную человеку силу, отказывая ей в положительном влиянии на культуру. Да, говорят критики, наука повышает благосостояние населения, но она же увеличивает опасность гибели человечества и Земли от атомного оружия и загрязнения природной среды.

2.2. Характерные черты науки

   Рассматривая такое многогранное явление, как наука, можно выделить три его стороны: отрасль культуры; способ познания мира; специальный институт (в понятие института здесь входит не только высшее учебное заведение, но и научные общества, академии, лаборатории, журналы и т. п.).
   Как и другим сферам человеческой деятельности, науке присущи специфические черты.
   Универсальность– научные знания истинны для всего универсума при тех условиях, при которых они добыты человеком. Научные законы действуют во всей Вселенной, как, например, закон всемирного тяготения.
   Фрагментарность – наука изучает не бытие в целом, а различные фрагменты реальности или ее параметры; сама же делится на отдельные дисциплины. Понятие бытия как философское не применимо к науке, представляющей собой частное познание. Каждая наука как таковая – это определенная проекция на мир, как бы прожектор, высвечивающий области, представляющие интерес для ученых в данный момент.
   Общезначимость – научные знания пригодны для всех людей; язык науки – однозначно фиксирующий термины, что способствует объединению людей.
   Безличность – ни индивидуальные особенности ученого, ни его национальность или место проживания никак не представлены в конечных результатах научного познания. Например, в законе всемирного тяготения нет ничего от личности Ньютона.
   Систематичность – наука имеет определенную структуру, а не является бессвязным набором частей.
   Незавершенность – хотя научное знание безгранично растет, оно не может достичь абсолютной истины, после которой уже нечего будет исследовать.
   Преемственность – новые знания определенным образом и по определенным правилам соотносятся со старыми знаниями.
   Критичность – наука готова поставить под сомнение и пересмотреть свои (даже основополагающие) результаты. Внутринаучная критика не только возможна, но необходима.
   Достоверность – научные выводы требуют, допускают и проходят в обязательном порядке проверку по определенным сформулированным правилам.
   Внеморальность – научные истины нейтральны в морально-этическом плане, а нравственные оценки могут относиться либо к получению знания (этика ученого требует от него интеллектуальной честности и мужества в процессе поиска истины), либо к его применению.
   Рациональность – наука получает знания на основе рациональных процедур. Составными частями научной рациональности выступают: понятийность, т. е. способность определять термины путем выявления наиболее важных свойств данного класса предметов; логичность – использование законов формальной логики; дискурсивность – способность раскладывать научные утверждения на составные части.
   Чувственность – научные результаты требуют эмпирической проверки с использованием восприятия и только после этого признаются достоверными.
   Эти свойства науки образуют шесть диалектических пар, соотносящихся друг с другом: универсальность – фрагментарность, общезначимость – безличность, систематичность – незавершенность, преемственность – критичность, достоверность – внеморальность, рациональность – чувственность.
   Кроме того, для науки характерны свои, особые методы и структура исследований, язык, аппаратура. Всем этим и определяется специфика научного исследования и значение науки.

2.3. Отличие науки от других отраслей культуры

   Отмеченные характерные черты науки позволяют отличить ее от всех других отраслей культуры.
   Отличие науки от мистики заключается в стремлении не к слиянию с объектом исследования, а к его теоретическому пониманию и воспроизведению.
   От искусства наука отличается рациональностью, не останавливающейся на уровне образов, а доведенной до уровня теорий.
   В отличие от мифологии наука стремится не к объяснению мира в целом, а к формулированию законов развития природы, допускающих эмпирическую проверку.
   От философии науку отличает то, что ее выводы допускают эмпирическую проверку и отвечают не на вопрос «почему?», а на вопросы «как?», «каким образом?».
   Наука отличается от религии тем, что рациональность и опора на чувственную реальность имеют в ней большее значение, чем вера.
   По сравнению с идеологией научные истины общезначимы и не зависят от интересов определенных слоев общества.
   В отличие от техники наука нацелена не на использование полученных знаний о мире для его преобразования, а на познание мира.
   Теоретическим освоением действительности наука отличается от обыденного сознания.

2.4. Наука и религия

   Остановимся более подробно на соотношении науки и религии, тем более что существуют различные точки зрения по данному вопросу. В атеистической литературе пропагандировалось мнение, что научное знание и религиозная вера несовместимы, и каждое новое знание уменьшает область веры вплоть до утверждений, что поскольку космонавты не увидели Бога, то, стало быть, его нет.
   Разделение между наукой и религией проходит в соответствии с соотношением в этих отраслях культуры разума и веры. В науке преобладает рациональность, но и в ней имеет место вера, без которой познание невозможно: вера в чувственную реальность, которая дается человеку в ощущениях, вера в познавательные возможности разума и в способность научного знания отражать действительность. Без такой веры ученому трудно было бы приступить к научному исследованию. Наука не исключительно рациональна, в ней есть место и интуиции, особенно на стадии формулирования гипотез. С другой стороны, и разум, особенно в теологических исследованиях, привлекался для обоснования веры, и далеко не все церковные деятели соглашались с афоризмом Тертуллиана: «Верую, потому что абсурдно».
   Итак, области разума и веры не разделены абсолютной преградой. Наука может сосуществовать с религией, поскольку внимание этих отраслей культуры устремлено на разные вещи: в науке – на эмпирическую реальность, в религии – преимущественно на внечувственное. Научная картина мира, ограничиваясь сферой опыта, не имеет прямого отношения к религиозным откровениям, и ученый может быть как атеистом, так и верующим. Другое дело, что в истории культуры известны случаи резких конфронтаций между наукой и религией, особенно в те времена, когда наука обретала свою независимость, как это было в период создания гелиоцентрической модели строения мира Коперником. Но так не обязательно должно быть всегда.
   Существует еще и область суеверий, которая не имеет отношения ни к религиозной вере, ни к науке, а связана с остатками мистических и мифологических представлений, а также с различными сектантскими ответвлениями от официальной религии и бытовыми предрассудками. Суеверия, как правило, далеки и от подлинной веры, и от рационального знания.

2.5. Наука и философия

   Важно правильно понимать взаимоотношение науки с философией, поскольку неоднократно, в том числе и в недавней истории, различные философские системы претендовали на научность и даже на ранг «высшей науки», а ученые не всегда проводили границу между своими собственно научными и философскими высказываниями.
   Специфика науки не только в том, что она не берется за изучение мира в целом, подобно философии, а представляет собой частное познание, но также и в том, что результаты науки требуют эмпирической проверки. В отличие от философских утверждений они не только подтверждаемы с помощью специальных практических процедур или подвержены строгой логической выводимости, как в математике, но и допускают принципиальную возможность их эмпирического опровержения. Все это позволяет провести демаркационную линию между философией и наукой.
   Ученых порой представляли в качестве так называемых «стихийных материалистов» в том плане, что им присуща изначальная вера в материальность мира. Это не обязательно. Можно верить, что Некто или Нечто передает людям чувственную информацию, а ученые считывают, группируют, классифицируют и перерабатывают ее. Эту информацию наука рационализирует и выдает в виде законов и формул вне отношения к тому, что лежит за пределами эмпирического мира. Поэтому ученый может вполне быть как стихийным материалистом или идеалистом, так и сознательным последователем какой-либо философской концепции. Такие ученые, как Декарт и Лейбниц, были также выдающимися философами своего времени.

2.6. Противоречия современной науки

   Миг наибольшего торжества науки, свидетельствовавшей о ее мощи, был в то же время началом ее кризиса, потому что создание и применение атомного оружия вело к разрушению и уничтожению. Затем возникла экологическая проблема. Виновна в ней не столько сама наука, сколько цели, которые перед ней ставились, а также нормы, методы и средства, в соответствии с которыми она развивалась.
   Характерные свойства науки, о которых мы говорили ранее, определяют ее противоречия и ограничения. Так, фрагментарность науки означает, что это проекция на определенную часть мира. «Желать, чтобы наука охватывала природу, значило бы заставить целое войти в состав своей части», – предостерегал великий французский математик А. Пуанкаре.[4] Наука решает частные проблемы и дает относительные ответы на частные вопросы, которые (ответы) подтверждаются опытом. Наука не отвечает на вопросы: откуда произошло первовещество; что было до космоса; что за пределами расширяющейся Вселенной; конечно или бесконечно пространство и время? Желающим получить ответы на эти вопросы следует обращаться к отраслям культуры, которые претендуют на абсолютную истину.
   Еще древние философы делили все утверждения на знание и мнение. Знание, или наука (по Аристотелю), может быть двух родов – либо демонстративным, либо интуитивным. Демонстративное знание представляет собой знание причин. Оно состоит из утверждений, которые могут быть доказательствами, т. е. демонстративное знание – это заключения вместе с их силлогистическими доказательствами, или демонстрациями. Интуитивное знание состоит в мгновенном постижении «неделимой формы», сущности вещи. Интуитивное знание – первоначальный источник всей науки, поскольку оно формирует «базисные посылки» для всех доказательств (демонстраций). «Для всего без исключения доказательства быть не может, ведь иначе приходилось бы идти в бесконечность», – писал Аристотель в книге «Метафизика».
   Современные методологии науки принимают это положение и соглашаются идти в бесконечность. «Другими словами, мы знаем, что наши научные теории навсегда должны остаться только гипотезами, но во многих важных случаях мы можем выяснить, новая гипотеза лучше старой или нет. Дело в том, что если они различны, то они должны вести к различным предсказаниям, которые, как правило, можно проверить экспериментально. На основе такого решающего эксперимента иногда можно обнаружить, что новая теория приводит к удовлетворительным результатам там, где старая оказалась несостоятельной. В итоге можно сказать, что в поиске истины мы заменили научную достоверность научным прогрессом. Дело в том, что наука развивается не путем постепенного накопления энциклопедической информации, как думал Аристотель, а движется значительно более революционным путем. Она прогрессирует благодаря смелым идеям, выдвижению новых, все более странных теорий (таких как теория, по которой Земля не плоская и „метрическое пространство“ не является плоским) и ниспровержению прежних теорий. Однако такой подход к научному методу означает, что в науке нет знания в том смысле, в котором понимали это слово Платон и Аристотель, т. е. в том смысле, в котором оно влечет за собой окончательность. В науке мы никогда не имеем достаточных оснований для уверенности в том, что мы уже достигли истины. То, что мы называем „научным знанием“, как правило, не является знанием в платоновско-аристотелевском смысле, а, скорее, представляет собой информацию, касающуюся различных соперничающих гипотез и способа, при помощи которого они выдерживают разнообразные проверки. Это, если использовать язык Платона и Аристотеля, информация, касающаяся самого последнего и наилучшим образом проверенного научного мнения. Такое воззрение означает также, что в науке не существует доказательств (за исключением, конечно, чистой математики и логики). В эмпирических науках (а только они и могут снабжать нас информацией о мире, в котором мы живем) вообще нет доказательств, если под „доказательством“ имеется в виду аргументация, которая раз и навсегда устанавливает истинность теории, а вот что здесь есть, так это опровержения научных теорий».[5]
   К этому добавляются еще и противоречия, присущие самому процессу познания. Природа едина, а науки разделены на отдельные дисциплины. В природе все связано со всем; каждая наука занимает свою нишу. «Существуют отдельные науки, а не наука вообще как наука о действительном, однако каждая из них входит в мир беспредельный, но все-таки единый в калейдоскопе связей».[6]
   Объекты действительности функционируют как целостные образования, а наука развивается путем абстрагирования некоторых свойств этих объектов, принимаемых за наиболее важные. Основа структуры научного познания (что особенно характерно для наиболее развитых отраслей естествознания) – анализ предмета исследования, т. е. выделение абстрактных элементарных объектов и последующий синтез из этих абстрактных элементов единого целого в форме теоретической системы. По мнению Б. Рассела, «научный прогресс осуществляется благодаря анализу и искусственной изоляции. Возможно, как считает квантовая теория, что существуют границы правомерности этого процесса, но, если бы он не был обычно правильным, хотя бы приблизительно, научное познание было бы невозможно».[7]
   Ситуация в области исследования экологической проблемы в практическом плане, как и ситуация в квантовой механике – в теоретическом, ставит под сомнение правомерность абсолютизации процесса искусственной изоляции и анализа, и многие ученые именно эти черты науки считают ответственными за экологические трудности.
   С критикой аналитической направленности науки последнее время приходится сталкиваться все чаще. Эта ее черта признана фундаментальной и оценивалась по большей части положительно в истории науки, хотя известна и другая ее оценка. Критиковали аналитическую направленность науки Гете, Монтень и другие писатели, ученые, философы. С аналитического расчленения универсума начинается наука. Как пишет В. Вайскопф, «наука стала развиваться, когда люди начали удерживать себя от общих вопросов, таких как: из чего состоит материя; как возникла Вселенная; в чем сущность жизни? Они стали задавать вопросы частного характера, например: как падает камень; как вода течет по трубе и т. д.».[8]
   В областях, которые наиболее доступны аналитическому расчленению, как, например, физика, наука достигает наибольшего успеха, и эти области становятся как бы эталонами знания. Мечтой Т. Гоббса было свести все науки к физике, а Ф. Бэкон называл физику «матерью наук». В XX в. эти мечты воплотились в методологической концепции «единой науки», которая возникла бы на базе физики (физикализм).
   Программа сведения всего научного познания к физическому, получившая название «редукционизм», не могла быть воплощена в жизнь, поскольку каждая область реальности обладает своей спецификой и не может быть сведена ни к какой другой.
   Здесь уместно отметить, что аналитизм, лежащий в самом фундаменте научного подхода к действительности, отвечает стремлению человека практически овладеть предметным миром, поскольку сама преобразовательная деятельность в своей сущности также преимущественно анали-тична. С этой точки зрения вполне понятно восхищение аналитическим методом (и физикой, в которой этот метод наиболее полно воплотился), которое испытывал Ф. Бэкон.
   Конечно, делать отсюда вывод, что с помощью науки нельзя познать действительность или что наука ничего не дает для решения фундаментальных проблем человеческого существования, – значит впадать в крайность. Выигрыш в четкости познания деталей в общем случае не обязательно должен вести к проигрышу в точности познания целостной картины мира. Но не следует забывать об относительном характере научных истин, находящем свое выражение в следующем парадоксе познания: знание в наиболее четкой и логичной форме достигается через науку и, в более общем плане, через рациональное мышление, но оно в определенной мере и ответственно за разрушение (по крайней мере идеальное) мира.
   Итак, один из гносеологических корней экологического кризиса – чрезмерный аналитизм научного мышления, который в стремлении все дальше проникнуть в глубь вещей таит в себе опасность отхода от реальности, от целостного взгляда на природу. Искусственная изоляция какого-либо фрагмента реальности дает возможность его углубленного изучения, однако при этом не учитываются связи этого фрагмента с его средой. Фундаментальная особенность структуры научной деятельности, вытекающая из ее преимущественно аналитического характера, – разделенность науки на обособленные друг от друга дисциплины. Это имеет положительные стороны, поскольку дает возможность изучать отдельные фрагменты реальности, но при этом упускаются из виду связи между отдельными фрагментами, а в природе, как известно, «все связано со всем», и каждый акт изменения человеком природной среды не ограничивается какой-либо одной ее областью, а имеет, как правило, широкие отдаленные последствия.
   Разобщенность наук особенно мешает сейчас, когда в эпоху быстротекущей дифференциации научного знания выявилась необходимость комплексных интегративных исследований. Чрезмерная специализация так же может помешать эволюции науки, как и чрезмерная специализация животных приводит к созданию тупиковых направлений в биологической эволюции.

Вопросы для самоконтроля

   1. Каково значение науки в эпоху НТР?
   2. Каковы характерные черты науки?
   3. Чем наука отличается от религии?
   4. Чем наука отличается от философии?
   5. Чем наука отличается от мистики, искусства, мифологии, идеологии?
   6. Каковы главные противоречия в развитии науки?

Тестовые задания

   1. Из диалектически связанных черт науки какая пара наиболее выражает суть науки:
   а) универсальность и фрагментарность;
   б) систематичность и незавершенность;
   в) преемственность и критичность;
   г) рациональность и чувственность.
   2. Афоризм К. Гаусса «Вот мой результат, но я пока не знаю, как его получить» означает:
   а) разрыв между практикой и теорией в математике;
   б) результат должен быть обоснован;
   в) это шутка;
   г) мысль обгоняет деятельность.
   3. Каково основное содержание следующей фразы: «Искусство – это я, наука – это мы» (К. Бернар):
   а) люди искусства эгоистичны;
   б) ученые в большей степени преданы науке, чем люди искусства последнему;
   в) искусство субъективно, а наука объективна;
   г) произведения искусства создаются одиночками, а научные теории – коллективами.
   4. Причины тесной связи современной науки и техники:
   а) сообща оказывают влияние на мировоззрение человека;
   б) срослись в единую систему в результате изменения воздействия человека на природу;
   в) вместе разрушают природную среду;
   г) произошло случайное соединение науки и техники.

Литература

   1. Бернал Дж. Роль науки в жизни общества. М., 1957.
   2. Полани М. Личностное знание. М., 1985.
   3. Рассел Б. Человеческое познание. Его сфера и границы. М., 1957.

Глава 3
ПРЕДМЕТ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ И ЕГО ОТЛИЧИЕ ОТ ДРУГИХ ЦИКЛОВ НАУК

3.1. Естественно-научная и гуманитарная культура

   Человек обладает знанием об окружающей его природе (Вселенной), о самом себе и собственных произведениях. Это делит всю имеющуюся у него информацию на два больших раздела: естественно-научное (естественное в том смысле, что изучается то, что существует независимо от человека, в противоположность искусственному – созданному человеком) и гуманитарное (от «хомо» – человек) знание, знание о человеке.
   Как следует из определения, различия между естественно-научными и гуманитарными знаниями заключаются в том, что первые основаны на разделении субъекта (человека) и объекта (природы, которую познает человек – субъект), при преимущественном внимании, уделяемом объекту, а вторые имеют отношение прежде всего к самому субъекту.
   Английский писатель Ч. Сноу сформулировал альтернативу «двух культур» – научно-технической и художественно-гуманитарной. По его мнению, они настолько разделены в современном мире, что представители каждой из них не понимают друг друга. В нашей печати в 1960-х гг. велись очень интенсивные дискуссии между «физиками» и «лириками». Они показали как несостоятельность неумеренных притязаний тех и других на монопольное обладание истиной, так и необходимость более целостного развития культуры как таковой, взаимодействия науки и искусства, развития естественной науки о человеке (антропологии) в его индивидуальном и социальном измерениях. О некоторых положительных тенденциях в этом направлении речь пойдет дальше.

3.2. Естествознание в системе науки

   Естествознание – это раздел науки, основанный на воспроизводимой эмпирической проверке гипотез и создании теорий или эмпирических обобщений, описывающих природные явления.
   Предмет естествознания – факты и явления, которые воспринимаются нашими органами чувств. Задача ученого – обобщить эти факты и создать теоретическую модель, включающую законы, управляющие явлениями природы. Следует различать факты опыта, эмпирические обобщения и теории, которые формулируют законы науки. Явления, например тяготение, непосредственно даны в опыте; законы науки, например закон всемирного тяготения, – варианты объяснения явлений. Факты науки, будучи установленными, сохраняют свое постоянное значение; законы могут быть изменены в ходе развития науки, как, скажем, закон всемирного тяготения был скорректирован после создания теории относительности.
   Значение чувств и разума в процессе нахождения истины – сложный философский вопрос. В науке признается истиной то положение, которое подтверждается воспроизводимым опытом. Основной принцип естествознания гласит: знания о природе должны допускать эмпирическую проверку. Не в том смысле, что каждое частное утверждение должно обязательно эмпирически проверяться, а в том, что опыт в конечном счете выступает решающим аргументом принятия данной теории.
   Естествознание в полном смысле слова общезначимо и дает «родовую» истину, т. е. истину, пригодную и принимаемую всеми людьми, поэтому оно традиционно рассматривалось в качестве эталона научной объективности. Другой крупный комплекс наук – гуманитарных, – напротив, всегда был связан с групповыми ценностями и интересами, имеющимися как у самого ученого, так и в предмете исследования. Поэтому в методологии гуманитарных наук наряду с объективными методами исследования приобретает большое значение переживание изучаемого события, субъективное отношение к нему и т. п.
   От технических наук естествознание отличается нацеленностью на познание, а не на помощь в преобразовании мира, а от математики – тем, что исследует природные, а не знаковые системы.
   Следует учитывать различие между естественными и техническими науками, с одной стороны, и фундаментальными и прикладными – с другой. Фундаментальные науки – физика, химия, астрономия – изучают базисные структуры мира, а прикладные занимаются применением результатов фундаментальных исследований для решения как познавательных, так и социально-практических задач. В этом смысле все технические науки являются прикладными, но далеко не все прикладные науки относятся к техническим. Такие науки, как физика металлов, физика полупроводников, являются естественными прикладными дисциплинами, а металловедение, полупроводниковая технология – техническими прикладными науками.
   Итак, основные различия между естественными, гуманитарными и техническими науками заключаются в том, что естествознание изучает мир как он существует независимо от человека, гуманитарные науки изучают духовные продукты человеческой деятельности, а технические – материальные продукты человеческой деятельности.
   Однако провести четкую грань между естественными, гуманитарными и техническими науками в принципе нельзя, поскольку имеется целый ряд дисциплин, занимающих промежуточное положение или являющихся комплексными по своей сути. Так, на стыке естественных и общественных наук находится экономическая география, на стыке естественных и технических – бионика, а комплексной дисциплиной, которая включает и естественные, и общественные, и технические разделы, является социальная экология.
   Отдельно от трех циклов наук существует математика, которая также подразделяется на отдельные дисциплины. Из трех циклов математика ближе всего к естествознанию, и связь эта проявляется в том, что математические методы широко используются в естественных науках, особенно в физике.

3.3. Применение математических методов в естествознании

   После триумфа классической механики И. Ньютона количественные методы стали применятся и в других науках. Так, А. Лавуазье, систематически используя весы в своих опытах, заложил основы количественного химического анализа. Разработка И. Ньютоном и Г. Лейбницем (независимо друг от друга) дифференциального и интегрального исчисления, развитие статистических методов анализа, связанных с познанием вероятностного характера протекания многих природных процессов, способствовали проникновению математических методов в другие естественные науки.
   «Все законы выводятся из опыта. Но для выражения их нужен специальный язык. Обиходный язык слишком беден, кроме того, он слишком неопределенен для выражения столь богатых содержанием точных и тонких соотношений. Таково первое основание, по которому физик не может обойтись без математики; она дает ему единственный язык, на котором он в состоянии изъясняться».[9]
   Дифференциальное и интегральное исчисление хорошо подходит для описания изменения скоростей движений, а вероятностные методы – для необратимости и создания нового. Все можно описать количественно, и тем не менее остается проблемой отношение математики к реальности. По мнению одних методологов, чистая математика и логика используют доказательства, но не дают нам никакой информации о мире (почему А. Пуанкаре и считал, что законы природы конвенциальны), а только разрабатывают средства его описания. Однако еще Аристотель писал, что число есть промежуточное между частным предметом и идеей, а Г. Галилей полагал, что Книга Природы написана языком математики.
   Не имея непосредственного отношения к реальности, математика не только описывает эту реальность, но и позволяет, как в уравнениях Дж. Максвелла, делать новые интересные и неожиданные выводы о реальности из теории, которая представлена в математической форме. Как же объяснить истинность математики и ее пригодность для естествознания? Может, все дело в том, что «механизм математического творчества, например, не отличается существенно от механизма какого бы то ни было иного творчества»[10] или более пригодны сложные, системные объяснения?
   По мнению некоторых методологов, законы природы не сводятся к написанным на бумаге математическим соотношениям. Их надо понимать как любой вид организованности идеальных прообразов вещей, или пси-функций. Есть три вида организованности: простейший – числовые соотношения; более сложный – ритмика первого порядка, изучаемая математической теорией групп; самый сложный – ритмика второго порядка – слово. Два первых вида организованности наполняют Вселенную мерой и гармонией, третий – смыслом. В рамках этого объяснения математика занимает свое, особое место в познании.
   Так или иначе, подобные методологические разработки тесно связаны с дискуссиями по основаниям математики и перспективам ее развития, сводящимся к следующим основным темам: как математика соотносится с миром и дает возможность познавать его; какой способ познания преобладает в математике – дискурсивный или интуитивный; как устанавливаются математические истины – путем конвенции или с помощью более объективных критериев.

Вопросы для самоконтроля

   1. Каковы основные особенности «двух культур»?
   2. Чем отличаются естественные науки от гуманитарных?
   3. Чем отличаются естественные науки от технических?
   4. Каково соотношение естествознания и математики?
   5. Какие математические методы применяются в естествознании?
   6. Какое значение имеет измерение и количественная оценка природных явлений?

Тестовые задания

   1. «Две культуры» в книге Ч. Сноу – это:
   а) научная и техническая культуры;
   б) научная и художественная культуры;
   в) естественно-научная и гуманитарная культуры;
   г) гуманитарная и техническая культуры.
   2. Наука была «служанкой богословия»:
   а) в античности;
   б) в средневековой Европе;
   в) в исламском мире;
   г) в Европе XIX в.
   3. «Книга Природы написана языком математики» (Галилей), потому что:
   а) математика – это самая краткая форма записи законов;
   б) это единственный язык, который понимают все ученые;
   в) математические формулы отражают реальные природные закономерности;
   г) это многоплановый символический язык.
   4. К. Поппер назвал науку «третьим миром», потому что:
   а) она возникла третьей после философии и религии;
   б) по аналогии с миром природы и миром человека;
   в) по важности среди других отраслей культуры;
   г) по важности в сравнении с миром природы и миром человека.

Литература

   1. Сноу Ч. Две культуры. М., 1973.
   2. Клайн М. Математика. Утрата определенности. М., 1984.
   3. Структура и развитие науки. М., 1978.

Глава 4
СТРУКТУРА ЕСТЕСТВЕННО-НАУЧНОГО ПОЗНАНИЯ

   Человек стремится каким-то адекватным способом создать в себе простую и ясную картину мира для того, чтобы оторваться от мира ощущений, чтобы в известной степени попытаться заменить этот мир созданной таким образом картиной.
А. Эйнштейн

4.1. Уровни естественно-научного познания

   Изучение естествознания нужно культурному человеку не только затем, чтобы обладать определенным объемом знаний, но и для понимания принципов мышления. Итак, мы отправляемся в безбрежное море познания. Предположим, что вместе с Ньютоном мы лежим под деревом и наблюдаем падение яблока, которое, по преданию, натолкнуло его на открытие закона всемирного тяготения. Яблоки падали на голову не только Ньютона, но почему именно он сформулировал закон всемирного тяготения? Что помогло ему в этом: любопытство, удивление (с которого, по Аристотелю, начинается научное исследование) или, быть может, он и до этого изучал тяготение и падение яблока было не начальным, а завершающим моментом его раздумий? Как бы то ни было, мы можем согласиться с легендой в том, что именно обычный эмпирический факт падения яблока был отправной точкой для открытия закона всемирного тяготения. Будем считать эмпирические факты, т. е. факты нашего чувственного опыта, исходным пунктом развития естествознания.
   Итак, мы начали наше научное исследование, точнее, оно началось с нами. Мы зафиксировали первый эмпирический факт, который, коль скоро он – отправная точка научного исследования, стал тем самым научным фактом.
   Что дальше? Выдающийся французский математик начала века А. Пуанкаре, описывая в книге «Наука и метод» работу ученого, писал: «Наиболее интересными являются те факты, которые могут служить свою службу многократно, которые могут повторяться» [11]. Да, действительно так, потому что ученый хочет вывести законы развития природы, т. е. сформулировать некие положения, которые были бы верны во всех случаях жизни для однотипного класса явлений. Для этого ученому нужно множество одинаковых фактов, которые потом он мог бы единообразно объяснить. Ученые, продолжает Пуанкаре, «должны предпочитать те факты, которые нам представляются простыми, всем тем, в которых наш грубый глаз различает несходные составные части».[12]
   Итак, мы должны ждать падения новых яблок, чтобы определить, действительно ли они падают всегда. Это уже можно назвать способом, или методом, исследования. Он называется наблюдением и в некоторых областях естествознания остается единственным и главным эмпирическим методом исследования, например в астрономии. Правда, чтобы наблюдать «большой мир» (мегамир) нужны мощные телескопы и радиотелескопы, которые улавливают космические излучения. Это тоже наблюдение, хотя и более сложное.
   Однако в нашем случае нет нужды ждать падения яблок. Мы можем потрясти яблоню и посмотреть, как будут вести себя яблоки, т. е. провести эксперимент, испытать объект исследований. Эксперимент – это «вопрос», который мы задаем природе и ждем от нее ясного ответа. «Эйнштейн говорил, что природа отвечает „нет“ на большинство задаваемых ей вопросов и лишь изредка от нее можно услышать более обнадеживающее „может быть“. Каков бы ни был ответ природы – „да“ или „нет“, – он будет выражен на том же теоретическом языке, на котором был задан вопрос».[13] Отличительная особенность научного эксперимента – то, что его должен быть способен воспроизвести каждый исследователь в любое время.
   Трясение яблони как простейший из возможных экспериментов убеждает нас, что все яблоки ведут себя одинаково. Однако, чтобы вывести физический закон, мало одних яблок. Нужно рассмотреть и другие тела, причем чем меньше они похожи друг на друга, тем лучше. Здесь вступает в силу второе правило, противоположное первому: «Таким образом, интерес представляет лишь исключение».[14]
   Оказывается, многие тела тоже падают на Землю, как будто на них действует некая сила. Можно предположить, что это одна и та же сила во всех случаях. Но на Землю падают не все тела. Это не относится к Луне, Солнцу и другим небесным телам, имеющим большую массу или удаленным от Земли на значительное расстояние. Налицо различие в поведении тел, над которым тоже стоит задуматься. Есть ли что-либо общее в поведении тел, которые на первый взгляд ведут себя совершенно различно? «Однако мы должны сосредоточить свое внимание главным образом не столько на сходствах и различиях, сколько на тех аналогиях, которые часто скрываются в кажущихся различиях».[15] Найти аналогии в различиях – необходимый этап научного исследования.
   Не над всеми телами можно провести эксперимент. Например, небесные светила можно только наблюдать. Но мы можем объяснить их поведение действием тех же самых сил, направленных не только в сторону Земли, но и от нее. Различие в поведении, таким образом, можно объяснить количеством силы, определяющей взаимодействие двух или нескольких тел.
   Если же мы все-таки считаем эксперимент необходимым, то можем провести его на моделях, т. е. на телах, размеры и масса которых пропорционально уменьшены по сравнению с реальными телами. Результаты модельных экспериментов можно считать пропорциональными результатам взаимодействия реальных тел.
   Помимо модельного эксперимента возможен мысленный эксперимент. Для этого понадобится представить себе тела, которых вообще не существует в реальности, и провести над ними эксперимент в уме. Значение представления, связанного с проведением мысленного, или идеального, эксперимента, хорошо объясняют в своей книге «Эволюция физики» А. Эйнштейн и Л. Инфельд. Дело в том, что все понятия, т. е. слова, имеющие определенное значение, которыми пользуются ученые, не эмпирические, а рациональные, т. е. они не берутся нами из чувственного опыта, а являются творческими произведениями человеческого разума. Для того чтобы ввести их в расчеты, необходимы идеальные представления, например, представления об идеально гладкой поверхности, идеально круглом шаре и т. п. Такие представления называются идеализациями.
   В современной науке надо быть готовым к идеализированным экспериментам, т. е. мысленным экспериментам с применением идеализаций, с которых (а именно, экспериментов Г. Галилея) и началась физика Нового времени. Представление и воображение (создание и использование образов) имеет в науке большое значение, но в отличие от искусства это не конечная, а промежуточная цель исследования. Главная цель науки – выдвижение гипотез и теория как эмпирически подтвержденная гипотеза.
   Понятия играют в науке особую роль. Еще Аристотель считал, что, описывая сущность, на которую указывает термин, мы объясняем его значение. А его имя – знак вещи. Таким образом, объяснение термина (а это и представляет собой определение понятия) позволяет нам понять данную вещь в ее глубочайшей сущности («понятие» и «понять» – однокоренные слова). По мнению К. Поппера, если в обычном словоупотреблении мы сначала ставим термин, а затем определяем его (например: «щенок – это молодой пес»), то в науке имеет место обратный процесс. Научную запись следует читать справа налево, отвечая на вопрос: «Как мы будем называть молодого пса?», а не «Что такое щенок?». Вопросы типа «Что такое жизнь?» не играют в науке никакой роли, и вообще определения как таковые не играют в науке заметной роли, в отличие, скажем, от философии. Научные термины и знаки не что иное, как условные сокращения записей, которые иначе заняли бы гораздо больше места.
   Формирование понятий относится к следующему уровню исследований, который называется теоретическим. Но прежде мы должны записать результаты эмпирических исследований, с тем чтобы каждый желающий мог их проверить и убедиться в их правильности.
   А. Эйнштейн и Л. Инфельд писали, что ученые должны собирать неупорядоченные факты и своим творческим мышлением делать их связанными и понятными. В этом их можно сравнить с детективами. Но в отличие от детектива, который только расследует дело, «ученый должен, по крайней мере отчасти, сам совершить преступление, затем довести до конца исследование. Более того, его задача состоит в том, чтобы объяснить не один только данный случай, а все связанные с ним явления, которые происходили или могут еще произойти».[16]
   На основании эмпирических исследований могут быть сделаны эмпирические обобщения, которые имеют значение сами по себе. В науках, которые называют эмпирическими, или описательными, как, скажем, геология, эмпирические обобщения завершают исследование, в экспериментальных, теоретических науках это только начало. Чтобы двинуться дальше, нужно придумать удовлетворительную гипотезу, объясняющую (в нашем примере) падение тел. Самих по себе эмпирических фактов для этого недостаточно. Необходимо все предшествующее знание, касающееся данной проблемы, в нашем случае – знание принципов механики, например представление о связи движения тела с приложением к нему силы, действующей в направлении движения (в данном случае, к Земле), т. е. знание трех законов механики, которые сформулировал тот же И. Ньютон до закона всемирного тяготения.
   На теоретическом уровне помимо эмпирических фактов требуются понятия, которые создаются заново или берутся из других (преимущественно ближайших) разделов науки. В данном случае это понятия массы и силы, которые были для И. Ньютона основными при выведении законов механики. Эти понятия должны быть определены и представлены в краткой форме в виде слов (называемых в науке терминами) или знаков (в том числе математических), которые имеют каждый строго фиксированное значение.
   «Эмпирическое обобщение опирается на факты, индуктивным путем собранные, не выходя за их пределы и не заботясь о согласии или несогласии полученного вывода с другими существующими представлениями о природе… При гипотезе принимается во внимание какой-нибудь один или несколько важных признаков явления и на основании только их строится представление о явлении, без внимания к другим его сторонам. Научная гипотеза всегда выходит за пределы фактов, послуживших основой для ее построения».[17]
   При выдвижении какой-либо гипотезы принимается во внимание не только ее соответствие эмпирическим данным, но и некоторые методологические принципы, получившие название критериев простоты, красоты, экономии мышления и т. п. «Я считаю, как и Вы, – говорил В. Гейзенберг А. Эйнштейну, – что простота природных законов носит объективный характер, что дело не только в экономии мышления. Когда сама природа подсказывает математические формы большой красоты и простоты, – под формами я подразумеваю здесь замкнутые системы основополагающих постулатов, аксиом и т. п., – формы, о существовании которых никто еще не подозревал, то поневоле начинаешь верить, что они „истинны“, т. е. что они выражают реальные черты природы».[18]
   После выдвижения определенной гипотезы (научного предположения, объясняющего причины данной совокупности явлений) исследование опять возвращается на эмпирический уровень для ее проверки. Надо иметь в виду, что проверяется не гипотеза в целом (проверка в целом невозможна именно потому, что гипотеза выходит за рамки эмпирического уровня), а следствия, дедуктивно извлекаемые из нее. Эти следствия должны обладать двумя особенностями: быть новыми, полученными из данной, претендующей на статус теории гипотезы, и быть доступными эмпирической проверке. По отношению к закону всемирного тяготения это будет вывод о существовании неизвестной прежде планеты, а, скажем, по отношению к периодической системе элементов Д.И. Менделеева – вывод о существовании неизвестных прежде химических элементов. На вопрос, как смог Д.И. Менделеев предсказать на основе периодической системы эти элементы и их свойства, каждый студент сможет ответить сам, немного подумав. При проверке научной гипотезы должны проводиться новые эксперименты, задающие природе новые вопросы, исходя из сформулированной гипотезы. Цель – проверка следствий из этой гипотезы, о которых ничего не было известно до ее выдвижения.
   Если гипотеза выдерживает эмпирическую проверку, то она приобретает статус закона (или, в более слабой форме, закономерности) природы. Такое подтверждение носит название верификации. Если нет – считается опровергнутой, и поиски иной, более приемлемой, продолжаются. Научное предположение остается, таким образом, гипотезой до тех пор, пока еще не ясно, подтверждается она эмпирически или нет. Стадия гипотезы не может быть в науке окончательной, поскольку все научные положения в принципе эмпирически опровергаемы, и гипотеза рано или поздно или становится законом, или отвергается.
   Принцип фальсифицируемости научных положений, т. е. их свойство быть опровергаемыми на практике, остается в науке непререкаемым. «В той степени, в которой научное высказывание говорит о реальности, оно должно быть фальсифицируемо, а в той степени, в которой оно не фальсифицируемо, оно не говорит о реальности».[19] Отсюда можно сделать вывод, что главное в науке – сам процесс духовного роста, а не результат его, который более важен в технике.
   «Нам следует привыкнуть понимать науку не как „совокупность знаний“, а как систему гипотез, т. е. догадок и предвосхищений, которые в принципе не могут быть обоснованы, но которые мы используем до тех пор, пока они выдерживают проверки и о которых мы никогда не можем с полной уверенностью говорить, что они „истинны“, „более или менее достоверны“ или даже „вероятны“».[20] Последнее утверждение относится к попытке Р. Карнапа разработать способы определения вероятности истинности гипотезы по степени ее подтверждения.
   Проверочные эксперименты ставятся таким образом, чтобы не столько подтвердить, сколько опровергнуть данную гипотезу. «Итак, если установлено какое-нибудь правило, то прежде всего мы должны исследовать те случаи, в которых это правило имеет больше всего шансов оказаться неверным».[21] Эксперимент, который направлен на опровержение данной гипотезы, носит название решающего эксперимента. Именно он наиболее важен для принятия или отклонения гипотезы, так как одного его достаточно для признания гипотезы ложной.
   Вопрос об объективном статусе научного закона до сих пор один из наиболее дискуссионных в методологии естествознания. Еще Аристотель (благодаря философскому разделению явления и сущности) выдвинул положение, что наука изучает роды сущего. В современном понимании это и есть то, что называют законом природы. Существуют естественные законы, или законы природы, и нормативные законы, или нормы, запреты и заповеди, т. е. правила, которые требуют определенного образа поведения. Нормативный закон может быть хорошим или плохим, но не «истинным» или «ложным». Если этот закон имеет значение, то он может быть нарушен, а если его невозможно нарушить, то он поверхностен и не имеет смысла. В противоположность нормативным, естественные законы описывают неизменные регулярности, которые либо есть, либо нет. Их свойства – периодичность и всеобщность какого-либо класса явлений, т. е. необходимость их возникновения при определенных точно формулируемых условиях.
   Закон природы, по А. Пуанкаре, – наилучшее выражение гармонии мира. «_Закон есть одно из самых недавних завоеваний человеческого ума; существуют еще народы, которые живут среди непрерывного чуда и которые не удивляются этому. Напротив, мы должны были бы удивляться закономерности природы. Люди просят своих богов доказать их существование чудесами; но вечное чудо – в том, что чудеса не совершаются беспрестанно. Потому мир и божествен, что он полон гармонии. Если бы он управлялся произволом, то что доказывало бы нам, что он не управляется случаем? Этим завоеванием закона мы обязаны астрономии, и оно-то и создает величие этой науки, еще большее, чем материальное величие изучаемых ею предметов».[22]
   Итак, естествознание изучает мир с целью творения законов его функционирования, как продуктов человеческой деятельности, отражающих периодически повторяющиеся факты действительности.
   О практическом значении познания законов природы А. Пуанкаре пишет так: «…завоевания промышленности, обогатившие стольких практических людей, никогда не увидели бы света, если бы существовали только люди практики!.. Необходимо, следовательно, чтобы кто-то думал за тех, кто не любит думать; а так как последних чрезвычайно много, то необходимо, чтобы каждая из наших мыслей приносила пользу столь часто, сколь это возможно, и именно поэтому всякий закон будет тем более ценным, чем более он будет общим».[23]
   Совокупность нескольких законов, относящихся к одной области познания, называется теорией. В случае, если теория в целом не получает убедительного эмпирического подтверждения, она может быть дополнена новыми гипотезами, которых, однако, не должно быть слишком много, так как это подрывает доверие к теории.

   Рис. 1. Структура естественно-научного познания

   Подтвержденная на практике теория считается истинной вплоть до того момента, когда будет предложена новая теория, лучше объясняющая известные эмпирические факты, а также новые эмпирические факты, которые стали известны уже после принятия данной теории и оказались противоречащими ей.
   Итак, наука строится из наблюдений, экспериментов, гипотез, теорий и аргументации. Наука в содержательном плане – это совокупность эмпирических обобщений и теорий, подтверждаемых наблюдением и экспериментом. Творческий процесс создания теорий и аргументации в их поддержку играет в науке не меньшую роль, чем наблюдение и эксперимент.
   Схематично структуру научного познания можно проследить на рис. 1.
   Итак, чудес не бывает, если не в самой природе, то по крайней мере в формулировании законов ее развития, и от падения яблока на голову И. Ньютона до открытия им закона всемирного тяготения – дистанция огромного размера, даже если в голове самого И. Ньютона она может быть пройдена мгновенно.
   В целом данная структура исследований получила название гипотетико-дедуктивного метода, в отличие от эмпирического метода, при котором имеет место только эмпирический уровень исследования, и аксиоматического, при котором присутствует только теоретический уровень.

4.2. Соотношение эмпирического и теоретического уровней исследования

   Эмпирический и теоретический уровни знания различаются по предмету (во втором случае он может иметь свойства, которых нет у эмпирического объекта), средствам (во втором случае это мыслительный эксперимент, аксиоматический метод и т. д.) и результатам исследования (в первом случае эмпирическое обобщение, во втором – гипотеза и теория).
   Различие между эмпирическим и теоретическим уровнями исследований не совпадает с различием между чувственным и рациональным познанием, хотя эмпирический уровень преимущественно чувствен, а теоретический преимущественно рационален. Эмпирический уровень в науке не только чувствен, но и рационален потому, что используются приборы, сконструированные на основе какой-либо теории. Теоретический уровень в науке не совпадает с рациональным, поскольку понятие рационального шире и существует не только научная рациональность, но и рациональность иных типов. Теоретическое отличается от рационального также тем, что в состав теоретического уровня входят представления (наглядные образы), которые служат формами чувственного восприятия.
   Процесс научного поиска даже на теоретическом уровне не строго рационален. Непосредственно перед стадией научного открытия важно воображение, создание образов, а на самой стадии открытия важна интуиция. Поэтому открытие нельзя логически вывести, как теорему в математике. О значении интуиции в науке свидетельствуют слова выдающегося математика К.Ф. Гаусса: «Вот мой результат, но я пока не знаю, как получить его». Результат интуитивен, но нет аргументации в его защиту. Интуиция присутствует в науке (так называемое «чувство объекта»), но она ничего не значит в смысле обоснования результатов. Нужны еще объективные рациональные методы, которые все люди могут оценить.
   Логика действует на стадии так называемой «нормальной науки» в рамках определенной парадигмы для обоснования выдвинутой гипотезы или теории. Однако следует помнить, имея в виду значение логики, что рассуждения в естествознании не доказательства, а только выводы. Вывод свидетельствует об истинности рассуждения, если посылки верны, но не говорит об истинности посылок. Определение также сдвигает проблему значения к определяющим терминам, истинность которых гарантирует опыт. Термины и утверждения, которые можно непосредственно эмпирически проверить, получили название базисных.
   Несмотря на методологическую ценность выделения эмпирического и теоретического, разделить эти два уровня в целостном процессе познания полностью невозможно, что показали неудачные попытки в рамках неопозитивизма. Вопросу соотношения эмпирического и теоретического уровней исследования посвящено замечание А. Эйнштейна: «_но с принципиальной точки зрения желание строить теорию только на наблюдаемых величинах совершенно нелепо. Потому что в действительности все ведь обстоит как раз наоборот. Только теория решает, что именно можно наблюдать. Видите ли, наблюдение, вообще говоря, есть очень сложная система. Подлежащий наблюдению процесс вызывает определенные изменения в нашей измерительной аппаратуре. Как следствие, в этой аппаратуре развертываются дальнейшие процессы, которые в конце концов косвенным путем воздействуют на чувственное восприятие и на фиксацию результата в нашем сознании».[24] Сложное переплетение эмпирического и теоретического уровней познания особенно характерно для наиболее продвинутых областей экспериментальной и теоретической физики.

Вопросы для самоконтроля

   1. Какова структура научного познания?
   2. Как соотносятся эмпирический и теоретический уровни познания?
   3. Чем отличается гипотеза от теории?
   4. Какова роль научных понятий и терминов?
   5. Что такое эмпирическое обобщение, гипотеза, теория, следствие?
   6. Что такое верификация и фальсификация?

Тестовые задания

   1. Фальсификация в науке означает:
   а) ложные направления и теории;
   б) метод опровержения теорий;
   в) заведомый обман научной общественности;
   г) подтасовку научных данных.
   2. Научный факт отличается от эмпирического тем, что:
   а) он воспроизводим в любом месте в любое время любым человеком;
   б) он нуждается в повторении;
   в) эмпирический факт есть результат непосредственных ощущений органов чувств, а научный может быть получен только с помощью приборов;
   г) научный факт получают в результате экспериментов.
   3. Верификация – это:
   а) сравнение;
   б) опровержение;
   в) подтверждение;
   г) замена теории.
   4. Эмпирическое обобщение – это:
   а) несколько фактов;
   б) все, что входит в практику науки;
   в) обобщение научных фактов;
   г) все главные эксперименты данной науки.

Литература

   1. Поппер К. Логика и рост научного знания. М., 1983.
   2. Гейзенберг В. Физика и философия. Часть и целое. М., 1989.
   3. Структура и развитие науки. М., 1978.

Глава 5
МЕТОДЫ ЕСТЕСТВЕННО-НАУЧНОГО ПОЗНАНИЯ

5.1. Специфика методологии естественно-научного познания

   Структура научного исследования, описанная выше, представляет собой в широком смысле способ научного познания, или научный метод как таковой. Метод – это совокупность действий, призванных помочь достижению желаемого результата. Первым на значение метода в Новое время указал французский математик и философ Р. Декарт в работе «Рассуждения о методе». Но еще ранее один из основателей эмпирической науки Ф. Бэкон сравнил метод познания с циркулем. Способности людей различны, и для того чтобы всегда добиваться успеха, требуется инструмент, который уравнивал бы шансы и давал возможность каждому получить нужный результат. Таким инструментом и служит научный метод.
   А. Пуанкаре справедливо подчеркивал, что ученый должен уметь делать выбор фактов. «Метод – это, собственно, и есть выбор фактов; и прежде всего, следовательно, нужно озаботиться изобретением метода».[25] Метод не только уравнивает способности людей, но также делает их деятельность единообразной, что служит предпосылкой для получения единообразных результатов всеми исследователями.
   Современная наука основывается на определенной методологии – совокупности используемых методов и учений о методе – и обязана ей очень многим. В то же время каждая наука имеет не только свой особый предмет исследования, но и специфический метод, имманентный предмету. Единство предмета и метода познания обосновал немецкий философ Г. Гегель.
   Следует четко представлять различия между методологиями естественно-научного и гуманитарного познания, вытекающими из различия их предмета. В методологии естественных наук обычно не учитывают индивидуальность предмета, поскольку его становление произошло давно и находится вне внимания исследователя. Замечают только изменение. В истории же наблюдают самое становление предмета в его индивидуальной полноте.
   Социальное познание дает саморазрушающийся результат в том смысле, что познание изменяет саму социальную реальность («Знание законов биржи разрушает эти законы», – говорил основатель кибернетики Н. Винер). Если в естественно-научном познании все единичные факторы равнозначны, то в социальном познании это не так. Поэтому методология гуманитарного познания должна не только обобщать факты, но и принимать во внимание индивидуальные факты большого значения. Именно из них проистекает и ими объясняется объективный процесс.
   «В гуманитарно-научном методе заключается постоянное взаимодействие переживания и понятия», – утверждал В. Дильтей в статье «Сущность философии». Переживание столь важно в гуманитарном познании именно потому, что сами понятия и общие закономерности исторического процесса производны от первоначального индивидуального переживания ситуации. Исходный пункт гуманитарного исследования индивидуален (у каждого человека свое бытие), стало быть, метод тоже должен быть индивидуален, что не противоречит, конечно, целесообразности частичного пользования в гуманитарном познании приемами, выработанными другими учеными (метод как циркуль в понимании Ф. Бэкона). В последующих главах мы покажем, что в современной науке намечается тенденция к сближению естественно-научной и гуманитарной методологии, но все же различия, причем принципиальные, пока остаются.

5.2. Классификация методов

   Научный метод как таковой подразделяется на методы, используемые на каждом уровне исследований. Выделяются, таким образом, эмпирические и теоретические методы.
   К эмпирическим методам относятся:
   ▼ наблюдение – целенаправленное восприятие явлений объективной действительности;
   ▼ описание – фиксация средствами естественного или искусственного языка сведений об объектах;
   ▼ измерение – количественная характеристика свойств объектов;
   ▼ сравнение – сопоставление объектов по каким-либо сходным свойствам или сторонам;
   ▼ эксперимент – исследование в специально создаваемых и контролируемых условиях, что позволяет восстановить ход явления при повторении условий.
   К теоретическим методам относятся:
   ▼ формализация – построение абстрактно-математических моделей, раскрывающих сущность изучаемых процессов действительности;
   ▼ аксиоматизация – построение теорий на основе аксиом (утверждений, доказательства истинности которых не требуется);
   ▼ гипотетико-дедуктивный метод – создание системы дедуктивно связанных между собой гипотез, из которых выводятся утверждения об эмпирических фактах.
   Другой принцип классификации – сфера использования метода: применение во всех отраслях человеческой деятельности; применение во всех областях науки; применение в отдельных разделах науки. Соответственно получаем всеобщие, общенаучные и конкретно-научные методы.
   Ко всеобщим методам относятся:
   ▼ анализ – расчленение целостного предмета на составные части (стороны, признаки, свойства или отношения) с целью их всестороннего изучения;
   ▼ синтез – соединение ранее выделенных частей предмета в единое целое;
   ▼ абстрагирование – отвлечение от несущественных для данного исследования свойств и отношений изучаемого явления с одновременным выделением интересующих свойств и отношений;
   ▼ обобщение – прием мышления, в результате которого устанавливаются общие свойства и признаки объектов;
   ▼ индукция – метод исследования и способ рассуждения, в котором общий вывод строится на основе частных посылок;
   ▼ дедукция – способ рассуждения, посредством которого из общих посылок следует заключение частного характера;
   ▼ аналогия – прием познания, при котором на основе сходства объектов в одних признаках делают заключения об их сходстве в других признаках;
   ▼ моделирование – изучение объекта (оригинала) путем создания и исследования его копии (модели), замещающей оригинал с определенных сторон, интересующих исследователя;
   ▼ классификация – разделение всех изучаемых предметов на отдельные группы в соответствии с каким-либо важным для исследователя признаком (особенно часто используется в описательных науках: многих разделах биологии, геологии, географии, кристаллографии и т. п.).
   Примером общенаучных методов служат научные наблюдения и научный эксперимент, о которых шла речь в предыдущей главе, а конкретно-научных, которых множество в каждой науке, – известная всем из школьного курса химии «лакмусовая бумажка».
   Большое значение в современной науке приобрели статистические методы, позволяющие определять средние значения, характеризующие всю совокупность изучаемых предметов. «Применяя статистический метод, мы не можем предсказать поведение отдельного индивидуума совокупности. Мы можем только предсказать вероятность того, что он будет вести себя некоторым определенным образом… Статистические законы можно применять только к большим совокупностям, но не к отдельным индивидуумам, образующим эти совокупности».[26]
   Статистические методы назвали так потому, что они впервые стали применяться в статистике. В противоположность им все другие методы получили название динамических.
   Характерной особенностью современного естествознания является также то, что методы исследования все в большей степени влияют на его результат (так называемая «проблема прибора» в квантовой механике).
   Следует различать методологию науки как учение о методах и методику как описание применения конкретных методов исследования.

Вопросы для самоконтроля

   1. Чем отличается методология естественно-научного познания от методологии гуманитарного познания?
   2. Чем отличаются эмпирические методы от теоретических?
   3. Чем отличается наблюдение от эксперимента?
   4. Что такое модель и модельный эксперимент?
   5. Что такое мысленный эксперимент и зачем он нужен в науке?
   6. Что является критерием разделения методов на всеобщие, общенаучные и конкретно-научные?

Тестовые задания

   1. Эксперимент как метод науки впервые появился:
   а) в Древней Греции;
   б) в Китае в VII в.;
   в) в Персии в Х в.;
   г) в Западной Европе XVI–XVII вв.
   2. Афоризмом «Метод – это циркуль» Ф. Бэкон хотел сказать, что:
   а) метод ограничивает возможность выбора объектов;
   б) он уравнивает возможности исследователей; в) он направляет работу ученого;
   г) он защищает от неправильного выбора.
   3. Что означает фраза Н. Винера: «Знание законов биржи разрушает биржу»?
   а) субъективность гуманитарных законов;
   б) плохую работу биржи;
   в) гуманитарное познание может изменять мир; г) зависимость законов от времени. 1. Как вы понимаете фразу А. Пуанкаре, что «в науке интерес представляют лишь исключения»?
   а) исключения становятся основой новых гипотез и теорий;
   б) ученых к новым необычным фактам толкает любопытство;
   в) ученые – оригиналы, поэтому и ценят все новое; г) они расширяют сферу познавательных возможностей науки.

Литература

   1. Поппер К. Логика и рост научного знания. М., 1983.
   2. Пуанкаре А. О науке. М., 1983.
   3. Эйнштейн А., Инфельд Л. Эволюция физики. М., 1965.

Глава 6
ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ И НАУЧНЫЕ РЕВОЛЮЦИИ

6.1. Становление науки

   Наука в ее современном понимании – принципиально новый фактор в истории человечества, возникший в недрах новоевропейской цивилизации в XVI–XVII вв.
   Немецкий философ К. Ясперс говорит о двух этапах становления науки. Этап первый: «становление логически и методически осознанной науки – греческая наука и параллельно зачатки научного познания мира в Китае и Индии»; этап второй: «возникновение современной науки, вырастающей с конца Средневековья, решительно утверждающейся с XVII в.» и развертывающейся во всей своей широте с XIX в.[27]
   Именно в XVII в. произошло то, что дало основания говорить о научной революции: радикальная смена основных компонентов содержательной структуры науки, выдвижение новых принципов познания, категорий и методов.
   Социальным стимулом развития науки стало растущее капиталистическое производство, которое требовало новых природных ресурсов и машин. Для осуществления этих потребностей и понадобилась наука в качестве производительной силы общества. Тогда же были сформулированы и новые цели науки, которые существенно отличались от тех, на которые ориентировались ученые древности.
   Греческая наука была умозрительным исследованием (само слово «теория» буквально в переводе с греческого означает «углубленное видение»), мало связанным с практическими задачами. В этом Древняя Греция и не нуждалась, поскольку все тяжелые работы выполняли рабы. Ориентация на практическое использование научных результатов считалась не только излишней, но даже неприличной, и такая наука признавалась низменной.
   Только в XVII в. наука стала рассматриваться в качестве способа увеличения благосостояния населения и обеспечения господства человека над природой. Р. Декарт писал: «Возможно вместо спекулятивной философии, которая лишь задним числом понятийно расчленяет заранее данную истину, найти такую, которая непосредственно приступает к сущему и наступает на него, с тем, чтобы мы добыли познания о силе и действиях огня, воды, воздуха, звезд, небесного свода и всех прочих окружающих нас тел, причем это познание (элементов, стихий) будет таким же точным, как наше знание разнообразных видов деятельности наших ремесленников. Затем мы таким же путем сможем реализовать и применить эти познания для всех целей, для которых они пригодны, и таким образом эти познания (эти новые способы представления) сделают нас хозяевами и обладателями природы».[28]
   Современник Р. Декарта Ф. Бэкон, также много сил потративший для обоснования необходимости развития науки как средства покорения природы, выдвинул знаменитый афоризм: «Знание – сила». Ф. Бэкон пропагандировал эксперимент как главный метод научного исследования, нацеленный на то, чтобы пытать мать-природу. Именно пытать. Определяя задачи экспериментального исследования, Ф. Бэкон использовал слово «inquisition», имеющее вполне определенный ряд значений – от «расследование», «следствие» до «пытка», «мучение». С помощью такой научной инквизиции раскрывались тайны природы (сравните русское слово «естествоиспытатель»).
   Стиль мышления в науке с тех пор характеризуется следующими двумя чертами: опорой на эксперимент, поставляющий и проверяющий результаты; господство аналитического подхода, направляющего мышление на поиск простейших, далее неразложимых первоэлементов реальности (редукционизм).
   Благодаря соединению этих двух основ возникло причудливое сочетание рационализма и эмпиризма, предопределившее грандиозный успех науки. Отметим как далеко не случайное обстоятельство, что наука возникла не только в определенное время, но и в определенном месте – в Европе XVI в.
   Причина возникновения науки – своеобразный тип новоевропейской культуры, соединившей в себе чувственность с рациональностью; чувственность, не дошедшую, как, скажем, в китайской культуре, до чувствительности, и рациональность, не дошедшую до духовности (как у древних греков). Никогда ранее в истории культуры не встречавшееся причудливое сочетание особой чувственности с особой рациональностью и породило науку как феномен западной культуры.
   Западную культуру не зря называли рациональной, и ее не похожая на греческую рациональность оказалась очень хорошо увязана с капиталистическим строем. Она позволила все богатство мира свести в однозначно детерминированную систему, обеспечивающую за счет разделения труда и технических нововведений (тоже следствия рационализма) максимальную прибыль. Но у выдающегося социолога XX в. П. Сорокина были основания и для того, чтобы назвать западную культуру чувственной, поскольку она старалась прочно опираться на опыт. Обе черты западной культуры понадобились для развития науки вместе с еще одной, также для нее характерной. «В греческом мышлении ответ на поставленный вопрос дается в результате убеждения в его приемлемости, в современном – посредством опытов и прогрессирующего наблюдения. В мышлении древних уже простое размышление называется исследованием, в современном – исследование должно быть деятельностью».[29]
   В науке нашла свое выражение еще одна специфическая черта западной культуры – ее деятельностная направленность. Деятельностной направленности ума благоприятствовал умеренно-континентальный климат данного региона. Таким образом, объединилось влияние природных, социальных и духовных факторов.
   Итак, если теперь попытаться дать общее определение науки, то оно будет выглядеть так: наука – это особый рациональный способ познания мира, основанный на эмпирической проверке или математическом доказательстве. Возникнув после философии и религии, наука в определенной степени синтез этих двух предшествовавших ей отраслей культуры, результат «существовавшей в средние века непререкаемой веры в рациональность Бога, сочетающего личную энергию Иеговы с рациональностью греческого философа».[30]

6.2. Эволюция науки

   Взаимоотношения науки с другими отраслями культуры не были безоблачными. Борьба за духовное лидерство принимала довольно жесткие, порой жестокие формы. В Средние века политическая и с нею духовная власть принадлежала религии, и это накладывало отпечаток на развитие науки. Вот что писал русский историк и философ Н.И. Ка-реев о взаимоотношении науки и религии в то время: «На человеческую мысль была наложена церковью самая строгая опека: занятие наукой и ее преподавание поручалось только церковникам, за которыми, однако, власти бдительно следили… Церковь считала себя вправе силою приводить человека к истине и предавать его светской власти для казни „без пролития крови“, если он упорствовал… Крайний аскетический взгляд на знание приводил даже к отрицанию какой бы то ни было науки как суетного знания, ведущего к гибели».[31]
   Наука в основном должна была служить иллюстрацией и доказательством теологических истин. Как писал Дж. Бернал, «вплоть до XVIII в. наука продолжала интересоваться главным образом небом».[32] Первой наукой стала астрономия. Но именно изучение неба и привело к последующему могуществу науки. Начиная с Коперника стало ясно, что наука не то, что теология и обыденное знание. Борьба между наукой и религией вступила в решающую стадию. За торжество научного мировоззрения отдал жизнь Джордано Бруно, так когда-то за торжество философии и религии пожертвовали собой Сократ и Христос.
   И вот парадокс. В начале IV в. до н. э. приговорили к смерти и заставили выпить чашу с ядом Сократа, и в том же веке философия победила, появились школы учеников Сократа и платоновская академия. В I в. распяли Христа, и в том же веке его ученики создали церковь, которая через два века победила философию. В 1600 г. сожгли Дж. Бруно, и в том же веке наука победила религию. Торжество смерти оборачивалось торжеством духа, который оказывался сильнее смерти. Физическая власть утверждается насилием, духовная – жертвой.
   Итак, культура развивается не только эволюционным путем накопления отдельных достижений, но и революционным путем смены значения ее отраслей. Программа Сократа достичь всеобщего блага посредством философского знания оказалась нереализованной и пала под давлением античного скептицизма. Люди поверили Христу и полтора тысячелетия ждали второго пришествия, но дождались индульгенций для богатых и костров инквизиции.
   В эпоху Возрождения господство религиозного мышления и церкви было подорвано как изнутри, так и снаружи. Философские и религиозные усилия по созданию общезначимых знания и веры, приносящих людям счастье, не оправдались, но потребность в систематизации и единстве знаний и счастье осталась, и теперь наука дала надежды на ее реализацию.
   Произошел великий поворот в развитии культуры: наука поднялась на ее высшую ступень. В современном виде наука сформировалась в XVI–XVII вв. и тогда же ей удалось одержать победу над другими отраслями культуры, и прежде всего над господствовавшей в то время религией. Наука победила в XVII в. все другие отрасли культуры и сохраняла доминирующую роль до XX в. Своей победой она обязана прежде всего естествознанию, которое лежит в фундаменте научного знания.
   С тех пор значение науки неуклонно возрастало вплоть до XX в., и вера в науку поддерживалась ее огромными достижениями. В середине XX в. в результате растущей связи науки с техникой произошло событие, равное по масштабу научной революции XVII в., получившее название научно-технической революции и знаменовавшее новый, третий этап в развитии научного знания.

6.3. Внутренняя логика и динамика развития естествознания

   Развитие науки определяется внешними и внутренними факторами. К первым относится влияние государства, экономических, культурных, национальных параметров, ценностных установок ученых. Вторые определяют и определяются внутренней логикой и динамикой развития науки. Не всегда первые можно четко отделить от вторых, и тем не менее данное разделение полезно.
   Внутренняя динамика развития науки имеет свои особенности на каждом из уровней исследования. Эмпирическому уровню присущ кумулятивный характер (кумулиро-вать значит суммировать, накапливать; в русском языке есть слова «аккумулировать», «аккумулятор»), поскольку даже отрицательный результат наблюдения или эксперимента вносит свой вклад в накопление знаний. Теоретический уровень отличается более скачкообразным характером, так как каждая новая теория представляет собой качественное преобразование системы знания. Новая теория, пришедшая на смену старой, не отрицает ее полностью (хотя в истории науки имели место случаи, когда приходилось отказываться от ложных концепций теплорода, электрической жидкости и т. п.), но чаще ограничивает сферу ее применимости, что позволяет говорить о соответствии в развитии теоретического знания. Это выражается в принципе соответствия, по которому старое знание соотносится с новым.
   Вопрос о смене научных концепций – один из наиболее злободневных в современной методологии науки. В первой половине XX в. основной структурной единицей исследования признавалась теория, и вопрос о ее смене ставился в зависимость от ее верификации (эмпирического подтверждения) или фальсификации (эмпирического опровержения). Главной методологической проблемой считалась проблема сведения теоретического уровня исследований к эмпирическому, что в конечном счете оказалось невозможным.
   В начале 1960-х гг. американский ученый Т. Кун выдвинул концепцию, в соответствии с которой теория до тех пор остается принятой научным сообществом, пока не подвергается сомнению основная парадигма (установка, образ) научного исследования в данной области. Динамика науки была представлена Т. Куном следующим образом: старая парадигма → нормальная стадия развития науки → революция в науке → новая парадигма.
   Итак, пока совокупность основных теоретических представлений в данной науке не меняется, мы имеем дело с нормальной наукой. Если они изменились, то значит произошла научная революция в данной отрасли знания. Следует отличать научную революцию от научно-технической революции. Научных революций может быть несколько в каждой из наук, и научная революция предполагает кардинальное изменение только внутри науки как отрасли культуры.
   Парадигмальная концепция развития научного знания затем была конкретизирована с помощью понятия «исследовательская программа» как структурной единицы более высокого порядка, чем отдельная теория. В рамках исследовательской программы и обсуждается вопрос об истинности научных теорий.
   Еще более высокая структурная единица – естественнонаучная картина мира, которая объединяет в себе наиболее существенные естественно-научные представления эпохи.

6.4. Естественно-научная картина мира

   «Первый шаг – создание из обыденной жизни картины мира – дело чистой науки», – писал выдающийся физик XX в. М. Планк. Исторически первой естественно-научной картиной мира Нового времени была механистическая картина, которая напоминала часы: любое событие однозначно определяется начальными условиями, задаваемыми (по крайней мере в принципе) абсолютно точно. В таком мире нет места случайности. В нем возможен «демон Лапласа» – существо, способное охватить всю совокупность данных о состоянии Вселенной в любой момент времени, могло бы не только точно предсказать будущее, но и до мельчайших подробностей восстановить прошлое.
   Представление о Вселенной как о гигантской заводной игрушке преобладало в XVII–XVIII вв. Оно имело религиозную основу, поскольку сама наука вышла из недр христианства. Бог как рациональное существо создал рациональный в своей основе мир. И человек как рациональное существо, созданное Богом по своему образу и подобию, способен познать мир. Такова основа веры классической науки в себя и людей в науку. Ограничив значение религии, человек эпохи Возрождения продолжал мыслить религиозно. Механистическая картина мира предполагала Бога как часовщика и строителя Вселенной.
   Механистическая картина мира основывалась на следующих принципах: связь теории с практикой; использование математики; эксперимент реальный и мысленный; критический анализ и проверка данных; главный вопрос: «как?», а не «почему?»; нет «стрелы времени» (регулярность, детерминированность и обратимость траекторий).
   Но в XIX в. термодинамика провозгласила парадоксальный вывод: «Если бы мир был гигантской машиной, то такая машина неизбежно должна была бы остановиться, так как запас полезной энергии рано или поздно был бы исчерпан». Затем теория эволюции Ч. Дарвина сдвинула интерес от физики в сторону биологии.
   Главный результат современного естествознания, по В. Гейзенбергу, в том, что оно разрушило неподвижную систему понятий XIX в. и усилило интерес к античной предшественнице науки – философской рациональности Аристотеля. «Одним из главных источников аристотелевского мышления явилось наблюдение эмбрионального развития – высокоорганизованного процесса, в котором взаимосвязанные, хотя и внешне независимые события происходят, как бы подчиняясь единому глобальному плану. Подобно развивающемуся зародышу, вся аристотелевская природа построена на конечных причинах. Цель всякого изменения, если оно сообразно природе вещей, состоит в том, чтобы реализовать в каждом организме идеал его рациональной сущности. В этой сущности, которая в применении к живому есть в одно и то же время его окончательная, формальная и действующая причина, – ключ к пониманию природы… рождение современной науки – столкновение между последователями Аристотеля и Галилея – есть столкновение между двумя формами рациональности».[33]
   Итак, можно выделить три картины мира: сущностную преднаучную, механистическую, эволюционную. Современная естественно-научная картина мира основывается на принципе саморазвития. В этой картине присутствует человек и его мысль. Она эволюционна и необратима. В ней естественно-научное знание неразрывно связано с гуманитарным. Об этом мы будем подробно говорить в дальнейших разделах.

Вопросы для самоконтроля

   1. Каковы этапы развития естествознания?
   2. Как влияют на развитие науки внешние и внутренние факторы?
   3. Что такое «парадигма»?
   4. В чем смысл понятия «научная революция»?
   5. Что такое кумулятивность и преемственность в применении к научному знанию?
   6. Что такое естественно-научная картина мира?

Тестовые задания

   1. Причины возниновения науки в Западной Европе в Новое время заключаются в том, что:
   а) европейская культура соединяет в себе рациональность и чувственность;
   б) христианство стимулировало развитие определенного типа мышления;
   в) быстрое увеличение численности европейцев подталкивало развитие промышленной техники, а следом и науки;
   г) произошла случайность, наука могла возникнуть и на Востоке.
   2. Когда могло возникнуть такое высказывание: «Книга природы написана языком математики»?
   а) в античности;
   б) в Новое время;
   в) в ХХ в.;
   г) в Средневековье.
   3. Когда могла быть произнесена следующая фраза: ученый-астроном в ответ на вопрос великого человека: «Почему в Вашей концепции нет места для Бога?», сказал: «Я не нуждаюсь в этой гипотезе»?
   а) в античности;
   б) в Новое время;
   в) в ХХ в.;
   г) в Средневековье.
   4. Динамика развития науки – это:
   а) накопление знаний;
   б) логика развития науки;
   в) чередование гипотез и теорий; г) нормальное развитие науки.

Литература

   1. Кун Т. Структура научных революций. М., 1975.
   2. Фейерабенд П. Избранные труды по методологии науки. М., 1986.
   3. Ясперс К. Смысл и назначение истории. М., 1994.

Раздел II
НАУКИ О НЕЖИВОЙ ПРИРОДЕ

Глава 7
СОВРЕМЕННАЯ КОСМОЛОГИЯ

   Всякий, кто способен чувствовать, глядя на небо в ясную ночь, не может не спрашивать себя, откуда берутся звезды, куда они исчезают и что поддерживает порядок во Вселенной. Такого же рода вопросы мы задаем, изучая самоорганизующийся бесконечный мир человеческого организма и заглядывая в восприимчивые и испытующие человеческие глаза, постоянно стремящиеся преодолеть разрыв между двумя этими мирами.
Г. Селье

7.1. Происхождение Вселенной

   Во все времена люди хотели знать, как возник наш мир. Когда в культуре господствовали мифологические представления, происхождение мира объяснялось, как, скажем, в «Ведах», распадом первочеловека Пуруши. То, что это была общая мифологическая схема, подтверждается и русскими апокрифами, например «Голубиной книгой». Победа христианства утвердила представления о сотворении Богом мира из «ничего».
   С появлением науки в ее современном понимании на смену мифологическим и религиозным приходят научные представления о происхождении Вселенной. Следует разделять три близких термина: «бытие», «универсум» и «Вселенная». Первый – философский и обозначает «все существующее, бытующее». Второй употребляется и в философии, и в науке, не имея специфической философской нагрузки (в плане противопоставления бытия и сознания), и обозначает «все как таковое». Значение термина «Вселенная» уже приобрело специфически научное звучание. Вселенная – место вселения человека, доступное эмпирическому наблюдению. Постепенное сужение научного значения термина «Вселенная» вполне понятно, так как естествознание в отличие от философии имеет дело только с тем, что эмпирически проверяемо современными научными методами.
   Вселенную в целом изучает космология, т. е. наука о космосе. Слово это тоже не случайно. Хотя сейчас космосом называют все находящееся за пределами атмосферы Земли, не так было в Древней Греции. Космос тогда воспринимался как порядок, гармония, в противоположность хаосу – беспорядку. Таким образом, космология в основе своей, как и подобает науке, открывает упорядоченность нашего мира и нацелена на поиск законов его функционирования. Открытие этих законов и представляет собой цель изучения Вселенной как единого упорядоченного целого.
   Это изучение зиждется на нескольких предпосылках. Во-первых, формулируемые физикой универсальные законы функционирования мира считаются действующими во всей Вселенной. Во-вторых, производимые астрономами наблюдения тоже признаются распространимыми на всю Вселенную. И, в-третьих, истинными признаются только те выводы, которые не противоречат возможности существования самого наблюдателя, т. е. человека (так называемый ант-ропный принцип).
   Выводы космологии называются моделями происхождения и развития Вселенной. Почему моделями? Дело в том, что один из основных принципов современного естествознания – представление о возможности проведения в любое время управляемого и воспроизводимого эксперимента над изучаемым объектом. Только если можно провести бесконечное в принципе количество экспериментов и все они приводят к одному результату, на основе этих экспериментов делают заключение о наличии закона, которому подчиняется функционирование данного объекта. Лишь в этом случае результат считается вполне достоверным с научной точки зрения.
   Ко Вселенной в целом это методологическое правило остается неприменимым. Наука формулирует универсальные законы, а Вселенная уникальна. Это противоречие, которое требует считать все заключения о происхождении и развитии Вселенной не законами, а лишь моделями, т. е. возможными вариантами объяснения. Строго говоря, все законы и научные теории являются моделями, поскольку они могут быть заменены в процессе развития науки другими концепциями, но модели Вселенной в большей степени модели, чем многие иные научные утверждения.

7.2. Модель расширяющейся Вселенной

   Общепринятая в космологии – модель однородной изотропной нестационарной горячей расширяющейся Вселенной, построенная на основе общей теории относительности и релятивистской теории тяготения, созданной А. Эйнштейном в 1916 г. В основе этой модели лежат два предположения: свойства Вселенной одинаковы во всех ее точках (однородность) и направлениях (изотропность); наилучшее известное описание гравитационного поля – уравнения А. Эйнштейна. Из этого следует так называемая кривизна пространства и связь кривизны с плотностью массы (энергии). Космология, основанная на этих постулатах, – релятивистская.
   Важный признак данной модели – ее нестационарность. Это определяется двумя постулатами теории относительности: принципом относительности, гласящим, что во всех инерционных системах все законы сохраняются вне зависимости от того, с какими скоростями равномерно и прямолинейно движутся эти системы относительно друг друга; экспериментально подтвержденным постоянством скорости света.
   Из теории относительности следовало, что искривленное пространство не может быть стационарным: оно должно или расширяться, или сжиматься. Первым это заметил петербургский физик и математик А.А. Фридман в 1922 г. Эмпирическим подтверждением этого вывода стало открытие американским астрономом Э. Хабблом в 1929 г. так называемого «красного смещения».
   «Красное смещение» – это понижение частот электромагнитного излучения: в видимой части спектра линии смещаются к его красному концу. Согласно обнаруженному ранее эффекту Доплера при удалении от нас какого-либо источника колебаний воспринимаемая нами частота колебаний уменьшается, а длина волны соответственно увеличивается. При излучении происходит «покраснение», т. е. линии спектра сдвигаются в сторону более длинных красных волн.
   Так вот, для всех далеких источников света «красное смещение» было зафиксировано, причем чем дальше находился источник, тем в большей степени. «Красное смещение» оказалось пропорционально расстоянию до источника, что и подтверждало гипотезу об их удалении, т. е. о расширении Метагалактики – видимой части Вселенной. Открытие «красного смещения» позволило сделать вывод о «разбегании» галактик и расширении Вселенной.
   «Красное смещение» надежно подтверждает теоретический вывод о нестационарности области нашей Вселенной с линейными размерами порядка нескольких миллиардов парсек на протяжении по меньшей мере нескольких миллиардов лет. В то же время кривизна пространства не может быть измерена, оставаясь теоретической гипотезой.
   Если Вселенная расширяется, значит, она возникла в определенный момент времени. Как это произошло? Составной частью модели расширяющейся Вселенной служит представление о Большом взрыве, происшедшем примерно 12–18 млрд лет назад. «Вначале был взрыв. Не такой взрыв, который знаком нам на Земле и который начинается из определенного центра и затем распространяется, захватывая все больше и больше пространства, а взрыв, который произошел одновременно везде, заполнив с самого начала все пространство, причем каждая частица материи устремилась прочь от любой другой частицы».[34]
   Начальное состояние Вселенной (так называемая сингулярная точка): бесконечная плотность массы, бесконечная кривизна пространства и взрывное, замедляющееся со временем расширение при высокой температуре, при которой могла существовать только смесь элементарных частиц (включая фотоны и нейтрино). Горячесть начального состояния подтверждена открытием в 1965 г. реликтового излучения фотонов и нейтрино, образовавшихся на ранней стадии расширения Вселенной. Предсказание реликтового излучения было следствием модели Большого взрыва и расширяющейся Вселенной, а его обнаружение – подтверждением данного следствия. Слово «реликтовое» здесь не случайно: так и по остаткам существовавших в древности животных заключают о том, что они были.
   Возникает интересный вопрос: из чего же образовалась Вселенная? Чем было то, из чего она возникла? В Библии утверждается, что Бог создал «все из ничего». Зная, что в классической науке сформулированы законы сохранения материи и энергии, религиозные философы спорили о том, что значит библейское «ничего», и некоторые в угоду науке полагали, что под «ничем» имеется в виду первоначальный материальный хаос, упорядоченный Богом.
   Как это ни удивительно, современная наука допускает (именно допускает, но не утверждает), что все могло созда-сться из ничего. «Ничего» в научной терминологии называется вакуумом. Вакуум, который физика XIX в. считала пустотой, по современным научным представлениям является своеобразной формой материи, способной при определенных условиях «рождать» вещественные частицы.
   Современная квантовая механика допускает (это не противоречит теории), что вакуум может приходить в «возбужденное состояние», вследствие чего в нем может образоваться поле, а из него (что подтверждается современными физическими экспериментами) – вещество.
   Рождение Вселенной из «ничего» означает с современной научной точки зрения ее самопроизвольное возникновение из вакуума, когда в отсутствие частиц происходит случайная флуктуация. Если число фотонов равно нулю, то напряженность поля не имеет определенного значения (по «принципу неопределенности» Гейзенберга): поле постоянно испытывает флуктуации, хотя среднее (наблюдаемое) значение напряженности равно нулю.
   Флуктуация представляет собой появление виртуальных частиц, которые непрерывно рождаются и сразу же уничтожаются, но так же участвуют во взаимодействиях, как и реальные частицы. Благодаря флуктуациям, вакуум приобретает особые свойства, проявляющиеся в наблюдаемых эффектах.
   Итак, Вселенная могла образоваться из «ничего», т. е. из «возбужденного вакуума». Такая гипотеза, конечно, не подтверждает существование Бога. Ведь все это могло произойти в соответствии с законами физики естественным путем, без вмешательства извне каких-либо идеальных сущностей. И в этом случае научные гипотезы не подтверждают и не опровергают религиозные догмы, которые лежат по ту сторону эмпирически подтверждаемого и опровергаемого естествознания.
   На этом удивительное в современной физике не кончается. Отвечая на просьбу журналиста изложить суть теории относительности в одной фразе, А. Эйнштейн сказал: «Раньше полагали, что если бы из Вселенной исчезла вся материя, то пространство и время сохранились бы; теория относительности утверждает, что вместе с материей исчезли бы также пространство и время». Перенеся этот вывод на модель расширяющейся Вселенной, можно заключить, что до образования Вселенной не было ни пространства, ни времени.
   Отметим, что теория относительности соответствует двум разновидностям модели расширяющейся Вселенной. В первой из них кривизна пространства-времени отрицательна или в пределе равна нулю; в этом варианте все расстояния со временем неограниченно возрастают. Во второй разновидности модели кривизна положительна, пространство конечно, и в этом случае расширение со временем заменяется сжатием. В обоих вариантах теория относительности согласуется с нынешним эмпирически подтвержденным расширением Вселенной.
   Досужий ум неизбежно задается вопросами: что же было тогда, когда не было ничего, и что находится за пределами расширения. Первый вопрос очевидно противоречив сам по себе, второй выходит за рамки конкретной науки. Астроном может сказать, что как ученый он не вправе отвечать на такие вопросы. Но поскольку они все же возникают, формулируются и возможные обоснования ответов, которые не столько научные, сколько натурфилософские.
   Так, проводится различие между терминами «бесконечный» и «безграничный». Примером бесконечности, которая не безгранична, служит поверхность Земли: мы можем идти по ней бесконечно долго, но тем не менее она ограничена атмосферой сверху и земной корой снизу. Вселенная также может быть бесконечной, но ограниченной. С другой стороны, известна точка зрения, в соответствии с которой в материальном мире не может быть ничего бесконечного, потому что он развивается в виде конечных систем с петлями обратной связи, которыми эти системы создаются в процессе преобразования среды.
   Но оставим эти соображения области натурфилософии, потому что в естествознании в конечном счете критерием истины выступают не абстрактные соображения, а эмпирическая проверка гипотез.
   Что же было после Большого взрыва? Образовался сгусток плазмы – состояние, в котором находятся элементарные частицы – нечто среднее между твердым и жидким состоянием, который и начал расширяться все больше и больше под действием взрывной волны. Через 0,01 с после начала Большого взрыва во Вселенной появилась смесь легких ядер (2/з водорода и 1/3 гелия). Как образовались все остальные химические элементы?

7.3. Эволюция и строение галактик

   Поэт спрашивал: «Послушайте! Ведь, если звезды зажигают, значит, это кому-нибудь нужно?». Мы знаем, что наше Солнце дает необходимую для нашего существования энергию. А зачем нужны галактики? Оказывается и галактики нужны, и Солнце не только обеспечивает нас энергией. Астрономические наблюдения показывают, что из ядер галактик происходит непрерывное истечение водорода. Таким образом, ядра галактик служат фабриками по производству основного строительного материала Вселенной – водорода.
   Водород, атом которого состоит из одного протона в ядре и одного электрона на его орбите, – самый простой «кирпич», из которого в недрах звезд образуются в процессе атомных реакций более сложные атомы. Причем оказывается, что звезды совершенно не случайно имеют различную величину. Чем больше масса звезды, тем более сложные атомы синтезируются в ее недрах.
   Наше Солнце как обычная звезда производит только гелий из водорода (который дают ядра галактик), очень массивные звезды производят углерод – главный «кирпичик» живого вещества. Вот для чего нужны галактики и звезды. А для чего нужна Земля? Она производит все необходимые вещества для поддержания жизни человека. А для чего существует человек? На этот вопрос не может ответить наука, но она может заставить нас еще раз задуматься над ним.
   Если «зажигание» звезд кому-то нужно, то может и человек кому-то нужен? Научные данные помогают нам сформулировать представление о нашем предназначении, о смысле нашей жизни. Обращаться при ответе на эти вопросы к эволюции Вселенной – значит мыслить космически. Естествознание учит мыслить космически, в то же время не отрываясь от реальности нашего бытия.
   Вопрос об образовании и строении галактик – следующий важный вопрос происхождения Вселенной. Его изучает не только космология как наука о Вселенной – едином целом, но также и космогония (от греч. рождение) – область науки, в которой изучается происхождение и развитие космических тел и их систем (различают планетную, звездную, галактическую космогонию).
   Галактика представляет собой гигантские скопления звезд и их систем, имеющие свой центр (ядро) и различную, не только сферическую, но часто спиралевидную, эллиптическую, сплюснутую или вообще неправильную форму. Галактик миллиарды и в каждой из них насчитываются миллиарды звезд.
   Наша галактика называется Млечный Путь и состоит из 150 млрд звезд. Она состоит из ядра и нескольких спиральных ветвей. Ее размеры – 100 тыс. световых лет. Большая часть звезд нашей галактики сосредоточена в гигантском «диске» толщиной около 1500 световых лет. На расстоянии около 30 тыс. световых лет от центра галактики расположено Солнце.
   Ближайшая к нашей галактика (которую световой луч достигает за 2 млн лет) – «туманность Андромеды». Она названа так потому, что именно в созвездии Андромеды в 1917 г. был открыт первый внегалактический объект. Его принадлежность к другой галактике была доказана в 1923 г. Э. Хабблом, нашедшим путем спектрального анализа в этом объекте звезды. Позже были обнаружены звезды и в других туманностях.
   А в 1963 г. были открыты квазары (квазизвездные радиоисточники) – самые мощные источники радиоизлучения во Вселенной со светимостью, в сотни раз большей светимости галактик, и размерами, в десятки раз меньшими их. Было предположено, что квазары представляют собой ядра новых галактик и, стало быть, процесс образования галактик продолжается и поныне.
   Итак, современная космология утверждает, что Вселенная в своем развитии прошла три основных этапа. Они представлены в следующей схеме (рис. 2).

   Рис. 2. Эволюция Вселенной

Вопросы для самоконтроля

   1. На чем основывается модель расширяющейся Вселенной?
   2. Что такое однородность и изотропность Вселенной?
   3. Что такое «красное смещение»?
   4. В чем различие понятий: Вселенная, бытие, космос, универсум?
   5. Что такое точка сингулярности?
   6. Что такое реликтовое излучение?

Тестовые задания

   1. Сингулярность – это:
   а) «черная дыра»;
   б) сверхплотная материя;
   в) начальное состояние Вселенной, характеризующееся бесконечной плотностью массы и бесконечной кривизной;
   г) Большой взрыв.
   2. «Красное смещение» – это:
   а) понижение частот электромагнитного излучения, идущего от звезд;
   б) излучение красных гигантов;
   в) изменение излучения, идущего от ядер галактик;
   г) особое излучение самых дальних звезд.
   3. Принцип нестационарности Вселенной следует из:
   а) движения планет и звезд;
   б) расширения Вселенной;
   в) искривленности пространства;
   г) гипотезы о ее рождении.
   4. Экспериментальное подтверждение модели Большого взрыва и расширения Вселенной:
   а) «красное смещение»;
   б) реликтовое излучение;
   в) эволюция звезд;
   г) точка сингулярности.

Литература

   1. Вейнберг С. Первые три минуты. М., 1981.
   2. Новиков И.Д. Как взорвалась Вселенная. М., 1988.
   3. Хойл Ф. Галактики, ядра и квазары. М., 1968.

Глава 8
СОВРЕМЕННАЯ АСТРОФИЗИКА

8.1. Астрономия и космонавтика

   Звезды изучает астрономия (от греч. астрон – звезда и номос – закон) – наука о строении и развитии космических тел и их систем. Эта классическая наука переживает в XX в. свою вторую молодость в связи с бурным развитием техники наблюдений – основного своего метода исследований: телескопов-рефлекторов, приемников излучения (антенн) и т. п. В СССр в 1974 г. в Ставропольском крае вступил в действие рефлектор с диаметром зеркала 6 м, собирающий света в миллионы раз больше, чем человеческий глаз.
   В астрономии исследуются радиоволны, свет, инфракрасное, ультрафиолетовое, рентгеновское излучение и гамма-лучи. Астрономия делится на небесную механику, радиоастрономию, астрофизику и другие дисциплины.
   Особое значение приобретает в настоящее время астрофизика – часть астрономии, изучающая физические и химические явления, происходящие в небесных телах, их системах и в космическом пространстве. В отличие от физики, в основе которой лежит эксперимент, астрофизика основывается главным образом на наблюдениях. Но во многих случаях условия, в которых находится вещество в небесных телах и системах, отличаются от доступных современным лабораториям (сверхвысокие и сверхнизкие плотности, высокая температура и т. д.). Благодаря этому астрофизические исследования приводят к открытию новых физических закономерностей.
   Собственное значение астрофизики определяется тем, что в настоящее время основное внимание в релятивистской космологии переносится на физику Вселенной – состояние вещества и физические процессы, идущие на разных, включая наиболее ранние, стадиях расширения Вселенной.
   Один из основных методов астрофизики – спектральный анализ. Если пропустить луч белого солнечного света через узкую щель, а затем сквозь стеклянную трехгранную призму, то он распадается на составляющие цвета и на экране появится радужная цветовая полоска с постепенным переходом от красного к фиолетовому – непрерывный спектр. Красный конец спектра образован лучами, наименее отклоняющимися при прохождении через призму, фиолетовый – наиболее отклоняемыми. Каждому химическому элементу соответствуют вполне определенные спектральные линии, что и позволяет использовать данный метод для изучения веществ.
   К сожалению, коротковолновые излучения – ультрафиолетовые, рентгеновские и гамма-лучи – не проходят сквозь атмосферу Земли, и здесь на помощь астрономам приходит наука, которая до недавнего времени рассматривалась как прежде всего техническая, – космонавтика (от греч. наутике – искусство кораблевождения), обеспечивающая освоение космоса для нужд человечества с использованием летательных аппаратов.
   Космонавтика изучает проблемы: теории космических полетов – расчеты траекторий и т. д.; научно-технические – конструирование космических ракет, двигателей, бортовых систем управления, пусковых сооружений, автоматических станций и пилотируемых кораблей, научных приборов, наземных систем управления полетами, служб траекторных измерений, телеметрии, организация и снабжение орбитальных станций и др.; медико-биологические – создание бортовых систем жизнеобеспечения, компенсация неблагоприятных явлений в человеческом организме, связанных с перегрузкой, невесомостью, радиацией и др.
   История космонавтики начинается с теоретических расчетов выхода человека в неземное пространство, которые дал К.Э. Циолковский в труде «Исследование мировых пространств реактивными приборами» (1903). Работы в области ракетной техники начаты в СССР в 1921 г. Первые запуски ракет на жидком топливе осуществлены в США в 1926 г.
   Основными вехами в истории космонавтики стали: запуск первого искусственного спутника Земли 4 октября 1957 г., первый полет человека в космос 12 апреля 1961 г., лунная экспедиция в 1969 г., создание орбитальных пилотируемых станций на околоземной орбите, запуск космического корабля многоразового использования.
   Работы велись параллельно в СССР и США, но в последние годы наметилось объединение усилий в области исследования космического пространства. В 1995 г. осуществлен совместный проект «Мир» – «Шаттл», в котором американские корабли «Шаттл» использовались для доставки космонавтов на российскую орбитальную станцию «Мир».
   Возможность изучать на орбитальных станциях космическое излучение, задерживаемое атмосферой Земли, способствует существенному прогрессу в области астрофизики.

8.2. Строение и эволюция звезд

   Существуют две основные концепции происхождения небесных тел. Первая основывается на небулярной модели образования Солнечной системы, выдвинутой в XVIII в. французским физиком и математиком П. Лапласом и развитой немецким философом И. Кантом. В соответствии с нею звезды и планеты образовались из рассеянного диффузного вещества (космической пыли) путем постепенного сжатия первоначальной туманности.
   Принятие модели Большого взрыва и расширяющейся Вселенной существенным образом повлияло и на модели образования небесных тел и привело к гипотезе В. Амбар-цумяна о возникновении галактик, звезд и планетных систем из сверхплотного дозвездного вещества (состоящего из самых тяжелых элементарных частиц – гиперонов), находящегося в ядрах галактик, путем его фрагментации.
   Открытие В.В. Амбарцумяном звездных ассоциаций, состоящих из очень молодых звезд, стремящихся «убежать» друг от друга, было понято как подтверждение гипотезы образования звезд из первоначального сверхплотного вещества. Какая из двух концепций ближе к истине, решит последующее развитие естествознания.
   Модель расширяющейся Вселенной встретилась с несколькими трудностями обоснования, которые способствовали прогрессу астрономии. Разлетаясь после Большого взрыва из точки с бесконечно большой плотностью, сгустки вещества должны слегка притормаживать друг друга силами взаимного притяжения и скорость их должна падать. Но для торможения не хватает всей массы Вселенной. Из этого возражения родилась в 1939 г. гипотеза о наличии во Вселенной невидимых «черных дыр», которые хранят 9/10 массы Вселенной (т. е. столько, сколько недостает).
   Что представляют собой «черные дыры»? Если некоторая масса вещества оказывается в сравнительно небольшом объеме, критическом для данной массы, то под действием собственного тяготения такое вещество начинает неудержимо сжиматься. Происходит гравитационный коллапс. В результате сжатия растет концентрация массы и наступает момент, когда сила тяготения на поверхности становится столь велика, что для ее преодоления надо было бы развить скорость большую, чем скорость света. Поэтому «черная дыра» ничего не выпускает наружу и не отражает и, стало быть, ее невозможно обнаружить. В «черной дыре» пространство искривляется, а время замедляется. Если сжатие продолжается дальше, то на каком-то его этапе начинаются незатухающие ядерные реакции. Сжатие прекращается, а затем происходит антиколлапсионный взрыв, и «черная дыра» превращается в «белую дыру». Предположено, что «черные дыры» находятся в ядрах галактик, являясь сверхмощным источником энергии.
   Все небесные тела можно разделить на испускающие энергию – звезды, и неиспускающие – планеты, кометы, метеориты, космическую пыль. Энергия звезд генерируется в их недрах ядерными процессами при температурах, достигающих десятки миллионов градусов, что сопровождается выделением особых частиц огромной проницающей способности – нейтрино.
   Звезды – это «фабрики» по производству химических элементов и источники света и жизни. Тем самым решается сразу несколько задач. Звезды движутся вокруг центра галактики по сложным орбитам. Могут быть звезды, у которых меняются блеск и спектр, – переменные звезды (Кита) и нестационарные (молодые) звезды, а также звездные ассоциации, возраст которых не превышает 10 млн лет. Возможно, из них образуются сверхновые звезды, при вспышках которых происходит выделение огромного количества энергии нетеплового происхождения и образование туманностей (скоплений газов).
   Существуют очень крупные звезды – красные гиганты и сверхгиганты, и нейтронные звезды, масса которых близка к массе Солнца, но радиус составляет 1/5оооо от солнечного (10–20 км); они называются так, потому что состоят из огромного сгустка нейтронов.
   В 1967 г. были открыты пульсары – космические источники радио-, оптического, рентгеновского и гамма-излучения, приходящие на Землю в виде периодически повторяющихся всплесков. У радиопульсаров (быстро вращающихся нейтронных звезд) периоды импульсов – 0,03-4 с, у рентгеновских пульсаров (двойных звезд, где к нейтронной звезде перетекает вещество от второй, обычной звезды) периоды составляют несколько секунд.
   К интересным небесным телам, которым часто приписывалось сверхъестественное значение, относятся кометы. Под воздействием солнечного излучения из ядра кометы выделяются газы, образующие обширную голову кометы. Воздействие солнечного излучения и солнечного ветра обусловливает образование хвоста, иногда достигающего миллионов километров в длину. Выделяемые газы уходят в космическое пространство, вследствие чего при каждом приближении к Солнцу комета теряет значительную часть своей массы. В связи с этим кометы живут относительно недолго (тысячелетия и столетия).
   Небо только кажется спокойным. В нем постоянно происходят катастрофы и рождаются новые и сверхновые звезды, во время вспышек которых светимость звезды возрастает в сотни тысяч раз. Эти взрывы характеризуют галактический пульс.
   В конце эволюционного цикла, когда все водородное горючее истрачено, звезда сжимается до бесконечной плотности (масса остается прежней). Обычная звезда превращается в «белого карлика» – звезду, имеющую относительно высокую поверхностную температуру (от 7 тыс. до 30 тыс. градусов) и низкую светимость, во много раз меньшую светимости Солнца.
   Предполагается, что одна из стадий эволюции нейтронных звезд – образование новой и сверхновой звезды, когда она увеличивается в объеме, сбрасывает свою газовую оболочку и в течение нескольких суток выделяет энергию, светя, как миллиарды солнц. Затем, исчерпав ресурсы, звезда тускнеет, а на месте вспышки остается газовая туманность.
   Если звезда имела сверхкрупные размеры, то в конце ее эволюции частицы и лучи, едва покинув поверхность, тут же падают обратно из-за сил гравитации, т. е. образуется «черная дыра», переходящая затем в «белую дыру».

   Процесс эволюции звезд представлен на рис. 3.

8.3. Солнечная система и ее происхождение

   Солнце – плазменный шар (плотность – 1,4 г/см3), с температурой поверхности 6 тыс. градусов, в атмосфере которого (короне) происходят вспышки – протуберанцы. Излучение Солнца – солнечная активность имеет цикл 11 лет.
   Источником солнечной энергии служат термоядерные реакции превращения водорода в гелий, о чем свидетельствует наличие этих элементов в солнечной хромосфере. Первым теоретические расчеты необходимой для ядерной реакции температуры произвел А. Эддингтон. Немецкий физик Г. Бете (Нобелевская премия 1967 г.) рассчитал реакции термоядерного синтеза гелия из водорода на Солнце, но прямых подтверждений пока нет, так как отсутствуют данные о внутреннем строении Солнца.
   Скорость движения Солнца вокруг оси галактики – 250 км/с. Солнечная система совершает один полный оборот вокруг галактического центра за 180 млн лет. Ближайшие к Солнцу звезды – α-Центавра и Сириус.
   Возраст Солнечной системы, зафиксированный по древнейшим метеоритам, около 5 млрд лет. Общепринята гипотеза, по которой Земля и все планеты сконденсировались из космического облака, расположенного в окрестностях Солнца. Предполагается, что частицы состояли из железа с примесью никеля либо из силикатов, в состав которых входит кремний. Газы тоже присутствовали и конденсировались, образуя органические соединения, в состав которых входит углерод. Затем образовались углеводороды и соединения азота.
   Из гипотез происхождения солнечной системы наиболее известна электромагнитная гипотеза шведского астрофизика Х. Альвена, усовершенствованная Ф. Хойлом. Х. Альвен исходил из предположения, что некогда Солнце обладало очень сильным электромагнитным полем. Туманность, окружавшая светило, состояла из нейтральных атомов. Под действием излучений и столкновений атомы ионизировались. Ионы попадали в «ловушки» из магнитных силовых линий и увлекались вслед за вращающимся светилом. Постепенно Солнце теряло свой вращательный момент, передавая его газовому облаку.
   Слабость предложенной гипотезы заключалась в том, что атомы наиболее легких элементов должны были ионизироваться ближе к Солнцу, атомы тяжелых элементов – дальше. Значит, ближайшие к Солнцу планеты должны были бы состоять из наилегчайших элементов – водорода и гелия, а более отдаленные – из железа и никеля. Наблюдения говорят об обратном.
   Чтобы преодолеть эту трудность, английский астроном Ф. Хойл предложил новый вариант гипотезы. Солнце зародилось в недрах туманности. Оно быстро вращалось, и туманность становилась все более плоской, превращаясь в диск. Постепенно диск начинал тоже разгоняться, а Солнце тормозилось. Момент количества движения переходил к диску. Затем в нем образовались планеты. Если предположить, что первоначальная туманность уже обладала магнитным полем, то вполне могло произойти перераспределение углового момента.
   Известна также гипотеза образования планет Солнечной системы из холодного газопылевого облака, окружающего Солнце, предложенная советским ученым О.Ю. Шмидтом.
   Солнечная система состоит из девяти планет: Меркурия, Венеры, Земли, Марса, Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна, Плутона. Все планеты движутся в одном направлении, в единой плоскости (за исключением Плутона) по почти круговым орбитам. От центра до окраины Солнечной системы (до Плутона) 5,5 световых часов. Расстояние от Солнца до Земли 149 млн км, что составляет 107 его диаметров.
   Малые планеты, как и большинство спутников планет, не имеют атмосферы, так как сила тяготения на их поверхности недостаточна для удержания газов. В атмосфере Венеры преобладает углекислый газ, в атмосфере Юпитера – аммиак. На Луне и Марсе имеются кратеры вулканического происхождения.

Вопросы для самоконтроля

   1. Почему светят звезды?
   2. Какие процессы происходят в недрах звезд?
   3. Чем красные гиганты отличаются от обычных звезд?
   4. Каковы основные концепции происхождения звездных систем?
   5. Каковы основные концепции происхождения Солнечной системы?
   6. Чем отличаются космология, космогония, астрономия, астрофизика, космонавтика?

Тестовые задания

   1. Что рождается в недрах галактик?
   а) свет;
   б) тепло;
   в) водород;
   г) углерод.
   2. Что такое «черные дыры»?
   а) места выделения энергии;
   б) места поглощения энергии;
   в) пустоты в космосе;
   г) образования с неизвестными свойствами.
   3. Что служит строительным материалом в создании космических тел во Вселенной?
   а) кварки;
   б) элементарные частицы;
   в) атомы кислорода;
   г) газопылевые туманности.
   4. Почему светит Солнце?
   а) потому что на Солнце бывают пожары;
   б) потому что на Солнце происходят химические реакции;
   в) потому что на Солнце тепло;
   г) потому что на Солнце происходят реакции термоядерного синтеза.

Литература

   1. Ходж П. Революция в астрономии. М., 1972.
   2. Чижевский А.Л. Земное эхо солнечных бурь. М., 1976.
   3. Шкловский И.С. Звезды, их рождение, жизнь и смерть. М., 1975.

Глава 9
СОВРЕМЕННЫЕ НАУКИ О ЗЕМЛЕ

9.1. Эволюция и строение Земли

   Земля, как и другие планеты Солнечной системы, образовалась из газопылевого облака, окружавшего Солнце, примерно через 0,5 млрд лет после образования Солнца.
   Радиус Земли 6,3 тыс. км. Масса 621 тонн. Плотность 5,5 г/см3. Скорость вращения вокруг Солнца 30 км/с.
   Земля состоит из земной коры протяженностью 10–80 км, мантии и ядра. В атмосфере Земли, вес которой 5 300 000 млрд тонн, преобладает азот и кислород. Атмосферу разделяют на тропосферу (до 9-17 км) – «фабрику погоды», стратосферу (до 55 км) – «кладовую погоды», ионосферу, которая состоит из заряженных под воздействием излучений Солнца частиц, и зону рассеивания, располагающуюся на высоте 800-1000 км. Пояса радиации из частиц высоких энергий выше атмосферы предохраняют Землю от жестких космических лучей, губительных для всего живого.
   Наука, изучающая строение и эволюцию Земли, называется геологией (от греч. «геос» – земной шар). Эта наука возникла в XVIII в., хотя данные о поверхности Земли и ее изменениях известны еще древнему миру.
   В XIX в. в геологии сформировались две концепции развития Земли: посредством скачков («теория катастроф» Ж. Кювье); посредством небольших постоянных изменений в одном и том же направлении на протяжении миллионов лет, которые, суммируясь, приводили к огромным результатам («принцип униформизма» Ч. Лайелля).
   Успехи физики XX в. способствовали существенному продвижению в познании истории Земли. В 1908 г. ирландский ученый Д. Джоли сделал сенсационный доклад о геологическом значении радиоактивности: количество тепла, испущенного радиоактивными элементами, вполне достаточно, чтобы объяснить существование расплавленной магмы и извержение вулканов, а также смещение континентов и горообразование. С его точки зрения, элемент материи – атом – имеет строго определенную длительность существования и неизбежно распадается. В следующем, 1909 г. русский ученый В.И. Вернадский основывает геохимию – науку об истории атомов Земли и ее физико-химической эволюции.
   

notes

Примечания

1

   Гейзенберг В. Шаги за горизонт. М., 1987. С. 21.

2

   Одум Ю. Основы экологии. М., 1975. С. 72.

3

   Ясперс К. Смысл и назначение истории. М., 1994. С. 105.

4

   Пуанкаре А. О науке. М., 1983. С. 288.

5

   Поппер К. Открытое общество и его враги. Т. 2. М., 1992. С. 20–21.

6

   Ясперс К. Смысл и назначение истории. С. 102–103.

7

   Рассел Б. Человеческое познание. Его сфера и границы. М., 1957. С. 71.

8

   Вайскопф В. Физика в двадцатом столетии. М., 1977. С. 256.

9

   Пуанкаре А. О науке. С. 220.

10

   Пуанкаре А. О науке. С. 285.

11

   Пуанкаре А. О науке. С. 289.

12

   Там же. С. 290.

13

   Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. С. 88.

14

   Пуанкаре А. О науке. С. 291.

15

   Там же. С. 292.

16

   Эйнштейн А., Инфельд Л. Эволюция физики. М., 1965. С. 64.

17

   Вернадский В.И. Биосфера. Избранные сочинения. Т. 5. М., 1960. С. 129.

18

   Гейзенберг В. Физика и философия. Часть и целое. М., 1989. С. 196.

19

   Поппер К. Открытое общество и его враги. Т. 2. С. 21.

20

   Там же. С. 335.

21

   Пуанкаре А. О науке. С. 291.

22

   Пуанкаре А. О науке. С. 157.

23

   Пуанкаре А. О науке. С. 289.

24

   Гейзенберг В. Физика и философия. Часть и целое. С. 191 – 192.

25

   Пуанкаре А. О науке. С. 291.

26

   Эйнштейн А., Инфельд Л. Эволюция физики. С. 231.

27

   Ясперс К. Смысл и назначение истории. С. 100.

28

   Декарт Р. Рассуждения о методе. Избр. произв. М., 1950. С. 305.

29

   Ясперс К. Смысл и назначение истории. С. 104.

30

   Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. С. 92.

31

   Кареев Н.И. Философия культуры и социальной истории нового времени. СПб., 1893. С. 65.

32

   Бернал Дж. Роль науки в жизни общества. М., 1957.

33

   Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. С. 83–84.

34

   Вейнберг С. Первые три минуты. Современный взгляд на происхождение Вселенной. М., 1981. С. 30.
Купить и читать книгу за 99 руб.

Вы читаете ознакомительный отрывок. Если книга вам понравилась, вы можете купить полную версию и продолжить читать