Концепции современного естествознания

4. Классическое, неклассическое и постнеклассическое естествознание

Тенденции современного естествознания.

Классическая наука сложилась в результате революции ХVI - ХVII вв. и охватывает период с ХVIII в. по 20-е гг. ХХ в., т.е. до появления квантово-релятивистской картины мира.

Специфика классической науки:

- стремление к завершенной системе знаний;

- ориентация на классическую механику, ее законы и принципы;

- механическая картина мира: мир - гигантский механизм.

- механистический детерминизм, который трактовал все типы взаимосвязи и взаимодействий как механические и отрицал объективный характер случайности. (Б. Спиноза: случайным мы называем явление только по причине недостатка наших знаний о нем.) Следствием механистического детерминизма является фатализм - учение о всеобщей предопределенности явлений.

- субстанционализм - поиск первоосновы.

- принцип отражения - познание как зеркальное отображение действительности, следствием чего является признание объективности знания.

- принцип абсолютности знания - знание абсолютно достоверно, а потому и неизменно.

- Механицизм и метафизика: природа - неизменное, всегда тождественное, неразвивающееся целое. (Метафизика понимается здесь как познание явлений вне связи и вне развития.) Отсюда следует, что если все в мире подчиняется законам механики, то человек - тоже машина, а жизнь ничтожна и случайна. Все существующее подчиняется действию, так называемых, динамических закономерностей, которые повторяются в каждом конкретном случае и имеют однозначный характер. Механистический детерминизм абсолютизировал динамические закономерности. Утверждалось, что, зная состояние объекта в исходный момент времени, можно определенно предсказать его состояние в любой другой момент времени, т.е. механический процесс носит линейный характер, а время обратимо.

Основные черты неклассической науки (10-20-е гг. - 70-80-е гг. ХХ в.):

- отказ от классической механики как основы познания и объяснения действительности, замена ее квантово- релятивистскими теориями;

- разрушение классической модели мира - механизма. На смену пришла модель мира-мысли;

- смена стиля мышления как отказ от механистических и метафизических установок;

- вероятностный детерминизм выражается в отказе от динамических и введении статистических закономерностей. Статистические закономерности проявляются в массе явлений, имеют форму тенденции и описывают состояние объекта с определенной долей вероятности. Статистическая закономерность возникает как результат взаимодействия большого числа элементов и поэтому характеризует их поведение в целом. Необходимость здесь проявляется через действие множества случайных факторов. Пример статистических закономерностей - законы квантовой механики и законы в обществе и истории. Понятие вероятности в статистических закономерностях выражает степень возможности наступления, осуществимости явления или события в конкретных условиях. Вероятность - это количественное выражение (мера) возможности: если вероятность события равна единице, то это действительность, при вероятности ноль - наступление события невозможно, между единицей и нулем - вся шкала возможностей;

- активная роль исследователя в познании, признание влияния исследователя, приборов и условий на проводимый эксперимент и полученные в ходе него результаты;

- отказ от субстанционализма, т.к. материя неисчерпаема вглубь.

Основные черты постнеклассической науки (с 80-х гг. ХХ в.):

- глобальный эволюционизм: идея эволюции вышла за рамки биологии, естествознание ведет поиск закономерностей и механизмов эволюции на всех уровнях организации материи;

- самоорганизация материальных систем: развитие сложных, открытых, нелинейных, неравновесных систем ведет к переходу их в неустойчивое состояние, выход из которого осуществляется путем перестройки элементов системы, возникает согласование поведения элементов, приводящее в качественно новое состояние с упорядоченной структурой. Поскольку существует множество возможных ходов развития, то выбор одного из них случаен. Порядок возникает из хаоса, случайность встроена в механизм эволюции;

- антропный принцип: наблюдатель осознает себя частью исследуемого мира, активно взаимодействует с наблюдаемым объектом. Поэтому Вселенная такова, какая она есть, потому, что в ней существует человек (наблюдатель);

- плюрализм истины: нет застывшего, неизменного образа объекта;

- антиредукционизм: отказ от возможности объяснить сложное чем-то простым, элементарным. Мир состоит не из элементов-кирпичиков, а из совокупности процессов - вихрей, волн, турбулентных движений, и представляет собой бесконечное многообразие взаимодействующих открытых систем с обратной связью.

- комплексность науки: преобладают процессы интеграции, ведущие к интенсификации междисциплинарных исследований.

Основные понятия темы:

Парадигма (Т. Кун) - признанная научным сообществом модель постановки и решения проблем.

Принцип фальсификации (К. Поппер) - это принцип, позволяющий отличать научное знание от ненаучного, утверждающий принципиальную опровергаемость любой научной теории.

Естественнонаучная картина мира (ЕНКМ) - система важнейших принципов и законов, лежащих в основе объяснения природы как единого целого.

Принцип дальнодействия (Ньютон) - взаимодействие между телами происходит мгновенно на любом расстоянии, без каких-либо материальных посредников.

Принцип редукционизма - сведение закономерностей более высоких форм движения материи к законам простейшей формы - механической.

Принцип детерминизма - признание всеобщей обусловленности явлений и событий. Механистический детерминизм признает необходимость и отрицает случайность в природе. Вероятностный детерминизм рассматривает случайность как форму проявления необходимости.

Принцип близкодействия (Фарадей) - любые взаимодействия передаются полем от точки к точке непрерывно и с конечной скоростью.

Вероятность - количественное выражение (мера) возможности наступления какого-либо события (явления) в конкретных условиях.

Корпускулярно-волновой дуализм - признание двойственной природы объектов микромира, которые одновременно обладают свойствами волны и частицы (корпускулы).

Динамические закономерности характеризуют поведение изолированных, индивидуальных объектов и позволяют установить точно определенную связь между отдельными состояниями объекта, они выражают однозначный характер связи.

Статистические закономерности - результат взаимодействия большого числа элементов и характеризуют их поведение в целом. Иначе их называют законами средних величин.

Глобальный эволюционизм - применение идеи развития ко всей материи, в том числе и Вселенной в целом.

Синергетика - теория самоорганизации.

Научная революция - это интенсивный период развития науки, ведущий к радикальным изменениям в системе знаний, в принципах и методах научного познания.

Тема 4. История естествознания

1. Знание о природе в древних цивилизациях

Тяжелой, полной опасности была жизнь людей в первобытном обществе. Им непрерывно угрожал голод, холод, эпидемии и междоусобные войны. Чтобы обеспечить себя продуктами питания, необходимо было собирать съедобные растения, охотиться на диких зверей, ловить рыбу. Собирательство позволило накапливать знания о свойствах растений и почвы, которые позже сыграли большую роль в распространении земледелия. В процессе охоты древний человек наблюдал за повадками животных. Пещерная живопись свидетельствует о том, что древних интересовало строение тела животных. На стенах пещер сохранились изображения костей, сердца, внутренностей животных. Всё это пригодилось тем, кто позднее начал заниматься скотоводством.

Различные виды знания, приобретаемые первобытными людьми, сохранились в виде ритуалов и мифов. Иначе они не могли быть использованы в первобытном обществе. Любая информация об явлениях природы, культуры, социальной стороне жизни коллектива воспроизводились как в вербальных, так и в ритуально-предметных формах. В мифах запечатлен сложный донаучный опыт культурного развития человечества, причем опыт целиком не религиозный. Наряду с религиозными идеями, культурными обрядами и мистическими ритуалами, в мифах кристаллизуется и позитивный познавательный и практический опыт древних людей.

Многие мифы имели этиологический характер, то есть рассказ о происхождении мира и человека. Этот рассказ не есть объяснение причинных связей, а просто «картинка того, что было». Мифы являются следствием неадекватного отражения сущности явлений в мышлении человека. В них отражены определенные черты объективной реальности, но фрагментарно. В этом аспекте миф не является просто заблуждением. Он дает «чистое» описание некоторой эмпирической совокупности фактов и явлений.

Миф в первобытном обществе составлял мотивацию любого типа деятельности и обычаев, прежде всего ритуалов, являясь важным элементом общественных отношений. Усложнение структуры практики, дифференциация общества обусловили эволюцию мифологии.

Люди древнего каменного века, занимавшиеся присваивающим хозяйством (охота, собирательство), были неразрывно связаны с природой и зависимы от нее. В эпоху нового каменного века возникает производящее хозяйство, сделавшее человека относительно независимым от окружающей природы. В период неолитической революции, продолжавшейся около семи тысячелетий, как подчеркивается в «Хрониках человечества», были заложены материальные и духовные основы культур Месопотамии, Египта, Китая, Японии и древней Америки.

Коренное изменение материальной и духовной сторон жизни людей произошло (после появления в IV тысячелетии до н.э. письменности) в древних рабовладельческих государствах Шумера и Египта. Появление письменности было вызвано необходимостью регулирования в общегосударственных масштабах ирригационного земледелия, вести учет сбора дани, поддерживать связь с правительственными властями и зарубежными вассалами.

Орошение земель, водоснабжение, прокладывание водных путей сообщения, строительство пирамид, храмов и дворцов невозможно без определенного минимума знаний. Носителями этих знаний была каста жрецов. Они накапливали знания в области астрономии, математики, химии, фармакологии, медицины, психологии, использовали гипноз, разрабатывали и тщательно готовили ритуальные действия, чтобы вызвать уважение и страх, возбудить надежду и веру и тем самым эффективнее осуществлять контроль над обществом.

Вавилоняне изобрели систему письменного исчисления в математике, создали замечательную для столь глубокой древности алгебру и зачатки геометрии. Высшим достижением древнее египетской геометрии были вычисления точной формулы объема усеченной пирамиды с квадратным основанием, площадей треугольника, прямоугольника, трапеции, круга.

Развитие наблюдений за планетами привело вавилонян к уяснению правильной последовательности их отдаления от Земли. Важное практическое значение имело установление древними египтянами солнечного календаря, с «жестко закрепленными датами» (в отличие от лунного, месяцы которого свободно «гуляли по сезонам года»).

В древнем Египте впервые определили продолжительность года, здесь возникла медицина в современном значении этого слова. В начале III тысячелетия до н. э. были накоплены знания в области терапии, хирургии, офтальмологии. Во второй половине III тысячелетия до н. э. в Египте появился первый учебник по хирургии. В 2300 году до н. э. был составлен шумерский сборник врачебных рецептов, где в качестве лечебных средств использовались растения.

На протяжении тысячелетий шло непрерывное накопление сведений и наблюдений о процессах и предметах природы: о жизни животных и движении звезд, о развитии растений и свойствах различных материалов. Так возник огромный запас эмпирических знаний о том, как плавить металлы, делать стекло, получать вину и уксус, пользоваться целебными травами, люди узнали очень давно. Древний Китай знал сейсмограф и магнитную иглу, создал бумагу; шумеры придумали гальваническую ванну; майя разработали методы трепанации черепа.

Таким образом, в сакральных цивилизациях наука еще не выделилась специфическую сферу духовной деятельности. Теоретическое мышление, будучи элементом религиозно-этических представлений, не приобрело самостоятельного развития. Здесь происходило переплетение элементов научного знания с мистикой и суеверием (астрономии с астрологией, математики с кабалистикой, медицины с магией). Зачатки математических и других рационально-практических познаний, измерения, счет, наблюдения мореплавателей еще не получили интегрированного выражения в соответствующих теориях.

2. Античная наука о природе

Впервые наука в истории человечества возникает в Древней Греции в VI веке до н. э. В отличие от ряда древних цивилизаций (Египта, Вавилона, Ассирии) именно в культуре Древней Греции обнаруживаются характерные особенности зарождающейся науки. Древнегреческие мыслители были одновременно и философами, и учеными. Господство натурфилософии обусловило такие особенности древнегреческой науки, как абстрактность и отвлеченность от конкретных фактов. Каждый ученый стремился представить все мироздание в целом, совсем не беспокоясь об отсутствии достаточного фактического материала о явлениях природы. Вместе с тем, достижения античных мыслителей в математике и механике навечно вошли в историю науки.

В ранней древнегреческой натурфилософии господствовала идея о некоторых исходных первоначалах, лежащих в основе мироздания. К таким первоначалам относили четыре стихии (воду, воздух, огонь, землю), либо некое мифическое первовещество - апейрон. Но уже в этот период на смену подобным представлениям о мире приходит стройное по тому времени атомистическое учение о природе. Представителями атомизма были Левкипп, Демокрит, Эпикур, а в натурфилософии Древнего Рима - Тит Лукреций Кар. Основные принципы их атомистических воззрений можно свести к следующим положениям:

1. Вся Вселенная состоит из мельчайших материальных частиц - атомов и незаполненного пространства - пустоты.

2. Атомы неуничтожимы, вечны, а потому вся Вселенная существует вечно.

3. Атомы представляют собой мельчайшие, неизменные, непроницаемые и абсолютно неделимые частицы, которые находятся в постоянном движении, изменяют свое положение в пространстве.

4. Различаются атомы по форме, величине, тяжести и т. д.

5. Все предметы материального мира образуются из атомов различных форм и различного порядка их сочетаний.

Одним из величайших ученых и философов античности был Аристотель. В круг его научных интересов входили математика, физика, астрономия, биология. В истории науки Аристотель известен как автор космологического учения, которое оказало огромное влияние на миропонимание многих последующих столетий. Космология Аристотеля - это геоцентрическое воззрение: Земля, имеющая форму шара, неподвижно пребывает в центре Вселенной. Вокруг Земли распределена вода, затем воздух, затем огонь. Огонь простирается до орбиты Луны - первого небесного тела. Небесные тела вращаются вокруг Земли по круговым орбитам, они прикреплены к материальным, сделанным из эфира, вращающимся сферам. Космология Аристотеля включала представление о пространственной конечности мироздания. В этой конечной протяженности космоса расположены твердые кристально-прозрачные сферы, на которых неподвижно закреплены звезды и планеты. Их видимое движение объясняется вращением указанных сфер. С крайней сферой соприкасается Перводвигатель Вселенной, под ним Аристотель понимал Бога.

Историческая заслуга Аристотеля в том, что он стал основателем системы знаний о природе - физики. Центральное понятие аристотелевской физики - понятие движения. Аристотель разработал первое в истории науки учение о движении - механику. Все механические движения он разбил на две большие группы: движение небесных тел в надлунном мире (круговое движение) и движение тел в подлунном мире (насильственные и естественные). Аристотель высказывал интересные идеи и в биологии. Он не только описывал мир живого, он заложил традицию систематизации видов животных. Он первый поставил классификацию животных на научную основу, группируя виды не только по их сходству, но и по родству. Всех животных Аристотель подразделил на кровяных и бескровных. Такое деление соответствует современному делению на позвоночных и беспозвоночных. Аристотель вводит в биологию понятие аналогичных и гомологичных частей тела, идею о сходстве путей эмбриогенеза у животных и человека, понятие «лестницы существ», то есть расположения живых существ на определенной шкале и т.д.

Геоцентрическая космология Аристотеля была впоследствии математически оформлена и обоснована Клавдием Птолемеем (90-168). Птолемей по праву считается одним из крупнейших ученых античности. Он серьезно занимался математикой, увлекался географией, много времени посвящал астрономическим наблюдениям. Главный труд Птолемея - «Математическая система». Греческий оригинал был утерян, но сохранился его арабский перевод, который много позднее, уже в XII веке был переведен на латынь. Он существенно дополнил и уточнил теорию движения Луны, усовершенствовал теорию затмений. Птолемей разработал математическую теорию видимого движения планет, которая основывалась на следующих постулатах: шарообразность Земли, удаленность от сферы звезд, равномерность и круговой характер движений небесных тел, неподвижность Земли, центральное положение Земли во Вселенной. Теория Птолемея позволяла предвычислять сложные петлеобразные движения планет (их ускорения и замедления, состояния и попятные движения). На основе созданных Птолемеем астрономических таблиц положение планет вычислялось с весьма высокой по тем временам точностью (погрешность менее 10''). В течение длительного времени система Птолемея была не только высшим достижением теоретической астрономии, но и ядром античной картины мира.

Геоцентрическая система мира Аристотеля-Птолемея просуществовала чрезвычайно долго - вплоть до опубликования знаменитого труда Н. Коперника, заменившего эту систему гелиоцентрической.

Древнегреческая натурфилософия прославилась вкладом ее представителей в формирование и развитие математики. Прежде всего следует отметить знаменитого древнегреческого мыслителя Пифагора. На счету этого античного ученого имеется целый ряд научных достижений. К их числу помимо «теоремы Пифагора» относится открытие того факта, что отношение диагонали и стороны квадрата не может быть выражено целым числом и дробью. Тем самым в математику было введено понятие иррациональности.

Одним из крупнейших ученых-математиков античности был Евклид, живший в III веке до н. э. В своем объемистом труде «Начала» он привел в систему все математические достижения того времени. Созданный Евклидом метод аксиом позволил ему построить здание геометрии, которая по сей день носит его имя.

Известным ученым, математиком и механиком античности был Архимед (287-212 до н. э.). Он решил ряд задач по вычислению площадей поверхностей и объемов, определил значение числа р (представляющего собой отношение длины окружности к своему диаметру). Архимед ввел понятие центра тяжести и разработал методы его определения для различных тел, дал математический вывод законов рычага. Ему приписывают «крылатое» выражение: «Дайте мне точку опоры, и я сдвину Землю». Архимед положил начало гидростатике, которая нашла широкое применение при проверке изделий из драгоценных металлов и определении грузоподъемности кораблей. Широкое распространение получил закон Архимеда, касающийся плавучести тел. Научные труды Архимеда имели выход и на практику. Ему принадлежат многочисленные изобретения: так называемый «архимедов винт» (устройство для подъема воды на более высокий уровень), различные системы рычагов, блоков, винтов для поднятия больших тяжестей, военные метательные машины. Архимед был одним из последних представителей естествознания Древней Греции.

3. Эпоха Средневековья: религиозная картина мира и естественнонаучное познание

После расцвета античной культуры на европейском континенте наступил длительный период застоя и даже регресса - отрезок времени более 1000 лет, который принято называть Средневековьем. Этот упадок объяснялся все убыстряющимся разложением рабовладельческого общества, которое сопровождалось большими потрясениями в Европе. В образовавшихся государствах жизнь ушла в деревню. Среди самых высших слоев общества царило глубокое невежество. Единственными очагами грамотности были монастыри.

Особенности феодальной жизни привели к тому, что прямые наследники культуры древних греков возвратились к самым примитивным представлениям о природе. «Небо повисло над Землей и сжимало ее в ужасных объятиях».

Культура Средневековья не знала науки в строгом понимании. Астрология, алхимия, натуральная магия представляли собой сплав априоризма, умозрительности и грубого наивного эмпиризма. Единственно возможным способом научно - теоретического освоения мира стала схоластическая натурфилософия. В соответствии с интерпретаторским характером схоластики сложились основные методы средневековой «науки»: компиляция; систематизация; классификация; комментарий и универсальные способы выражения средневековой учености: энциклопедия; словник; сумма.

В начале VII века Исидор Севильский (ок.560 - 636 гг.) в 20 книгах «Этимологии» (своеобразной энциклопедии раннего средневековья) изложил сведения по медицине, естествознанию, геометрии и т.п.

В VIII веке аббат Фульдского монастыря Грабан (Рабан) Мавр выпустил энциклопедический сборник «de Universo libri XXII», в котором были собраны сведения из многих наук, но они не были оригинальными, а почти полностью представляли собой выписки из трактатов античных ученых.

Наряду с ними широкое распространение получил алхимический рецепт как особая форма познавательно-практического освоения действительности.

«Огоньком» в средневековой тьме называют арабский Восток, столица которого становится в начале IX века центром научной деятельности. В VII и особенно IX - X веках арабские ученые сделали важные открытия в области геометрии, тригонометрии, астрономии и географии. Крупнейшим математиком и астрологом IX века был Сабит Ибн Корра. Именно в его переводах дошли до нас сочинения Архимеда, которые сохранились в греческом оригинале. Знание античных медиков осмыслил таджикский мыслитель Абу-Али Ибн Сина (Авиценна) и объединил их с медицинскими предписаниями своего времени в «Каноне лечебной науки». Здесь затрагивались также вопросы астрономии и минералогии.

Фундаментальные работы по математике, астрономии, физике, ботанике, географии, общей геологии и минералогии создал ученый-энциклопедист, современник Авиценны, Абу-Рейхан аль Бируни. Мыслитель допускал возможность движения Земли вокруг Солнца. В области минералогии и геологии он впервые установил плотность и удельный вес многих минералов и металлов.

С конца XI века намечаются некоторые сдвиги в изучении природы на западе Европы. Они были вызваны серьезными переменами в экономике. К этому времени повышается эффективность сельского хозяйства, возникают ремесла, развивается торговля, усиливается рост городов. Крестовые походы способствует знакомству Европы с культурными достижениями Востока.

В XII-XIII вв. европейская научная литература обогатилась большим числом латинских переводов с арабского и греческого языков. Стали доступными сочинения Евклида, Архимеда, Птолемея, Аль-Хорезми, Сабита Ибн Корры, Ибн Сины.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21