- •В. В. Горбачев концепции современного естествознания
- •Глава 1
- •Владимир Иванович Вернадский
- •1.1.1. Программа Платона
- •1.1.2. Представления Аристотеля
- •1.1.3. Модель Демокрита
- •.1.2. Проблемы естествознания на пути познания мира
- •1.2.1.Физический рационализм
- •1.2.2. Методы познания
- •1.2.3. Целостное восприятие мира
- •1.2.4. Физика и восточный мистицизм
- •1.2.5. Взаимосвязь естественных и гуманитарных наук
- •Верп ер Гейзенберг
- •1.2.6. Синергетические представления
- •1.2.7. Универсальный принцип естествознания — принцип дополнительности Бора
- •Нильс Бор
- •Глава 2 механика дискретных объектов я. Смородстнский
- •2.1. Трехмерность пространства
- •2.2. Пространство и время
- •Исаак Ньютон
- •2.3. Особенности механики Ньютона
- •2.4. Движение в механике
- •2.5. Законы Ньютона — Галилея
- •2.6. Законы сохранения
- •2.7. Принципы оптимальности
- •2.8. Механическая картина мира
- •Глава 3 физика полей
- •3.1. Определение понятия поля
- •3.2. Законы Фарадея — Максвелла для электромагнетизма
- •3.3. Электромагнитное поле
- •3.4. Гравитационное поле
- •3.5. Электромагнитная картина мира
- •4.1. Физические начала специальной теории относительности (сто)
- •4.1.1. Постулаты а. Эйнштейна в сто
- •4.1.2. Принцип относительности г. Галилея
- •4.1.3. Теория относительности и инвариантность времени
- •4.1.4. Постоянство скорости света
- •4.1.5. Преобразования г. Лоренца
- •4.1.6. Изменение длины и длительности времени в сто
- •4.1.7. «Парадокс близнецов»
- •4.1.8. Изменение массы в сто
- •4.2. Общая теория относительности (ото)
- •4.2.1. Постулаты ото
- •4.2.2. Экспериментальная проверка ото
- •4.2.3. Гравитация и искривление пространства
- •Глава 5
- •5.1. Описание процессов в микромире
- •5.2. Необходимость введения квантовой механики
- •5.3. Гипотеза Планка
- •Макс Планк
- •5.4. Измерения в квантовой механике
- •Вольфганг Паули
- •5.6. Квантовая механика и обратимость времени
- •5.7. Квантовая электродинамика
- •Глава 6 физика вселенной с. Вайнберг
- •6.1. Космологическая модель а. Эйнштейна — а.А. Фридмана
- •6.2. Другие модели происхождения Вселенной
- •6.2.1. Модель Большого Взрыва
- •Георгий Антонович Гамое
- •6.2.2. Реликтовое излучение
- •6.2.3. Расширяется или сжимается Вселенная?
- •6.2.4. Сценарий развития Вселенной после Большого Взрыва
- •6.3. Современные представления об элементарных частицах как первооснове строения материи Вселенной
- •6.3.1. Классификация элементарных частиц
- •6.3.2. Кварковая модель
- •6.4. Фундаментальные взаимодействия и мировые константы
- •6.4.1. Мировые константы
- •6.4.2. Фундаментальные взаимодействия и их роль в природе
- •6.4.3. Из чего же состоит вещество Вселенной?
- •6.4.4. Черные дыры
- •6.5. Модель единого физического поля и многомерность пространства—времени
- •6.5.1. Возможность многомерности пространства
- •6.6. Устойчивость Вселенной и антропный принцип
- •6.6.1. Множественность миров
- •6.6.2. Иерархичность структуры Вселенной
- •10 Рис. 6.6. Масштабы Вселенной
- •6.7. Антивещество во Вселенной и антигалактики
- •6.8. Механизм образования и эволюции звезд
- •6.8.1. Протон-протонный цикл
- •6.8.2. Углеродо-азотный цикл
- •6.8.3. Эволюция звезд
- •6.8.4. Пульсары
- •6.8.5. Квазары
- •Глава 7
- •7.1. Неравновесная термодинамика и синергетика
- •7.2. Динамика хаоса и порядка
- •7.3. Модель э. Лоренца
- •7.4. Диссипативные структуры
- •7.5. Ячейки Бенара
- •7.6. Реакции Белоусова — Жаботинского
- •7.7. Динамический хаос
- •7.8. Фазовое пространство
- •7.9. Аттракторы
- •7.10. Режим с обострением [
- •7.11. Модель Пуанкаре описания изменения состояния системы
- •7.12. Динамические неустойчивости
- •7.13. Изменение энергии при эволюции системы
- •7.14. Гармония хаоса и порядка и «золотое сечение»
- •Леонардо да Винчи
- •7.15. Открытые системы
- •7.16. Принцип производства минимума энтропии
- •Глава 8
- •8.1. Симметрия и законы сохранения
- •8.2. Симметрия—асимметрия
- •8.3. Закон сохранения электрического заряда
- •8.4. Зеркальная симметрия
- •8.5. Другие виды симметрии
- •8.6. Хиральность живой и неживой природы
- •8.7. Симметрия и энтропия
- •Глава 9 современная естественно-научная картина мира с позиции физики р. Фейнман
- •9.1. Классификация механик
- •9.2. Современная физическая картина мира
- •Часть вторая физика живого и эволюция природы и общества
- •Глава 10
- •Глава 11
- •11.1. Термодинамические особенности развития живых систем
- •11.1.1. Роль энтропии для живых организмов
- •11.1.2. Неустойчивость как фактор развития живого
- •11.2. Энергетический подход к описанию живого
- •11.2.1. Устойчивое неравновесие
- •11.3.1. Иерархия уровней организации живого
- •11.3.2. Метод Фибоначчи как фактор гармонической самоорганизации
- •11.3.3. Физический и биологический методы изучения природы живого
- •11.3.4. Антропный принцип в физике живого
- •11.3.5. Физическая эволюция л. Больцмана и биологическая эволюция ч. Дарвина
- •11.4.1. Физические модели в биологии
- •11.4.2. Физические факторы развития живого
- •11.5. Пространство и время для живых организмов
- •11.5.1. Связь пространства и энергии для живого
- •11.5.2. Биологическое время живой системы
- •11.5.3. Психологическое время живых организмов
- •11.6. Энтропия и информация в живых системах
- •11.6.1. Ценность информации
- •11.6.2. Кибернетический подход к описанию живого
- •11.6.3. Роль физических законов в понимании живого
- •Глава 12
- •12.1. От атомов к протожизни
- •12.1.1. Гипотезы происхождения жизни
- •12.1.2. Необходимые факторы возникновения жизни
- •12.1.3. Теория абиогенного происхождения жизни а.И. Опарина
- •12.1.4. Гетеротрофы и автотрофы
- •12.2.2. Аминокислоты
- •12.2.3. Теория химической эволюции в биогенезе
- •12.2.4. Теория молекулярной самоорганизации м. Эйгена
- •12.2.5. Циклическая организация химических реакций и гиперциклы
- •12. 3. Биохимические составляющие живого вещества
- •12.3.1. Молекулы живой природы
- •12.3.2. Мономеры и макромолекулы
- •12.3.3. Белки
- •12.3.4. Нуклеиновые кислоты
- •12.3.5. Углеводы
- •12.3.6. Липиды
- •12.3.7. Роль воды для живых организмов
- •12.4. Клетка как элементарная частица молекулярной биологии
- •12.4.1. Строение клетки
- •12.4.2. Процессы в клетке
- •12.4.4. Фотосинтез
- •12.4.5. Деление клеток и образование организма
- •12.5. Роль асимметрии в возникновении живого
- •12.5.1. Оптическая активность вещества и хиральность
- •12.5.2. Гомохиральность и самоорганизация в живых организмах
- •Глава 13 физические принципы воспроизводства и развития живых систем
- •13.1. Информационные молекулы наследственности
- •13.1.2. Гены и квантовый мир
- •13.2. Воспроизводство и наследование признаков
- •13.2.2. Законы генетики г. Менделя
- •13.2.3. Хромосомная теория наследственности
- •13.3. Процессы мутагенеза и передача наследственной информации
- •13.3.1. Мутации и радиационный мутагенез
- •13.3.2. Мутации и развитие организма
- •13.4. Матричный принцип синтеза информационных макромолекул и молекулярная генетик
- •13.4.1. Передача наследственной информации через репликации
- •13.4.2. Матричный синтез путем конвариантной редупликации
- •13.4.3. Транскрипция *
- •13.4.6. Новый механизм передачи наследственной информации и прионные болезни
- •Глава 14 физическое понимание эволюционного и индивидуального развития организмов Отличить живое от неживого легче всего на рынке: за живую и дохлую лошадь дают разную цену.
- •14.1. Онтогенез и филогенез. Онтогенетический и популяционный уровни организации жизни
- •14.1.1. Закон Геккеля для онтогенеза и филогенеза
- •14.1.2. Онтогенетический уровень жизни
- •14.1.3. Популяции и лопуляционно-видовой уровень живого
- •14.2. Физическое представление эволюции
- •14.2.1. Синтетическая теория эволюции
- •14.2.4. Живой организм в индивидуальном и историческом развитии
- •14.2.5. Геологическая эволюция и общая схема эволюции Земли по н.Н. Моисееву
- •14.3. Аксиомы биологии
- •14.3.1. Первая аксиома
- •14.3.3. Третья аксиома
- •14.3.4. Четвертая аксиома
- •14.3.5. Физические представления аксиом биологии
- •14.4. Признаки живого и определения жизни
- •14.4.1. Совокупность признаков живого
- •14.4.2. Определения жизни
- •14.5. Физическая модель демографического развития с.П. Капиц
- •Глава 15 физические и информационные поля биологических структур
- •15.1. Физические поля и излучения функционирующего организма человека
- •15.1.1. Электромагнитные поля и излучения живого организма
- •15.1.2. Тепловое и другие виды излучений
- •15.2. Механизм взаимодействия излучений человека с окружающей средой
- •15.2.1. Электромагнитное и ионизирующее излучения
- •15.2.2. Возможности медицинской диагностики и лечения на основе излучений из организма человека
- •15.3.1. Физические процессы передачи информационного сигнала в живом организме
- •15.3.2. Физическая основа памяти
- •15.3.3. Человеческий мозг и компьютер
- •Глава 16 физические аспекты биосферы и основы экологии
- •16.1. Структурная организованность биосферы
- •16.1.1. Биоценозы
- •16.1.2. Геоценозы и биогеоценозы. Экосистемы
- •16.1.4. Биологический круговорот веществ в природе
- •16.1.5. Роль энергии в эволюции
- •16.2.1. Живое вещество
- •16.2.2. Биогеохимические принципы в.И. Вернадского
- •16.3.1. Основные этапы эволюции биосферы
- •16.3.3. Преобразование биосферы в ноосферу
- •16.4. Физические факторы влияния Космоса на земные процессы
- •16.4.1. Связь Космоса с Землей
- •Александр Леонидович Чижевский
- •16.5.1. Увеличение антропогенной нагрузки на окружающую среду
- •16.6.1. Оценки устойчивости биосферы
- •16.6.2. Концепция устойчивого развития и необходимость экологического образования
- •Часть третья концепции естествознания в гуманитарных науках
- •Глава 17 общие естественнонаучные принципы и механизмы в эволюционной картине мира
- •17.1. Основные принципы универсального эволюционизма
- •17.2. Универсальный эволюционизм и методология применения дарвиновской триады в эволюции сложных систем любой природы
- •17.3. Универсальный эволюционизм и синергетика
- •17.4. Современный рационализм и универсальный эволюционизм
- •17.5. Физическое понимание теории пассионарности л. Н. Гумилева
- •Глава 18
- •18.1. Возникновение информационного общества
- •18.2. Глобализация и устойчивое развитие
- •18.3. Социосинергетика
- •18.4. Цивилизация и синергетика
- •18.5. Глобализация и синергетический прогноз развития человечества
- •Глава 19
- •19.1. Физические модели самоорганизации в экономике
- •19.2. Экономическая модель длинных волн н. Д. Кондратьева
- •19.3, Обратимость и необратимость процессов в экономике
- •19.4. Синергетические представления устойчивости
- •19.5. Физическое моделирование рынка
- •19.7. Модель колебательных процессов в экономике
- •19.8. Эволюционный менеджмент
- •Заключение эволюционно-синергетическая парадигма: от целостного естествознания к целостной культуре
- •1. Ньютоновские представления о времени и пространстве20-
- •3. Золотая пропорция как критерий гармонии22
- •4. Синергетическая парадигма23
- •5. Роль воды в природе и живых организмах24
- •6. Влияние радиационных воздействий на экологию25
- •Концепции современного естествознания
1. Ньютоновские представления о времени и пространстве20-
В работах Ньютона раскрывается методология его представлений о природе. Ньютон был убежден в существовании материи, пространства и времени, в существовании объективных законов мира, доступных человеческому познанию. Своим стремлением свести все к механике Ньютон ввел понятие механистического материализма (механицизм). Несмотря на свои огромные достижения в области естествознания, он глубоко верил в Бога и очень серьезно относился к религии. Он считал, что «мудрость Господня открывается одинаково в строении природы и в священных книгах. Изучать то и другое — дело благородное». Ньютон был автором «Толкования на книгу пророка Даниила», «Апокалипсиса», «Хронологии». Для него не было конфликта между наукой и религией, в его мировоззрении уживалось и то, и другое [75].
Во взглядах на пространство и время Ньютон исходил из того, что в практике люди познают пространство и время путем измерения пространственных отношений между телами и временных отношений между процессами. Выработанные таким путем понятия пространства и времени Ньютон называет относительными. Он допускает, что в природе существуют не зависящие от этих отношений абсолютные пространство и время. Пространство и время, по Ньютону, не зависят от материи и материальных процессов, что не согласуется с представлениями физики XX века. Поскольку материя у Ньютона является инертной и не способной к самодвижению, пустое абсолютное пространство как бы безразлично к материи, т. е. не связано со временем и его свойства не зависят от наличия или отсутствия в нем материальных объектов, то в качестве первоисточника движения он признает «первый толчок» от Бога.
Заметим, что в соответствии со своим мировоззрением Ньютон рассматривал бесконечное и вечное пространство как проявление божественной сущности. Таким образом, пространство у Ньютона — субстанция сотворенного физического мира. Абсолютное пространство является физическим выражением бесконечности и божественности всеприсутствия [68]. Ньютоновское пространство является трехмерным, непрерывным, бесконечным, однородным, изотропным. Пространственные отношения описываются геометрией Евклида.
Ньютон указал, по словам Эйнштейна, пути мышления, экспериментальных исследований и практических построений, был исключительно изобретателен в нахождении математических и физических доказательств. Он был самой судьбой поставлен на поворотном пункте умственного развития человечества. Современная физика не отбросила механику Ньютона, она только установила границы ее применимости.
2. Антропный принцип (АП)21
Применение АП показало, что пределы изменения параметров, определяющие необходимые условия, очень узки: достаточно небольшого изменения параметров — и жизнь во Вселенной становится невозможной. Исключительно тонкая подстройка глобальных свойств нашей Вселенной к условиям, в которых становится возможным существование жизни и человека, — важный результат применения АП. При этом обнаружилась поразительная взаимосогласованность фундаментальных констант и астрономических свойств Вселенной, демонстрирующая глубокую целесообразность и гармонию физических законов. Возникло понимание того, что эта взаимосогласованность параметров объективно присуща миру, и АП помогает вскрыть эту объективную реальность.
Использование АП с позиций современной астрофизики, космологии и философии может считаться почти единственной систематической попыткой научно объяснить кажущуюся таинственной структуру физического мира. АП вводит в физику новые ощущения, не свойственные ей как классической науке. Роль человека как наблюдателя, соучастника эксперимента или изучения объекта становится неустранимой, является фундаментальным представлением. Таким образом, АП становится «стыковочным узлом» между гуманитарным и естественнонаучным подходом к изучению мира, придавая «человекомерность» не только проблемам внеземных цивилизаций, но и в целом физической науке.
Как указывал современный философ-космолог В. В. Казю- тинский, «выявляется глубочайшая связь человека и Вселенной и снова, еще в одном аспекте, подчеркивается «человекомерность» объектов астрономического исследования» [83]. Такой взгляд всегда был близок гуманитарным представлениям:
«Человек есть сумма мира, сокращенный конспект его. Мир есть раскрытие человека, его проекция» [отец П. Флоренский (1882-1937)].
Применение АП позволяет еще раз вернуться к проблеме SETI [32, 55, 67, 79].
Обнаружение любой жизни вне Земли, особенно разумной, могло бы иметь огромное значение. Поэтому уже давно предпринимаются попытки обнаружить и установить контакт с другими цивилизациями. В 1974 г. в США была запущена автоматическая межпланетная станция «Пионер-10». Несколько лет спустя она покинула пределы Солнечной системы. Вероятность того, что через многие миллиарды лет неведомые нам высокоцивилизованные инопланетные существа обнаружат «Пионер-10», ничтожно мала, но на этот случай внутри станции заложена стальная пластинка с выгравированными на ней рисунком и символами, которые дают минимальную информацию о земной цивилизации. Изображение составлено таким образом, чтобы разумные существа, нашедшие его, смогли определить положение Солнечной системы в Галактике и догадались бы о наших намерениях.
Анализ возможности связи с другими мирами показал, что в качестве естественного и практически осуществимого канала связи между цивилизациями, разделенными межзвездными расстояниями, должны быть использованы электромагнитные волны. Очевидное преимущество такого типа связи — распространение сигнала с максимально возможной в природе скоростью, равной скорости распространения электромагнитных волн, и концентрация энергии в пределах сравнительно небольших телесных углов без сколько-нибудь значительного рассеяния. Главными недостатками такого метода являются маленькая мощность принимаемого сигнала и сильные помехи, возникающие из-за огромных расстояний и космических излучений. Сама природа как бы подсказала нам, что передача должна идти на длине волны 21 см (длина волны излучения свободного водорода). При этом потери энергии сигнала будут минимальны, а вероятность приема сигнала внеземной цивилизацией гораздо больше, чем при случайно взятой длине волны. Предполагалось, что и ожидать сигналы из космоса мы должны были бы на той же волне.
Однако несмотря на более чем полувековой период исследований по программе поиска внеземных цивилизаций, начиная с работ известного российского астрофизика И. С. Шкловского (1916—1985), однозначного контакта с другими мирами не обнаружено. Это связано не только со значительными техническими трудностями, но и осознанием того, что работы по этой тематике — сложная междисциплинарная проблема, включающая как технические, так и естественнонаучные, философские, социальные и гуманитарные аспекты.
С. И. Шкловский пишет [32]: «Имеющиеся данные совокупности наук о Земле (включая биологические и гуманитарные) исключают возможность посещения или колонизации нашей планеты представителями каких бы то ни было внеземных цивилизаций». По словам М. Харта, если бы в Галактике существовали другие разумные существа, они за сравнительно короткое время изучили бы и заселили всю Галактику, включая Землю. Но поскольку отсутствие внеземлян на нашей планете достаточно очевидно, то и был сделан вывод, что земная цивилизация — первая и единственная в Галактике.
В 1969 г. известным российским космологом и астрофизиком Н. С. Кардашевым был сформулирован так называемый астро- социологический парадокс: «Большая вероятность полной цивилизации Вселенной и отсутствие в настоящее время каких-либо наблюдаемых проявлений космической деятельности разумных существ». Более лаконично это же выразил в 1944 году известный итальянский физик Э. Ферми (1901—1954): «Где же хоть что- нибудь?»
Более того, позднее Н. С. Кардашев подчеркивал, что расширение наблюдаемой области Вселенной может быть результатом сознательной деятельности суперцивилизаций.
Как отмечал российский астрофизик Ю. Н. Ефремов [79], вполне понятно величайшее значение не только для науки, но и для всей земной цивилизации установления хотя бы самого факта существования внеземного разума и, тем более, информационного контакта с ним. Однако то, что этого не произошло до сих пор, может означать, например, неизбежность гибели «в исторически короткие сроки» всего человеческого рода как носителя одной из обреченных на исчезновение технологических цивилизаций.
Разброс возрастов звезд (и возможных цивилизаций) в миллиарды лет, на семь порядков превышающий характерное время развития науки и техники на Земле, позволяет предположить, что общий диапазон времени, когда возможно взаимное понимание — или хотя бы только осознание наличия другого разума, — может быть очень коротким. Эти братские цивилизации могут быть очень далеки друг от друга в пространстве и времени. Это заставляет расширять всемерно сферу поисков редчайших цивилизаций, находящихся на близкой к нашей стадии развития.
Но такие цивилизации вряд ли будут посылать альтруистические безответные сигналы в пространство. Надо надеяться в первую очередь на возможность перехвата радиосвязи между цивилизациями, находящимися достаточно близко друг от друга, для оперативного обмена информацией. Это может означать перспективность поисков сигналов из ближайших достаточно старых рассеянных скоплений (Солнце находится внутри короны одного из таких скоплений).
Наличие далеко обогнавших нас цивилизаций может предполагаться по каким-то» результатам их деятельности, которым, однако, в соответствии с презумпцией естественности, мы ищем и должны искать физическое объяснение. Это должны быть, очевидно, весьма редкие структуры или явления. На следующей ступени развития внеземной разум может существовать за горизонтом нашего познания, в формах, вообще пока нам недоступных или таких, которые мы с неизбежностью будет интерпретировать как природные явления и объекты. Проблема внеземного интеллекта — это также и проблема перспектив и ограниченности человеческого знания [55].
