- •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
1.2.3. Целостное восприятие мира
Сейчас возникла необходимость преодолеть разрыв между естественно-научным и гуманитарным подходами различных наук и более того — объединить их на основе холистического, целостного восприятия мира в концепции современного естествознания. Мысль о единении науки и искусства высказал еще в XIX в. Г. Флобер: «Чем дальше, тем Искусство становится более научным, а Наука более художественной; расставшись у основания, они встретятся когда-нибудь на вершине
И то и другое объединяет творческий характер деятельности человека в этих областях. Две культуры — культуру естествознания с доминантой научного метода и гуманитарную культуру (искусство) не смогла объединить и философия, она не смогла стать мостом между ними. К тому же хорошо известно, что в России настороженно относятся к официальной философии: воинствующий материализм в равной степени подавлял как науку, так и искусство. В целом и раньше наука страдала от церковного догматизма (Дж. Бруно (1548—1600)) и различных спекуляций, а затем от утилитарно-рассудочного техницизма и позитивизма нашего времени. Причем после Хиросимы и Чернобыля в среде гуманитариев возник устойчивый антинаучный синдром. Заметим также, что естественно-научному подходу было присуще логическое (линейное) мышление, а гуманитарному, интуитивному — нелинейное мышление.
Многие проблемы человечества могли бы быть решены на основе гармонизации частей изначально единой культуры и целостного восприятия мира, как, например, это было в античной культуре Греции и Рима или присуще еще Аристотелю и натурфилософии, но уже на новом уровне развития. Сегодня необходимо привнести в науку, в том числе и в физику, нравственные, этические и даже эстетические начала. «Наука без совести разрушает душу», сказал французский писатель Ф. Рабле (1494—1553). Физики шутят: «Чем бо/iee красива и стройна теория или отдельная формула, тем она вернее». Бытует и другое шутливое выражение: чем больше различие между экспериментом и теорией, тем ближе автор исследования к Нобелевской премии. Но это иллюстрирует уже другое положение в науке: если этот разрыв есть, значит намечается новое осмысление, скачок в наших познаниях, рождается новая парадигма — а это в конечном счете всегда должно быть поощрено. А английский физик П. Дирак (1902— 1984) по этому поводу сказал: «Красота уравнений важнее, чем их согласие с экспериментом», а В. Гейзенберг добавил: «Проблеск прекрасного в точном естествознании позволяет распознать великую взаимосвязь явлений еще до детального понимания, до того, как она может быть рационально доказана».
1.2.4. Физика и восточный мистицизм
Нравственные начала характерны для тысячелетних традиций религиозно-философских течений Запада и Востока в опыте единения человека с природой и Космосом. Современное естествознание находит много общего между квантовой физикой и восточным мистицизмом. Как отмечал Ф. Капра в своей книге «Дао физики» [11], которая по своему содержанию является прекрасным пособием по концепции современного естествознания: «Осознание глубокой взаимосвязи современной физики и восточных мистических учений — еще один шаг к выработке нового взгляда на действительность при условии основательного пересмотра наших ценностей, представлений и мыслей». Эта общность состоит в том, что и в восточной религиозной философии, и в квантовой физике, описывающей микромир, трудно передать словами свои ощущения и наблюдения. В. Гейзенберг [53, 54], один из основателей квантовой механики, говорил: «Сложнее всего говорить на обычном языке о квантовой механики, непонятно, какие слова надо употреблять вместо математических символов. Ясно только одно: понятия обычного языка не подходят для описания строения атома».
Более, того, и в целом в физике понятия, выражаемые вербаль- но в физической литературе, зачастую утратили свою однозначность [130].
Восточный мистицизм утверждает, что реальность не может быть передана словами, не может быть объектом рефлексии или передаваемого знания. «Дао, которое может быть выражено словами, не есть вечное Дао» (JIao-Цзы). Дзэнское изречение гласит: «В тот момент, когда ты заговариваешь о чем-то, ты не достигаешь цели». Эта мысль совпадает со словами Ф. Тютчева (1803— 1873) в стихотворении «Silentium» («Молчание»):
Как сердцу высказать себя?
Другому как понять тебя?
Поймет ли он, как ты живешь?
Мысль изреченная есть ложь.
Перефразируя отечественного физика-теоретика JI. Д. Ландау (1908—1968), можно даже сказать: нельзя говорить все, что знаешь. «Кто знает — не говорит, кто говорит — не знает» (Лао-Цзы).
Мистики вообще считают главным восприятие действительности, а не ее описание. Для такого понимания они используют методику «коан» — тщательно продуманных парадоксальных задач, цель которых подготовить ученика к невербальному восприятию реальности. Примером такого коана может служить вопрос: «Что означает хлопок ладонью одной руки?» Ученик мистика дал через год такой ответ: «Это звучание тишины». Одно из основных положений восточного мистицизма состоит в том, что все используемые для описания природы понятия ограничены, они являются не свойствами действительности, как нам кажется, а продуктами мышления — частями карты, а не местности. И поскольку проще иметь дело с нашими представлениями о реальности, чем с самой реальностью, человек, как правило, смешивает одно с другим и принимает свои символы и понятия за
Выдающийся китайский философ Лао-Цэы жил в IV—III вв. до н.э. Настоящее его имя Ли Эр. Лао-Цэы в переводе с китайского означает «старый Учитель», но может переводиться и как «старый ребенок». Он родился в государстве Чу (современная провинция Хэнань в Северном Китае). Некоторое время служил летописцем (архивариусом) у правителя государства в эпоху Чжоу Предполагается, что прожил более 160 лет, по некоторым источникам — даже более 200 лет, ибо считается, что при исследовании Дао достиг долголетия. Он является автором древнекитайского философского трактата «Дао де цзин» («Каноническая книга о Дао и Дэ») и тем самым основателем одного из направлений древнекитайской философии — даосизма. Дао — сложное философское понятие и имеет в даосизме универсальный онтологический смысл: переопричина Вселенной, ее таинственная закономерность; целостность жизни, присутствующая во всем, не познаваемая разумом и не выражаемая в словах, а также путь (дословный перевод Дао с китайского), сутью которого являются нравственное поведение и основанный на морали социальный порядок. Один и тот же иероглиф «дао» обозначал в древнекитайской культуре закон, истину и нравствен-
реальность. Как отмечала в своих работах Т. П. Григорьева (163J, согласно восточным учениям синтоизма, лаосизма и буддизма мир существует не для того, чтобы его изучали, а для того, чтобы его переживали, извлекали удовольствие из общения с ним. В духе такого мировоззрения ставились лишь задачи, которые позволяли бы осознать явления и понятия, не вычленяя их из целого, не нарушая всеобщих связей и гармонии. В то время как традиция европейской культуры противоположна — расчленить общее на части, изучить их в отдельности и затем соединить вместе.*5
Лао-Цзы
ный жизненный путь. Когда ученики китайского мыслителя Кон- \ фуция (551—479 до н.э.) спрашивали у него, как понимать «дао», то он каждому давал разные ответы, поскольку каждый из его учеников прошел разный путь нравственного совершенствования.
Смысл учения Лао-Цзы — это преобразование и исправление себя при недеянии и покое. Существенным моментом учения было таиться и не иметь имени. Приведем еще несколько выдержек из его трактата «Дао де цзин», написанного по просьбе стража на пограничной заставе, когда Лао-Цзы покидал государство Чу. Этот трактат насчитывает 5 тысяч слов и разъясняет смысл учения Лао-Цзы о Дао и добродетели. Эти мысли созвучны и нам при изучении природы и общества:
«Лучшее знание — это незнание о том, что ты что-то знаешь».
кСловами удерживают смысл, постигая же его, их забывают. Как мне найти человека, который забыл бы про слова, и с ним поговорить» (последователь Лао-Цзы и классик даосизма Чжуан-Цзы).
«Когда учатся, имеют каждый день прибыток, а занимаясь Дао, ежедневно терпят умаление».
«Кто много обещает, тому мало доверяют. Большая легкость оборачивается большим затруднением».
«Нет красоты в правдивом слове, нет правды в сказанном красиво. Кто добр, не спорит, кто спорит, тот не добр. Пониманию чужда ученость, ученость далека от понимания».
J
ния на уровне интуиции. Это, кстати, хорошо осознается учеными и часто «используется» в их практике. При этом оценка Дао тоже носит нравственный характер: *Если путь (Дао), по которому идешь, обладает сердцем, то он хорош, если нет, — он бесполезен». Даже к объективным сущностям движения и времени Лао-Цзы применяет такую же нравственную оценку — «добро движения есть время». Восточные ученые считают, что и для современной физики стоит эта проблема: «Есть два пути — один ведет к Будде, другой — к бомбе, и ученый должен сделать нравственный выбор» [11). Как гласит китайское изречение: «Мистики понимают корни Дао, но не его ветви, а ученые понимают ветви Дао, но не его корни». Восточная философия утверждает, что наука не нужна мистицизму, а мистицизм — науке, но и то и другое нужно людям, чтобы понять мир вне и внутри нас.В курсе естествознания мы не будем касаться подробно философской стороны взаимосвязи физики и восточных учений. Заметим лишь, что новое синергетическое направление в постнек- лассическом естествознании очень созвучно восточным учениям. Ключевые идеи синергетики — самоорганизация, открытые системы, нелинейность, по существу присущи и восточной мудрости, суть которой не в противопоставлении одного другому, а в следовании естественному пути. Восточные мудрецы более всего оберегали этот порядок, не приписывая Природе того, что ей не свойственно. Они говорили: «Если нарушить волю Неба, то все усилия что-либо понять или сделать окажутся тщетными».
В работе [163] Т. П. Григорьева подчеркивает: «Теперь наука ставит ту же задачу: понять законы Бытия, исходя из него самого, а не из априорных и не всегда адекватных представлений о Бытии. Как полагает синергетика, в сложной системе проявляются внутренние причины ее самоорганизации, не проявленное Дао восточной философии. Цель пути — Дао, который ведет к совершенному Добру, приближению человека к изначальной чистой природе, избавляя его от суетных мыслей и чувств, созданию гармонии внешней формы с внутренней, считая, что тогда и проявится изначально благая природа всего сущего, когда человек достигнет целостности и завершенности, «предустановленную гармонию» — по Лейбницу». Как мы увидим дальше, в рамках синергетики сложно- организованным системам нельзя навязывать пути их развития, можно лишь вникать и действовать сообразно, устраняя препятствие с пути гармоничного развития этих систем, что на Востоке, в даосизме и называется Недеянием, а в западноевропейском понимании — умным деланием.
Пример рассматриваемой общности физики и восточной философии приводит Т. Я. Дубнищева [8]. В буддистских тибетских текстах Вселенная описывается как осциллирующая, выражаясь современным физическим языком, и процесс ее сжатия и расширения похож на принятые сейчас сценарии возникновения Вселенной после Большого Взрыва и ее эволюции. Для буддизма характерна связь физического и психического; считается, что некоторые состояния сознания неотделимы от физического тела. Словом, в такой далекой от естествознания в понимании человека западной цивилизации области есть много полезных аналогий и глубоких откровений. В частности, в ней более гибко используется взаимодействие двух начал — «ян» и «инь», мужского и женского, непрерывно меняющихся, в отличие от дискретных, жестко фиксированных понятий черного И белого, «да» и «нет».
Понятия «ян» и «инь» являются ключевыми в китайской философии. Инь — это полная потенциальность, темное подсознание, невербализованное и непроявленное. Ян — светлое, ясное, завершенное, реализованное, проявленное, вербализованное. Однако они не противопоставляются друг другу, они присутствуют друг в друге. Изображение такого представления дано на рис. 1.1: два по- Рис. 1.1 луизогнутых полушария в одном круге. В каждом из них наподобие зародыша присутствует начало другого. На темной, иньской половине — светлая точка «ян»; на светлой, янской половине — темная точка «инь». Одно постоянно переходит в другое и наоборот, образуя целое. Они взаимодополняют друг друга. Согласно даосской притче, «в жизни существует зарождение, в смерти существует возвращение, начала и концы друг другу противоположны, но не имеют начала и когда им придет конец — неведомо».
э
