Аблеев С.Р. Философия науки. Вводный курс

161

относительности, квантовая механика, глобальный эволюционизм, синергетика, принцип историзма. Ее основные контуры интенсивно формировались в течение ХХ столетия под влиянием фундаментальных открытий естественных наук. В академическом мире современную НКМ называют постклассической или

постнеклассической научной картиной мира. Принято пола-

гать, что условным историческим рубежом между неклассической и постклассической НКМ являются 70-е гг. XX в.

Некоторые исследователи полагают, что формирование постклассической НКМ еще не завершилось, так как на ее черты могут повлиять новые открытия в области физики, антропологии, психологии и некоторых других наук, например: исследования физического вакуума, многомерного пространства и времени, сознания человека и феномена жизни. Выдвигаемые сейчас гипотезы о существовании многомерных миров, о небиологических формах жизни и полевой (квантовой) природе сознания в случае теоретического и экспериментального обоснования поставят под вопрос многие устоявшиеся положения НКМ прошлого века.

В русле идей постклассической НКМ активно развивается

новая форма научной рациональности. Она предполагает дина-

мичность и относительность научной истины, тесную связь субъекта и объекта познания, самоорганизацию открытых природных систем, поливариантность теоретического описания природной реальности, более сложные (вероятностные) схемы детерминации.

Отметим в виде кратких тезисов важнейшие черты формирующейся постклассической НКМ, которые существенно отличают ее от миропонимания более ранних этапов развития науки:

− междисциплинарный подход к изучению природы и стремление к обобщению достижений различных наук;

162

− широкое применение идеи эволюции и развитие концепции глобального эволюционизма, предполагающей включение в процесс развития всех космических, геопланетарных, биологических и социальных систем;

− обоснование концепции направленной самоорганизации

в природе, показывающей возможность естественного формирования сложных упорядоченных систем из различных видов хаоса (синергетическая парадигма);

−переосмысление классической физической парадигмы дискретности материи на квантовом уровне и укрепление по-

зиций концепции континуальности материи (М-теория);

−распространение и теоретическое обоснование идеи многомерности пространственно-временного континуума на квантовом уровне и гипотетически – в масштабах Вселенной (10-мерное или 11-мерное пространство микрочастиц);

−дальнейшее развитие концепции трансформирующейся, расширяющейся с ускорением Вселенной (релятивистская космология). Разработка теоретических гипотез о темной энергии

итемной материи, которые, как предполагается, существенно влияют на процесс расширения Вселенной и различные объекты физического космоса;

−обоснование влияния наблюдателя (субъекта) на процесс наблюдения физического объекта. Низвержение идеала абсолютно объективного и независимого от познающего субъекта научного знания, характерного для классической науки;

−дальнейшее развитие концепции вероятностного (статистического) детерминизма на основе исследований квантового микромира. Обоснование неопределенности поведения объектов на квантовом уровне и статистического характера причинноследственных взаимодействий, описываемых в теориях физики микромира;

163

−углубляющийся отказ от наглядного теоретического описания природных процессов. Достижения постклассической науки показывают, что законы природы на глубинном (ноуменальном) уровне выходят за рамки обыденного человеческого опыта и привычной рациональности. Они уже почти не поддаются простой вербально-понятийной репрезентации, которая доминировала на ранних этапах развития научного знания. Поэтому наука все активнее смещается в сторону формального математического (например, физика и космология) или условно метафорического (например, психология) описания реальности;

−укрепление идеи холизма – доминирования целостности над составными элементами системы. Концепция эмерджентных свойств – новых и несводимых к свойствам составных частей системы – в синергетике предстает как развитие идеи холизма.

Рассмотрим немного подробнее, как изменилось понимание устройства природы в теориях, повлиявших на становление постклассической научной картины мира.

С точки зрения неклассической и постклассической физики

вструктуре природного мира принято выделять три основных масштабных уровня организации материи – микромир, макромир и мегамир.

1. Микромир – это уровень природы, на котором находятся микрочастицы и физический вакуум. К таким мельчайшим частицам относятся: возникающие из вакуума виртуальные микрочастицы, элементарные частицы (кварки, электроны, глюоны

идр.), субэлементарные частицы (протоны, нейтроны и др.)

иатомы. Самый глубинный уровень микромира образует вакуум. В современной науке он воспринимается уже не просто в качестве пустого пространства, но особого континуального состояния материи, порождающего различные физические процессы и структуры. Микромир недоступен человеку без специ-

164

альных приборов, которые были разработаны исследователями

впроцессе его изучения.

2.Макромир – это сфера физических объектов непосредственного человеческого опыта, т. е. объектов, со многими из которых человек сталкивается в процессе своей жизнедеятельности. К макромиру относятся молекулы, макротела (растения, животные, камни, реки, горы и др.), планета Земля и околопланетное космическое пространство. Природу в сфере макромира изучает множество естественных наук – от физики и химии до биологии и геологии.

3.Мегамир – это природное пространство космических масштабов. Современная наука доказала, что огромная по земным меркам Солнечная система в мегамире представляет собой лишь маленькую космическую частицу, от которой и начинается отсчет структурных уровней организации материи в безграничной Вселенной. Изучением мегамира сейчас занимается комплекс астрономических наук: космология, космогония, астрофизика, астрохимия и др. По современным представлениям, основными структурными уровнями космического мегамира являются звезды и связанные с ними планетные системы, звездные скопления, галактики, скопления галактик, галактические глобулы или суперскопления галактик, метагалактика, Вселенная в целом.

Постклассическая наука предполагает, что состояние макромира и мегамира во многом определяется законами микромира. Вот почему в течение ХХ в. основные усилия физиков были сконцентрированы на изучении микромира. Объекты и закономерности макромира исследовала классическая физика XVII–XIX вв. Ее основными достижениями явились такие теории, как классическая механика, теплофизика, оптика, гидродинамика и теория электромагнетизма. Физика микромира ХХ в.

165

уже базировалась на совершенно других теоретических концепциях: теории относительности, квантовой механике, различных теоретических моделях объединения физических взаимодействий (теории Калуцы – Клейна, теории супергравитации, теории суперструн, теории электрослабого взаимодействия и др.).

Как же понимает материю современная наука? Еще в глубокой древности философы поняли, что весь мир из чего-то состоит. Иными словами, мироздание имеет некие первоначала или структурные элементы, которые остаются неизменными после разрушения конкретных природных вещей. Эти элементы стали называть субстанцией – сущностью, первоначалом или тем, что лежит в основе всех вещей. В древних и средневековых натурфилософских традициях выдвигались альтернативные концепции количественного и качественного понимания субстанции (вода, земля, огонь, числа, идеи, атомы, Бог, дух и материя).

Научное естествознание постепенно пришло к убеждению, что такой субстанцией является материя – то есть некоторый вещественный или физический материал, из которого построены все микро-, макро- и мегатела. В постклассической философии и науке выделяют четыре основные формы материи: веще-

ство, поле, пространство и время. Если пространство и время рассматривать как единый пространственно-временной континуум, то основных форм материи становится всего три.

Долгое время естествоиспытатели изучали только одну единственную форму материи – вещество. Для классической физики XVII–XVIII вв. понятия «материя» и «вещество» были тождественными. Ситуация начала изменяться в XIX в. По мере изучения электричества и магнетизма физики стали понимать, что помимо вещества существует и другая форма материи. Она получила название – поле (полевая материя). Выше уже отмечалось, что это понятие ввел английский физик Майкл Фарадей

166

для обозначения электромагнитной формы материи – в то время единственного полевого состояния материи, известного науке.

После создания в начале ХХ в. теории относительности к двум формам материи добавились еще две – пространство

ивремя. Под влиянием достижений Альберта Эйнштейна они стали восприниматься не просто в качестве физической арены природных событий, но как особые состояния или формы материи, которые имеют тесную взаимосвязь с другими известными физическими формами материи.

Было установлено, что физическое вещество существует на всех структурных уровнях природы. Атомы, молекулы, литосфера и биосфера Земли, планеты и звезды, кометы и галактики состоят из вещества. Полевая форма материи тоже проявляется на различных уровнях природы. Постклассическая наука признает четыре основных вида физических полей: поле гравитации

(сила тяготения), электромагнитное поле, слабое ядерное поле

исильное ядерное поле. Масштабы действия ядерных полей ограничиваются микромиром. Электромагнитное поле и сила гравитации действуют как в макромире, так и в космическом мегамире.

Пространство в современной философии и науке воспринимается как физическая способность материальных тел занимать определенное местоположение относительно друг друга. В таком случае время рассматривается как последовательность, ритм или темп развития материальных процессов в природе. Пространство и время охватывают и пронизывают все уровни космического мироздания. Однако физики предполагают, что пространственно-временной континуум микромира и некоторых участков мегамира может иметь совершенно другие свойства по сравнению с состоянием пространства и времени в привычном для нас макромире.

168

Вселенной. В концептуальном смысле данная теоретическая парадигма восходит к атомизму Демокрита.

Противоположную позицию занимают сторонники парадигмы континуального понимания материи, которая получила определенное оформление в М-теории. Здесь предполагается, что на сверхглубинных (квантовых) уровнях реальности единой физической основой всех микрочастиц выступает сложным образом скрученное, структурированное, вибрирующее пространство (пространственно-временной континуум) или квантовый вакуум.

Стандартная модель описывает не только микрочастицы, но

итри фундаментальных взаимодействия, в которых они участвуют: электромагнитное, слабое ядерное и сильное ядерное. Современная детальная классификация микрочастиц построена на основе выделения сильных и слабых ядерных взаимодействий. Частицы, способные участвовать в сильных ядерных взаимодействиях, называются адронами. Частицы, принимающие участие преимущественно в слабом ядерном взаимодействии и не участвующие в сильном, называются лептонами. Кроме тех

идругих отдельно выделяют частицы-переносчики взаимодействий.

Внастоящее время принято полагать, что лептоны, по всей видимости, не имеют какой-либо внутренней структуры, поэтому их можно отнести к разряду истинно элементарных частиц. Все они имеют спин, равный ½. Часть из них имеет электрический заряд, равный единице. К группе лептонов относятся:

−электрон – стабильная квантовая частица с малой массой

иотрицательным зарядом;

−мюон – нестабильная субатомная частица, похожая на электрон, но превосходящая его по массе более чем в 200 раз;

169

−тау-лептон – похожая на электрон и мюон микрочастица, которая отличается от них очень высокой массой, составляющей 3 536 масс электрона;

−нейтрино – одна из наиболее распространенных частиц

вкосмосе, обладающая фантастической проникающей способностью; не имеет электрического заряда и массы покоя (хотя

теоретически незначительная масса покоя не исключается). В настоящее время различают три вида нейтрино – электронное нейтрино, мюонное нейтрино и тау-нейтрино.

Электрически нейтральные лептоны принимают участие только в слабом ядерном взаимодействии. Заряженные лептоны участвуют в слабом ядерном и электромагнитном взаимодействиях. Таким образом, мы получаем 6 основных видов лептонов. Каждый из них имеет свою античастицу. Следовательно, общее количество лептонов равно 12.

Количество адронов намного превышает число лептонов. К концу ХХ в. их было открыто несколько сотен. Почти все они оказались очень нестабильными частицами. В ядерной физике такие нестабильные частицы называют резонансами. Самые известные и стабильные адроны – это протон и нейтрон. Следовательно, адроны могут быть как электрически заряженными, так и нейтральными.

Все адроны делят на две большие группы: тяжелые адроны, называемые барионами, и более легкие адроны, называемые

мезонами. К барионам относятся протон, нейтрон, гипероны и барионные резонансы. К мезонам относятся мюоны, бозонные резонансы и некоторые другие частицы.

Согласно представлениям современной ядерной физики, все адроны являются составными частицами. Из чего следует, что они не могут быть названы элементарными. Адроны состоят из кварков, которые существуют в 6 основных разновидно-

170

стях. Кварки имеют дробный электрический заряд (−⅓ или +⅔) и спин, равный ½. Кварки подобно лептонам считаются элементарными частицами. Общее их количество составляет 36. Таким образом, вместе с 12 лептонами они представляют 48 элементарных частиц современной физики, однако это число может быть увеличено за счет частиц-переносчиков взаимодействий, которые по своим свойствам тоже претендуют на статус элементарных.

Таким образом, мы видим, что постклассическая физика конца ХХ в. значительно сократила перечень частиц, именуемых элементарными. Однако их общее количество остается все же слишком велико, и это обстоятельство вдохновляет исследователей на поиски новых фундаментальных материальных элементов мироздания. Кроме того, Стандартная модель имеет и другие недостатки. Несмотря на то, что она описывает практически все известные эксперименты с микрочастицами, она не включает в себя описание так называемой темной материи, существование которой обосновывается астрофизическими исследованиями. Другой проблемой Стандартной модели считается отсутствие ее внутренней самосогласованности1.

Наиболее глубинный уровень материи, на который проникла исследовательская мысль современной науки, называется физическим вакуумом (лат. vacuus – пустой, пустота). Долгое время ученые примерно так и думали: космический вакуум – это совершенно пустое пространство, в котором ничего не существует. Такое понимание восходит к натурфилософской теории

1 В частности, естественная масса бозона Хиггса, возникающая в Стандартной модели из-за обмена виртуальными частицами, на много порядков превышает массу, необходимую для объяснения наблюдаемых явлений (М. В. Данилов).