Философские проблемы науки и техники
..pdf2.3.Научная революция XVI–XVII веков
истановление классической науки
Данная глобальная научная революция начинается с работ Галилео Галилея (1564–1642).
Главная заслуга Галилея заключается в создании нового метода мышления, основными чертами которого стали:
–математизация научных исследований. Галилей считал, что книга природы «написана на языке математики» и что «невозможна настоящая философия без геометрии»;
–введение технического эксперимента (опыта) как метода исследования.
Использование мысленного эксперимента как развитие технического эксперимента. В мысленном эксперименте идеализируются условия технического эксперимента. К примеру, Галилей предполагал отсутствие сил трения при движении шаров, нахождение наблюдателя в идеальной инерциальной системе отсчетаит.д.;
–количественный анализ. Галилей считал, что для четких суждений о явлениях необходимо введение объективных, поддающихся числовому выражению параметров (размеры, вес, количество, движение). Исходя их этого принципа Галилей изобрел или усовершенствовал целый ряд измерительных приборов: термоскоп, барометр, линзу, микроскоп, телескоп и др.
Создав научный метод мышления, ученый окончательно разрушил научную парадигму, созданную Аристотелем. Астрономические наблюдения Галилея подтверждали гелиоцентрическую систему Н. Коперника, опровергая Птолемея
иАристотеля.
Поэтому не случайно возникновение научного естествозна-
ния связано с именем Галилео Галилея (XVII в.)
Завершить коперниканскую революцию выпало Исааку Ньютону (1643–1727), который доказал существование тяготения как универсальной силы, – силы, которая
31
одновременно заставляла камни падать на Землю и была причиной замкнутых орбит, по которым планеты вращались вокруг Солнца.
Ньютон, сформулировав законы (инерции, ускорения и равного противодействия, всемирного тяготения), объяснил морские приливы, орбиты движения комет, траекторию движения пушечных ядер и прочих метательных снарядов. Все известные явления небесной и земной механики были теперь подведены под единый свод физических законов.
Выводы, сделанные Ньютоном, стали признанной научной парадигмой. К началу XVIII века каждый образованный человек на Западе знал, что Бог сотворил Вселенную как сложную механическую систему, состоящую из материальных частиц, которые движутся в бесконечном нейтральном пространстве в соответствии с принципами инерции и гравитации. В этой Вселенной Земля обращалась вокруг Солнца, а Солнце представляло собой одну из звезд, которых великое множество, Земля же – одну из многих планет. Ни Солнце, ни Земля не являлись центром Вселенной. И мир земной, и мир небесный подчиняются одним и тем же физическим законам.
Сотворив Вселенную, Бог устранился от вмешательства в природу и предоставил ее самой себе, чтобы она продолжала существовать на основе тех физических законов, которые были заложены в ней при сотворении мира. Человек же в этой картине был венцом творения.
Практическим выводом из новой картины мира стало соединение науки с производством. Научная революция победила, произошло рождение новой эпохи. Только соединение науки с производством, принятие эксперимента в качестве важнейшего метода естествознания привели к образованию классической науки, во многом ориентированной на практическую полезность.
32
Классическая наука охватывает период с XVII по 20-е годы ХХ века, т.е. до времени появления квантово-релятивистской
картины мира.
Особенности классической науки:
–стремление к завершенной системе знаний, к истине как абсолютному знанию;
–рассмотрение природы как неизменного, всегда тождественного самому себе, не развивающегося, но движущегося целого;
–пространственно-временная дифференциация;
–принижение ценности человеческой жизни, ее случайности в Космосе;
–непримиримость веры и разума.
2.4.Неклассический период естествознания
Вконце 90-х годов XIX – начала ХХ века началась следующая революция в естествознании (новая глобальная научная революция). Начавшись в физике, продолжилась в других естественных науках, кардинально изменив философские, методологические, гносеологические и логические основания науки в целом, создав феномен современной науки.
Революция в естествознании сопровождалась рядом научных открытий:
электромагнитные волны (Г. Герц); коротковолновое электромагнитное излучение (К. Рентген); радиоактивность (А. Беккерель); электрон (Дж. Томсон); световое давление (П.Н. Лебедев); идеи кванта (М. Планк);
теория относительности (А. Эйнштейн); процесс радиоактивного распада (Э. Резерфорд) и др.
33
В период с 1913 по 1921 год на основе представлений об атомном ядре, электронах и квантах Н. Бор создает модель атома, разработка которой ведется в соответствии с периодической системой элементов Д.И. Менделеева.
Это первый этап новейшей революции в физике и во всем естествознании. Он сопровождается крушением прежних представлений о материи и ее строении, свойствах, формах движения и типах закономерностей, пространстве и времени. Это привело к кризису физики и всего естествознания.
Второй этап научной революции начался в середине 20-хгодов ХХвека и связан с созданием квантовой механики и сочетанием ее стеорией относительности, приведшим к возникновению новой квантово-релятивистскойфизическойкартинымира.
На исходе третьего десятилетия ХХ века практически все главнейшие постулаты, выдвинутые классической наукой, оказались опровергнутыми. В их число входили представления об атомах как твердых, неделимых и раздельных «кирпичиках» материи, о времени и пространстве как независимых абсолютах, о строгой причинной обусловленности всех явлений, о возможности объективного наблюдения природы. Физический мир, увиденный глазами физика ХХ века, напоминал не столько огромную машину, сколько необъятную мысль.
Началом третьего этапа революции было овладение атомной энергией в 40-е годы XX века и последующие исследования, с которыми связано зарождение электронно-вычислительных машин и кибернетики. В этот период наряду с физикой стали лидировать химия, биология и цикл наук о Земле.
С середины ХХ века наука окончательно слилась с техникой, приведя к научно-технической революции.
Итак, результатом революции в естествознании явилась квантово-релятивистская картина мира, а также утверждение неклассического стиля мышления (на смену созерцательности пришел деятельный стиль мышления).
Особенности неклассической науки:
34
1.Отказ от признания механики в качестве ведущей науки, замена ее квантово-релятивистскими теориями. Механистичность и метафизичность классической науки сменились новыми позитивистскими установками:
– классический механический детерминизм, абсолютно исключающий элемент случайного из картины мира, сменился современным вероятностным детерминизмом, предполагающим вариативность картины мира;
– пассивная роль наблюдателя и экспериментатора в классической науке сменилась новым деятельностным подходом, предполагающим влияние исследователя, приборов и условий на проводимый эксперимент и полученные в ходе него результаты;
– стремление найти конечную материальную первооснову мира сменилось убеждением в необходимости только полезного, позитивного знания;
– научное знание более не понимается как абсолютно достоверное, но только как относительно истинное, существующее во множестве теорий.
2.Развитие биосферного класса наук, а также концепции самоорганизации материи доказывают не случайность, а неизбежность появления Жизни и Разума во Вселенной; это на новом уровне возвращает нас к проблеме цели и смысла Вселенной.
3.Закончилось противостояние науки и религии. Наука стала религией ХХ века.
С середины ХХ века наука и ее идейные сторонники (сциентизм) стали получать в свой адрес многочисленные критические оценки со стороны философов, культурологов, деятелей литературы и искусства. По их мнению, техника умаляет и дегуманизирует человека, окружая его сплошь искусственными предметами и приспособлениями. Она отнимает его у живой природы, ввергая в безобразно унифицированный мир, где цель поглощает средства, где промышленное производство превратило человека в придаток машины, где решение всех проблем видится в дальнейших технических достижениях, а не в человеческом их решении. Рушатся традиционные цели и ценности. Мир потерял веру во
35
всемогущество науки. Стал развиваться антисциентизм. Современная наука переживает кризис, выход из которого предполагает принципиальное обновление науки, которое будет, очевидно, достигнуто в XXI веке.
Вопросы для самопроверки
1.Соотношение науки и естествознания.
2.Что такое рациональность?
3.Знания о природе и человеке в античном мире.
4.Соотношение знания и веры в эпоху Средневековья.
5.Законы механики И. Ньютона.
6.Исаак Ньютон и завершение научной революции.
7.Основные итоги научной революции XVI–XVII веков.
8.Неклассическая наука и ее основные черты.
9.В чем заключается кризис современной науки?
Пригодится для тестирования
Законы И. Ньютона
Закон инерции: всякое тело продолжает удерживаться в своем состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку оно не понуждается приложенными силами изменитьэтосостояние.
Закон ускорения: изменение количества движения пропорционально приложенной силе и происходит по направлению той прямой, по которой эта сила действует.
Закон равного противодействия: действительно есть всегда равное противодействие, иными словами: взаимодействия двух тел друг на друга между собой равны и направлены в противоположные стороны.
Закон всемирного тяготения: сила тяготения проявляется между любыми материальными телами независимо от их конкретных свойств; она пропорциональна произведению масс тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
36
Глава 3 РАЗВИТИЕ ВЗГЛЯДОВ НА СТРОЕНИЕ МАТЕРИИ
И СОВРЕМЕННАЯ ФИЗИКА
3.1. Физическая картина мира
Понятие «физическая картина мира» употребляется давно, но лишь в последнее время оно стало рассматриваться не только как итог развития физического знания, но и как особый самостоятельный вид знания – самое общее теоретическое знание в физике (система понятий, принципов и гипотез), служащее исходной основой для построения теорий.
Старые физические понятия и принципы ломаются, новые возникают, одна картина мира сменяет другую. С изменением физической картины мира начинается новый этап в развитии физики с иной системой исходных понятий, принципов, гипотез и стиля мышления.
Ключевым в классической физической картине мира являлось понятие материя. Поэтому смена физической картины мира была связана со сменой представлений о материи, со сменой научной парадигмы. В истории физики это происходило два раза. Сначала был совершен переход от атомистических, корпускулярных представлений о материи к полевым – континуальным. Затем, в ХХ веке, континуальные представления были заменены современными квантовыми.
В неклассической физике сложилось особое научное представление о материи: каждый элемент (заряженная частица) на физическом уровне организации мира обладает свойствами и волны, и частицы. (Однако следует заметить, что для многих физиков противоречивые свойства заряженных микрочастиц оказались «камнем преткновения». Не в силах преодолеть трудности проникновения в мир микрокосмоса они согласны считать мир непознаваемым, а материю – несуществующей.)
37
Основным объектом познания выступает квантовое поле, переход его из одного состояния в другое, сопровождаемый изменением числа частиц в системе.
Меняется представление о движении, которое на физическом уровне сливается с взаимодействием.
Пространство и время перестают быть независимыми друг от друга и согласно теории относительности сливаются в едином четырехмерном пространственно-временном континууме.
Спецификой квантово-полевых представлений о закономерностях и причинности является то, что они выступают в вероятностной форме, в виде статистических законов.
Квантово-полевая парадигма впервые включает в себя наблюдателя, от присутствия которого зависит получаемая картина мира. Наш мир таков, как он есть, только благодаря существованию человека, появление которого стало закономерным результатом эволюции Вселенной.
3.2.Структурные уровни организации материи
Вестественных науках выделяются два больших класса материальных систем: системы неживой природы, системы живой природы.
Внеживой природе в качестве структурных уровней организации материи выделяют физический вакуум, элементарные частицы, атомы, молекулы, поля, макроскопические тела, планеты и планетные системы, звезды и звездные системы – галактики, системы галактик – метагалактику.
Вживой природе к структурным уровням организации материи относят системы доклеточного уровня – нуклеиновые кислоты и белки; клетки как особый уровень биологической организации, представленные в форме одноклеточных
38
организмов и элементарных единиц живого вещества; многоклеточные организмы растительного и животного мира; надорганизменные структуры, включающие виды, популяции и биоценозы и, наконец, биосферу как всю массу живого вещества.
Промежуточное положение занимают системы, которые включают элементы как живой, так и неживой природы –
биогеоценозы.
В естествознании выделяют три уровня строения мира. Макромир – мир макрообъектов 10–6–107 см, размерность
которых соотносима с масштабами человеческого опыта: пространственные величины выражаются в миллиметрах, сантиметрах, метрах, километрах, а время – в секундах, минутах, часах, годах.
Микромир – мир предельно малых, непосредственно не наблюдаемых микрообъектов, пространственная размерность которых исчисляется от 10–8 до 10–16 см (например, нанометр,
одна миллиардная части метра, т. е. 10–9 м), а время жизни – от бесконечности до 10–24 с.
Мегамир – мир огромных космических масштабов, до 1028 см, и скоростей, расстояние в котором измеряется световыми годами, а время существования космических объектов – миллионами и миллиардами лет.
Микро-, макро- и мегамиры взаимосвязаны.
Современное естествознание выделяет три основных вида материальных состояний: вещество, физическое поле и физический вакуум, или так называемое темное вещество.
Вещество – это химический уровень материи, обладающий массой покоя. К вещественным объектам относятся атомы, молекулы и многочисленные образованные из них материальные объекты (даже живые организмы строятся на основе химического носителя). Физическое поле соответствует различным заряженным частицам: электромагнитное, гравитационное, волновое. Поскольку нельзя с достаточной
39
точностью измерить одновременно и координаты частицы, и ее заряд, мы говорили о микрочастицах: «не имеет массы покоя». Однако энергия поля – это не «чистая» энергия, без носителя. Масса не может превратиться в энергию! Это две разные характеристики материальных объектов, сохраняемые при всех их взаимных превращениях. Трудности связаны с познанием (фиксированием) этих характеристик человеком с его далеко не совершенными приборами, чей размер не соответствует размерам микромира. При этом мы знаем, что физическое поле обладает энергией, импульсом, дискретностью и др.)
Физический вакуум – низшее по уровню организации энергетическое состояние квантового поля. Этот термин введен в квантовой теории для объяснения некоторых микропроцессов взаимного превращения частиц друг в друга. Среднее число положительно и отрицательно заряженных частиц – квантов поля – в вакууме равно нулю, но только среднее число! Реально до 95 % массы Вселенной сосредоточено в виде этого недавно открытого «темного вещества». Оно прежде не было выявлено именно потому, что по мере уменьшения размеров частиц, составляющих бесчисленное множество галактик, их вес (масса) резко, по экспоненте возрастает. Еще одна характеристика этого таинственного пока для обыденного сознания феномена: время существования частиц безгранично мало.
Итак, в вакууме могут рождаться «виртуальные» частицы, то есть частицы, существующие короткое время, а также пары: частица-античастица. Сегодня науке известно более 300 элементарных частиц, их открытия продолжаются. У большинства из них есть античастицы, отличающиеся противоположными знаками электрического заряда и магнитного момента (электрон-позитрон, протон-антипротон, нейтрон-антинейтрон и т.д.). Все другие свойства античастиц аналогичны свойствам обычных частиц. Из них могут образовываться устойчивые атомные ядра, атомы, молекулы и антивещество.
40