- •Электронное оглавление
- •Капсулы (вставки)
- •ПРЕДИСЛОВИЕ
- •Часть I. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СТРОЕНИЯ МАТЕРИАЛЬНОГО МИРА
- •Глава 1. ОБЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ОБ ЕСТЕСТВОЗНАНИИ
- •Владимир Иванович Вернадский
- •1.1. Этапы развития и становления естествознания
- •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
- •Эрнест Резерфорд
- •1.2.3. Целостное восприятие мира
- •1.2.4. Физика и восточный мистицизм
- •1.2.5. Взаимосвязь естественных и гуманитарных наук
- •Вернер Гейзенберг
- •1.2.6. Синергетическая парадигма
- •1.2.7. Универсальный принцип естествознания — принцип дополнительности Бора
- •Нильс Бор
- •КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
- •ЛИТЕРАТУРА
- •Глава 2. МЕХАНИКА ДИСКРЕТНЫХ ОБЪЕКТОВ
- •2.1. Трехмерность пространства
- •2.2. Пространство и время
- •Исаак Ньютон
- •Рис. 2.1. Изображение мировой линии в пространственно-временной системе отсчета
- •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
- •КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
- •ЛИТЕРАТУРА
- •Глава 3. ФИЗИКА ПОЛЕЙ
- •3.1. Определение понятия поля
- •Рис. 3.1. Модель силовых линий поля.
- •3.2. Законы Фарадея — Максвелла для электромагнетизма
- •3.3. Электромагнитное поле
- •3.4. Гравитационное поле
- •3.5. Электромагнитная картина мира
- •КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
- •ЛИТЕРАТУРА
- •Глава 4. ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ЭЙНШТЕЙНА — МОСТ МЕЖДУ МЕХАНИКОЙ И ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМОМ
- •4.1. Физические начала специальной теории относительности (СТО)
- •А. Эйнштейн
- •4.1.1. Постулаты А. Эйнштейна в СТО
- •4.1.2. Принцип относительности Г. Галилея
- •Рис. 4.2. Преобразование Галилея х'= х— vt связывает положение тела Ρ в системах отсчета К и К'.
- •Рис. 4.3. Изменение электромагнитных сил в неподвижной К и подвижной К' системах отсчета.
- •4.1.3. Теория относительности и инвариантность времени
- •4.1.4. Постоянство скорости света
- •Рис. 4.5. «Поезд Эйнштейна»
- •4.1.5. Преобразования Г. Лоренца
- •4.1.6. Изменение длины и длительности времени в СТО
- •Рис. 4.6. Сокращение длины отрезка в направлении перемещения для системы, движущейся со скоростью ν ≈ с.
- •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
- •Рис. 4.7. Отклонение световых лучей от звезды S при прохождении около Солнца от прямолинейной траектории.
- •4.2.3. Гравитация и искривление пространства
- •Рис. 4.8. Движение субъектов А и В с экватора точно на север по параллельным траекториям.
- •4.2.4. Основные итоги основ теории относительности
- •КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
- •ЛИТЕРАТУРА
- •Глава 5. ОСНОВЫ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ И КВАНТОВОЙ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ
- •5.1. Описание процессов в микромире
- •Первое.
- •Второе.
- •5.2. Необходимость введения квантовой механики
- •Эрвин Шрёдингер
- •абсолютно черное тело
- •корпускулярно-волновой дуализм
- •Луи де Бройль
- •5.3. Гипотеза Планка
- •Макс Планк
- •5.4. Измерения в квантовой механике
- •5.5. Волновая функция и принцип неопределенности В. Гейзенберга
- •Вольфганг Паули
- •5.6. Квантовая механика и обратимость времени
- •5.7. Квантовая электродинамика
- •КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
- •ЛИТЕРАТУРА
- •Глава 6. ФИЗИКА ВСЕЛЕННОЙ
- •6.1. Космологическая модель А. Эйнштейна — A.A. Фридмана
- •6.2. Другие модели происхождения Вселенной
- •6.2.1. Модель Большого Взрыва
- •Георгий Антонович Гамов
- •6.2.2. Реликтовое излучение
- •6.2.3. Расширяется или сжимается Вселенная?
- •6.2.4. Сценарий развития Вселенной после Большого Взрыва
- •Рис. 6.1. Схема физической истории Вселенной.
- •6.2.5. Модель раздувающейся Вселенной
- •6.3. Современные представления об элементарных частицах как первооснове строения материи Вселенной
- •Поль Дирак
- •6.3.1. Классификация элементарных частиц
- •Рис. 6.2. Схема классификации элементарных частиц.
- •6.3.2. Кварковая модель
- •Таблица 6.1
- •Таблица 6.2
- •Таблица 6.3
- •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?
- •Рис. 6.3. Возможные формы стабильной материи во Вселенной
- •6.4.4. Черные дыры
- •6.5. Модель единого физического поля и многомерность пространства—времени
- •6.5.1. Возможность многомерности пространства
- •Рис. 6.4. Модель трехмерного частотного пространства (ОД — оптический диапазон, видимая часть спектра, УФ — ультрафиолетовая, ИК — инфракрасная).
- •6.6. Устойчивость Вселенной и антропный принцип
- •6.6.1. Множественность миров
- •Рис. 6.5. Схематическое изображение областей, соответствующих устойчивым областям Вселенной.
- •6.6.2. Иерархичность структуры Вселенной
- •Рис. 6.6. Масштабы Вселенной
- •Рис. 6.7. Масштабы микромира
- •6.7. Антивещество во Вселенной и антигалактики
- •6.8. Механизм образования и эволюции звезд
- •Рис. 6.8. Схематическое изображение протон-протонной цепочки.
- •6.8.2. Углеродо-азотный цикл
- •6.8.3. Эволюция звезд
- •Рис. 6.10. Диаграмма эволюции звезд населения I.
- •6.8.4. Пульсары
- •Рис. 6.11. Модель пульсара, предложенная Голдом.
- •6.8.5. Квазары
- •КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
- •ЛИТЕРАТУРА
- •Глава 7. ПРОБЛЕМА «ПОРЯДОК—БЕСПОРЯДОК» В ПРИРОДЕ И ОБЩЕСТВЕ. СИНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ
- •7.1. Неравновесная термодинамика и синергетика
- •7.2. Динамика хаоса и порядка
- •7.3. Модель Э. Лоренца
- •7.4. Диссипативные структуры
- •7.6. Реакции Белоусова — Жаботинского
- •7.7. Динамический хаос
- •7.8. Фазовое пространство
- •7.9. Аттракторы
- •Рис. 7.1. Изображение аттракторов на фазовых диаграммах.
- •Рис. 7.2. Бифуркационная диаграмма (А — характеристика системы, λ — управляющий параметр).
- •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
- •КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
- •ЛИТЕРАТУРА
- •Глава 8. СИММЕТРИЯ И АСИММЕТРИЯ В РАЗЛИЧНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЯВЛЕНИЯХ
- •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
- •Рис. 8.1. Зеркальная симметрия молекул воды (а) и бутилового спирта (б).
- •8.7. Симметрия и энтропия
- •КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
- •ЛИТЕРАТУРА
- •Глава 9. СОВРЕМЕННАЯ ЕСТЕСТВЕННО-НАУЧНАЯ КАРТИНА МИРА С ПОЗИЦИИ ФИЗИКИ
- •9.1. Классификация механик
- •Рис. 9.1. Куб фундаментальных физических теорий.
- •9.2. Современная физическая картина мира
- •КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
- •ЛИТЕРАТУРА
- •Часть II. ФИЗИКА ЖИВОГО И ЭВОЛЮЦИЯ ПРИРОДЫ И ОБЩЕСТВА
- •Глава 10. ОБЩИЕ ПРОБЛЕМЫ ФИЗИКИ ЖИВОГО
- •Глава 11. ОТ ФИЗИКИ СУЩЕСТВУЮЩЕГО К ФИЗИКЕ ВОЗНИКАЮЩЕГО
- •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. Уровни организации живых систем и системный подход к эволюции живого
- •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. Физическая интерпретация биологических законов
- •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
- •КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
- •ЛИТЕРАТУРА:
- •Глава 12. ФИЗИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ И ПРИНЦИПЫ БИОЛОГИИ
- •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. Химические процессы и молекулярная самоорганизация
- •12.2.1. Химические понятия и определения
- •Рис. 12.1. Схема изменения свободной энергии и химической связи в молекулах живых организмов.
- •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
- •Рис. 12.2. Структура белка-миоглобина.
- •Рис. 12.3. Структуры 20 аминокислот, встречающихся в белках.
- •12.3.4. Нуклеиновые кислоты
- •Рис. 12.4. Строение нуклеотида — мономера нуклеиновых кислот.
- •Рис. 12.5. Двойная спираль молекулы ДНК.
- •Рис. 12.6. Построение нуклеиновой кислоты из нуклеотидов.
- •12.3.5. Углеводы
- •Рис. 12.7. Структура АТФ.
- •Рис. 12.8. Схема получения свободной энергии с участием АТФ.
- •Рис. 12.9. Схема образования молекулы АТФ.
- •Рис. 12.10. Схема цикла Липмана по участию молекул фосфора в энергетических процессах живого организма.
- •12.3.6. Липиды
- •Рис. 12.11. Структура ненасыщенных (а) и насыщенных (б) жирных кислот.
- •Рис. 12.12. Растворение ионного конца жирной кислоты в воде.
- •Рис. 12.13. Растворение углеводородных цепей мыла в масле.
- •12.3.7. Роль воды для живых организмов
- •12.4. Клетка как элементарная частица молекулярной биологии
- •12.4.1. Строение клетки
- •Рис. 12.14. Строение клетки.
- •12.4.2. Процессы в клетке
- •12.4.3. Клеточные мембраны
- •12.4.4. Фотосинтез
- •12.4.5. Деление клеток и образование организма
- •Рис. 12.15. Клеточный цикл.
- •12.5. Роль асимметрии в возникновении живого
- •12.5.1. Оптическая активность вещества и хиральность
- •12.5.2. Гомохиральность и самоорганизация в живых организмах
- •КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
- •ЛИТЕРАТУРА
- •Глава 13. ФИЗИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ ВОСПРОИЗВОДСТВА И РАЗВИТИЯ ЖИВЫХ СИСТЕМ
- •13.1. Информационные молекулы наследственности
- •13.1.1. Генетический код
- •13.1.2. Гены и квантовый мир
- •Иерархия и сопоставление элементов в физическом и генетическом атомизме
- •13.2. Воспроизводство и наследование признаков
- •13.2.1. Генотип и фенотип
- •Геном
- •Генофонд
- •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
- •Николай Владимирович Тимофеев-Ресовский
- •13.3.2. Мутации и развитие организма
- •13.4. Матричный принцип синтеза информационных макромолекул и молекулярная генетика
- •13.4.1. Передача наследственной информации через репликации
- •Рис. 13.1. Репликация ДНК.
- •13.4.2. Матричный синтез путем конвариантной редупликации
- •13.4.3. Транскрипция
- •13.4.4. Трансляция
- •Рис. 13.2. Схема биосинтеза белков.
- •Рис. 13.3. Основные этапы процесса передачи генетической информации.
- •13.4.5. Отличия белков и нуклеиновых кислот
- •13.4.6. Новый механизм передачи наследственной информации и прионные болезни
- •КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
- •ЛИТЕРАТУРА
- •Глава 14. ФИЗИЧЕСКОЕ ПОНИМАНИЕ ЭВОЛЮЦИОННОГО И ИНДИВИДУАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ ОРГАНИЗМОВ
- •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 популяционно-видовой уровень живого
- •14.2. Физическое представление эволюции
- •14.2.1. Синтетическая теория эволюции
- •14.2.2. Эволюция популяций
- •14.2.3. Элементарные факторы эволюции
- •14.2.4. Живой организм в индивидуальном и историческом развитии
- •14.2.5. Геологическая эволюция и общая схема эволюции Земли по H.H. Моисееву
- •14.3. Аксиомы биологии
- •14.3.1. Первая аксиома
- •14.3.2. Вторая 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 СП. Капицы
- •КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
- •ЛИТЕРАТУРА
- •Глава 15. ФИЗИЧЕСКИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ПОЛЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ СТРУКТУР
- •15.1. Физические поля и излучения функционирующего организма человека
- •Рис. 15.1. Схема физических полей в организме человека
- •15.1.1. Электромагнитные поля и излучения живого организма
- •Рис. 15.2. Распределение вокруг человека электрического поля, образующегося в результате биоэлектрической активности его сердца.
- •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. Устройство памяти. Воспроизводство и передача информации в организме
- •15.3.1. Физические процессы передачи информационного сигнала в живом организме
- •Рис. 15.3. Строение нейрона.
- •Рис. 15.4. Электрический потенциал действия нервного импульса.
- •15.3.2. Физическая основа памяти
- •15.3.3. Человеческий мозг и компьютер
- •КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
- •ЛИТЕРАТУРА
- •Глава 16ю ФИЗИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ БИОСФЕРЫ И ОСНОВЫ ЭКОЛОГИИ
- •16.1. Структурная организованность биосферы
- •16.1.1. Биоценозы
- •16.1.2. Геоценозы и биогеоценозы. Экосистемы
- •16.1.3. Понятие биосферы
- •16.1.4. Биологический круговорот веществ в природе
- •16.1.5. Роль энергии в эволюции
- •Рис. 16.1. Распределение солнечной энергии, поступающей на Землю.
- •16.2. Биогеохимические принципы В.И. Вернадского и живое вещество
- •16.2.1. Живое вещество
- •16.2.2. Биогеохимические принципы В.И. Вернадского
- •16.3. Физические представления эволюции биосферы и переход к ноосфере
- •16.3.1. Основные этапы эволюции биосферы
- •16.3.2. Ноосфера
- •16.3.3. Преобразование биосферы в ноосферу
- •16.4. Физические факторы влияния Космоса на земные процессы
- •Рис. 16.2. Общая схема солнечно-земных связей.
- •Рис. 16.3. Взаимодействие заряженных частиц от Солнца с магнитным полем Земли.
- •16.4.1. Связь Космоса с Землей по концепции А.Л. Чижевского
- •Александр Леонидович Чижевский
- •16.5. Физические основы экологии
- •16.5.1. Увеличение антропогенной нагрузки на окружающую среду
- •16.5.2. Физические принципы ухудшения экологии
- •16.6. Принципы устойчивого развития
- •16.6.1. Оценки устойчивости биосферы
- •16.6.2. Концепция устойчивого развития и необходимость экологического образования
- •КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
- •ЛИТЕРАТУРА
- •Глава 17. ФИЗИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ САМООРГАНИЗАЦИИ В ЭКОНОМИКЕ
- •17.1. Экономическая модель длинных волн Н. Д. Кондратьева
- •17.2. Обратимость и необратимость процессов в экономике
- •17.3. Синергетические представления устойчивости в экономике
- •17.4. Физическое моделирование рынка
- •17.5. Циклический характер экономических процессов в модели Н.Д. Кондратьева
- •17.6. Модель колебательных процессов в экономике
- •КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
- •ЛИТЕРАТУРА
- •ЛИТЕРАТУРА
- •Основная
- •Дополнительная
- •ТЕМЫ КУРСОВЫХ РАБОТ, РЕФЕРАТОВ И ДОКЛАДОВ
- •ВОПРОСЫ К ЗАЧЕТУ И ЭКЗАМЕНУ
- •СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ
- •ЛИТЕРАТУРА
- •СОДЕРЖАНИЕ
Янко Слава (Библиотека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru |
27 |
невозможно задать точные начальные условия, которые привели бы к одинаковому будущему для всех степеней свободы.
1.2.7. Универсальный принцип естествознания — принцип дополнительности Бора
Привлекая к обсуждаемым общим проблемам естествознания одну из теорем Геделя о полноте и непротиворечивости, согласно которой «ни одна из культур не самодостаточна и не может развиваться без использования методов другой науки, иначе она перейдет в застывшую догму либо в хаос абсурда», можно сказать, что изучение естественной науки для гуманитариев — это на самом деле реализация физического принципа дополнительности Бора. Понятие дополнительности в физике было введено Н. Бором в 1928 г. в период становления квантовой механики для объяснения экспериментальных результатов исследований микромира.
Н. Бор, исходя из решения чисто физических проблем, понял общность этого принципа и уже в одной из первых своих работ перекинул мост от физики к психологии и вообще ко всей теории познания. Предложенный для объяснения физики микромира, этот принцип сразу завоевал доверие ученых общностью подхода в теории познания, философии, науке и в целом в формировании образа окружающего нас реального мира.
31
Нильс Бор
Η. Бор (1885—1962) — датский физик, лауреат Нобелевской премии 1922 г. за заслуги в изучении строения атомов и испускаемого ими излучения, чрезвычайно образованный и разносторонний физик, расширивший физические представления на другие области изучения природы и человеческой интеллектуальной деятельности. Его исследования по философии познания, во многом инициированные под влиянием датского философа С. Кьеркегора (1813—1855), позволили поднять принцип дополнительности до уровня универсального инструмента в современном естествознании.
Используя представления М. Планка, он ввел понятия квантов в теорию атома. Свою теорию он изложил в 1913 г. в работе «О строении атомов и молекул», в которой показал, что существуют «разрешенные» стационарные орбиты (двигаясь по ним, электрон не излучает энергию) и вместе с тем электрон может перескочить на близкую к ядру стационарную орбиту (испустив при этом квант энергии).
Заметим, что предложенная им модель не была лишена недостатков: представление о стационарных орбитах электронов опиралось на планковскую теорию, а расчет этих орбит проводился по законам классической механики и электродинамики. Об этом с юмором сказал Г. Брэгг (1862—1942): «По теории Бора мы как бы должны по понедельникам, средам и пятницам поль-
зоваться классическими законами, а по вторникам, четвергам и субботам — квантовыми».
Н. Бор много сделал в квантовой и ядерной физике: объяснил с позиции квантовой модели строения атома основные положения Периодической системы элементов русского химика Д. И. Менделеева (1834—1907); предложив так называемую капельную модель ядра (1939), объяснил явление деления урана под действием нейтронов; предсказал вероятность спонтанного деления ядер — нового вида естественной радиоактивности. Приведем несколько штрихов из его биографии, дающих представление о нем как о неординарном человеке. Когда нацисты оккупировали Данию, над Бором нависла непосредственная угроза, так как немцы намеревались привлечь его к реализации своего уранового проекта. Осенью 1943 г. Бору удалось перебраться в нейтральную Швецию, а затем в Англию, куда его доставили на бомбардировщике. Во время перелета он едва не погиб, так как был помещен в бомбовый отсек, а кислородный шлем оказался ему слишком мал (Н. Бор был человеком
Горбачев В. В. Концепции современного естествознания:—М.: ООО «Издательский дом «ОНИКС 21 век»: ООО «Издательство «Мир и Образование», 2003. — 592 с: ил.
Янко Слава (Библиотека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru |
28 |
весьма крупного размера) и он чуть не задохнулся.
Впоследствии уже в США он принимал участие в Манхэттенском проекте по созданию американской атомной бомбы. Но уже в августе 1944 г. он обратился к президенту США Рузвельту с письмом, в котором высказывался за полное запрещение использования нового оружия. Его сын Ore Бор продолжил дело своего отца: он стал физиком и директором института теоретической физики имени Нильса Бора в Копенгагене, а в 1975 г. получил и Нобелевскую премию за развитие теории структуры атомного ядра. В качестве своего девиза Н. Бор выбрал китайские символы «ян» и «инь».
Принцип дополнительности заключается в том, что
• более точное определение одной из дополняющих друг друга характеристик описания объекта приводит к уменьшению точности других.
Этот принцип применяется практически во всех методах и науках, изучающих неживую и живую природу, человека, общество. Поэтому универсальный принцип дополнительности следует считать одним из важнейших достижений науки, и его понимание и использование необходимо для научного представления действительности.
32
С формальной стороны принцип дополнительности в физике связан с принципом неопределенности: измерить одновременно с достаточно высокой точностью импульсы и координаты микрочастицы практически невозможно.
Более общая формулировка этого принципа:
• В области квантовых явлений наиболее общие физические свойства какой-либо системы выражаются с помощью дополняющих друг друга пар независимых переменных, каждая из которых может быть лучше определена только за счет соответствующего уменьшения степени определенности другого.
33
Принцип дополнительности не ограничивается только этими моментами. Например, волновые и корпускулярные проявления света в поведении микрочастиц также являются взаимодополняющими и отражают реально существующий дуализм микромира. Согласно принципу Бора для нас существует лишь то, что мы способны измерить или оценить. Если нет связи между фактами (элементами), то эти факты мы не можем установить. Мы можем знать лишь то, что как-то связано между собой и нами.
Дуализм наших представлений о реальном физическом мире через взаимосвязь пространства и времени, синергетических представлений об упорядочении на одном уровне и хаотичности на другом уровне состояния сложных систем, взаимодополнительности и согласованности фундаментальных мировых постоянных находит свое отражение и в духовно-нравственном восприятии мира человеком. Природа человека также двойственна — он рассматривает мир извне, в том числе с позиций Бога, и изнутри с помощью органов чувств, дополненных приборами. Отсюда и двойственное описание этой природы — с гуманитарно-духовной стороны и с объективно физических представлений. Одна часть человеческого бытия успешно описывается наукой, другая требует искусства, религии или какого-то не известного, но не механистического, а духовного способа постижения мира.
П. Дирак отмечал, что, по Бору, «высшая мудрость должна быть выражена обязательно такими словами, смысл которых не может быть определен однозначно. Следовательно, истинность высшей мудрости не является абсолютной, а только относительной: поэтому противоположное высказывание также правомерно и мудро». Сам Бор считал, что «каждое высказывание надо понимать и как утверждение, и как вопрос». И. Гёте писал: «Образ, дивно расчлененный, пропадает навсегда». А. Эйнштейн считал, что «физические понятия суть свободного творения человеческого разума и неоднозначно определены внешним миром». Французский математик А. Пуанкаре говорил, что «никакой физический опыт не может подтвердить истинность одних преобразований и отвергнуть другие как недопустимые». Он же отмечал, что, «изучая историю науки, мы замечаем два явления, которые можно назвать взаимопротивоположными: то за кажущейся сложностью скрывается простота, то, напротив, видимая простота таит в себе чрезвычайную сложность». Характерно высказывание того же Эйнштейна: «...как много мы знаем и как мало понимаем». Русский православный философ А. Мень писал, что «наука и рели-
34
гия — эти два пути познания реальности — должны быть не просто независимыми сферами, но в гармоническом сочетании способствовать общему движению человечества по пути к Истине». Не зная принципа Бора, Гёте говорил, что между двумя противоположными мнениями находится не истина, а проблема.
Горбачев В. В. Концепции современного естествознания:—М.: ООО «Издательский дом «ОНИКС 21 век»: ООО «Издательство «Мир и Образование», 2003. — 592 с: ил.
Янко Слава (Библиотека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru |
29 |
По поводу противоположностей французский философ и математик Б. Паскаль
(1623—1662) говорил: «Противоположность истине — не заблуждение, а
противоположная истина». А Н. Бор перевел эту сентенцию Б. Паскаля на свой манер:
«Противоположность истине — глубокое заблуждение, а противоположность глубокой истине — другая глубокая истина». Согласно Лао-Цзы реальность характеризуется объединением противоположностей, объединением «ян» и «инь».
Из приведенных высказываний выдающихся представителей естественно-научной и гуманитарной ветвей культуры видно, что они и в пределах своей сферы деятельности, и в более общем восприятии и объяснении мира считали, что однозначно, одним методом, на одном языке невозможно описать явление, субъект или объект — необходимо привлечь дополнительные представления, дополнительную культуру.
Сложность объединения гуманитарной и естественно-научной культур и имеющиеся различия в исследовании ими мира во многом обусловлены отсутствием общего языка и понятийного аппарата, которыми могут стать теория самоорганизации и синергетический подход. Но такая же проблема существует и в самой физике. Наш человеческий язык и схема мышления сформированы в трехмерном пространстве, и поэтому нам сложно представить себе четырехмерную реальность релятивистской механики и законы квантовой физики микромира с ее вероятностным подходом. Мы пытаемся говорить о принципиально новых явлениях на языке старых представлений в пределах линейного мышления, не преодолев, так сказать, «лингвистического барьера».
Так, из теории относительности А. Эйнштейна обоснованно вытекает, что пространство искривлено и степень искривления зависит от массы тел. А поскольку в общей теории относительности время неотделимо от пространства, присутствие вещества оказывает воздействие и на время, вследствие чего в разных частях Вселенной и для сложных объектов время течет по-разному, что до недавнего времени физикам казалось кощунственным. Можно ли это понять с помощью нашего обычного языка без создания новых представлений? Вероятно, именно этим и вы-
35
звано желание привлечь иные возможности познания, нашедшие свое выражение в принципе дополнительности Бора.
В то же время, как заметил академик В. Л. Гинзбург, гуманитарная интеллигенция образована весьма односторонне и ее представители в отношении естественных знаний нередко находятся на средневековом уровне. Не обладая естественно-научной логикой и не понимая сущности физического мира, гуманитарии, пытаясь объяснить общественносоциологические, психологические или экономические процессы в философии науки, часто используют лишь внешние атрибуты новых понятий, в том числе таких синергетических представлений, как бифуркации, теории катастроф, режимы с обострением, нелинейная эволюция и т.д.
С другой стороны, в ряде случаев гуманитариями неоправданно делается, например, вывод о том, что большая часть неприятностей, которые мы имеем сегодня в России и во всем мире, есть порождение научной рациональности. Статьи в научной печати нередко проникнуты духом неприязни к естествознанию и к научной рациональности. Утверждается, что именно естествознание повинно во всех негативных последствиях научно-технического прогресса. В полемическом задоре спрашивается: «Будет ли положен конец в следующем столетии диктату естествознания?», подразумевая, что, конечно, будет! Воинствующие высказывания типа «наука должна знать свое место, естествознание ориентировано на инженерию, наука ведет к техногенному тупику» и т.д. свидетельствуют о непонимании роли научной мысли в развитии человечества и задач естествознания. Но это уже было. Во все времена человеческой истории натуральная философия и современное естествознание направлены на познание действительности самой по себе, на научное познание сущности вещей и людей и только потом на применение этих законов в технике, рациональной деятельности людей.
Возражая апологетам примата только духовной компоненты над рациональнологической, их мнению, что XXI век не будет веком науки вообще, можно сказать, что за «хлебом сущим» — за решением своих проблем бытия они все равно обращаются к науке. Известно, что в процессе познания мы имеем дело с реконструкцией реальности через осознание его нашими представлениями в соответствии и с антропным принципом. Предметом же нашего познания могут быть аспекты реальности, которые вовлечены в сферу нашей деятельности, в том числе и приклад-
36
ные проблемы использования достижений науки. Здесь возможно и необходимо
Горбачев В. В. Концепции современного естествознания:—М.: ООО «Издательский дом «ОНИКС 21 век»: ООО «Издательство «Мир и Образование», 2003. — 592 с: ил.
Янко Слава (Библиотека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru |
30 |
поставить развитие научно-технического прогресса под гуманистический контроль, учитывать все негативные процессы воздействия человека на природу, Универсум, свой мир, рассматривая это движение как целостное действие человеческого Разума.
В то же время надо признать, что мы сегодня не знаем, в какой степени ограничено наше знание о самих себе. Как отмечает русский кибернетик и психолог В. А. Лефевр [81—84], Достоевский обстоятельно анатомизирует души своих персонажей, как энтомолог расчленяет стрекозу, и потому можно говорить о физической структуре души. Чтобы построить формальную модель человека, не надо исследовать природу пространства или области, где обитает душа, так же как в квантовой механике не ищут онтологического смысла волновой функции.
Н. Бор считал, что физический аспект принципа дополнительности есть лишь частный случай более общего подхода: пытаясь анализировать наши переживания, мы перестаем их испытывать. В этом смысле мы обнаруживаем, что между психологическими опытами, для описания которых адекватно употреблять такие слова, как «мысли» и «чувства», существует соотношение дополнительности, подобно тому, которое существует между данными о поведении атомов. Бор говорил также, что «мышление человека обладает чертами, напоминающими характеристики квантовых явлений».
Наблюдение чувств и их протекание — это два дополняющих друг друга события. По мнению В. Лефевра, пытающегося с кибернетических позиций смоделировать душу человека, можно видеть себя страдающим либо действительно страдать или видеть себя испытывающим вину либо испытывать ее — и это тоже иллюстрирует принцип дополнительности Бора. Когда человек погружен в размышления о причинах своих действий, он может разрушить эти причины в своем сознании и желать произвести какието действия. Человеческая свобода действия, по Бору, находится в дополнительном отношении к субъективной рефлексии (размышлению, самопознанию).
А. С. Пушкин вложил в уста Сальери такие слова: «...звуки умертвив, музыку я разъял, как труп. Поверил алгеброй гармонию». Слишком большое увлечение анализом, т.е. одной стороной познания объекта, приводит вообще к потере удовольствия от слушания музыки, от которой остается лишь труп! А вот что писал русский религиозный философ
Петр Чаадаев (1794—1856):
37
«В истории есть анализ, но есть и синтез... Без всякого сомнения, наиболее истинным является не то, что она повествует, а то, что она мыслит. В этом смысле поэтические представления могут быть ближе к истине, чем самый добросовестный рассказ».
Другими словами, архивная полка не есть еще «История государства Российского». Можно сказать, что и «Три мушкетера» не есть история Франции. Или еще раз, как говорил Н. Бор, «мы встречаемся здесь с иллюстрацией старой истины, что наша способность анализировать гармонию окружающего мира и широта его восприятия всегда будут находиться во взаимоисключающем, дополнительном соотношении».
Поскольку весь мир состоит из атомов и молекул, то любые особенности микромира тем или иным способом проявляются в макропредставлениях. Поэтому идея дополнительности, первоначально сформулированная в физике применительно к микромиру, оказывается плодотворной в других областях знания. Н. Бор с полным основанием говорил, что «идея дополнительности способна охарактеризовать существенную ситуацию, которая имеет далеко идущую аналогию с общими трудностями образования человеческих понятий, возникающими из разделения субъекта и объекта». При этом очень часто, как мы уже отмечали, попытка более детального изучения одной стороны объекта в полной аналогии с соотношением неопределенности Гейзенберга приводит к потере определенности в другой. В более же общей, близкой к гуманитарному подходу формулировке, данной Бором, принцип дополнительности звучит так: «Дополнительной к истине является ясность».
Хороший пример дополнительности восприятия художником окружающего мира и передачи его в картинах приводит академик Б. В. Раушенбах (1915—2001). При изображении, например, комнаты один считает важным стены и точно передает их вид, пренебрегая полом. Другой изобразит пол таким, как он видит, неумолимо искажая вид стен. Можно по-разному расставлять акценты. Выбор того или иного варианта — дело восприятия и целей самого художника. Поэтому слова художников «я так вижу» имеют объективный физический смысл: для одного важна вертикаль (стены), для другого горизонталь (пол). А вместе — не получается! Если он хочет правильно нарисовать пол, то «наврет» в изображении стен, а другой, которому важны стены, обязательно «наврет»
Горбачев В. В. Концепции современного естествознания:—М.: ООО «Издательский дом «ОНИКС 21 век»: ООО «Издательство «Мир и Образование», 2003. — 592 с: ил.
Янко Слава (Библиотека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru |
31 |
в изображении пола. Для каждого из них что важнее, то он и передает лучше, «правильнее», пренебрегая другим. Б. В. Раушенбах отмечал: «Один передает безупречно одно, другой — другое, и получаются разные картины, и
38
все они одинаково правильны и одинаково неправильны, и это справедливо» [116].
Заметим, что такие картины действуют на нас тоже по-разному, а ведь изображен на них один и тот же объект.
Приведем еще одно соображение, связанное с этим всеобщим законом дополнительности. Это «принцип равноправия», взаимоуважения участников любой дискуссии как реализация в гуманитарном плане принципа дополнительности Бора, когда каждый специалист не только уважает мнение другого, но и готов ограничить сферу своего мнения так, чтобы оно вписывалось в допустимые рамки, устанавливаемые извне другими специалистами. Применительно к научным исследованиям и прогнозированию принцип дополнительности определяет методологию познания: чем больше простота и шире область исследования или применения, тем меньше точность и конкретность оценки.
Известный с XIV в. принцип бритвы Оккама (1285—1349): «Entia поп sunt multiplicanda practer nescessitatem» — «Чем ближе мы находимся к некоторой истине,
тем проще оказываются основные законы, ее описывающие» — также хорошо укладывается в рассматриваемые положения идей Бора о дополнительности понятий и представлений в познании мира.
Интересную трактовку принципа Бора на «бытовом уровне» можно найти в эссе «Низкие истины» известного кинорежиссера А. Кончаловского (который, возможно, и не слышал вовсе ни о каком Боре): «Человек, свободный внешне, должен быть чрезвычайно организован внутренне. Чем более человек организован, то есть внутренне не свободен, тем более свободное общество он создает. Каждый знает пределы отведенной ему свободы и не тяготится ее рамками. Самоограничение каждого — основа свободы всех. Очень часто приходится слышать о свободе русского человека. Да, русские действительно чрезвычайно свободны внутренне, и не удивительно, что компенсацией этому является отсутствие свободы внешней. Свободное общество они пока создать не в состоянии именно из-за неумения себя регламентировать. Каждый хочет быть свободен сам — всем стать свободными при этом заведомо не реально».
Можно отметить и другие возможности эффективного применения принципа дополнительности Бора в современном естествознании. Сюда относятся взаимоотношения между целым и частями, структурой и функциями сложной системы; хаосом и порядком при эволюции в процессе самоорганизации; стохастичностью и детерминированностью; случайностью и необходимостью; между понятиями «ян» и «инь» восточного мистицизма; между ощущениями и их осмыслениями в теории австрийского
39
физика и философа Э. Маха (1838—1916); использование антропного принципа при формулировке законов физического и информационного взаимодействий, взаимоотношения между объектом исследования и самим исследователем, социальными и биологическими формами движения, мужчиной и женщиной, проявлением и сущностью явления. Так, Л. Н. Гумилев отмечал, что, когда выигрываешь в общественной свободе, проигрываешь в контакте с природой, здесь также проявляются взаимодополняющие сущности географической и физиологической среды человека.
Количество примеров использования принципа дополнительности можно увеличить до бесконечности по мере изучения и понимания современного естествознания. Сюда относятся: синтез — анализ, предмет — метод, вертикаль — горизонталь, сложность — организованность, рациональное — интуитивное, правое полушарие мозга — левое, познание и эстетическое восприятие (чем человек логически умнее, тем меньше он удивляется, восхищается) и т.д. Например, один из признаков характеризует объект, другой — его окружение. При этом, как говорил Н. Бор, «мы имеем дело с различными,
но одинаково существенными аспектами единого, четко определенного комплекса сведений о системе». Н. Бор считал, что описать сложное явление с помощью одного языка, да еще единым и исчерпывающим образом невозможно. Принцип дополнительности Бора в корне отрицает возможность описания мира путем деления его на части с полным описанием каждой его части. Никакое отдельное знание о предмете не может быть самодостаточным, требуется дополнение в лице других наук (естественные
— гуманитарные науки). В гуманитарном знании и понимании такой подход только лишь
Горбачев В. В. Концепции современного естествознания:—М.: ООО «Издательский дом «ОНИКС 21 век»: ООО «Издательство «Мир и Образование», 2003. — 592 с: ил.